科学家如何帮助城市适应极端高温

自 7 月初以来，地球一直处于破纪录的高温下。在美国，从加利福尼亚州和西南部沙漠地区到德克萨斯州和佛罗里达州，三位数的长期热浪已经打破了数十项高温记录，而且还在不断增加。

为了降低生活在极端高温下的风险，能源部劳伦斯伯克利国家实验室 （Berkeley Lab） 的科学家正在与城市、州和联邦机构以及非营利组织合作，制定政策建议和工具包，以帮助弱势社区适应变暖气候并在变暖气候中繁荣发展。

“我们主要关心的是人类的健康、安全和舒适。极端高温会加剧潜在的健康状况，对老年人和非常年轻的人尤其有压力，“伯克利实验室能源技术领域的科学家 Max Wei 说。“那些住在老房子或贫困地区的人没有那么好的条件来应对极端高温。”

极端高温是危险的，是导致与天气相关的死亡的主要原因之一。您居住的地方决定了高温的极端程度。

研究表明，在美国，低收入社区和有色人种社区的居民更是极端高温。与周围的郊区或农村地区相比，城市中建筑物的增加、植被的减少和人口密度的增加导致气温升高。

“我们主要关心的是人类的健康、安全和舒适。极端高温会加剧潜在的健康状况，对老年人和非常年轻的人尤其有压力。

– Max Wei，伯克利实验室能源技术领域科学家

低收入的有色人种社区也承受着极端高温的更大负担，因为他们往往生活在缺乏足够绝缘和冷却的旧建筑中。此外，低收入家庭可能无法负担在需求高峰期使用空调的费用。低收入社区的基础疾病（包括哮喘和心脏病）的发病率也较高，这些疾病是高温相关疾病的风险因素。

以下是我们的科学家正在努力确保在变暖的世界中为所有人提供弹性冷却的六种方法。他们的方法可以使美国乃至全世界的弱势社区受益。

（图片来源：Radovan1/Shutterstock）

Wei 最近领导了 Cal-THRIVES，这是一个由加州战略增长委员会资助的多年期项目，旨在帮助加利福尼亚州弗雷斯诺的弱势社区适应气候变化带来的极端高温。

在所研究的社区中，六分之一的家庭没有空调，70% 的受访居民表示，夏季室内温度通常高得令人不舒服。

该团队发现，在热浪期间，尤其是在同时停电期间，凉爽的屋顶和凉爽的墙壁可以将旧（1980 年之前）单层弗雷斯诺房屋的热宜居性分别提高 10% 和 16%。

他们还发现，使用太阳能反射窗膜、遮光窗帘（例如反射入射阳光的不透明白色窗帘）、吊扇和窗箱风扇——特别是当室外空气比室内空气凉爽时——可以显着改善老房子的热宜居性。

研究人员提出了几项建议来帮助弱势社区，包括建立住宅制冷的最低设计标准，实施新政策以加强冷墙和冷屋顶标准，制定一个为有需要的家庭提供空调的计划，以及监测广泛实施的住宅制冷的健康和环境效益。

基于 Cal-THRIVES 研究的免费社区降温提示和情况说明书以英语和西班牙语免费提供。

为了衡量弱势社区的单个建筑物和整个社区如何从住宅制冷中受益，Cal-THRIVES Fresno 团队使用了伯克利实验室开发的免费建模工具：

Wei 和团队最近启动了一个由能源部资助的新项目，以测量较温和的沿海气候（如加利福尼亚州奥克兰）的极端热适应力。

伯克利实验室能源技术领域热岛小组的科学家罗宁·莱文森 （Ronnen Levinson） 正在领导一个由美国能源部资助的项目，以帮助亚特兰大和波士顿热脆弱地区服务不足的社区。该项目是国际能源管理局附录 80（建筑物弹性冷却）的一部分，该附录由超过 15 个国家/地区合作，旨在推广被动和低能耗冷却解决方案，以实现舒适性、安全性、能源效率和脱碳。亚特兰大、波士顿和国际研究项目依赖于社区的输入、建筑审计和计算机模拟。

Annex 80 合作正在为世界各地不同气候下的建筑物探索 14 种不同的冷却策略。这些策略包括外窗帘、吊扇和凉爽的表面等。该团队制定了一套 37 项政策建议，包括住宅制冷的新建筑规范，以及关于凉爽屋顶和凉爽墙壁的好处和安装的劳动力培训。

Levinson 还领导了美国能源部资助的美国冷表面部署项目。这项工作旨在加快在美国各地安装凉爽屋顶和凉爽墙壁。

“凉爽的屋顶和凉爽的墙壁可以将家庭运行空调的需求减少多达 10% 到 40%。”

– Ronnen Levinson，伯克利实验室科学家兼 Heat Island 小组负责人

美国超过一半的建筑物是在 1980 年之前建造的。这些较旧的建筑早于屋顶和墙壁绝缘的现代标准。“弱势社区是你特别有可能发现隔热效果差的旧建筑的地方，”莱文森说。“凉爽的屋顶和凉爽的墙壁可以将家庭运行空调的需求减少多达 10% 到 40%。”他补充说，凉爽的屋顶和凉爽的墙壁还可以缓解城市热岛效应，减少烟雾，并有助于让没有空调的房屋更凉爽、更安全。

Levinson 和团队最近与屋顶和墙壁行业的冷表面专家以及来自非政府组织、公用事业和政府机构的代表举行了会议。他们集思广益，想方设法大幅加快在美国各地部署凉爽屋顶和凉爽墙壁，重点是帮助弱势社区。在那次会议上，他们制定了 19 个“变革性想法”的计划。其中包括针对公众和建筑专业人士的“Keep Your Cool”教育活动，以及为弱势社区带来凉爽表面的高调示威活动。

“实施凉爽的表面是显而易见的，但需要采取行动让它尽快发生以提供帮助，”Levinson 说。

破纪录的气温也在美国太平洋西北部造成了危险的状况。在能源部资助的一个项目中，伯克利实验室的科学家 Miguel Heleno 和 Tianzhen Hong 正在与波特兰通用电气合作，在热浪期间保护弱势群体。

伯克利实验室团队正在开发新的计算机模型，通过预测当前和未来热浪期间的电力负荷，并估计建筑物居住者在停电期间可能面临过热风险的位置，为城市和公用事业规划提供信息。

（图片来源：Fahroni/iStock）

在美国大多数州购买新建房屋时，适用的建筑能源法规可保证其符合该州的最低能源效率标准。

现在，多亏了美国能源部资助的 Tri-Lab 弹性项目，有一天可能会有一项建筑能源法规来衡量建筑物在停电期间对极端高温的弹性或“被动生存能力”。该项目是伯克利实验室、太平洋西北国家实验室和国家可再生能源实验室之间的合作项目。

“我们的工作将为新的建筑能源规范提供信息，这将有利于极端高温下的公众健康，”伯克利实验室能源技术领域的项目负责人兼城市系统组负责人 Tianzhen Hong 说。“这很紧迫，因为不是每个家庭都配备了空调或负担得起。”

“我们的工作将为新的建筑能源法规提供信息，这将有利于极端高温下的公众健康。”

–洪天珍，伯克利实验室科学家兼城市系统组负责人

tri-lab 项目团队开发了一种标准化方法，用于评估代表不同气候的美国六个城市（波特兰、洛杉矶、明尼阿波利斯、休斯顿、亚特兰大和底特律）的新建和现有单户和多户住宅建筑如何受益于被动生存能力的改善，如果这些建筑被升级以满足当前建筑能源法规更严格的要求。

这项工作得到了美国能源部能源效率和可再生能源办公室的支持。