As ondas de calor estão aumentando em todo o mundo - e isso inclui a Suíça. As cidades em particular sofrem com isso:a diferença de temperatura entre a cidade e o campo pode chegar a vários graus. Um novo túnel de água na Empa poderia ajudar a aliviar essas ilhas de calor urbanas no futuro - por exemplo, por cidades garantindo temperaturas mais baixas localmente por meio da vegetação, superfícies de água e materiais mais brilhantes e criando espaço para o vento aerar melhor as cidades.

Abril de 2018 mostrou temperaturas na Suíça que geralmente são mais comuns em maio - e em maio o clima já lembrava o meio do verão. Isso não é mais uma exceção. Ano após ano, os recordes de calor estão sendo quebrados. As cidades sofrem muito mais com as ondas de calor do que o campo circundante:as diferenças de temperatura entre as zonas urbanas e as áreas verdes circundantes podem chegar a vários graus.

O fenômeno é conhecido como ilhas de calor urbanas. Existem vários motivos para as diferenças de temperatura:As superfícies escuras dos pavimentos e telhados absorvem mais luz do sol durante o dia - e a retêm melhor. Calor adicional é gerado na cidade pelo tráfego e pela indústria. Além disso, geralmente há falta de vegetação que poderia reduzir a temperatura por evaporação. E os edifícios próximos bloqueiam o vento, o que poderia trazer um ar ambiente mais frio.

Como o vento pode levar o calor para fora da cidade?

O calor não é apenas desagradável, mas também tem efeitos graves:o consumo de energia para resfriamento está aumentando, os níveis de ozônio no nível do solo estão aumentando e as temperaturas estão causando mais doenças e até mortes. E mais e mais pessoas são afetadas:mais da metade da população mundial vive em áreas urbanas hoje. Em 2030, espera-se que essa porcentagem aumente para dois terços. Cidades e grupos de pesquisa em todo o mundo estão trabalhando em maneiras de aliviar esse efeito de ilha de calor urbana. Atenção especial é dada ao vento:ele pode dissipar o calor das cidades, traga o ar mais fresco dos lagos e florestas circundantes e, adicionalmente, resfrie as superfícies por convecção. Durante ondas de calor com pouco vento, o efeito de flutuabilidade desempenha um papel importante:quando o ar quente sobe acima da cidade, o ar mais frio pode fluir para cima. Além disso, áreas com ar mais frio podem ser criadas:Por exemplo, parques com vegetação, superfícies mais leves que absorvem menos radiação solar ou superfícies onde a água evapora, por exemplo, lagos artificiais ou materiais úmidos. O vento pode distribuir esse ar mais frio em áreas onde o efeito da ilha de calor não pode ser combatido localmente.

Para que o vento dissipasse o calor das cidades, Contudo, a cidade deve ser construída de forma que as massas de ar possam fluir com relativa facilidade em torno dos edifícios. Contudo, isso é tudo menos trivial:ainda não houve pesquisas suficientes sobre como as estruturas urbanas influenciam as condições locais do vento. A fim de otimizar as cidades de forma que possam prevenir eficazmente as ilhas de calor, deve-se primeiro entender o que exatamente acontece:como o vento flui e gira em edifícios e estradas aquecidas? E como isso muda a distribuição da temperatura?

Uma questão de escala

Responder a essas perguntas é o objetivo do novo túnel de água da Empa, que foi inaugurado oficialmente hoje. Mas por que é necessário um túnel de água para entender melhor os movimentos do vento? É uma questão de escala:uma vez que os modelos de estruturas urbanas são apenas uma fração do tamanho de edifícios e estradas reais, a água se comporta exatamente como o vento em uma cidade real em velocidades de fluxo adequadas. O túnel de água tem duas vantagens claras sobre um túnel de vento, que também é adequado para estudar fluxos de vento nas cidades:por um lado, modelos menores podem ser usados, ou seja, uma área maior da cidade pode ser examinada. Por outro lado, o campo de fluxo e a distribuição de temperatura na água podem ser medidos simultaneamente.

Isso é feito com um sistema de medição a laser:a equipe de pesquisa mistura partículas minúsculas e um corante fluorescente na água. As partículas são iluminadas com um feixe de laser pulsante estendido até um plano. Durante esse pulso de laser, uma câmera tira duas imagens em rápida sucessão. O sistema de medição agora pode avaliar a distância e em que direção as partículas se moveram entre as duas imagens e determinar as velocidades e direções do fluxo. Graças ao corante fluorescente, os pesquisadores podem determinar a distribuição da temperatura:ele absorve luz laser verde e emite luz de uma cor diferente - quanto mais quente a água, mais brilhante é a luz. Uma segunda câmera, que filtra a luz laser verde, registra a distribuição da luz emitida.

A determinação das estruturas de fluxo frio e quente permite aos pesquisadores obter novos insights sobre como o calor pode ser removido das cidades. Esses resultados podem ajudar os planejadores, architects and governments in the future to develop cities so that life in urban areas remains bearable even during increasing heat waves.