전 세계 도시에서 나무는 자주 심은 온도 조절 및 "도시 열섬". 그러나 나무가 "자연의 에어컨"실제로 과학자들은 종종 냉각 특성을 나타내는 데 어려움을 겪습니다.

나무의 냉각 효과를 측정하는 가장 확실한 방법은 공원의 공기 온도와 인근 도로의 공기 온도를 비교하는 것입니다. 그러나이 방법은 종종 실망스러운 결과: 대형, 잎이 무성한 공원에서도 주간 기온은 보통 1 ° C보다 낮습니다. 밤에는 공원에서 온도가 더 높아질 수 있습니다.

이 모순을 설명하기 위해, 우리는 도시의 열 흐름에 관한 물리학과 측정의 규모에 대해 더 분명히 생각할 필요가 있습니다.

그늘진 날들

이론적으로 나무는 그늘을 제공하고 증발산으로 알려진 과정을 통해 두 가지 방식으로 냉각을 제공 할 수 있습니다. 지역적으로, 나무는 음영으로 대부분의 냉각 효과를 제공합니다. 우리가 실제로 느끼는 따뜻함은 지역 공기 온도에 덜 의존하고, 우리가 얼마나 많은 전자기 방사를 방출하고 주변 환경으로부터 흡수하는지에 달려 있습니다. 나무의 캐노피는 파라솔과 같은 역할을합니다. 최대 90 %까지 우리 태양 아래에서 땅을 식혀서 우리 주변에서 잃어버린 열량을 늘리십시오.

그늘이 바닥을 식힐 것입니다. 롤랜드 엔노스, 저자 제공

모든 것이 올라가면, 나무에 의해 제공되는 그늘은 우리의 생리 학적으로 동등한 온도 (즉, 우리 주변 환경이 얼마나 따뜻할 지)를 일곱 및 15 ° C우리의 위도에 따라. 그래서 여름의 한창 때, 사람들은 런던 공원, 파리 가로수 길, 지중해 광장이 제공하는 그늘의 맛있는 차가움에 몰두하는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

나무는 건물을 차갑게 할 수 있습니다 - 특히 동쪽이나 서쪽에 심었을 때 - 그늘이 태양 복사열이 창문을 통과하거나 외벽을 가열하는 것을 방지합니다. 실험적 조사 및 모델링 연구 미국에서 나무의 그늘은 단독 주택의 에어컨 비용을 20 %에서 30 %로 낮출 수 있다는 것을 보여주었습니다.

그러나 공기 조절은 다른 곳보다 어떤 장소에서 더 일반적입니다. 예를 들어, 4 명 중 3 명 호주의 가정에는 에어컨이있어 북유럽에서는 그다지 흔하지 않아 인구가 도시 열의 해로움에 더 취약하게됩니다. 2003 유럽의 혹서 기간 동안, 70,000 더 많은 사망자 기록이에 상응하는 시원한 기간과 비교할 때. 우리는 나무에서 얼마나 많은 그늘이 계단식 집과 아파트 블록을 식힐 수 있는지 알아 내기 위해 긴급히 더 많은 연구가 필요합니다.

열을 물리 치다

나무는 더 큰 문제인 도시의 열섬을 해결하는 데에도 사용될 수 있습니다. 평온하고 맑은 날씨, 도시의 기온 제기 될 수있다. 7 ° C까지, 특히 밤에는 주변 시골 지역보다 높습니다. 도시에서는 단단하고 어두운 아스팔트와 벽돌 표면이 태양으로부터 들어오는 거의 모든 단파 복사를 흡수합니다. 가열 40 ° C와 60 ° C 사이의 에너지를 저장하고 좁은 거리 협곡에 갇혀있을 수있는 밤중에 공기 중에 방출되는 에너지를 저장합니다.

행동에서의 증발산. 롤랜드 엔노스, 저자 제공

도시의 나무는 복사가 땅에 닿기 전에 차단하고 증발산을 위해 에너지를 사용함으로써이 과정을 막을 수 있습니다. Evapotranspiration은 태양 광선이 나무의 캐노피에 부딪혀 물이 나뭇잎에서 증발 할 때 발생합니다. 이것은 땀을 흘리며 피부를 식히는 것과 마찬가지로 공기를 따뜻하게하는 에너지의 양을 줄여줍니다.

증발산의 효과는 두 가지 방법으로 정량화 될 수있다. 먼저 나무 캐노피의 온도를 측정 할 수 있습니다. 전형적으로 훨씬 더 차가운 건축 된 표면보다 - 대기 온도보다 2 ° C ~ 3 ° C 높은 온도. 불행히도, 우리는이 온도 차이가 냉각 용량의 증거라고 실제로 주장 할 수는 없습니다. 잎은 물을 잃지 않더라도 건축 된 표면보다 더 시원할 것입니다. 대류.

더 나은 방법은 나무가 얼마나 많은 물을 잃고 있는지 측정하여 나무의 냉각 효과를 직접 계산하는 것입니다. 트렁크 위로 수액 흐름을 측정하거나 단일 잎에서 수분 손실을 측정하여이를 수행 할 수 있습니다. 이 방법은 나무 캐노피가 들어오는 방사선의 60 % 이상을 증발산으로 전환시킬 수 있음을 보여줍니다. 북유럽에서 일반적으로 심은 종인 작은 (4m 높이) Callery 배 나무도 주변에 제공 할 수 있습니다 냉각 6kW: 2 개의 소형 에어컨 유닛과 동일합니다.

그러나 나무는 잘 자랍니다. 나무는 잘 자랄 때만 냉각 작용을합니다. 개별 잎에서 물 손실을 측정함으로써, 우리가 보여 주었던 느리게 자라는 자두와 크랩 사과 나무는 Callery 배의 냉각 효과의 1/4 만 제공했습니다. 또한 성장 조건이 좋지 않으면 나무의 효율성을 크게 떨어 뜨릴 수 있습니다. 우리는 뿌리가 압축되거나 통풍이 잘 안되는 토양을 통해 자라는 경우 Callery 배의 증산이 5 배 감소 할 수 있음을 발견했습니다. 큰 나무와 작은 나무가 거리 나 공원에 심어 져 있는지 여부에 관계없이 상대적으로 더 많은 조사가 필요합니다.

나무의 냉각 능력을 연구하기위한 마지막 어려움은 주어진 나무의 증발산이 실제로 얼마나 기온을 낮추는지를 결정하는 것입니다. 과학 분야에서 종종 그러 하듯이 물리학 자, 엔지니어 및 생물 학자들이 함께 작업하는 모델링 접근법이 필요합니다. 우리는 도시를 통해 공기와 에너지의 복잡한 일상 운동을 모방 할 수있는 상세한 지역 기후 모델에 현실적인 나무를 심어야합니다. 그런 다음에야 도시 숲의 지역 혜택을 파악하고 도시를 더 시원하고 쾌적한 곳으로 만들기 위해 나무를 사용하는 방법을 연구 할 수 있습니다.

저자에 관하여

Roland Ennos, Hull 대학의 생 역학 교수. 그는 유기체가 물리적 세계와 상호 작용하는 방식, 특히 구조 공학에서 흥미로운 방식을 사용합니다. 그는 곤충 날개와 식물 뿌리 시스템의 기계적 디자인과 목초의 기계적 방호를 연구했지만 최근에는 특히 나무에 매료되었습니다.

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