Nowa nauka o miejskich liniach horyzontu

W Nowym Jorku około dwie trzecie energii zużywanej w mieście przeznacza się na chłodzenie, ogrzewanie i oświetlenie budynków. Podobnie jest w innych miastach Ameryki Północnej.

Kształty tych budynków w dużej mierze decydują o tym, jak ta energia promieniuje do otoczenia. Innymi słowy, panorama miasta jest ważnym czynnikiem wpływającym na jego ślad węglowy.

Rodzi to interesujący zestaw pytań. Jak kształty budynków różnią się w zależności od miasta, w szczególności w zależności od wielkości miasta? I czy może to prowadzić do bardziej ogólnego zrozumienia, jak zmienia się zużycie energii w miarę wzrostu lub kurczenia się miast?

Dziś odpowiedź otrzymujemy dzięki pracy Markusa Schlapfera z Instytutu Santa Fe i kolegów, którzy przeanalizowali kształt prawie pięciu milionów budynków w miastach różnej wielkości w całej Ameryce Północnej. Ci faceci twierdzą, że istnieje prosta zależność między średnią wysokością budynku a wielkością miasta i że ma to istotny wpływ na sposób, w jaki miasta zużywają energię.

Tego rodzaju praca stała się możliwa, ponieważ naukowcy zajmujący się miastami są w stanie stosunkowo łatwo mierzyć wielkość budynków za pomocą technik takich jak dalmierz laserowy. Dane te są coraz częściej umieszczane w domenie publicznej przez same miasta lub przez projekty typu open source, takie jak OpenStreetMap.

Schlapfer i spółka po prostu pobrali te informacje z około pięciu milionów budynków z 12 miast Ameryki Północnej. Były to największe miasta, Nowy Jork i Los Angeles (z populacjami odpowiednio 20 i 13 milionów), przez średniej wielkości miasta, takie jak San Francisco i Austin (z populacjami odpowiednio 4 i 2 miliony) po małe miasta, takie jak Ann Arbor. i Santa Fe (z populacjami odpowiednio 300 000 i 100 000).

Rozkład rozmiarów pokazuje wyraźny wzór. Schlapfer i spółka twierdzą, że na pierwszy rzut oka dane zgadzają się z ogólnym oczekiwaniem, że średnia wysokość budynków wzrasta wraz z wielkością miasta i że w obrębie miasta budynki stają się wyższe bliżej centrum.

Ale bliższe przyjrzenie się danym ujawnia bardziej szczegółowe wzorce. Po pierwsze, w centrach miast średni rozmiar budynków wzrasta wraz z populacją o ponad dwa rzędy wielkości. A to odzwierciedla zmianę kształtu budynków z większych, bardziej płaskich konstrukcji w mniejszych miastach na wyższe, węższe w większych miastach.

Powód tego trendu jest prosty do modelowania. Wraz ze wzrostem populacji miasta ziemia staje się droższa. Rzeczywiście, cena ziemi rośnie szybciej niż dochód osobisty. Jedynym sposobem, aby uczynić go przystępnym, jest zmniejszenie ilości zajmowanej przez ludzi przestrzeni, trend, który ostatecznie prowadzi do slumsów, lub zwiększenie liczby budynków poprzez zwiększenie ich wysokości.

Ponieważ w centrach miast grunty są droższe, tam też budynki powinny być wyższe.

Teoretycznie trend ten powinien sprzyjać efektywności energetycznej. Wyższe budynki upodabniają się bardziej do sześcianów, a więc na ogół mają mniejszy stosunek powierzchni do kubatury. Dzięki temu budynki są bardziej energooszczędne. Widzimy, że rozmiary budynków rosną wraz z wielkością miasta, tworząc warunki dla większej efektywności energetycznej pod względem kontroli klimatu, mówią Schlapfer i spółka.

Aż do punktu. W miastach takich jak Nowy Jork i Boston trend ten doprowadził do budowy znacznie wyższych drapaczy chmur, które są mniej energooszczędne. Mówią, że stosunek powierzchni do kubatury ponownie wzrasta w śródmiejskich centrach dużych miast, z powodu mnożenia się wysokich, przypominających igiełki budynków.

Istnieje jednak praktyczne ograniczenie wysokości budynków, które jest narzucone przez kubaturę budynku, którą należy przeznaczyć na windy, klatki schodowe i tak dalej. Zdaniem zespołu wielu architektów uważa, że ​​przy obecnej technologii budynek wyższy niż około 100 pięter nie jest ekonomicznie opłacalny.

Dochodzą do wniosku, że w miarę powiększania się miast kształty budynków w miastach Ameryki Północnej zbiegają się średnio w sześcian — jest to najbardziej energooszczędny kształt.

Powinno to mieć ważne implikacje dla zużycia energii w przyszłych megamiastach. Na całym świecie populacje skupiają się w miastach w tempie, które napędza największy i najszybszy okres budowy miast w historii.

Planiści miejscy oczekują, że tkanka miejska w rozwijających się miastach przewyższy wszystko, co do tej pory zbudowano. Na przykład Chiny wylały w latach 2011–2013 więcej betonu niż Stany Zjednoczone w całym XX wieku.

Będzie to miało poważne konsekwencje, ponieważ energia zużywana w tych miastach nieuchronnie wzrośnie.

Nowa nauka o liniach horyzontu powinna pomóc urbanistom zrozumieć zachodzące procesy. Ale w jakim stopniu mogą pomóc złagodzić konsekwencje dla środowiska, jest mniej jasne.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1512.0946 : Miejskie panoramy: wysokości i kształty budynków jako miary wielkości miasta

ukryć