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城市熱島效應取決於城市的佈局
研究人員發現，城市街道和建築物的佈局在當地城市的熱島效應中起著至關重要的作用，導致城市比周圍環境更熱。 這項新發現可以為城市規劃者和官員提供解決改善熱島效應的新方法。
像紐約和芝加哥這樣的城市，如同水晶中的原子一樣，被排列在一個精確的網格上，而像波士頓或倫敦這樣的城市則被排列得更加混亂，就像液體或玻璃中的無序原子 一樣。 研究人員發現，與“玻璃狀”城市相比，“結晶”城市相比周圍環境具有更大的熱量積聚。
最新一期《物理評論快報》雜誌上發表了這項研究。 科學家們將城市佈局中的這些差異稱之為“質地結構”，它是城市熱島效應中最重要的決定因素。 該研究由麻省理工學院和美國國家科學研究中心聯合進行。
幾十年來，熱島效應已為人所知。 這種效應主要是由於城市建築材料（如混凝土和瀝青）在白天吸收熱量並在夜晚放射回來，導致該區域溫度遠遠超過植被覆蓋區域。 熱島效應的溫度變化可能非常劇烈，觀測發現，在亞利桑那州的鳳凰城等地，夏天夜間溫度上升了10華氏度。
該團隊發現，利用一個用來分析材料原子結構的數學模型工具，可以用一個直接的公式來描述城市設計對熱島效應的方影響。
研究人員將熱島效益的眾多複雜的關係簡化為對附近建築物彼此相對距離的簡單統計描述。 然後將它們應用到美國和其他國家47個城市的衛星圖像上，最終確定了稱為“局部有序參數”的單個索引參數範圍值，從0到1，0代表“總體無序”，1代表 “完美無缺晶體結構”。
對於每個城市，研究者必須收集可靠的溫度數據，這些數據來自城市內的一個氣象觀測站點，而另一個站點在其附近，然後確定兩者的差異。
為了計算這個局部有序參數，物理學家通常不得不使用諸如用中子轟擊材料來定位原子位置的方法。 落實到這個研究，科學家們開發了一種算法來確定城市地圖的局部有序參數，最終發現，城市的局部有序參數從0.5到0.9不等。
科學家們認為，熱島效應的差異似乎源於建築物再次輻射熱量的方式，這些熱量可以被直接面對的其他建築物重新吸收。
他說，特別是對於中國這樣正在迅速建設新城市的中國的地區來說，這些信息可能非常重要。 在炎熱的地方，城市的設計要盡量減少額外的熱量輻射，但在寒冷的地方，熱島效應可能是一個優點。
研究發現，如上圖所看到的街道網格那樣，有序城市比無序城市的熱島效應更嚴重
城市熱島效應對能源消費也有幫助，研究發現，熱島效應會導致空調電量消耗大大增加。
一般來說，公用電力線路，下水道和水管以及運輸系統的佈局也會對熱島效應產生影響，在熱量嚴重的地方，採用網格模式更好，而不是採用直線式的佈局。
這項研究還表明，對建築材料的研究可以為管理城市建築之間的熱交互提供了一條解決途徑。