The Emerging Science of Urban Skylines

I New York går omkring to tredjedele af byens energiforbrug til køling, opvarmning og belysning af bygninger. Det ligner i andre nordamerikanske byer.

Formerne på disse bygninger bestemmer i høj grad, hvordan denne energi stråler ud i miljøet. Med andre ord er en bys skyline en vigtig faktor i dens CO2-fodaftryk.

Det rejser et interessant sæt spørgsmål. Hvordan varierer bygningsformerne fra den ene by til den næste, især med byens størrelse? Og kunne dette føre til en mere generel forståelse af, hvordan energiforbruget ændrer sig, efterhånden som byer vokser eller skrumper?

I dag får vi et svar takket være arbejdet fra Markus Schlapfer ved Santa Fe Institute og venner, som har analyseret formen på næsten fem millioner bygninger i byer af forskellig størrelse i hele Nordamerika. Disse fyre siger, at der er et simpelt forhold mellem gennemsnitlig bygningshøjde og bystørrelse, og at dette har vigtige konsekvenser for den måde, byer forbruger energi på.

Denne form for arbejde er blevet muligt, fordi byforskere relativt let er i stand til at måle størrelsen af ​​bygninger ved hjælp af teknikker som laserafstandsmåling. Disse data placeres i stigende grad i det offentlige domæne af byerne selv eller af open source-projekter såsom OpenStreetMap.

Schlapfer og co downloadede simpelthen disse oplysninger fra omkring fem millioner bygninger fra 12 nordamerikanske byer. Disse spændte fra de største, New York og Los Angeles (med indbyggere på henholdsvis 20 millioner og 13 millioner), til mellemstore byer som San Francisco og Austin (med indbyggere på henholdsvis fire millioner og to millioner) til små byer som Ann Arbor og Santa Fe (med befolkninger på henholdsvis 300.000 og 100.000).

Størrelsesfordelingen viser et tydeligt mønster. Schlapfer og co siger, at dataene ved første øjekast matcher den generelle forventning om, at bygningernes gennemsnitlige højde stiger med byens størrelse, og at bygninger i en by bliver højere tættere på centrum.

Men et nærmere kig på dataene afslører nogle mere detaljerede mønstre. Til at begynde med, i centrum af byer, stiger den gennemsnitlige bygningsstørrelse med befolkningen over to størrelsesordener. Og dette afspejler en ændring i formen af ​​bygninger fra større, fladere strukturer i mindre byer til højere, smallere i større byer.

Årsagen til denne trend er ligetil at modellere. Efterhånden som befolkningen i en by stiger, bliver jorden dyrere. Faktisk stiger jordprisen hurtigere end den personlige indkomst. Så den eneste måde at gøre det overkommeligt på er at reducere mængden af ​​plads, folk bruger, en tendens, der i sidste ende resulterer i slumkvarterer, eller at øge bygningernes volumen ved at gøre dem højere.

Da jord er dyrere i bycentre, bør bygninger også være højere der.

I teorien burde denne tendens være god for energieffektiviteten. Højere bygninger bliver mere som kuber og har derfor generelt et mindre forhold mellem overfladeareal og volumen. Dette er med til at gøre bygninger mere energieffektive. Vi ser, at bygningsstørrelser stiger med bystørrelsen, hvilket skaber betingelserne for større energieffektivitet i forhold til klimakontrol, siger Schlapfer og co.

Op til et punkt. I byer som New York og Boston har denne tendens ført til opførelsen af ​​meget højere skyskrabere, hvor de er mindre energieffektive. Forholdet mellem overflade og volumen stiger igen i centrum af de store byer på grund af spredningen af ​​høje, nålelignende bygninger, siger de.

Der er dog en praktisk grænse for bygningers højde, som er pålagt af den bygningsvolumen, der skal afsættes til elevatorer, trappeopgange og så videre. Mange arkitekter ser det som en tommelfingerregel, at med den nuværende teknologi er en bygning højere end omkring 100 etager ikke økonomisk rentabel, siger teamet.

De konkluderer, at formerne på bygninger i nordamerikanske byer i gennemsnit konvergerer til en terninglignende form, efterhånden som byer bliver større - det er den mest energieffektive form.

Det burde have vigtige konsekvenser for energiforbruget i fremtidige megabyer. Overalt i verden konvergerer befolkninger til byer i en hastighed, der driver den største og hurtigste periode med bybygning i historien.

Byplanlæggere forventer, at bystrukturen i udviklingsbyer overstiger alt, hvad der hidtil er blevet bygget. Kina, for eksempel, hældte mere beton mellem 2011 og 2013, end USA brugte i hele det 20. århundrede.

Det vil få betydelige konsekvenser, da energiforbruget i disse byer uundgåeligt vil stige.

Den nye videnskab om skylines skulle hjælpe byforskere med at forstå de involverede processer. Men i hvilket omfang de kan være med til at afbøde konsekvenserne for miljøet er mindre klart.

Ref: arxiv.org/abs/1512.00946 : Urban Skylines: Bygningshøjder og -former som mål for bystørrelse

skjule