先進模擬技術能為宜居城市帶來改變
背景
密集居住導致城市區域容易出現過熱、污染和危險的風吹現象。氣候變化的影響可能會加劇這些問題，但我們也可以透過模擬微氣候來預防它們。城市和都市區域以高人口密度和廣泛的人為環境為特徵。在市中心，這意味著覆蓋著混凝土和柏油的表面、較少的植被、更多的空氣污染以及大型密集的建築物，這些都減少了空氣迴圈和陽光的進入。同時特別是在沿海地區，由於空氣流通效應，高樓之間可能出現極高的風速。這可能使行人道和腳踏車道變得危險和不安全，尤其對於脆弱的人群。
氣候變化使城市居住變得難以忍受
氣候變化的影響可能會加固密集居住的負面效應，世界上許多地方面臨成為不適宜居住的風險。歐洲可能不是受影響最嚴重的地區，但即使在這裡氣候變化帶來的熱浪、乾旱和洪水等影響，都對基礎設施和人類生命構成威脅。2003 年歐洲熱浪導致超過 7 萬人死亡。2022 年夏季是歐洲有史以來最炎熱的一個夏季，有超過 2 萬人因熱浪直接死亡。因此減少城區極端高溫的影響對於我們的城市尤其重要，尤其是在南歐和挪威。
高溫模擬對城市規劃至關重要
那麼，城市規劃者如何考慮到更溫暖的氣候呢？先進的模擬工具，如計算流體力學（CFD），能夠計算各種環境中的空氣流動。這可以在建築專案的規劃階段早期進行，並作為整體城市規劃過程的一部分。簡而言之，CFD 提供了計算液體和氣體（如空氣）運動的方法。近幾十年來，隨著現代計算機效能的提高，這種方法的應用也迅猛增加。在過去的 15 到 20 年中，這種方法也被應用於微氣候研究中。微氣候是指發展在小於兩公裏規模下的氣候條件，以往我們主要依靠測量和觀察來進行調查。
特隆赫姆學研究展示了不同措施的效果
對特隆赫姆的格呂斯豪根 (Gløshaugen) 的微氣候研究表明，使用不同建築材料以及植被量和自然環境對當地氣候條件的影響以及這些因素對建築物能源消耗和室外人員的舒適度的影響。模擬結果還顯示，草坪和樹木的累積蒸發可以將空氣溫度降低幾度（在格呂斯豪根達到 2.4°C），從而降低夏季冷卻建築物的需求。這些結果可以用於研究不同的城市設計場景或計算未來的城市氣候。但由於系統高度地域特定，很難給出一般性的建議，措施必須考慮影響特定情況下微氣候的所有相關因素。
應用廣泛
CFD 還可以用於進行高解析度的風條件計算，如紊流和風速。這樣，將能夠識別出可以為當地可再生能源發電放置城市風力發電機的地點。此外還可以模擬有害排放和污染物在重要交通道路、工業廠區以及事故和火災發生後的傳播。換句話說，CFD 能夠提供有用的訊息，以指導建築專案、城市規劃和建築設計，這在過去在解析度、精度和速度方面都是無法實現的。
