このストーリーはグリスト社との共同出版で、猛暑とそれが私たちの生活様式や居住地に与える影響を調査するグリスト社のシリーズ「レコード・ハイ」の一部です。
都市は暑い。地面をアスファルトとコンクリートで覆い、何百万台もの車が渋滞する道路に押し込められ、何千もの建物が熱を漏らすようになると、専門家が「ヒートアイランド」と呼ぶ状態が生まれます。こうした場所では、日中の気温が周辺の農村部よりも華氏7度も高くなることがあり、夜もそれほど涼しくなりません。
気候変動が記録的な猛暑を相次いで引き起こす中、多くのアメリカの都市ではヒートアイランド現象が人類の生存限界に迫っています。フェニックスのような砂漠地帯の都市では、この夏30日間連続で気温が華氏110度（摂氏約48度）を超えました。また、シカゴのような涼しい気候の都市でも、ここ数ヶ月、気温が3桁を超える猛暑が続いています。
こうした暑さに対処するには、反射屋根やミスト発生装置といった単発的な対策だけでは不十分です。むしろ、昨夏の危機は、アメリカのほとんどの都市中心部が根本からの改革を検討する必要があることを示しました。
グリストは、気候専門家、建築家、都市計画担当者からのフィードバックに加え、世界中の温暖な気候の地域で先駆的に開発された技術を活用し、極度の暑さに対処しつつ、冷却に伴う二酸化炭素排出量を削減する都市をゼロから設計することを目指しました。この涼しい大都市の建物や街路は、日陰や植栽といった基本的な設計原則を取り入れつつ、風を捕らえるタワーや特殊な吸水性ポリマーといった、特注の建築ソリューションも取り入れています。完成したこの都市は、気候変動の極限に適応するためにどれほどの努力が必要であるかを示すと同時に、私たちの都市がいかに人間的で人間中心のものになり得るかを示しています。
都市中心部
鉄骨の高層ビル、コンクリートの建物が立ち並び、緑地が不足していることが多いため、密集したダウンタウンは昼夜を問わず灼熱の暑さで知られています。しかし、日陰のある歩道やバス停、反射ガラスなど、都市景観を涼しくするデザイン要素は数多く存在します。マンハッタンの五番街のような通りに建つ高層ビルの配置によっても、「アーバンキャニオン」と呼ばれる構造が生まれ、朝と午後に太陽光が通りに届かなくなります。これにより、日中は路面が涼しく保たれ、熱中症や過度の日焼けのリスクが軽減されます。
「人口密度が悪いと一概に言うことはできません」と、アリゾナ州立大学で熱中症リスクを研究する都市計画学准教授サラ・ミーロウ氏は述べた。「人口密度をうまく計画すれば、熱中症リスクを高めないような建築が可能になります。」
日陰を作る構造物: 気温が 3 桁の悪天候の中で 20 分間バスを待つのは不快なだけでなく、危険でもあります。バス停、電車の駅、その他の屋外交通施設は、都市環境において最も熱が集中する場所の一部です。このリスクに対処する最も簡単な方法は、日陰を作る構造物を設置することです。しかし、都市計画者はグリストに対し、利用者数を増やしたいのであれば、これらの構造物が 1 人か 2 人以上が入れる大きさであることを確認する必要があると述べています。今年初め、ロサンゼルスは、La Sombrita と呼ばれるプロトタイプを発表しました。これは、市が完全なシェルターを建設できない場所のバス停で人々に日陰を提供するために設計されました。しかし、この構造物は非常に細いため、一度に 1 人以上の日差しを遮ることはできませんでした。
木々：単純に思えるかもしれませんが、木々やその他の植物を植えることは、利用可能な最も効果的な暑さ緩和戦略の1つです。夏の間、木の下のエリアは太陽エネルギーのわずか10〜30％を受け取ります。葉からの水分の蒸散も冷却効果があり、日陰と相まって気温を華氏2〜9度下げることができます。さらに、木々には空気の質の改善や流出の削減など、他の利点があります。残念ながら、低所得者層やマイノリティの地域（歴史的にレッドライン指定され、政府リソースが少ないコミュニティ）には、緑が不足している長い歴史があります。2021年の分析によると、非白人が多数派である地域では、白人が多数派である地域と比較して、平均で33％樹木が少ないことがわかりました。この差別を覆すために、多くの都市がこれらの地域に植樹キャンペーンを集中させています。
ミスター：日陰を作る構造物があっても、バス停や公共広場は非常に暑くなることがあります。こうした待合所での危険性を軽減し、通行人にちょっとした涼しさを提供する簡単な方法は、暑さが最も厳しい場所にミスト噴霧機や噴水を設置することです。これらのミスト噴霧器は平均的な住宅の水のほんの一部しか使用しないため、砂漠地帯でも設置可能です。例えば、フェニックス市は、樹木があまりないアップタウン地区のバス停にミスト噴霧器を設置しました。この人気のパイロット版では、西向きのバス停が選ばれ、午後の長い日差しへの対策が図られました。
クール舗装：駐車場を歩いている時、靴が焼けるような熱さを感じたことはありませんか？舗装は太陽のエネルギーを吸収することで熱くなります。しかし、いわゆる「クール舗装」は、吸収するよりも多くのエネルギーを反射する素材と、蒸発冷却を可能にする多孔質素材で作られています。市場には多くの選択肢があります。従来のコンクリート舗装は、アスファルトの代わりに反射バインダーを使用することで改良できます。また、バインダーとして木の樹脂を使用するものもあります。多孔質アスファルト、ゴム化アスファルト、粘土から作られたレンガも、反射率と多孔性を高めます。そして、植生舗装は、プラスチック、金属、またはコンクリートで作られた複雑な格子構造で、草が生育するスペースがあります。これらの舗装は、熱をより反射する明るい色で塗装されることもよくあります。しかし、クール舗装には大きな欠点が1つあります。太陽が最も高い位置にあるとき、表面で反射された熱が、近くの人や建物に吸収されてしまう可能性があるのです。 「正午の時間帯、つまり午前11時から午後1時頃までは、歩道の温度が下がることで放射熱負荷が増加します」と、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の都市計画・地理学准教授であるV・ケリー・ターナー氏は述べています。この対策として、都市は朝夕の交通量が多い地域に重点的に涼しい歩道を設けるべきだと彼女は述べています。
アーバンキャニオン効果：高層ビルは一般的にヒートアイランド現象を悪化させると考えられていますが、適切な配置であれば日陰を提供することで暑さを和らげる効果もあります。高層ビルは日光を遮り、日中は周囲よりも涼しい峡谷や通路を作り出します。中東では、伝統的な建築手法として、日陰を作り、風通しを良くして気温を下げるために、建物を日光と風向に合わせて配置しています。「シッカク」と呼ばれるこれらの幹線道路は、街区内の狭い路地で、近隣の歩行性を高め、歩行者の安全性を高め、気温を低く抑えます。中東の都市の市場や歴史的中心部では、シッカクがよく見られます。アブダビの都市計画担当者は、より大きな街区内の接続性を高めるためにシッカクを採用しました。
反射ガラス：反射ガラスは、太陽光が窓から差し込む際に建物が過剰な熱を吸収するのを防ぐ効果もありますが、技術者たちは、この設置には細心の注意が必要だと警告しています。地面に向けると、反射した太陽光とその熱によって状況が悪化する可能性があります。例えば、ロンドンの有名な超高層ビル「ウォーキートーキー」の窓は、かつては地上レベルの金属やプラスチックを溶かしていましたが、設計者が「ブリーズ・ソレイユ」と呼ばれるルーバー式の日よけを設置することで、この問題を解決しました。
緑の壁：超高層ビル自体が太陽光を大量に吸収するため、涼しく保つのは容易ではありません。一つの方法として、建物のファサードをツタなどの植物で飾る方法があります。葉や植物は、建物の表面が熱くなる前に太陽光を遮るだけでなく、蒸発散と呼ばれる作用で水分を放出し、周囲の空気を冷やす効果もあります。テルアビブなどの中東の都市では、植物で覆われた建物が普及しています。
空気の流れ：中国沿岸都市の超高層ビルの設計者の中には、空気の流れを良くするために、ビルの1階部分を開放し、涼しい海風が通り抜けられる開口部を設けている人もいます。この効果は、太陽熱を弱める樹木と組み合わせることで、さらに強力になります。「（都市の）谷間を街路樹で埋め尽くしたり、建物の1階部分を撤去したりすれば、人々が実際に歩き回る場所では、同じレベルの熱にさらされることはなくなります」と、ジョージア工科大学で熱と建物設計の関係を研究しているエヴァン・マレン氏は述べています。
住宅地
しかし、アメリカのほとんどの空間は高層ではありません。米国人口の半数以上が、郊外と彼らが認識しているエリアに住んでおり、その多くは車での移動に依存するレイアウトで、一戸建て住宅と低層のオフィスビルが点在しています。木陰や木々など、密集した都市に当てはまる解決策の多くはここでも適用できますが、これらのコミュニティには異なる課題と解決策もあります。第一に、一戸建て住宅で使用されるエネルギーの半分以上が暖房とエアコンから来ています。全体として、住宅の冷房は米国の総電力消費量の6％を占めています。特に持続可能または天然素材を使用して、よりスマートで熱に強い家を建てることで、室温と光熱費を下げ、エアコンの使用に伴う関連する炭素排出量を削減できます。
「それが未来です」とターナー氏は語った。「まだ遠い道のりですが、自然素材を使ったスケーラブルな住宅を建てる方法を考え出す必要があります。一般的な経験則として、素材が不自然であればあるほど、熱せられた舗装のような状態になります。」
ウィンドウフィルムとオーニング：夏の間、窓に当たる太陽光の4分の3以上が熱になります。オーニングや庇などの日よけ構造物や反射コーティングは、熱を遮断するのに役立ちます。これらの構造物は冬季にも太陽光を反射するため、年間を通して気温が高い地域に最適です。主に夏季に気温が高い地域では、ブラインド、シャッター、カーテンなどの室内用シェードが最適です。両方の気候に対応するため、研究者たちは、気温が高いときには熱を反射し、低温時には透明のままである薄い粘着フィルムの開発も進めています。このようなスマートウィンドウは市販されていますが、ほとんどの住宅所有者にとって費用がかかりすぎる場合があります。
冷却塔：ウインドキャッチャー（家や建物の側面に取り付けられた背の高い煙突のような塔）は、優れたパッシブ冷却システムで、建物内の圧力差を利用して換気を向上させます。バルジール タワーとして知られるこの塔は、アラブ首長国連邦やその他の湾岸諸国でよく見られます。建物に入ってくる空気は濡れた布を通して冷却され、建物内の暖かい空気は上昇し、塔を通って排出されます。ウインドキャッチャーは通常 4 面体ですが、円筒形、六面体、四面体の塔も存在します。このアイデアのバリエーションとして、何世紀も前から存在するソーラーチムニーがあります。ガラスや金属などの熱を吸収する材料で作られた煙突構造は、建物内の特定の空気部分を暖めるために使用されます。熱い空気が上昇すると、自然な垂直の換気流が作られ、冷たい空気が循環します。
反射面：屋根、壁、歩道を白く塗ることは、気温を下げる安価で効果的な方法です。ギリシャのキクラデス諸島からインドのラジャスタン州の都市まで、地中海性気候や熱帯気候の地域に住む人々は、熱を反射して地域社会を涼しく保つために、古くから白い塗料の持つ特性を活用してきました。ますます多くの都市が、建築基準法に「クールルーフ」の要件を盛り込んでいます。市販されている製品は、単純な白塗料の容器から、街路に広げて表面温度を華氏8度から20度下げることができる特殊な接着剤まで、多岐にわたります。「クールルーフは、ほぼすべての種類の屋根で広く利用可能です」と、アドリアン・アルシュト＝ロックフェラー財団レジリエンスセンターの猛暑対策担当ディレクター、カート・シックマン氏は述べています。「市場の観点から言えば、考えるまでもありません。…最近では、このクールペイント技術を道路や駐車場に導入する実験が、多くの都市で行われています。」
屋根付きの遊び場: 金属製の滑り台やブランコ、さらには地面に敷かれた黒いアスファルトのある遊び場は、街で最も暑い場所の 1 つです。研究者たちは、遊具の温度が 189 度にも達することを発見しました。これは、子供の皮膚が 3 秒足らずで火傷するほどの高温です。主な原因は、それらの設計に使用されている素材です。ゴム製の遊び場の表面、金属製のはしご、ハンドルバー、手すり、人工芝、その他の合成素材はすべて熱を保持し、皮膚への伝導率が高く、気温が高くなります。
では、解決策は何でしょうか。日陰です。自然のものであれ人工物であれ、日陰は気温を劇的に下げ、子供たちにとってより安全な遊び環境を作り出します。大きなニレの木や防水シート、その他の構造物でできた日陰のある遊び場は、30 ～ 40 度も涼しくなります。ミシシッピ州ジャクソンでは、2 人の母親が地元の遊び場の 75% を覆う天蓋を設計しました。シェードセイルには紫外線から守るという利点もあります。「日焼け止めを塗らなくても、まるで日焼け止めを塗っているみたい」と、母親の一人が地元テレビ局に語りました。
建築材料：断熱性の高い材料を用いて住宅を設計することは、エアコンの必要性、そしてそれに伴うコストと二酸化炭素排出量を削減する方法の一つです。石、コンクリート、粘土、泥などの材料は、日中に熱を室内に伝導するのではなく、吸収して保持する性質があり、室内温度を低く保ちます。これらの材料を気泡のあるブロック状に成形すると、特に優れた断熱効果が得られます。空気は熱伝導率が低いため、建築材料に空洞を設けることで熱の浸透を防ぐことができます。これらの方法は、新築住宅の90%以上が木造である米国の一般的な建築様式とは対照的です。
研究者たちは、特定の温度で融解し、周囲の熱を吸収して冷却する物質である、いわゆる相変化材料の実験もますます進めています。パラフィンワックスや様々な種類の塩水和物は、相変化材料の一般的な種類です。壁、床、屋根に注入すると、最大7度（華氏）まで温度が下がることが分かっています。モロッコのカサブランカで行われたある研究では、住宅の屋根にエチレンとパラフィンの共重合体を塗布したところ、室内温度が2.7度低下したことがわかりました。相変化材料を注入した建築資材を市場に提供している企業はいくつかありますが、まだ広く商業的に成功しているわけではなく、エネルギー省はこの技術の有効性を評価するための複数の研究を実施しています。
商業地区
アメリカの都市のほとんどには、高層ビルが立ち並ぶダウンタウンや緑豊かな郊外住宅地以外にも、工場、ショッピングモール、倉庫、工業団地などが広がっています。これらは、暑さに強い都市景観を計画する上で無視できないエリアです。大型店やショッピングモールは、店内ではエアコンがガンガンに効いているかもしれませんが、木々はまばらで、熱を発する車で混雑し、アスファルトの駐車場に囲まれていることがよくあります。同じことは製造業のエリアにも当てはまり、発電所や工場からも周辺の道路に熱が漏れています。この熱の蓄積を解決するのは、噴霧器を設置したり空気の流れを良くしたりするほど簡単ではありません。都市設計者は、ヒートアイランド現象を軽減し、気温が上昇してもこれらの商業スペースを日常的に安全に使用できるように、反射材や十分な日陰を最初から計画する必要があります。
廃熱回収：企業は、工業施設の周囲に大きな緩衝帯を設けるだけでなく、廃熱回収技術への投資によっても廃熱を削減できます。大規模工場の熱交換器は、漏れ出した熱を吸収して施設内に循環させることで、エネルギー需要の削減にもつながります。この回収技術により、熱として無駄になっているエネルギーの20～50%を回収できるため、建物のエネルギー効率が向上します。米国環境保護庁（EPA）の推計によると、米国では利用可能な廃熱を回収することで7.6ギガワットの電力を生成でき、これは数百万世帯の電力供給に十分な量です。
緩衝地帯：工場は巨大な発電機を一日中稼働させ、周囲の道路に熱を放出しています。発電所は夏の暑い時期に天然ガスを燃焼させ、街中のエアコンに電力を供給しています。大型トレーラーは大きなトラック輸送ルートや車庫でアイドリングし、ディーゼル燃料を燃焼させています。こうした産業活動はすべて廃熱を生み出しています。専門家は、この熱を軽減する最善の方法は適切な都市設計だと指摘しています。都市が工場を特定の地域に集中させている場合は、工場の周囲に保護的な緩衝地帯を設け、森林や緑地で住宅地から隔離する必要があります。ニューヨークのような都市では、ピーク負荷の発電所はしばしば大型マンションのすぐ近くに設置されています。
公共交通機関：交通システムの設計方法は、高温対策の鍵となります。車で渋滞する大通りは、路面電車やバスレーンよりもはるかに多くの「廃熱」を排出します。「土地利用と都市開発のパターンが重要です」とミーロウ氏は言います。「私たちはオープンスペースを保全するよう努めなければなりません…そして、代替交通手段の促進は、確かに温暖化対策に一定の効果があります。」さらに、これらのシステムは信頼性の高いサービスでなければなりません。バスや路面電車が時間通りに、短い間隔で運行されれば、人々は暑い中で20分も待つことなく、移動計画を立てることができます。
駐車場にソーラーパネルを設置：駐車場は、広大で暗い舗装道路や熱を吸収する金属製の車などにより、非常に高温になることがあります。しかし、双方にとってメリットのある解決策があります。これらの駐車場を日よけとしても機能するソーラーパネルで覆うのです。パネルは、車、舗装道路、そして人々の過熱を防ぐだけでなく、発電した太陽エネルギーで近隣の店舗に電力を供給し、事業者は毎月の光熱費を節約できます。このような設置は、フィラデルフィア・イーグルスの本拠地であるリンカーン・ファイナンシャル・フィールド・スタジアムから、昨年すべての大規模駐車場にソーラーパネルを設置することを義務付ける法律を可決したフランスまで、様々な場所で見られます。
緑の屋根と壁：反射塗料は屋上の熱吸収を抑える手軽な方法ですが、多くの都市では、敷地面積の広い建物の屋上や壁面に緑を植える実験も行われています。ツタやツタ類などの葉を薄く敷くだけでも太陽光線を遮ることができ、室内のエアコンの温度を上げる必要性も軽減されます。これらの屋根に植える緑は、建物の所有者がどれだけの水分とメンテナンスを提供できるかによって、低い低木から樹木まで様々です。
