户外体育运动变得异常炎热。知名国际运动员最近在一份报告中指出,极端高温可能会给今年的巴黎奥运会带来安全风险。就在上个月,南美足球联合会在国际足联数年前之后,正式修改了规则,以应对“因气候变化而上升的气温”。随着气温升高以及越来越多的社区用更易维护的人造草坪取代天然草坪,这些高温问题将会加剧。虽然人造草坪更耐用,但它难以吸收和储存水分,最终导致地表温度升高,有时高达 170 华氏度(约 76.7 摄氏度)。
荷兰 KWR 水研究学院的研究人员试图通过开发一种新的“蒸发冷却”人造材料来解决这些令人难以忍受的草坪温度问题,这种材料能够收集雨水并利用雨水降低球场地表温度。这项研究于本周发表在《可持续城市前沿》杂志上,发现在定制草坪上,其地表温度比传统人造草坪低 46 华氏度(约 25.6 摄氏度),并且接近天然草坪的温度。研究人员认为,如果大规模实施,这种自冷却草坪有可能降低严重热相关损伤的风险,甚至有助于改善城市地区雨水不易被传统人造草坪吸收的问题,从而改善雨水排放。
KWR 水研究学院的水文学家 Marjolein van Huijgevoort 在一份声明中表示:“在人造草坪球场中包含地下储水和毛细管灌溉系统,与传统人造草坪球场相比,可以显著降低地表温度。通过球场下方的循环就地水管理,实现了显著的蒸发冷却效果。”
蒸发雨水可使草坪温度接近天然草坪
天然草坪在降温和排水方面通常优于人造草坪,因为水分可以自然渗透到土壤中。然而,近年来,由于维护方便,运动场甚至越来越多的公园都转向了人造草坪。研究人员从草坪的天然吸水性中获得灵感,创造了自己的草坪,在表层草坪和减震垫下方直接设置了一个开放式储水层。该水层收集和储存雨水。然后,使用由亲水性岩棉纤维组成的毛细管圆筒将水输送到地表进行蒸发。最终,蒸发的水会自然地冷却草坪表面。
研究人员于 2020 年在荷兰一个温暖晴朗的夏日测试了他们的自冷却草坪与传统草坪和天然草坪的性能。他们的自冷却草坪地表温度为 98 华氏度(约 36.7 摄氏度)。虽然也算热,但与传统草坪的惊人的 144 华氏度(约 62.2 摄氏度)相比就小巫见大巫了。此外,自冷却草坪的温度几乎与天然草坪(101.6 华氏度,约 38.7 摄氏度)相同。

尽管其他研究曾尝试过通过喷淋系统间歇性地为人造草坪降温,但这通常只能提供有限的短期降温效果。持续喷淋还可能损坏草坪或影响其运动性能。KWR 的研究人员表示,他们的新方法通过储存天然雨水并在需要时为球场降温,改进了这些尝试。据报道,自冷却草坪还能使球场表面上方的温度略有下降。除了降温效果,研究人员还表示,这种吸水性球场还有助于减少雨水径流,从而可能缓解城市洪涝。据报道,排水系统不佳以及混凝土过多是近年来雨季洪水增加的原因。
研究人员表示,他们的新型冷却系统相对容易实施,但并非廉价。一个自冷却球场的安装成本可能高达传统球场的两倍。而且,虽然实验只关注了 5X5 米的小块草坪,但现实世界中的球场尺寸可能更大。尽管如此,这些前期成本可能只说明了部分情况。中暑和其他健康危害或因排水不良造成的农业损失会带来长期的成本,理论上,如果能大规模推广更凉爽的草坪,这些成本就有可能得到缓解。
研究人员写道:“与传统球场相比,建造一个标准冷却球场所需的投资更高。然而,这项投资使球场能够纳入就地水管理体系,并为运动员提供一个更凉爽、更安全的环境,这基于保留(而非排出)的雨水的自然蒸发。”