虽然大气中的二氧化碳（CO2）水平达到了最高点，但预计到2050年，全球将有大约25亿人迁移到城市环境中，这强调了降低城市CO2排放的必要性。一个研究团队详细调查了城市结构，特别是建筑和街道如何影响美国三个城市的CO2排放。
研究表明，城市可以通过改进其城市设计来降低二氧化碳（CO2）排放。然而，城市布局与排放之间的联系因具体情况而异，因此得出广泛的结论是困难的。
随着CO2水平飙升，预计到2050年，全球将新增25亿人居住在城市地区。这一增长与能源使用及其在气候变化中的作用密切相关，促进了设计节能城市的兴趣。
不幸的是，针对节能城市设计的科学研究相对匮乏，现有的许多研究仅在宏观层面评估城市形态，缺乏标准化，并且通常只考虑少数几个城市设计元素。为了解决这一空白，来自广岛大学、设拉子大学和北亚利桑那大学的研究人员发起了一项研究，利用更深入的评估技术探索城市结构对碳排放的影响，涵盖美国三个城市。
他们的研究结果于2024年11月发表在《环境管理杂志》上。
“虽然城市设计与CO2排放之间的联系早已确立，但过去的研究主要关注于更广泛的城市形态，缺乏对这种关系的细致理解。相反，我们的研究利用地方气候区（LCZ）框架，以更局部的尺度检查城市形态及其与CO2排放的关系，”广岛大学IDEC研究所的教授、论文作者之一的Ayyoob Sharifi解释道。
LCZ框架将城市形态分类为十种建设类型（如低层和高层建筑以及重工业）和七种自然类型。该框架已被有效用于分析城市热岛效应。在这项研究中，研究团队应用这一框架，通过包括卫星影像在内的遥感技术，对马里兰州的巴尔的摩、印第安纳州的印第安纳波利斯和加利福尼亚州的洛杉矶的城市结构进行了分类。
这三个城市的选择是基于它们不同的气候和人口密度。洛杉矶气候温暖干燥，温度波动小；印第安纳波利斯气候寒冷潮湿；而巴尔的摩则拥有混合湿润的气候。在这三者中，巴尔的摩的人口密度最高，而洛杉矶和印第安纳波利斯的人口密度相当，但洛杉矶的地理面积显著更大。
这些城市之间气候和人口密度的差异是故意选择的，目的是评估LCZ的变化是否会影响一年中或特定季节的CO2排放，因为存在不同的人均密度和气候类型。CO2排放量是使用Hestia项目的数据来量化的，该项目确定这些城市每小时以街道和建筑规模排放的化石燃料CO2的数量。
研究揭示了LCZ类型如何影响CO2排放，但在这些城市中几乎无法得出普遍的结论。“研究结果强调城市设计与CO2排放之间的关系复杂且不断变化。排放模式基于多个因素变化，包括气候、城市规模和功能。一个城市的观察结果不能自动应用于其他城市，这表明城市设计的标准化解决方案是不适当的，”Sharifi指出。
研究的重要发现是城市开放和绿地的价值。“[W]如果没有智能和足够的开放和绿地分配，密集的城市扩张可能无法有效减少城市CO2排放，”Sharifi表示。
研究小组计划继续探索LCZ与城市CO2排放之间的关联，以降低城市基于化石燃料消费的影响。作者建议，在城市环境中提高LCZ分类的分辨率，并调查城市中化石燃料使用的具体来源——如交通和住宅或商业部门——可以帮助澄清LCZ与CO2排放之间的关系。
“我们打算扩展我们的研究，包括来自全球各个地区更多城市的数据，以[更好地]理解不同气候和社会经济背景下LCZ类型与CO2排放之间的联系，”Sharifi总结道。
