جدول المحتويات:

كيف يمكن للمدن التغلب على الحرارة
كيف يمكن للمدن التغلب على الحرارة
فيديو: كيف يمكن للمدن التغلب على الحرارة
فيديو: الحل الافضل للقضاء علي حرارة كارت الشاشة 2023, شهر فبراير
Anonim

يهدد ارتفاع درجات الحرارة المناطق الحضرية ، لكن الجهود المبذولة لتبريدها قد لا تعمل كما هو مخطط لها.

كيف يمكن للمدن التغلب على الحرارة
كيف يمكن للمدن التغلب على الحرارة

الدفيئات الزراعية التي تمتد عبر ساحل جنوب شرق إسبانيا مشرقة جدًا لدرجة أنها تتألق في صور الأقمار الصناعية. منذ سبعينيات القرن الماضي ، عمل المزارعون على توسيع هذا الخليط من المباني في مقاطعة ألميريا لزراعة منتجات مثل الطماطم والفلفل والبطيخ للتصدير. لمنع ارتفاع درجة حرارة النباتات في الصيف ، يقومون بطلاء الأسطح بالجير الأبيض ليعكس ضوء الشمس.

هذا يفعل أكثر من مجرد تبريد المحاصيل. على مدار الثلاثين عامًا الماضية ، ارتفعت درجة حرارة المنطقة المحيطة بمقدار درجة مئوية واحدة ، لكن متوسط ​​درجة حرارة الهواء في منطقة الدفيئة انخفض بمقدار 0.7 درجة مئوية.

إنه تأثير تود المدن حول العالم تقليده. مع تغير مناخ الأرض خلال العقود القادمة ، سيضرب الاحترار العالمي المناطق الحضرية بشكل خاص لأن مبانيها وأرصفةها تمتص أشعة الشمس بسهولة وترفع درجات الحرارة المحلية ، وهي ظاهرة تُعرف باسم تأثير الجزر الحرارية الحضرية. ونتيجة لذلك ، فإن المدن لديها فرصة أكبر لنوبات حارة شديدة يمكن أن تقتل. يقول كيم نولتون ، عالم الصحة في جامعة كولومبيا في نيويورك: "الوفيات المرتبطة بالحرارة في الولايات المتحدة تفوق على مدار الثلاثين عامًا الماضية جميع أنواع الوفيات الأخرى الناجمة عن أسباب الطقس القاسي". "هذه ليست قضية ستنتهي.".

تأمل بعض المدن في درء هذا المستقبل المزعج. يزرع الكثيرون الأشجار ويبنون المتنزهات ، لكنهم ركزوا معظم الاهتمام على المساحات الشاسعة على أسطح المنازل من المساحات غير المستخدمة التي تمتص الحرارة من الشمس. في عام 2009 ، أصبحت تورنتو ، كندا ، أول مدينة في أمريكا الشمالية تتبنى سياسة الأسقف الخضراء. تتطلب المباني الجديدة التي يزيد حجمها عن حجم معين أن يعلوها النباتات على أمل أن تحتفظ بمياه العواصف وتحافظ على انخفاض درجات الحرارة. فرضت لوس أنجلوس ، كاليفورنيا ، في عام 2014 ، أن تقوم المنازل الجديدة والمجددة بتركيب "أسقف باردة" مصنوعة من مواد ذات ألوان فاتحة تعكس ضوء الشمس. ويدعو قانون فرنسي تمت الموافقة عليه في مارس آذار إلى تغطية أسطح المباني الجديدة في المناطق التجارية جزئيًا بالنباتات أو الألواح الشمسية.

لكن الاندفاع إلى العمل يتقدم بسرعة على العلم. على الرغم من أن الأسطح الباردة والأسطح الخضراء يمكن أن تحد بشدة من درجات الحرارة على أسطح المباني ، إلا أنها لا تحقق دائمًا فوائد على مستوى الشارع ، وقد تؤدي إلى تأثيرات غير مرغوب فيها ، مثل تقليل هطول الأمطار في بعض الأماكن. يقول ماتي جورجيسكو ، عالم الاستدامة في جامعة ولاية أريزونا في تيمبي: "كانت هناك فكرة مفادها أن المجتمع قد توصل إلى نتيجة وكان هناك حل واحد يناسب الجميع". "لكن هذه ليست هي القضية.".

علاوة على ذلك ، من غير الواضح ما إذا كانت البرامج المحدودة الموجودة حاليًا سيكون لها تأثير ملموس على درجة الحرارة - وصحة المواطنين - وما إذا كانت المدن ستوسع جهودها بما يكفي لتحقيق النتائج. يقول بريان ستون جونيور ، عالم حضري في معهد جورجيا للتكنولوجيا في أتلانتا: "إذا كنت تضع أسقفًا خضراء في مبنى البلدية والمدارس فقط ، فلن تحرك الإبرة".

وقت حار في المدينة

لمدة عشرة أيام في آب (أغسطس) 2003 ، خنقت موجة حر غير مسبوقة أوروبا الغربية ، محطمة الأرقام القياسية التي تعود إلى خمسة قرون. ارتفعت درجات الحرارة خلال النهار في باريس إلى 40 درجة مئوية وظلت الليالي شديدة الحرارة. بحلول نهاية شهر أغسطس ، تجاوز عدد القتلى من الجفاف وارتفاع الحرارة وسكتة الشمس ومشاكل الجهاز التنفسي في جميع أنحاء أوروبا 70 ألفًا ، مع العديد من الوفيات في المناطق الحضرية حول باريس وموسكو.

هذا مجرد طعم للظروف القادمة. تشير النماذج المناخية الإقليمية إلى أنه بحلول عام 2050 ، قد تضرب موجات الحر لمدة أسبوع على قدم المساواة مع حدث أغسطس 2003 مرة كل عقد في أوروبا الشرقية وكل 15 عامًا في أوروبا الغربية. من المتوقع أن يزداد عدد موجات الحر ومدتها وتواترها في جميع أنحاء العالم. يقول دان لي ، مصمم نماذج المناخ في جامعة برينستون في نيو جيرسي: "هذا أحد الأحداث المتطرفة القليلة التي تتفق فيها جميع النماذج مع بعضها البعض".

وعندما ترتفع درجات الحرارة ، تعاني المدن بشكل غير متناسب بسبب طريقة بنائها. تمتص الأسطح والطرق المظلمة ومواد البناء الأخرى إشعاع الموجة القصيرة القادم من الشمس ويعيد إشعاعها كطاقة طويلة الموجة ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي القريب. يزيد تكييف الهواء من المشكلة عن طريق سحب الحرارة من داخل المباني والمركبات وإلقائها بالخارج ، مما يؤدي إلى زيادة درجات الحرارة في المناطق الحضرية.

في غياب التدخلات ، ستنمو الجزر الحرارية فقط: بحلول عام 2050 ، من المتوقع أن تتوسع مساحة السطح الحضري في الولايات المتحدة بمقدار الثلث. في الوقت نفسه ، من المتوقع أن ينمو عدد سكان العالم إلى 9.6 مليار نسمة ، يعيش ثلثاهم في المناطق الحضرية ، مقارنة بأكثر من النصف بقليل اليوم. كل ذلك يضيف إلى المزيد من إمكانية احتجاز الحرارة والمزيد من الأشخاص المتأثرين بالحرارة الشديدة. ومع ذلك ، على الرغم من المخاطر ، فإن عددًا قليلاً من المدن لديها خطط لمعالجة الحرارة في المناطق الحضرية بشكل مباشر. يقول ستون في الولايات المتحدة ، "تتجاهل معظم المدن قضية المناخ".

لوس أنجلوس ليست كذلك. شهدت المدينة ارتفاعًا في متوسط ​​درجة الحرارة السنوي بأكثر من درجتين مئويتين منذ عام 1878. بحلول منتصف القرن ، يمكن أن تواجه منطقة وسط المدينة 22 يومًا من الحرارة الشديدة سنويًا (درجات حرارة تتجاوز 35 درجة مئوية) ، أي ما يقرب من أربعة أضعاف المتوسط ​​طويل الأجل. لمواجهة الاحترار ، تهدف المدينة إلى تحويل 10000 سقف داكن اللون لتبريد الأسطح بحلول عام 2017. من خلال إقران هذا الجهد بزراعة الشوارع والأرصفة العاكسة ، تنوي المدينة خفض 1.65 درجة مئوية من تأثير الجزر الحرارية الحضرية بحلول عام 2035.

أصبحت شيكاغو ، إلينوي ، أيضًا رائدة في هذه القضية: فهي تأمل في منع هذا النوع من الوفيات الجماعية التي شوهدت خلال موجة الحر التي استمرت 5 أيام في المدينة في عام 1995 ، عندما توفي 700 شخص. منذ تلك الكارثة ، أضافت أسقفًا رائعة ، وأسقفًا خضراء وزراعة في الشوارع - وحولت الملاعب ذات السقف الأسود إلى حقول عشبية. ساعدت الحوافز على بدء بناء أكثر من 516000 متر مربع من الأسطح الخضراء على 509 مبنى.

تورونتو تلحق بالركب بسرعة. يتطلب مبانٍ جديدة يزيد ارتفاعها عن ستة طوابق مع أكثر من 2000 متر مربع من مساحة السطح لتغطية 20-60٪ من ذلك بالنباتات. منذ عام 2010 ، أضافت المدينة 260 سقفًا أخضر على مساحة 196000 متر مربع.

يمكن مقارنة بعض أشكال الأسطح الباردة بالسعر مع الأسطح العادية ، لكن تركيب الأسطح الخضراء أغلى ، كما أن تكاليف الصيانة أعلى. ومع ذلك ، فإنها توفر فوائد أخرى ، مثل إبطاء جريان مياه الأمطار ، وتوفير موطن لتلقيح الحشرات ، وجعل المدن أكثر جمالًا.

رؤية اللون الأخضر

على سطح مبنى الهندسة المعمارية بجامعة تورنتو ، يتطاير النحل الطنان من زهرة صفراء إلى أخرى. يقع المبنى في وسط المدينة ، ويعلوه خليط من 33 سرير حديقة مرتفع مستطيل الشكل مزروعة بأعشاب محلية أو أزهار أو نباتات نباتية غير أصلية بأوراق شمعية تخزن المياه. يحتوي كل سرير على مجموعة مختلفة من النباتات والتربة وتقنيات الري - تتم مراقبة جميعها بواسطة 270 مستشعرًا لقياس درجة حرارة الهواء ودرجة حرارة التربة ورطوبة التربة وجريان مياه الأمطار. تعد أسرة الحدائق جزءًا من مختبر Green Roof Innovation Technology (GRIT Lab) ، وهو المرفق الوحيد من نوعه في كندا لاختبار أداء الأسطح الخضراء والاستراتيجيات الأخرى للتخفيف من تغير المناخ.

تعكس الأسطح الخضراء ضوء الشمس أكثر من أسطح القطران أو الحصى التقليدية ، لكنها تحصل على قدر كبير من طاقة التبريد من الرطوبة في النباتات والتربة. عندما تتبخر المياه في الأوراق والتربة ، فإنها تنقل الحرارة إلى الغلاف الجوي وتخفض درجة حرارة الهواء في مكان قريب ، تمامًا كما يبرد الرياضيون عندما يتبخر عرقهم. بالمقارنة مع السقف الأسود ، يمكن أن يكون السقف الأخضر أكثر برودة بنسبة 40 درجة مئوية في يوم صيفي حار. تعمل الأسطح الخضراء أيضًا كعوازل وتقليل تكاليف الطاقة المرتبطة بالتبريد.

يتم ري أروع سرير اختبار على سطح GRIT Lab ويحتوي على تربة عضوية وحصيرة سميكة من الأزهار الجميلة التي تتدفق فوق حواف الصندوق. يوجد في جارتها عشب غير مكتمل من أعشاب مرج تنمو في صندوق غير مروي مبطن بوسط صخري مسامي يستخدم على نطاق واسع على الأسطح الخضراء. على سطحه ، يكون صندوق Sedum أكثر برودة بمقدار 4 درجات مئوية من درجة حرارة الهواء ، لكن صندوق العشب المزروع قليلًا يمكن أن يكون أكثر سخونة بمقدار 14 درجة مئوية ، كما يشير Liat Margolis ، مدير GRIT Lab. تقول: "قد لا يكون لديك على السطح". وتضيف مارغوليس أن تجارب مثل هذه تظهر مدى صعوبة العثور على التركيبة الصحيحة من الركيزة والغطاء النباتي والري للتأثير على درجة حرارة سطح واحد.

وحتى مع وجود أفضل الأسطح الخضراء ، لا أحد يعرف مدى قدرة هذا النهج على تبريد مدينة بأكملها. فقط عدد قليل من عمليات المحاكاة قد قيمت الأسطح الخضراء على هذا النطاق. يشير تقرير مضى عليه عقد من الزمن تم إعداده لمدينة تورنتو إلى أنه إذا تم تحويل 50 كيلومترًا مربعًا من الأسطح المتوفرة للمدينة بالكامل إلى أسطح خضراء ، فإن درجة حرارة الهواء المحيط ستنخفض بمقدار 0.5-2 درجة مئوية. لكن مساحة الأسطح الخضراء المضافة منذ دخول اللائحة حيز التنفيذ تقل عن 0.5٪ من مساحة السطح المتاحة في المدينة.

في منطقة بالتيمور-واشنطن الحضرية ، توقعت دراسة أجريت عام 2014 أن 90٪ من أسطح المنازل يجب أن تُزرع لتقليل درجة حرارة الهواء القصوى اليومية بمقدار 0.5 درجة مئوية خلال موجة حر استمرت 3 أيام.

نظرًا لوجود تبخر أقل عندما تغرب الشمس ، فإن الأسطح الخضراء لا تبرد جيدًا في الليل - وهو وقت مميت خلال موجات الحر. وتطلق المزروعات على الأسطح الحرارة المخزنة بعد غروب الشمس. يقول ديفيد سايلور David Sailor ، عالم المناخ الحضري في جامعة ولاية بورتلاند في ولاية أوريغون: "إذا حاولت التخفيف من حرارة المناطق الحضرية من خلال وضع أسقف خضراء ، فسيكون ذلك مفيدًا لخفض درجات الحرارة أثناء النهار ، لكنها قد تزيد في الليل".

كما أنه من غير الواضح إلى أي مدى توفر الأسطح الخضراء في العديد من الطوابق الراحة للأشخاص أدناه. وجدت دراسة النمذجة التي تكررت يومًا خلال موجة الحر الأوروبية عام 2003 أن زراعة 25 ٪ من مساحة السطح على طول شارع في وسط أرنهيم في هولندا لم يكن لها أي تأثير على درجات الحرارة على مستوى الشارع لأن الرياح دفعت الهواء البارد قبل ذلك. يمكن أن تصل إلى الأرض.

كما أثارت ملاحظات الأسطح الخضراء في شيكاغو تساؤلات حول فوائدها. بمقارنة صور الأقمار الصناعية في عامي 1995 و 2009 ، فحص الباحثون كيف تغيرت درجات حرارة السطح في مناطق داخل المدينة حيث تم استبدال الأسقف المظلمة والأرصفة بالنباتات أو الطلاءات الأكثر إشراقًا.

لم تغير الأسطح الخضراء درجات الحرارة بشكل كبير ، لكن الأسطح الباردة تغيرت. لقد زادوا من انعكاس المدينة ، أو البياض ، بنسبة 1.6 ٪ - أي ما يعادل طاقة التبريد لـ 65000 وحدة تكييف هواء كبيرة بحجم النوافذ تعمل بكامل طاقتها خلال فصل الصيف. كانت زراعة الأشجار وتحويل المساحات المرصوفة إلى حشائش أكثر فاعلية من الأسطح الخضراء.

سلبيات باردة

التأثيرات في ألمرية أكبر. كل صيف ، بعد أن يقوم المزارعون بتبييض أسطح الدفيئة بالجير المطفأ ، فإنها تعكس 35٪ من ضوء الشمس الساقط. تعكس المراعي القريبة 15٪ فقط ، على قدم المساواة مع معظم المدن.

تظهر المحاكاة أنه من خلال تبييض الطرق والأسطح ، يمكن أن تنخفض درجة حرارة المدن إلى حد كبير. يقول حيدر طه ، مصمم نماذج الغلاف الجوي الحضري ورئيس شركة Altostratus ، إن مضاعفة البياض الموجود على السطح في لوس أنجلوس ، والذي يبلغ في المتوسط ​​17٪ ، يمكن أن يخفض درجات الحرارة بمقدار 0.5 درجة مئوية في بعض المناطق وبقدر يصل إلى 2 درجة مئوية في مناطق أخرى. شركة الأرصاد الجوية في مارتينيز ، كاليفورنيا. يقول: "درجة مئوية واحدة ليست بالكثير من المطلوب ، ووفقًا للنماذج ، يمكن تنفيذها".

لكن الأسطح الباردة يمكن أن تنتج أيضًا بعض التأثيرات غير المواتية ، اعتمادًا على الموقع. يقول طه إنه إذا تم زيادة البياض كثيرًا ، فقد يؤدي ذلك إلى إبطاء نسيم البحر المحلي ، أو تقليل جودة الهواء أو تسخين مناطق الريح. "كل مدينة لديها عتبة ، وإذا تجاوزت ذلك ، فإن بعض الأشياء تبدأ في الظهور بشكل سيء."

كما يمكن أن تمنع الأسطح الباردة المطر. في العديد من المناطق ، يؤدي تسخين الأرض أثناء النهار إلى ارتفاع الهواء الرطب ، مما يؤدي إلى تكون السحب وهطول الأمطار. يقول جورجيسكو: "إذا لم يكن لدينا ذلك ، فلن يكون لدينا هطول أمطار". في دراسة النمذجة ، وجد أنه إذا تم تنفيذ الأسطح الباردة على نطاق واسع في المناطق الحضرية من فلوريدا إلى شمال شرق الولايات المتحدة ، يمكن أن ينخفض ​​هطول الأمطار في فصل الصيف بمقدار 2-4 ملم بحلول عام 2100.

على الرغم من أوجه عدم اليقين ، يقول العديد من العلماء إن المدن لا تتبع استراتيجيات التبريد بالسرعة الكافية ، بالنظر إلى وتيرة تغير المناخ والنمو الحضري. يقول المؤيدون أن كلا من الأسطح الخضراء والأسطح الباردة ساعدت في بعض المواقف وأن التنفيذ الدقيق يمكن أن يحسن كفاءتها. يحذر ستيوارت جافين ، عالم المناخ الحضري بجامعة كولومبيا في نيويورك ، من وضع الكثير من الأسهم في دراسات النمذجة التي تتنبأ بالآثار الجانبية غير المرغوب فيها مثل انخفاض الغطاء السحابي وهطول الأمطار. يقول إن السحب هي من بين الأشياء الأكثر تعقيدًا في نمذجة ، والمدن تعمل بالفعل على تعزيز هطول الأمطار بسبب الجسيمات التي تنتجها.

على الرغم من كل المخاطر المرتبطة بالحرارة التي ستواجهها المدن في المستقبل ، إلا أن القليل منهم وضع خططًا لإدارة الحرارة. لويزفيل في كنتاكي هي واحدة: ستصبح قريبًا أول مدينة أمريكية كبرى تضع خطة للتكيف مع الحرارة في المناطق الحضرية ، كما يقول ستون ، الذي يقود المشروع. الجهد مدفوع بالضرورة. تمتلك مدينة لويزفيل أسرع جزيرة حرارية في الولايات المتحدة ارتفاعًا في درجات الحرارة ، وقد ارتفعت درجات الحرارة هناك بأكثر من 4 درجات مئوية منذ عام 1961. جزء من المشكلة هو أن المدينة فقدت 54000 شجرة سنويًا بسبب الحشرات والعواصف الجليدية ونقصها. الرعاية.

تجمع Stone الآن البيانات الأساسية التي تفتقر إليها معظم المدن قبل تبني خطوات التبريد. إنه يسافر حول لويزفيل ليقيس الغطاء الشجري ، ويجد النقاط الساخنة ويحدد المناطق التي بها سكان ضعفاء. تتمثل الخطوة التالية في إنشاء مخطط يجمع بين الأسطح الرائعة والأسطح الخضراء وزراعة الأشجار ومواد الرصف الباردة التي يمكن أن تغير مصير سكان المدينة الأكثر تعرضًا للخطر. بدأ ستون بافتراضات متواضعة ولكنها واقعية في نمذجه: تحويل 100 مبنى فقط إلى أسطح خضراء ، على سبيل المثال. في الوقت نفسه ، تأمل المدينة في زيادة عدد الأشجار فيها.

إذا نفذت لويزفيل الاستراتيجيات التي يوصي بها ستون ، فقد تصبح أرضًا للاختبار ستكشف كيف أن التغييرات التي تطرأ على السطح المادي للمدينة تغير جزيرة الحرارة الحضرية - ويمكن لبرنامجها الرائد أن يوجه الطريق لمدن أخرى لاتباعها. يقول ستون: "لقد تجاوزنا بالفعل عتبات شديدة الحساسية". "سوف تفكر المدن في اتخاذ إجراءات أكثر عدوانية. لكن يمكن للمدن أن تبطئ بشكل ملموس من معدل ارتفاع درجات الحرارة على مدى عقد أو عقدين ". ويضيف أن هذا سريع جدًا ، لأنه حتى لو أزلنا انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري غدًا ، "ما زلنا نتحمس لمئتي عام".

شعبية حسب الموضوع