Understanding Urban Heat Islands

إن جزر الحرارة الحضرية هي ظاهرة مناخية موثقة جيداً حيث ترتفع درجة حرارة المناطق الحضرية بدرجة كبيرة عن بيئتها الريفية المحيطة بها، ويمكن أن يتراوح هذا الفرق في درجات الحرارة بين 1 درجة مئوية و7 درجات مئوية (1.8 درجة شرقاً و12.6 درجة ف) تبعاً لحجم المدن وكثافةها الجغرافية، ويصف مصطلح " جزيرة حرارة حضرية " كل تغيرات الحرارة في المناطق الحضرية التي تتخطى فيها المدن.

كما أن الفيزياء الكامنة في هذه المبيدات تعتمد على مبادئ توازن الطاقة، وتستوعب المناظر الطبيعية مثل الغابات والأراضي العشبية وأجساد المياه الحرارة وتطلقها بطريقة متوازنة، وتستعمل النباتات الإشعاع الشمسي في التخدير والتبخير، والعمليات التي تحول الطاقة الحرارية إلى حرارة متخلفة، مما يبدد الهواء، وعلى النقيض من ذلك، فإن الأسطح الحضرية مثل الإشعاعات الخافضة والخرسانية والبري والمعادن

أسباب جزر القحط الحضري

وأسباب هذه الأمراض متعددة الجوانب ويمكن تجميعها في عدة فئات رئيسية، ويعتبر فهم هذه الأسباب الجذرية أمراً أساسياً لوضع استراتيجيات فعالة للتخفيف من آثارها.

  • Albedo Reduction and Heat Absorption:] Urban construction materials-dark asphalt roofs, dark pavement, and brick-have low albedo, meaning they reflect only a small fraction of incoming solar radiation (typically 10-30%) and absorb the rest. This absorbed heat is stored and re-radiated, warming.
  • ]Los of Vegetation and Evapotranspiration:] Trees and plants play a critical role in cooling the environment through evapotranspiration - the process by which water evaporates from leaves and soil, consuming heat energy from the surroundings and lowering air temperature. Urbanization replaces these natural cooling systems with impervious surfaces,
  • (أ) انبعاثات الحرارة البشرية: [(FLT:0]) وتولد الأنشطة البشرية كميات كبيرة من حرارة النفايات.
  • (أ) أوربان كانيون إيفيث: ] The geometry of long buildings and narrow streets creates "urban canyons" that comprow and reduce the loss of longwave radiation to space. These canyons also reduce wind speed and limit natural ventilation, further inhibiting cooling.
  • (أ) في المناطق الحضرية، التي كثيراً ما تكون فيها المناطق الحضرية تركيزات أعلى من ملوثات الهواء مثل الكربون الأسود والأوزون وأكسيد النيتروجين، ويمكن لهذه الملوثات أن تستوعب وتعيد إشعاع الأشعة تحت الحمراء، مما يسهم في تأثير الاحترار، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تصبح طبقة الحدود الحضرية أكثر استقراراً بسبب الحرارة، وملوثات التخصيب في الجزيرة، وخارجها.

آثار جزر الحرارة الحضرية على الميكرويات

ويمتد تأثير هذه الأجهزة إلى ما يتجاوز مجرد زيادة في درجة الحرارة المحيطة، وهي تغير جذرياً في المناخ الجزئي لظروف الغلاف الجوي المحلية في المدينة التي تختلف عن المنطقة المحيطة، ويمكن ملاحظة هذه التغيرات المناخية الدقيقة عبر أبعاد متعددة:

الزيادات وحرب الليل

أكثر التأثيرات مباشرة هي ارتفاع درجات الحرارة، خلال النهار، وبشكل أكثر أهمية، في الليل، خلال ساعات النهار، تسخن السطح الحضري بسرعة، وبسرعة بعد الظهر، قد تكون مراكز المدينة أكثر حرارة من المناطق الريفية بدرجتين إلى 5 درجات مئوية، ولكن أهم تأثير يحدث بعد غروب الشمس: الحرارة المخزنة في المباني، والطرق، والرصيف يتم إطلاقها ببطء، مما يحول دون تهدئة المدينة.

Altered Wind Patterns and Ventilation

إن ارتفاع درجة الحرارة بين المدينة الدافئه وضواحي الريف المبردة يمكن أن يخلق نسيماً قطرياً يرسم هواء أكثر برودة من الطرف المتجه نحو المركز الحضري، وقد توفر هذه الظاهرة تخفيفاً يوماً ما، ولكن قياسات الكانتونات الحضرية تعطل هذه التدفقات، وتخلق مناطق من الهواء الرطب.

التأمل المتنقل والمركبات الهيدرولوجيّة

ويمكن أن تؤثر هذه المرافق على أنماط الطقس المحلية، ولا سيما التهطال، ويعزز تأثيرها في المناطق الحضرية الحرارية الارتقاء: فالهواء الدافئ وغير المستقر فوق المدن يرتفع بقوة أكبر ويمكن أن يؤدي إلى تكوين سحابات مخففة، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى زيادة هطول الأمطار في المدن بنسبة تتراوح بين 10 و20 في المائة مقارنة بالمناطق الريفية، بالإضافة إلى أن السطح الحضري غير متوفر بشكل كبير، ويتحول بسرعة.

الرطوبة ورطوبة الغلاف الجوي

وتميل الميكروفونات الحضرية إلى أن تكون الرطوبة النسبية أقل من نظيراتها الريفية، ويرجع ذلك أساسا إلى عدم وجود أسطح متفاوتة، وفي حين أن محتوى الرطوبة المطلقة قد يكون مماثلا، فإن الهواء الحضري الأكثر دفئا يمكن أن يحمل المزيد من بخار المياه، مما يؤدي إلى انخفاض قيمة الرطوبة النسبية، وقد يؤدي هذا الجفاف إلى زيادة الطلب على الري وزيادة الضغط على الجفاف على الغطاء النباتي الحضري، غير أنه في المدن الساحلية أو التي لديها أجسام المائية ذات الدوار الكبيرة.

تدهور نوعية الهواء

وتعجل درجات الحرارة الحضرية المرتفعة ردود الفعل الكيميائية الضوئية التي تنتج الأوزون على مستوى الأرض والملوثات الثانوية الأخرى، كما أن الظروف الأكثر راكدة التي تسودها مؤشرات الصحة غير المباشرة تُخبط المادة الجسيمية وأكسيد النيتروجين بالقرب من السطح، وتزيد من نوعية الهواء، وينجم عن هذا التدهور عواقب صحية مباشرة: ارتفاع معدلات الربو، والمرض الرئوي المزمن، ومشاكل التبديل القلبية.

استراتيجيات التخفيف من حدة الكوارث في جزر الهات الحضرية

ويتطلب التخفيف الفعال من آثار الأمراض غير المعدية اتباع نهج شامل يعالج الأسباب الكامنة، ويمكن تصنيف الاستراتيجيات على نطاق واسع إلى زيادة الطلاء السطحي، وإعادة الغطاء النباتي، وتحسين التصميم الحضري، والحد من حرارة النفايات، وكثيرا ما ينطوي التنفيذ على سياسات منسقة في مختلف حكومات المدن، والمطورين الخاصين، والمجتمعات المحلية.

حواجز وواجهات انعكست

ومن أكثر الاستراتيجيات إلحاحا وفعالية من حيث التكلفة تركيب " أسطح الفول " ، وتُجمع هذه السقف بمواد شديدة التأمل (في كثير من الأحيان بيضاء أو مضاءة خفيفة) تعكس جزءا كبيرا من الإشعاع الشمسي القادم، ويمكن لأسطح باردة أن تقلل من درجات حرارة السطح إلى 30 درجة مئوية (54 درجة ف) ودرجات حرارة الهواء المنخفضة المحيطة بنسبة 1 إلى 2 مئوية في المناطق المحيطة.

البنية التحتية الخضراء والنباتات الحضرية

إن زيادة كمية النباتات في المدن هي أكثر الحلول طبيعية وفعالية على المدى الطويل، وتشمل البنية التحتية الخضراء زراعة الأشجار على طول الشوارع وفي الحدائق، والأسطح الخضراء )الأسطح النباتية(، والأحواض الخضراء، والحدائق المطرية، والرصفة القابلة للاشتعال، كما أن الأشجار توفر الظل والبرد عن طريق كثافة التهرب من الأرض - شجرة واحدة ناضجة يمكن أن تتحول إلى ١٠٠ غالون من المياه في اليوم، مما يوفر آثارا مكافئة على سطح الأرض)١(.

سياسات التصميم والتخطيط الحضريين

ويمكن أن يؤدي التخطيط الحضري المتجه إلى الحد من الأمراض غير المعدية عن طريق أنظمة تحديد المناطق والمبادئ التوجيهية للتصميم، وتشمل الاستراتيجيات توجيه الشوارع إلى أقصى حد ممكن للتهوية الطبيعية، وخلق انتكاسات في المباني للسماح بالتدفق الجوي، والحفاظ على الممرات الخضراء المفتوحة أو إنشاءها، كما أن إدراج سمات المياه مثل البقع النافعة والأوعية ومحطات التسيؤ يمكن أن يوفر أيضا التبريد المحلي من خلال التبريد.

تخفيض انبعاثات الحرارة البشرية

ومن العناصر الحاسمة الأخرى معالجة حرارة النفايات من المباني والمركبات والصناعة، حيث إن تحسين كفاءة استخدام الطاقة يقلل من كمية الحرارة التي تطلقها نظم HVAC، كما أن تشجيع النقل العام، والتدوير، والمركبات الكهربائية يقلل من الحرارة الناجمة عن محركات الاحتراق الداخلي، كما أن نظم التبريد في المناطق واستعادة الحرارة يمكن أن تقلل من سرعة تصريف النفايات، كما أن السياسات الحضرية التي تشجع على تطوير استخدامات متداخلة يمكن أن تقلل من الحاجة إلى السفر في السيارات وانخفاض الطلب العام على الطاقة.

دراسات حالة عن تخفيف حدة تردي جزيرة الهات الحضرية

وقد نفذت عدة مدن في جميع أنحاء العالم برامج طموحة للتخفيف من آثار ظاهرة تعاطي المخدِّرات المخدِّرات المخدِّرة، وهي تقدِّم دروساً قيِّمة في المناطق الحضرية الأخرى.

لوس أنجليس، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية

وقد كان برنامج " كول لا " في المدينة، الذي يشكل جزءا من خطة أوسع للتكيف مع المناخ، قد حفز على تركيب أسطح مفكرة في المباني السكنية والتجارية، وبحلول عام 2020، كان قد تم تركيب أكثر من مليون قدم مربع من السقف المبرد، كما أن المدينة وسعت من كثافة غاباتها الحضرية، وزرعت أكثر من 1.5 مليون شجرة منذ عام 2017 كجزء من مبادرة " مليون تري لايف " .

نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية

برنامج "الروافة" لمدينة نيويورك، الذي بدأ في عام 2009، ينطبق على المعاطف المُجسّدة على أسطح المباني في خمس مناطق، وبحلول عام 2023، كان البرنامج يعالج أكثر من 10 ملايين قدم مربع من مساحة السقف، وقسم المدن للمتنزهات والمياه الرطبة، يقوم أيضاً بتنفيذ خطة شاملة لزراعة الأشجار في الشوارع، تهدف إلى تحقيق 30 في المائة من الغطاء النباتي للأشجار بحلول عام 2035، بالإضافة إلى أن إدارة نيويورك قد أدمجت البنية التحتية الخضراء.

سنغافورة، سنغافورة

سنغافورة، دولة استوائية كثيفة، قد احتضن رؤية "المدينة في الطبيعة" لمكافحة الحرارة الحضرية وتعزيز القابلية للزراعة، وتشمل استراتيجيتها زراعة الأشجار على نطاق واسع (أكثر من 000 200 شجرة مزروعة منذ عام 2020)، والأسطح الخضراء الإلزامية للمباني الجديدة، وخلق خضراء عمودي على المواسير، كما أن المدينة قد شيدت أيضاً "ممرات البول" -

الآثار الصحية والاقتصادية لجزر الهات الحضرية

وللتغيرات المناخية الدقيقة التي تحدثها البلدان الفقيرة المثقلة بالديون عواقب مباشرة على صحة الإنسان والاقتصادات الحضرية، ويعتبر فهم هذه الآثار أمراً أساسياً لتحليل تكاليف وفوائد استثمارات التخفيف.

مخاطر الصحة العامة

وبالإضافة إلى ذلك، فإن الجزر الحضرية تفاقم معدلات الاعتلال والوفيات المرتبطة بالحرارة، ولا سيما أثناء الظواهر الشديدة الحرارة، ولأن التبريد العشائري قد يتناقص، فإن الجسم البشري لا يملك فرصة للتعافي، مما يؤدي إلى زيادة حالات السكتة الحرارية، وازدهار الحرارة، والإجهاد القلبي، والإجهاد الناجم عن الإجهاد، كما أن السكان الضعفاء - المسنين والأطفال والأسر المعيشية ذات الدخل المنخفض التي لا تكيف الهواء، والعمال الطلقات تتأثر بشكل غير متناسب.

التكاليف الاقتصادية والطلب على الطاقة

وتزيد درجات الحرارة الحضرية المرتفعة من استهلاك الطاقة، ولا سيما في مجال تكييف الهواء، وهذا الطلب المتزايد على فترات الذروة أثناء فترة الظهيرة الساخنة، ويضع الإجهاد على الشبكات الكهربائية ويزيد من خطر انقطاع الكهرباء، وتقدّر إدارة المعلومات في الولايات المتحدة أن هذه المرافق تزيد من استخدام الطاقة في أماكن الإقامة لتبريد الطاقة بنسبة تتراوح بين 10 و20 في المائة في كثير من المدن الأمريكية، كما أن تكلفة الكهرباء الإضافية للتبريد يمكن أن تتجاوز 100 مليون دولار سنوياً.

خاتمة

وتُمثل جزر الحرارة الحضرية تحدياً بالغ الأهمية بالنسبة للمدن الحديثة، وتُحدث تغيراً جذرياً في الميكرويات، وتزيد من آثار كوكب الاحترار، وتُظهر أسبابها - بما في ذلك خفض الطحالب السطحية، وفقدان الغطاء النباتي، والحرارة البشرية، والارتقاء الحراري في المدن الحضرية - [تتخفيض درجة الحرارة].