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 مقارنة بالمدن.

كما أن الفيزياء الأساسية للمصابين بالهباء الجوي متوقفة على مبادئ توازن الطاقة، فالمناظر الطبيعية مثل الغابات والأراضي العشبية وأجساد المياه تستوعب الحرارة وتطلقها بطريقة متوازنة، وتستعمل النباتات الإشعاع الشمسي في التخدير والتبخر، وتتحول الطاقة الحرارية إلى حرارة متخلفة، مما يبرد الهواء، وعلى النقيض من ذلك، فإن السطح الحضري مثل الإشعاعات الخرسانية والخرسانية والثدي والثومية

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-raditated.
  • ]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,
  • Anthropogenic Heat Emissions:] Human activities generate significant amounts of waste heat. Vehicles, industrial processes, power plants, and building HVAC systems all release heat into the urban environment. In dense city centers, this anthropogenic heat can account for a substantial portion of the total urban energy budget, particularly during winter months or in cities with heavy traffic.
  • (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.
  • Air Pollution and Greenhouse Gases:] Urban areas often have higher concentrations of air pollutants such as black carbon, ozone, and nitrogen oxides. These pollutants can absorb and re-radiate infrared radiation, contributing to the warming effect. Additionally, the urban boundary layer can become more stable due to heat, trapping pollacants and ex

آثار جزر الحرارة الحضرية على الميكرويفات

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 بها، ويمكن ملاحظة هذه التغيرات المناخية الدقيقة عبر أبعاد متعددة:

الزيادات وحرب الليل

أكثر التأثيرات مباشرة هي ارتفاع درجات الحرارة خلال النهار، و بشكل أكثر أهمية في الليل، خلال ساعات النهار، تسخن السطح الحضري بسرعة، وبحلول فترة ما بعد الظهر المبكرة، 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 والمناطق الريفية المبردة يمكن أن يخلق نسيما قطرياً يرسم هواء أكثر برودة من الطرف إلى المركز الحضري، وقد توفر هذه الظاهرة تخفيفاً يوماً ما، ولكن قياسات الوادي الحضري غالباً ما 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، إذ أن الهواء الدافئ وغير المستقر فوق المدن يرتفع بقوة أكبر ويمكن أن يؤدي إلى تكوين غيوم متجانسة، 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، ويصبح هطول الأمطار سريعاً.

الهضم والرطوبة الجوية

وتميل الميكروفونات الحضرية إلى أن تكون الرطوبة النسبية أقل من نظيراتها الريفية، ويرجع ذلك أساسا إلى عدم وجود أسطح متدفقة، 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 القيمة المتغيرة 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 العالمية 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 نقص المناعة البشرية نهجاً شاملاً يعالج الأسباب الكامنة، ويمكن تصنيف الاستراتيجيات على نطاق واسع إلى زيادة الطلاء السطحي، وإعادة الغطاء النباتي، وتحسين التصميم الحضري، والحد من حرارة النفايات، وكثيراً ما ينطوي التنفيذ على سياسات منسقة في مختلف حكومات المدن، والمطورين الخاصين، والمجتمعات المحلية.

رووف باردة وجواسيس انعكست

ومن أكثر الاستراتيجيات إلحاحا وفعالية من حيث التكلفة تركيب سقف كولز، وتُجمع هذه السقف بمواد شديدة التأمل (في كثير من الأحيان بيضاء أو مضاءة) تعكس جزءا كبيرا من الإشعاع الشمسي القادم، كما أن الأسطح الباردة يمكن أن تقلل من درجات الحرارة السطحية من ارتفاع 30 درجة مئوية (54 درجة ف) ودرجات الحرارة المنخفضة المحيطة بالجزر بنسبة 1 إلى 2 درجة 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(، والأحوائط الخضراء، والحدائق المطرية، والرصفة القابلة للاشتعال، كما أن الأشجار توفر الظل والبرد عن طريق التهرب من الأرض - شجرة واحدة ناضجة يمكن أن تنقل إلى ١٠٠ غالون من المياه في كل يوم)٢(.

سياسات التصميم والتخطيط الحضريين

ويمكن أن يؤدي التخطيط الحضري المتجه إلى التفكير إلى التخفيف من حدة الأمراض غير المعدية من خلال أنظمة تحديد المناطق والمبادئ التوجيهية للتصميم، وتشمل الاستراتيجيات توجيه الشوارع إلى أقصى حد ممكن لتهوية طبيعية، وخلق نكسات في المباني للسماح بالتدفق الجوي، والحفاظ على الممرات الخضراء المفتوحة أو إنشاءها، كما أن إدراج سمات المياه مثل النوافذ والأوعية ومحطات التسرب 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، ومن شأن تشجيع النقل العام، والتدوير، والمركبات الكهربائية أن 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 نقص المناعة البشرية، وتوفر تجاربها دروساً قيّمة في المناطق الحضرية الأخرى.

لوس أنجليس، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية

وقد كان برنامج " كول لا " في المدينة، الذي يشكل جزءاً 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 وسعت المدينة نطاق حرجتها الحضرية، حيث زرعت أكثر من 1.5 مليون شجرة منذ عام 2017 كجزء من مبادرة " محاربة خط العرض " .

نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية

برنامج "الروافة" في مدينة 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، كما أن إدارة المدن في الحدائق والمياه السطحية تنفذ خطة شاملة لزراعة الأشجار في الشوارع، تهدف إلى تحقيق 30 في المائة من الغطاء النباتي للأشجار بحلول عام 2035، إضافة إلى أن إدارة نيويورك قد أدمجت في البنية التحتية الخضراء.

سنغافورة، سنغافورة

سنغافورة، وهي مدينة مدارية كثيفة، قد احتوت على 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 نظام حراري عمودي على المواسير المائية، كما قامت المدينة ببناء ممرات صغيرة تساعد على إحداث درجات حرارة في سنغافورة.

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 أساسياً لتحليل تكاليف الاستثمار في التخفيف من آثاره.

مخاطر الصحة العامة

وبالإضافة إلى ذلك، تؤدي الجزر الحضرية إلى تفاقم الاعتلال والوفيات المرتبطة بالحرارة، ولا سيما أثناء الظواهر الشديدة الحرارة، ونظراً إلى انخفاض التبريد النباتي، فإن الجسم البشري لا يملك فرصة للتعافي، مما يؤدي إلى زيادة حالات السكتة الحرارية، والإرهاق الحراري، والإجهاد القلبي الرئوي، كما أن السكان الضعفاء - المسنين والأطفال والأسر المعيشية المنخفضة الدخل التي لا تكيف الهواء، والعمال الوافدين - تأثرا بشكل غير متناسب.

التكاليف الاقتصادية والطلب على الطاقة

وتزيد درجة 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 في كثير من المدن الأمريكية بنسبة تتراوح بين 10 و20 في المائة، كما أن تكلفة الكهرباء الإضافية في التبريد يمكن أن تتجاوز 100 مليون دولار سنوياً.

خاتمة

(ب) إن جزر الحرارة الحضرية تمثل تحدياً بالغ الأهمية بالنسبة للمدن الحديثة، وتُحدث تغيراً جذرياً في الميكرويات، وتزيد من آثار تغير المناخ، وتُحدِّد أسبابها - بما في ذلك انخفاض الغطاء النباتي السطحي، والحرارة البشرية، والارتقاء الحراري في المدن الحضرية(10).