جزیره حرارتی شهری پدیده ای است که در آن ساختمان‌ها و مصنوعات شهری به خصوص ساختمان‌های مرتفع و با تراکم زیاد در طول روز گرمای ناشی از تابش خورشید را جذب می کنند. در ادامه این روند حرارت جذب شده از سوی مصنوعات شهری و ساختمان‌ها در طول روز، هنگام شب خارج و به محیط انتقال می یابد.

این امر باعث می شود ساکنان مناطقی که ساختمان‌های مرتفع و با تراکم زیاد دارند هوای گرمتری را در مقایسه با مناطق کم تراکم تجربه کنند. این روند از جمله عوارض شهرنشینی بوده که به شکل نگران کننده ای بر اقلیم شهری تاثیرگذار گذاشته است؛ این روزها شهروندان کلانشهرهایی مانند تهران، مشهد، اصفهان و شیراز در حالت معمول گرمای بیشتری را به خصوص در ساعات شب تجربه می کنند. گرمایی که شب‌ها و در نبود تابش مستقیم نور خورشید نباید احساس شود.

جزایر حرارتی چگونه ایجاد می شوند؟

دکتر فاطمه وثوقی، استاد رشته شهرسازی در دانشگاه آزاد اسلامی گفت: پدیده جزایر حرارتی معضل امروز و گرفتاری بزرگ همه کلانشهرهای دنیا است. هرچه شهرها بزرگتر و دارای ساختمان‌های بلندتر باشند این پدیده بیشتر خود را نشان می دهد.

وی افزود: وقتی خورشید به زمین می تابد بخش مهمی از تابش به طور طبیعی باید به جو بازگشته و منعکس شود اما در شهرها به خصوص کلانشهرها وقتی خیابان‌های آسفالته و ساختمان‌ها بلند هستند این گرما توسط سازه ها جذب شده و میزان انعکاس آن به جو زمین به شدت کاهش می یابد بنابراین گرما در محدوده شهری باقی مانده و تشکیل یک گنبد گرمایی یا جزیره حرارتی را سبب می شود که نسبت به محیط اطراف گرمتر بوده و موجب کند شدن روند کاهش دما در شب می شود.

وی ادامه داد: هرچه سقف ساختمان‌ها و سطوح آسفالت خیابان‌ها تیره تر باشد گرمای بیشتری جذب شده و این روند موجب افزایش بین 10 تا 15 درجه ای دمای بیشتر از محیط طبیعی در محدوده جزیره حرارتی می شود.

وی اظهار داشت: علاوه بر این، جزیره حرارتی موجب افزایش مصرف انرژی به خاطر استفاده بیشتر از دستگاه‌های خنک کننده و نیز موجب آلودگی بیشتر در جو زمین می شود. آلودگی هوا و شدت گرما همچنین آسیب‌های روانی را متوجه ساکنان می‌کند. تحقیقات نشان داده به دلیل تاثیر منفی این عوامل بر اعصاب و روان، آسیب‌های اجتماعی، ارتکاب جرایم و نزاع خیابانی در مناطق گرمتر شهری بیشتر از سایر نقاط رخ می دهد.

دکتر وثوقی ادامه داد: در این میان آسیب‌های ناشی از گرمای هوا و آلودگی آن بر زنان، کودکان و جنین بسیار بیشتر است. با انجام یک سری اقدامات کم هزینه و آموزش‌های اجتماعی می توان میزان جذب تشعشع خورشیدی را در مناطق شهری کاهش داد.

عوامل ایجاد کننده جزایر حرارتی کدامند؟

اندازه و شکل ساختمان‌ها: وضعیت آیرودینامیک شهرها با بخش‌های روستایی بسیار متفاوت است. ساختمان‌های بلند موجب کاهش سرعت بادها می‌شوند.

صحراهای شهری: شهرها را می‌توان به‌عنوان مناطقی صحرایی در نظر گرفت؛ زیرا پوشش گیاهی در اغلب شهرها بسیار ناچیز است و مصالح به‌کار رفته در ساخت ساختمان‌ها و معابر شهری در برابر نفوذ باران مقاوم هستند. این دو ویژگی موجب می‌شود که تبخیر-تعرق کاهش یابد و افزایش دما با سرعت بیشتری اتفاق بیفتد.

دره‌های باریک شهری: احداث ساختمان‌های بلند با فاصله اندک ازیکدیگر سبب شکل‌گیری دره‌های عمیق و باریک در خیابان‌ها می‌شود. دیوارهای این ساختمان‌های بلند، انرژی را در خود ذخیره می‌کنند و با کاهش دمای شبانگاهی، آن را باز می‌تابانند. این فرآیند که به «تاثیر دره‌های شهری» شناخته می‌شود در اغلب شهرهای اروپا و آمریکای شمالی به تشکیل جزیره حرارتی شهری منجر شده است.

تاثیر رطوبت: با وجود آنکه میزان رطوبت شهرها و مناطق حومه‌ای آنها تفاوت قابل ملاحظه‌ای ندارد؛ اما با در نظر گرفتن این نکته که هوای گرم رطوبت بیشتری در خود نگاه می‌دارد، می‌توان به این نتیجه رسید با صعود هوای گرم از فراز شهرها، رطوبت نیز در این نواحی نسبتا کاهش می‌یابد.

مه شهری: لایه‌ای از ذرات آلاینده که همچون مه آسمان شهرها را دربرمی‌گیرد، عملکردی مشابه گازهای گلخانه‌ای در جو دارد و اجازه نمی‌دهد که گرما از محدوده شهری خارج شود.

گرمای ناشی از سکونت انسان: ساکنان شهرها با سوزاندن سوخت‌های فسیلی به افزایش دما در نقاط شهری کمک می‌کنند. مطالعات نشان داده است که در منطقه منهتن، در یک روز زمستانی، گرمایی که از مصرف سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود ۴ برابر گرمایی است که از تابش خورشید به این ناحیه می‌رسد.

انتشار کربن همراه با جزایر گرمایی چه پیامدهایی به همراه دارد؟

ترکیب انتشار کربن با "جزایر گرمایی" تا پایان قرن بیست و یکم سناریوی اسف‌باری را برای شهرها رقم خواهد زد.

محققان هشدار می‌دهند اثر دوگانه گرمایش جهانی و گرم شدن محلی باعث می‌شود تا سال 2100 برخی شهرهای جهان هشت درجه سانتی‌گراد گرم‌تر شوند.

این افزایش دما می‌تواند عواقب ترسناکی برای سلامت شهرنشینان، افراد شاغل و کارگران صنایع داشته باشد و بر منابع طبیعی همچون آب که در حال حاضر با محدودیت مواجه هستند فشار بیشتری وارد کند.

این مدل براساس سناریوی «فرض بدترین حالت ممکن» تهیه شده و تخمین می‌زند انتشار گازهای گلخانه‌ای در قرن بیست و یکم هم‌چنان به روند رو به افزایش خود ادامه خواهد داد.

در این سناریو یک چهارم شهرهایی که با بالاترین میزان آلودگی هوا دست‌وپنجه نرم می‌کنند، باید تا پایان قرن جاری انتظار هفت درجه افزایش دمای بیشتر را داشته باشند.

تخمین زده می‌شود شهرهای متوسط تا سال 2050 دستکم 1.4 درصد و 1.7 درصد و تا سال 2100 ، 2.3 درصد و 5.6 درصد از کل تولید ناخالص داخلی خود را از دست بدهند.

در شهرهایی که در بدترین وضعیت ممکن قرار می‌گیرند این کاهش سطح تولید تا سال 2100 به 10.9 درصد خواهد رسید.

چگونه از تبعات جزایر حرارتی بکاهیم؟

استفاده از بام‌های سبز یا بام‌های خنک: بام‌های سبز بهترین و موثرترین راهبرد مقابله با جزایر حرارت شهری در درازمدت هستند. این بام‌ها با بهره‌گیری از پوشش گیاهی از یک‌سو دمای محیط را کاهش می‌دهند و از سوی دیگر با جذب ذرات آلاینده به بهبود کیفیت هوای شهرها کمک می‌کنند. بام‌ها و دیوارهای سبز مناظر شهری را نیز را بهبود می‌بخشند. در بسیاری از کشورها برای استفاده از بام‌‌های سبز مشوق‌هایی نظیر معافیت‌های مالیاتی تعیین شده است. بام‌های خنک نیز از ذراتی پوشانده شده‌اند که امواج فرابنفش خورشید را بازمی‌تابانند و مانع از گرم شدن ساختمان می‌شوند. مصالح و بام‌های خنک در مقایسه با بام‌های سبز برای استفاده در مقیاس گسترده ارزانتر هستند و استفاده از آنها نیازمند متناسب‌سازی محدودتری است.استفاده از این بام‌ها در مناطق خشک موجب صرفه‌جویی ۴۰ درصدی در مصرف انرژی می‌شود. مطالعه‌ جدیدی نشان داده است که به‌کارگیری گسترده بام‌های سبز و بام‌های خنک منجر به افزایش جزیی بارندگی در برخی شهرها شده است.

ایجاد زیرساخت‌های سبز:  استفاده از پوشش خنک‌کننده آسفالت در سطح خیابان‌ها نه تنها از گرم شدن هوا جلوگیری می‌کند، بلکه مانع از تغییر شکل آسفالت خیابان‌ها بر اثر حرارت می‌شود و به این ترتیب از برخی سوانح رانندگی نیز جلوگیری می‌کند.

کاهش مصرف انرژی: بهبود وضعیت عایق‌بندی حرارتی ساختمان‌ها مصرف سوخت‌های فسیلی برای گرمایش و نیز سرایت گرما به محیط‌های خارجی را کاهش می‌دهد.

افزایش پوشش گیاهی: مقابله با افزایش گرما و شدت گرفتن جزایر حرارتی با پوشش گیاهی و فضای سبز شهری ارتباط تنگاتنگی دارد. هرچه فضای سبز و طبیعی در شهر کمتر باشد در اثر تابش آفتاب و حرارت، جزایر حرارتی بیشتری شکل می گیرند و موجب بالا رفتن درجه حرارت در شهر می شوند بنابراین کاشت گیاهان و افزایش پوشش سبز در مناطق بایر و کناره‌های خیابان‌ها می‌تواند بهبود قابل ملاحظه‌ای در شرایط پدید آورد.

گزارش: فرزانه صدقی