پنجشنبه, ۲۳ اسفند, ۱۴۰۳ / 13 March, 2025
مجله ویستا
آشنایی با پدیده جزیره گرمایی در شهرها و راهکارهای پیشگیری از آن
با توجه به اینكه نزدیك به تمامی سقفها و خیابانها در تهران تیرهرنگ هستند، این سطوح تیرهرنگ حدود نیمی از مساحت تهران را در بر میگیرد. این سطوح تیرهرنگ، گرمای گسیل شده از سوی خورشید را جذب كرده در خود نگاه میدارند. این پدیده باعث افزایش دمای مناطق مسكونی از ۲ تا ۱۵ درجه سانتیگراد شده و به نام پدیده جزیره گرمایی شناخته میشود. این گرما نه تنها باعث افزایش مصرف انرژی برای خنك كردن ساختمانها میشود، بلكه باعث ایجاد آلودگی در جو شده و بهدلیل مصرف سوختهای فسیلی موادی از جمله گاز ازن O۳ و تركیبات زیانبار گوگردی در سطح زمین تولید میشود.
كلید واژگان:
جزیره گرمایی ، هواویز،
پیش گفتار
ساختمانهای نامنظم و بیقاعده ابرشهر تهران، نمایانگر یك جزیره گرمائی مسكونی است. بررسی دمایی تفاوتی حدود ۱۰ تا ۱۵ درجه سانتیگراد را بین مركز شهر و پیرامون آن نشان میدهد، در نتیجه یك ابرشهر آبوهوای مخصوص و ویژه خود را میسازد، كه آنهم مشكلات خود را در پی خواهد داشت. بررسیهای ماهوارهای ناسا نشان میدهد كه تمامی ابرشهرهای روی زمین، به دلیل از بین بردن رستنیها و گیاهان و جایگزینی آنها با مصالح، به ویژه تیره رنگ ساختمانی، دچار چنین مشكلی شدهاند. در طول روز مواد تیره ساختمانی، گرما را جذب میكنند و تا ساعتها پس از غروب آفتاب آن را نگاه میدارند. این فرآیند، علاوه بر فرآیند تابش به جسم و گسیل طول موج بلندتر از آن، باعث تشدید هوای گرم در ابرشهر میشود. همچنین آلودگی ازن نیز، شهر را به شدت تهدید میكند. واكنشهای شیمیایی كه مولكولهای ازن در سطح زمین را میسازد، تهدید جدی برای هوای شهر بشمار میرود. هواویزها (ذرات معلق در هوا) تحت تاثیر پدیده جزیره گرمایی تا ۱۰ درجه سانتیگراد افزایش دما خواهند داشت، فرآیندهای شیمیایی رخداده و مشكل را دوچندان میكند. ازن در ماههای گرم تابستان بیشتر ایجاد شده و تهدید جدی برای سلامت و تندرستی جانداران است. پروژه مشكلات جزیره گرمایی ابرشهر تهران با سودجستن از اطلاعات ماهواره و دادههای سطح زمین باید هرچه زودتر به اجرا درآید.هنگامی كه سطح زمین از انبوه رستنیها و گیاهان سبز پوشیده شده و یا خاك آن مرطوب باشد، گرمای جذب شده با تبخیر آب و فراتراوش (تبخیر و تعرق) گیاهان به سرعت جایگزین میگردد و گیاهان از طریق برگها، آب خود را از دست میدهند. برخی از نقاط شهر گرمتر از نقاط دیگر آن است، این نمایانگر این است كه در این مناطق گرمای بیشتری آزاد میشود. مناطق مركزی تهران یك قله گرمایی دارد. گرمای شهر یك فرارفت بالارونده ایجاد كرده كه حركت این سیستم كمفشار باعث مكش هوای پیرامونی شهر میشود. اگر رطوبت كافی وجود داشته باشد، آنگاه شاهد توفان تندری هم خواهیم بود. در این صورت تشكیل ابر باعث كم شدن دمای شهر و كاهش سرعت فرآیند تشكیل ازن خواهد بود.ابرشهر تهران راهحلهای زیادی برای مبارزه با حالت پدیده جزیره گرمایی و آسیبهای آشكار و پنهان آن دارد. مواد و مصالح ساختمانی و جاده سازی با رنگ روشن، موجب بازتاب بیشتر نور خورشید میشود. كاشت درختان و گیاهان انبوه، ایجاد سایه، خنكی هوا و رها نمودن آب در جو را به دنبال دارد. كاهش دما تا ۱ درجه سانتیگراد، فرآیند ایجاد ازن را تا ۹۰% كاهش میدهد.
جزیره گرمایی چیست
در طی فصل تابستان، در كنار فرآیند جذب پرتو فرابنفش و گسیل فروسرخ، در هر منطقه، سقف ساختمانها، خیابانها و سطوح تیره رنگ، گرما را درآشامیده و آن را به هوا گسیل میكنند. با توجه به اینكه نزدیك به تمامی سقفها در تهران تیرهرنگ هستند، این سطوح تیرهرنگ حدود نیمی از مساحت تهران را در بر میگیرد، كه گرمای گسیل شده از سوی خورشید را جذب كرده در خود نگاه میدارند. این پدیده باعث افزایش دمای مناطق مسكونی از ۲ تا ۱۵ درجه سانتیگراد شده و به نام پدیده جزیره گرمایی شناخته میشود. این گرما نه تنها باعث افزایش مصرف انرژی برای خنك كردن ساختمانها میشود، بلكه باعث ایجاد آلودگی در جو از جمله تولید گاز ازن O۳ و افزایش تركیبات زیانبار گوگردی و دیگر آلایندهای آسیبرسان در سطح زمین میشود.از آنجاییكه انسان مشخصات طبیعی شهرها را در روند شهرسازی و گسترش آن تغییر میدهد، مستقیم و غیر مستقیم بر انرژی گرمایی كه به لایه مرزی_سیارهای شهر وارد میشود اثر میگذارد. تاثیر نهایی این تغییرات بر اقلیم در مقیاس خرد یا محلی، مقیاس میانی و حتی مقیاس بزرگ چشمگیر و مشخص است. ]۱[شهرها دمای بیشتری از مناطق غیرشهری دارند. انرژی ورودی خورشیدی موجب تبخیر آب گیاهان و خاك، در مناطق غیرشهری میشود. این گرمای نهانی تبخیر، موجب تغییر حالت آب از مایع به بخار میگردد. این روند، دمای مناطق غیر مسكونی را افزایش نمیدهد، اما شهرها برخلاف مناطق غیر شهری، خاك و گیاه كمتر دارند. در نتیجه مقدار زیادی از انرژی ورودی خورشید، مستقیم موجب گرمای خیابانها و ساختمانها گردیده، این روند موجب افزایش سریعتر دمای هوای شهرها میشود. در طی شب، گرمای ذخیره شده در خیابانها و ساختمانها به آهستگی به هوا گسیل میشود كه روند كاهش دما را كند میكند. این اثر موجب گرمتر شدن محدودی شهری میشود. ساختمانهای بلندتر، گرمای بیشتری را در خود ذخیره كرده و روند خنك شدن هوا را كندتر میكنند. خودروها، كارخانهها و دستگاههای هواساز، گرمای بیشتری به وجود آورده موجب تشدید اثر جزیره گرمایی میشود. ]۲[
با یك بررسی ساده در محیط پیرامون در مییابیم كه در طی دو_سه دهه گذشته ابرشهر تهران به طرز دهشتناكی، در دو جهت افقی و عمودی گسترش داشته است. این پدیده مشكلآفرین باعث شده است مناطقی كه تا گذشتهای نهچندان دور سرشار از گیاهان گوناگون و انبوه رستنیها بوده است، امروزه از بتون و اسفالت تیرهرنگ پوشیده شده باشد. این مطلب تاثیر شگرف و بهسزایی بر روی هوای مناطق گوناگون شهر، از دیدگاه خردهواشناسی (هواشناسی در مقیاس كوچك)، میگذارد. یكی از پیآمدهای آشكار آن افزایش درجه حرارت در نقاطی است كه بهویژه ساختمانهای بیشتر و متراكمتری دارد.
نخستین اثر مهم پدیده جزیره گرمایی، افزایش سرانه بار مالی بهویژه در ماههای گرم سال و در مناطق مركزی شهر تهران است. دوم اینكه پدیده جزیره گرمایی نمایانگر كمبود شدید گیاه است. كمبود گیاه معمولا خود موجب بروز مشكلات دیگری از جمله افزایش سطح آلایندههای گوناگون در هوای شهر، آلوده شدن، هرزآب شدن و سرانجام از دست رفتن آب بارندگیها، افزایش آلودگی صوتی، افزایش مشكلات روانی و ... میشود.
اثر گلخانه ای چیست
خورشید، كه تنها منبع گرمائی خارج كره زمین است، تابش خود را به صورت پرتوهای كوتاهموج مرئی و پرتوهای فرابنفش UV به سوی زمین گسیل میكند. از پرتوهای رسیده حدود ۲۵% توسط جو جدب شده و ۲۵% توسط سطوح فوقانی ابرها به سوی فضا بازتابش میشوند. بقیه این پرتوها در زمین جذب شده و سطح آن را گرم میكند. زمین مقدار قابل توجهی از انرژی دریافت شده از خورشید را به فضا تشعشع میكند. اما از آنجاییكه زمین از خورشید بسیار سردتر است، بنابراین انرژی دوباره گسیل شده به فضا هم به مراتب ضعیفتر است. مطابق قانون استفان-بولتزمن، این پرتوها به صورت فروسرخ(گرمایش)، تشعشع میشوند.گازهای گلخانهای همچون بخارآب، دیاكسیدكربن، متان و اكسیدهای نیتروژن پرتوهای فروسرخ تشعشع شده از سطح زمین را فراچنگ میآورند. جو زمین همانند شیشههای گلخانه عمل میكند، اجازه میدهد كه پرتوهای با طول موج كوتاه وارد شوند اما جلوی خروج پرتوهای با طول موج بلند را میگیرد. این روند موجب افزایش دمای جو میشود كه اثر گلخانهای نامیده میشود. جو باعث میشود كه دمای كنونی زمین (با میانگین ۱۵ درجه سانتیگراد) ۳۳ درجه گرمتر از حالت بدون جو باشد. برای نمونه در كره ماه كه جو وجود ندارد، میانگین دمائی سطح آن ۱۸ درجه سانتیگراد با اختلاف درجه بیشینه و كمینه بسیار زیاد است.عوامل تاثیرگذار بر اقلیم
آب و هوای كره زمین، هنگامیكه انرژی ذخیره شده در سیستم اقلیمی تغییر كند، دگرگون میشود. مهمترین تغییر هنگامی رخ میدهد كه تعادل انرژی كلی میان انرژی وارد شده از سوی خورشید و گرمای خارج شده از زمین برهم بخورد. برای نگهداری این تعادل چند راهكار (مكانیزم) طبیعی، برای نمونه افتوخیز مدار زمین، دگرگونی در چرخه اقیانوسها و تغییر تركیب جو زمین، در كارند. در دوران كنونی تغییر تركیب جو زمین نه با عوامل طبیعی بلكه به وسیله آلودگیهای حاصل از فعالیتهای صنعتی بشر تغییر یافته، كه از همه فراگیرتر گازهای گلخانهای و هواویزها (ذرات معلق در هوا) هستند. دانشمندان در مورد تعادل جهانی انرژی هشدار میدهند كه در نهایت باعث برهم خوردن مكانیزم تغییر اقلیم میگردد. این فرآیند را Climate Forcing نامیدهاند. تغییر در اقلیم، تغییر در میزان آلاینده ها، به ویژه ازن و دی اكسید گوگرد در نقاط خاص، را به دنبال دارد.
گاز ازن در سطح زمین
ازن چیست؟
ازن یك مولكول اكسیژن است كه به جای دو اتم O سه اتم O دارد. تشكیل این گاز در استراتوسفر، در اثر فرایند تابش پرتوهای خورسیدی بر روی مولكول اكسیژن در روند تجزیه به وسیله نور (Photolysis) تشكیل میشود. در اثر پرتو فرابنفش، مولكول O۲ میشكند و بنیان آن با مولكول دیگر اكسیژن تركیب شده، مولكول ازن را وجود میآورد. ازن به طور طبیعی به وسیله فرایندهایی مشتمل بر اكسیژن، نیتروژن، كلر، برم و هیدروژن از بین میرود.
گاز ازن و پدیده جزیره گرمایی شهر تهران
افزایش ازن در سطح زمین برای تندرستی انسان بسیار زیانآور است و به ویژه به دستگاه تنفسی و بینایی آسیب میرساند. علاوه بر آن، از آنجاییكه ازن به سادگی با مولكولهای دیگر تركیب میشود و آنها را اكسیداز میكند، به شدت به بافتهای زنده گیاهان و جانوران آسیب میرساند. ازن سطح زمین یك آلاینده كلیدی است كه بهویژه در روزهای بدون ابر تابستان در شهرهای بزرگ سراسرجهان وجود دارد و ایجاد و افزایش آن، با اثر پدیده جزیره گرمائی شهر، پیوندی تنگاتنگ و ناگسستنی دارد.
آیا میتوان شهرها را خنك كرد
تابستانهای شهری پیوسته گرمتر و گرمتر میشوند. دادههای گردآوری شده در سالیان اخیر نشان میدهد كه دمای انبوه ساختمانها و خیابانها، بسیار بیشتر از زمانی است كه آن مناطق سرشار از كشتزار و باغ بوده است. افزایش دما موجب مصرف بیشتر انرژی برای خنك شدن و در نتیجه هدر دادن بیشتر سرمایه است.
كاشت درختان مناسب و افزایش سپیدایی[۱]،كاربرد رنگ روشن در شهرسازی، سادهترین روش جهت خنك كردن سطح شهرهاست. كاشت درختان سایهدار به عنوان نخستین، سادهترین، تمیزترین و زیباترین راهحل این روند است. سپیدایی بیشتر ساختارهای شهری باعث افزایش بازتابش نور خورشید شده و میتواند دمای ساختمان را پایین آورد. ]۱[ مردم از زمانهای گذشته، میدانستند كه شهرها از محیط پیرامونشان گرمترند. اكنون با ریشهكنی فضاهای سبز و مصرف بیشتر سوختهای فسیلی، این گرما به اندازه خطرناكی افزایش یافته است. در منطقهای با انبوه گیاهان سرسبز، بیشتر انرژی خورشیدی صرف روند سوختوساز میشود. گیاه همچنین با رهاسازی رطوبت موجود در اندامهای خود، باعث خنك شدن هوا میشود.در شهرها اسفالت، آجر و بتون جایگزین گیاهان شدهاند. این سطوح توانایی بازتابش كمتری دارند و بنابرابن انرژی خورشیدی را جذب و نگهداری میكنند. شكل درهمانند شهرها با ساختمانهای بلند، باعث خروج گرمای كمتری به سوی آسمان میشود. این گرما به وضوح در شبهای تابستان به چشم میخورد و گرمای مناطق شهری بسیار بیشتر از مناطق پیرامونی آن است.گرمای شهر باعث بالا رفتن آلودگی نیز میشود و آلودگی ایجاد شده به ویژه در ذرات فلز، باعث افزایش اثر پدیده جزیره گرمایی خواهد شد. گرمای بیشتر سرعت افزایش روند ایجاد گاز ازن در سطح زمین را بالا برده و در شب لایه آلودهای بر روی شهر حاكم میشود.در اثر گسترش ساختمانها و صنایع، درختان بیشتری قربانی میشوند، بهطوریكه جایگزین كردن آنها بسیار مشكل خواهد بود. برای ایجاد تعادل با قطع هر درخت كهنسال، باید دستكم پنج نهال در شرایط مناسب كاشته شود، كاری كه در عمل غیرممكن است.
درخت ترفندی برای خنك نمودن هوا
یكی از سادهترین و ارزانترین راههای مقابله با اثر جزیره گرمایی، كاشت درختان و دیگر گیاهان است. گیاهان، به ویژه درختان، با ایجاد سایه در روی سطح زمین، به طور مستقیم، و با رها سازی رطوبت در جو و افزایش آب در هوا، به طور غیر مستقیم، باعث خنكی شهر میشوند. خنكی مناطق مسكونی در تابستان یعنی صرفهجویی در هزینههای گوناگون، و این به غیر از سودمندیهای دیگری است كه درختان باعث آن هستند. ایجاد زیستگاه برای جانداران گوناگون، پیشگیری از آلودگیهای صوتی با جلوگیری از حركت امواج صوت، نگهداری و جلوگیری از فرسایش خاك توسط ریشه، گرفتن ضربه ناشی از بارش به ویژه رگبارها و درنتیجه ممانعت از فرسایش خاك، جذب آلایندههای گوناگون از هوا و ... است. با كاشت علمی درختان مناسب، تا ۴۰% در اثر سایه درختان و ۳۰% به دلیل افزایش رطوبت، كاهش اثر پدیده جزیره گرمایی را به دنبال دارد. و این جدای از تمیزی، زیبایی و طراوتی است كه با انبوه درختان به دست میآید.
باغ های معلق تهران[۲] (طرح سقفهای سبز)
با الگوبرداری از طرح باغهای معلق بابل كه حدود ۲۷۰۰ سال پیش توسط مهندسان و اندیشورزان ایرانی طراحی و ساخته شده است، میتوان با اجرای طرح سقفهای سبز، نزدیك به یك پنجم سطح شهر تهران را به فضای سبز تبدیل كرد. همانگونه كه از نام این طرح برمیآید، با اجرای تدابیر و طرحهای مناسب، سقف خانهها را با درختچههایی كه در خاك تا ژرفای كمی ریشه میدوانند به فضای سبز، جدای از پدیده جزیره گرمایی و آلودگیهای ناشی از آن تبدیل كرد.
ساختمانهای آجری
در ساختمانهای آجری گرمای ویژه بسیار نزدیك به خاك و در ساختمانهای سیمانی و بتونی گرمای ویژه نزدیك به فلز است. در برابر تغییر و دگرگونی دما، اولی پایدارتر و دومی بسیار ناپایدار است. در ساختمانهای سیمانی حتی گنجشك و چلچله خانه نمیسازند و از آنها میگریزند. اما در ساختمانهای آجری تهران و شهرستانها این مورد بسیار دیده میشود. بهتر است كه انسان در ساختمانهای آجری (۳ سانتی)، كه زاییده سههزار سال بررسی، مطالعه و پژوهش معماران و اندیشمندان ایرانی است زندگی كند.سودجستن از ساختمانهای آجری، با بررسی و در نظر داشتن كلیه عوامل مهندسی، به ویژه ایمنی و زلزله، جدای پیشگیری از برخی مسائل روانی كه به دلیل زندگی در ساختار بتونی به وجود میآید و خود جای بررسی و بحث بسیار دارد، به دلیل كاهش اثر پدیده جزیره گرمایی، باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و كاهش بسیاری از هزینههای جاری كشور خواهد شد. همچنین علیقبندی گرمایشی ساختمانها و استفاده از شیشههای دوجداره علاوه بر جلوگیری از ورود آلودگیهای صوتی و هواویزها، كمك بزرگی در جهت كاهش اثر پدیده جزیره گرمایی شهر تهران خواهد شد.
خودرو سرد
افزوده شدن هر خودرو به محیط شهری یعنی اضافه شدن یك منبع آلاینده و گرما به جزیره گرمائی شهر. اینك با توجه به تعداد هنگفت خودروها در شهر تهران، میتوان گفت كه یكی از منابع مهم ایجاد و تقویت پدیده جزیره گرمایی شهر تهران، خودروهای موجود در آن هستند. هرچه خودرو گرمای كمتری به هوا گسیل كند، تاثیر كمتری بر افزایش پدیده جزیره گرمائی شهر تهران خواهد داشت. سادهترین راه كاهش ایجاد گرما، همانا سودجستن از رنگهای روشن به جای رنگهای تیره در خودرو است. با اتخاذ تدابیر و ترفندهای مهندسی در ساخت خودرو باید رهاسازی گرمائی آن را به كمترین حالت ممكن رسانید تا در حجم زیاد خودرو بتوانیم كاهشی در پدیده جزیره گرمائی داشته باشیم. ایجاد و گسترش شبكه ترابری عمومی میتواند مهمترین راه كاهش این پدیده از دیدگاه خودرو باشد.
رهیافت (نتیجهگیری)
هرچند كه تاثیر پدیده جزیره گرمایی در بسیاری از شهرها فراگیر شده است، این اثر با توجه به عوارض زمینه، اقلیم و گسترش عمودی و افقی شهر متفاوت میگردد. مقدار پتانسیل انرژی گرمائی كه توسط ساختمانها گردآوری میشود، به شرایط گوناگونی بستگی دارد. برای یافتن راهحل بهتری برای آن باید مساله را هم بهتر درك كرد. كم كردن دما در جزیره گرمائی، به معنای پیشگیری از هدر رفتن سرمایه، ذخیره سازی انرژی و پول و جلوگیری از آلودگی هوا و آثار زیانبار آن و در نهایت تندرستی و سلامت جسمی، روحی و روانی جامعه است. برای رسیدن به این هدف به موارد زیر نیازمندیم:
اشتراك مساعی مابین سازمانهای كنترل كننده شهر و سازمان محیط زیست. كار گروهی صنایع، سیاستمداران و كنترل كیفیت محیط زیست.
گردآوری و تحلیل پیوسته و بایسته دادههای مورد نظر، به ویژه در نیمرخ قائم شهر. گردآوری اطلاعات موردنیاز شهرها و روشمندی اندازه گیری آنها. دسته بندی مناطق گوناگون شهری از نظر ساختارهای موجود.
تخمین مناطق دارای بیشترین و كمترین بازتابش، بیشترین و كمترین میزان جذب پرتوهای خورشیدی، و ... .
مشخص نمودن سازمانهایی كه باید متولی كاهش دما باشند و شرح وظایف هركدام.
برتری سیاستها و برنامهها و همچنین ارزیابی كمترین بها برای كاهش دمای شهر
بررسی تاثیر واكنشهای گیاهان و جو در محیط شهری.
بررسی انتقال تلاطم و روند پراكندگی در محیطهای شهری و پیرامون ساختمانها.
كیفیت هوای مناطق مسكونی، تجزیه و تحلیل شیمیایی و مدل سازی تركیبات هوا.
اندازهگیری دگرگونیها و بررسی فنآوریها در محیطهای مسكونی.
بررسی و مطالعه سیستم باد و چرخه هوای شهری.
بررسی انرژی و تعادل آب در شهرها.
بررسی و مطالعه آثار درازمدت جزیره گرمایی و دمای ثبت شده در دورههای طولانی مدت.
اندازهگیری و بررسی متغیرهای هواشناختی در لایه مرزی_سیارهای شهر.
امواج گرمائی و زیست_هواشناسی شهری.
اثر شهرها در گرمایش كره زمین.
تعادل كربن و تركیبات آن در هوای شهر.
اقلیمشناسی شهری، ساختمانی و جادهای
توفانهای شهری و دیگر آثار شهر بر روی آب و هوا.
پیشنهادها و طرحوارهها
۱. رسم روزانه نیمرخ قائم دما درون لایه مرزی_سیارهای PBL[۳] . (نگارههای ۴ و ۵).
۲.اندازهگیری و بررسی روزانه رودبادهای لایه پایین LLJ[۴].
۳.برپایی بالنهای ثابت و نصب حسگرها در ارتفاعات مشخص برای استخراج دادههای مورد نظر.
۴. از اسفالت روشن به جای اسفالت تیره رنگ سود جست.
۵ سقف و حتی نمای ساختمانها به رنگ روشن باشد، به همراه.عایقبندی گرمایشی ساختمان و استفاده از شیشههای دوجداره.
۶. فضای سبز به هر اندازه و در هر جای ممكن، به ویژه كمربند شهرها در جهت باد غالب، افزایش یابد.
۷.طرح سقفهای سبز، باغهای معلق تهران، به اجرا درآید.
۸.دالانههای مداربسته آبرو در سطح شهر ایجاد شود.
۹.از آجر به جای بتون با كلیه عوامل مهندسی سود جست.
۱۰. طرح خودرو سرد، مورد بررسی و پژوهش قرار گیرد.
۱۱. ایجاد رشته زیست-هواشناسی در دانشگاه و پژوهشكدهای به همین نام برای بررسی و مطالعات مربوط.
۱۲. ایجاد سازمان متولی كاهش دما در شهرها.
جعفر سپهری (كارشناس ارشد هواشناسی)
زهراپریسا زارعی (كارشناس ارشد زیستشناسی)
كلید واژگان:
جزیره گرمایی ، هواویز،
پیش گفتار
ساختمانهای نامنظم و بیقاعده ابرشهر تهران، نمایانگر یك جزیره گرمائی مسكونی است. بررسی دمایی تفاوتی حدود ۱۰ تا ۱۵ درجه سانتیگراد را بین مركز شهر و پیرامون آن نشان میدهد، در نتیجه یك ابرشهر آبوهوای مخصوص و ویژه خود را میسازد، كه آنهم مشكلات خود را در پی خواهد داشت. بررسیهای ماهوارهای ناسا نشان میدهد كه تمامی ابرشهرهای روی زمین، به دلیل از بین بردن رستنیها و گیاهان و جایگزینی آنها با مصالح، به ویژه تیره رنگ ساختمانی، دچار چنین مشكلی شدهاند. در طول روز مواد تیره ساختمانی، گرما را جذب میكنند و تا ساعتها پس از غروب آفتاب آن را نگاه میدارند. این فرآیند، علاوه بر فرآیند تابش به جسم و گسیل طول موج بلندتر از آن، باعث تشدید هوای گرم در ابرشهر میشود. همچنین آلودگی ازن نیز، شهر را به شدت تهدید میكند. واكنشهای شیمیایی كه مولكولهای ازن در سطح زمین را میسازد، تهدید جدی برای هوای شهر بشمار میرود. هواویزها (ذرات معلق در هوا) تحت تاثیر پدیده جزیره گرمایی تا ۱۰ درجه سانتیگراد افزایش دما خواهند داشت، فرآیندهای شیمیایی رخداده و مشكل را دوچندان میكند. ازن در ماههای گرم تابستان بیشتر ایجاد شده و تهدید جدی برای سلامت و تندرستی جانداران است. پروژه مشكلات جزیره گرمایی ابرشهر تهران با سودجستن از اطلاعات ماهواره و دادههای سطح زمین باید هرچه زودتر به اجرا درآید.هنگامی كه سطح زمین از انبوه رستنیها و گیاهان سبز پوشیده شده و یا خاك آن مرطوب باشد، گرمای جذب شده با تبخیر آب و فراتراوش (تبخیر و تعرق) گیاهان به سرعت جایگزین میگردد و گیاهان از طریق برگها، آب خود را از دست میدهند. برخی از نقاط شهر گرمتر از نقاط دیگر آن است، این نمایانگر این است كه در این مناطق گرمای بیشتری آزاد میشود. مناطق مركزی تهران یك قله گرمایی دارد. گرمای شهر یك فرارفت بالارونده ایجاد كرده كه حركت این سیستم كمفشار باعث مكش هوای پیرامونی شهر میشود. اگر رطوبت كافی وجود داشته باشد، آنگاه شاهد توفان تندری هم خواهیم بود. در این صورت تشكیل ابر باعث كم شدن دمای شهر و كاهش سرعت فرآیند تشكیل ازن خواهد بود.ابرشهر تهران راهحلهای زیادی برای مبارزه با حالت پدیده جزیره گرمایی و آسیبهای آشكار و پنهان آن دارد. مواد و مصالح ساختمانی و جاده سازی با رنگ روشن، موجب بازتاب بیشتر نور خورشید میشود. كاشت درختان و گیاهان انبوه، ایجاد سایه، خنكی هوا و رها نمودن آب در جو را به دنبال دارد. كاهش دما تا ۱ درجه سانتیگراد، فرآیند ایجاد ازن را تا ۹۰% كاهش میدهد.
جزیره گرمایی چیست
در طی فصل تابستان، در كنار فرآیند جذب پرتو فرابنفش و گسیل فروسرخ، در هر منطقه، سقف ساختمانها، خیابانها و سطوح تیره رنگ، گرما را درآشامیده و آن را به هوا گسیل میكنند. با توجه به اینكه نزدیك به تمامی سقفها در تهران تیرهرنگ هستند، این سطوح تیرهرنگ حدود نیمی از مساحت تهران را در بر میگیرد، كه گرمای گسیل شده از سوی خورشید را جذب كرده در خود نگاه میدارند. این پدیده باعث افزایش دمای مناطق مسكونی از ۲ تا ۱۵ درجه سانتیگراد شده و به نام پدیده جزیره گرمایی شناخته میشود. این گرما نه تنها باعث افزایش مصرف انرژی برای خنك كردن ساختمانها میشود، بلكه باعث ایجاد آلودگی در جو از جمله تولید گاز ازن O۳ و افزایش تركیبات زیانبار گوگردی و دیگر آلایندهای آسیبرسان در سطح زمین میشود.از آنجاییكه انسان مشخصات طبیعی شهرها را در روند شهرسازی و گسترش آن تغییر میدهد، مستقیم و غیر مستقیم بر انرژی گرمایی كه به لایه مرزی_سیارهای شهر وارد میشود اثر میگذارد. تاثیر نهایی این تغییرات بر اقلیم در مقیاس خرد یا محلی، مقیاس میانی و حتی مقیاس بزرگ چشمگیر و مشخص است. ]۱[شهرها دمای بیشتری از مناطق غیرشهری دارند. انرژی ورودی خورشیدی موجب تبخیر آب گیاهان و خاك، در مناطق غیرشهری میشود. این گرمای نهانی تبخیر، موجب تغییر حالت آب از مایع به بخار میگردد. این روند، دمای مناطق غیر مسكونی را افزایش نمیدهد، اما شهرها برخلاف مناطق غیر شهری، خاك و گیاه كمتر دارند. در نتیجه مقدار زیادی از انرژی ورودی خورشید، مستقیم موجب گرمای خیابانها و ساختمانها گردیده، این روند موجب افزایش سریعتر دمای هوای شهرها میشود. در طی شب، گرمای ذخیره شده در خیابانها و ساختمانها به آهستگی به هوا گسیل میشود كه روند كاهش دما را كند میكند. این اثر موجب گرمتر شدن محدودی شهری میشود. ساختمانهای بلندتر، گرمای بیشتری را در خود ذخیره كرده و روند خنك شدن هوا را كندتر میكنند. خودروها، كارخانهها و دستگاههای هواساز، گرمای بیشتری به وجود آورده موجب تشدید اثر جزیره گرمایی میشود. ]۲[
با یك بررسی ساده در محیط پیرامون در مییابیم كه در طی دو_سه دهه گذشته ابرشهر تهران به طرز دهشتناكی، در دو جهت افقی و عمودی گسترش داشته است. این پدیده مشكلآفرین باعث شده است مناطقی كه تا گذشتهای نهچندان دور سرشار از گیاهان گوناگون و انبوه رستنیها بوده است، امروزه از بتون و اسفالت تیرهرنگ پوشیده شده باشد. این مطلب تاثیر شگرف و بهسزایی بر روی هوای مناطق گوناگون شهر، از دیدگاه خردهواشناسی (هواشناسی در مقیاس كوچك)، میگذارد. یكی از پیآمدهای آشكار آن افزایش درجه حرارت در نقاطی است كه بهویژه ساختمانهای بیشتر و متراكمتری دارد.
نخستین اثر مهم پدیده جزیره گرمایی، افزایش سرانه بار مالی بهویژه در ماههای گرم سال و در مناطق مركزی شهر تهران است. دوم اینكه پدیده جزیره گرمایی نمایانگر كمبود شدید گیاه است. كمبود گیاه معمولا خود موجب بروز مشكلات دیگری از جمله افزایش سطح آلایندههای گوناگون در هوای شهر، آلوده شدن، هرزآب شدن و سرانجام از دست رفتن آب بارندگیها، افزایش آلودگی صوتی، افزایش مشكلات روانی و ... میشود.
اثر گلخانه ای چیست
خورشید، كه تنها منبع گرمائی خارج كره زمین است، تابش خود را به صورت پرتوهای كوتاهموج مرئی و پرتوهای فرابنفش UV به سوی زمین گسیل میكند. از پرتوهای رسیده حدود ۲۵% توسط جو جدب شده و ۲۵% توسط سطوح فوقانی ابرها به سوی فضا بازتابش میشوند. بقیه این پرتوها در زمین جذب شده و سطح آن را گرم میكند. زمین مقدار قابل توجهی از انرژی دریافت شده از خورشید را به فضا تشعشع میكند. اما از آنجاییكه زمین از خورشید بسیار سردتر است، بنابراین انرژی دوباره گسیل شده به فضا هم به مراتب ضعیفتر است. مطابق قانون استفان-بولتزمن، این پرتوها به صورت فروسرخ(گرمایش)، تشعشع میشوند.گازهای گلخانهای همچون بخارآب، دیاكسیدكربن، متان و اكسیدهای نیتروژن پرتوهای فروسرخ تشعشع شده از سطح زمین را فراچنگ میآورند. جو زمین همانند شیشههای گلخانه عمل میكند، اجازه میدهد كه پرتوهای با طول موج كوتاه وارد شوند اما جلوی خروج پرتوهای با طول موج بلند را میگیرد. این روند موجب افزایش دمای جو میشود كه اثر گلخانهای نامیده میشود. جو باعث میشود كه دمای كنونی زمین (با میانگین ۱۵ درجه سانتیگراد) ۳۳ درجه گرمتر از حالت بدون جو باشد. برای نمونه در كره ماه كه جو وجود ندارد، میانگین دمائی سطح آن ۱۸ درجه سانتیگراد با اختلاف درجه بیشینه و كمینه بسیار زیاد است.عوامل تاثیرگذار بر اقلیم
آب و هوای كره زمین، هنگامیكه انرژی ذخیره شده در سیستم اقلیمی تغییر كند، دگرگون میشود. مهمترین تغییر هنگامی رخ میدهد كه تعادل انرژی كلی میان انرژی وارد شده از سوی خورشید و گرمای خارج شده از زمین برهم بخورد. برای نگهداری این تعادل چند راهكار (مكانیزم) طبیعی، برای نمونه افتوخیز مدار زمین، دگرگونی در چرخه اقیانوسها و تغییر تركیب جو زمین، در كارند. در دوران كنونی تغییر تركیب جو زمین نه با عوامل طبیعی بلكه به وسیله آلودگیهای حاصل از فعالیتهای صنعتی بشر تغییر یافته، كه از همه فراگیرتر گازهای گلخانهای و هواویزها (ذرات معلق در هوا) هستند. دانشمندان در مورد تعادل جهانی انرژی هشدار میدهند كه در نهایت باعث برهم خوردن مكانیزم تغییر اقلیم میگردد. این فرآیند را Climate Forcing نامیدهاند. تغییر در اقلیم، تغییر در میزان آلاینده ها، به ویژه ازن و دی اكسید گوگرد در نقاط خاص، را به دنبال دارد.
گاز ازن در سطح زمین
ازن چیست؟
ازن یك مولكول اكسیژن است كه به جای دو اتم O سه اتم O دارد. تشكیل این گاز در استراتوسفر، در اثر فرایند تابش پرتوهای خورسیدی بر روی مولكول اكسیژن در روند تجزیه به وسیله نور (Photolysis) تشكیل میشود. در اثر پرتو فرابنفش، مولكول O۲ میشكند و بنیان آن با مولكول دیگر اكسیژن تركیب شده، مولكول ازن را وجود میآورد. ازن به طور طبیعی به وسیله فرایندهایی مشتمل بر اكسیژن، نیتروژن، كلر، برم و هیدروژن از بین میرود.
گاز ازن و پدیده جزیره گرمایی شهر تهران
افزایش ازن در سطح زمین برای تندرستی انسان بسیار زیانآور است و به ویژه به دستگاه تنفسی و بینایی آسیب میرساند. علاوه بر آن، از آنجاییكه ازن به سادگی با مولكولهای دیگر تركیب میشود و آنها را اكسیداز میكند، به شدت به بافتهای زنده گیاهان و جانوران آسیب میرساند. ازن سطح زمین یك آلاینده كلیدی است كه بهویژه در روزهای بدون ابر تابستان در شهرهای بزرگ سراسرجهان وجود دارد و ایجاد و افزایش آن، با اثر پدیده جزیره گرمائی شهر، پیوندی تنگاتنگ و ناگسستنی دارد.
آیا میتوان شهرها را خنك كرد
تابستانهای شهری پیوسته گرمتر و گرمتر میشوند. دادههای گردآوری شده در سالیان اخیر نشان میدهد كه دمای انبوه ساختمانها و خیابانها، بسیار بیشتر از زمانی است كه آن مناطق سرشار از كشتزار و باغ بوده است. افزایش دما موجب مصرف بیشتر انرژی برای خنك شدن و در نتیجه هدر دادن بیشتر سرمایه است.
كاشت درختان مناسب و افزایش سپیدایی[۱]،كاربرد رنگ روشن در شهرسازی، سادهترین روش جهت خنك كردن سطح شهرهاست. كاشت درختان سایهدار به عنوان نخستین، سادهترین، تمیزترین و زیباترین راهحل این روند است. سپیدایی بیشتر ساختارهای شهری باعث افزایش بازتابش نور خورشید شده و میتواند دمای ساختمان را پایین آورد. ]۱[ مردم از زمانهای گذشته، میدانستند كه شهرها از محیط پیرامونشان گرمترند. اكنون با ریشهكنی فضاهای سبز و مصرف بیشتر سوختهای فسیلی، این گرما به اندازه خطرناكی افزایش یافته است. در منطقهای با انبوه گیاهان سرسبز، بیشتر انرژی خورشیدی صرف روند سوختوساز میشود. گیاه همچنین با رهاسازی رطوبت موجود در اندامهای خود، باعث خنك شدن هوا میشود.در شهرها اسفالت، آجر و بتون جایگزین گیاهان شدهاند. این سطوح توانایی بازتابش كمتری دارند و بنابرابن انرژی خورشیدی را جذب و نگهداری میكنند. شكل درهمانند شهرها با ساختمانهای بلند، باعث خروج گرمای كمتری به سوی آسمان میشود. این گرما به وضوح در شبهای تابستان به چشم میخورد و گرمای مناطق شهری بسیار بیشتر از مناطق پیرامونی آن است.گرمای شهر باعث بالا رفتن آلودگی نیز میشود و آلودگی ایجاد شده به ویژه در ذرات فلز، باعث افزایش اثر پدیده جزیره گرمایی خواهد شد. گرمای بیشتر سرعت افزایش روند ایجاد گاز ازن در سطح زمین را بالا برده و در شب لایه آلودهای بر روی شهر حاكم میشود.در اثر گسترش ساختمانها و صنایع، درختان بیشتری قربانی میشوند، بهطوریكه جایگزین كردن آنها بسیار مشكل خواهد بود. برای ایجاد تعادل با قطع هر درخت كهنسال، باید دستكم پنج نهال در شرایط مناسب كاشته شود، كاری كه در عمل غیرممكن است.
درخت ترفندی برای خنك نمودن هوا
یكی از سادهترین و ارزانترین راههای مقابله با اثر جزیره گرمایی، كاشت درختان و دیگر گیاهان است. گیاهان، به ویژه درختان، با ایجاد سایه در روی سطح زمین، به طور مستقیم، و با رها سازی رطوبت در جو و افزایش آب در هوا، به طور غیر مستقیم، باعث خنكی شهر میشوند. خنكی مناطق مسكونی در تابستان یعنی صرفهجویی در هزینههای گوناگون، و این به غیر از سودمندیهای دیگری است كه درختان باعث آن هستند. ایجاد زیستگاه برای جانداران گوناگون، پیشگیری از آلودگیهای صوتی با جلوگیری از حركت امواج صوت، نگهداری و جلوگیری از فرسایش خاك توسط ریشه، گرفتن ضربه ناشی از بارش به ویژه رگبارها و درنتیجه ممانعت از فرسایش خاك، جذب آلایندههای گوناگون از هوا و ... است. با كاشت علمی درختان مناسب، تا ۴۰% در اثر سایه درختان و ۳۰% به دلیل افزایش رطوبت، كاهش اثر پدیده جزیره گرمایی را به دنبال دارد. و این جدای از تمیزی، زیبایی و طراوتی است كه با انبوه درختان به دست میآید.
باغ های معلق تهران[۲] (طرح سقفهای سبز)
با الگوبرداری از طرح باغهای معلق بابل كه حدود ۲۷۰۰ سال پیش توسط مهندسان و اندیشورزان ایرانی طراحی و ساخته شده است، میتوان با اجرای طرح سقفهای سبز، نزدیك به یك پنجم سطح شهر تهران را به فضای سبز تبدیل كرد. همانگونه كه از نام این طرح برمیآید، با اجرای تدابیر و طرحهای مناسب، سقف خانهها را با درختچههایی كه در خاك تا ژرفای كمی ریشه میدوانند به فضای سبز، جدای از پدیده جزیره گرمایی و آلودگیهای ناشی از آن تبدیل كرد.
ساختمانهای آجری
در ساختمانهای آجری گرمای ویژه بسیار نزدیك به خاك و در ساختمانهای سیمانی و بتونی گرمای ویژه نزدیك به فلز است. در برابر تغییر و دگرگونی دما، اولی پایدارتر و دومی بسیار ناپایدار است. در ساختمانهای سیمانی حتی گنجشك و چلچله خانه نمیسازند و از آنها میگریزند. اما در ساختمانهای آجری تهران و شهرستانها این مورد بسیار دیده میشود. بهتر است كه انسان در ساختمانهای آجری (۳ سانتی)، كه زاییده سههزار سال بررسی، مطالعه و پژوهش معماران و اندیشمندان ایرانی است زندگی كند.سودجستن از ساختمانهای آجری، با بررسی و در نظر داشتن كلیه عوامل مهندسی، به ویژه ایمنی و زلزله، جدای پیشگیری از برخی مسائل روانی كه به دلیل زندگی در ساختار بتونی به وجود میآید و خود جای بررسی و بحث بسیار دارد، به دلیل كاهش اثر پدیده جزیره گرمایی، باعث صرفه جویی در مصرف انرژی و كاهش بسیاری از هزینههای جاری كشور خواهد شد. همچنین علیقبندی گرمایشی ساختمانها و استفاده از شیشههای دوجداره علاوه بر جلوگیری از ورود آلودگیهای صوتی و هواویزها، كمك بزرگی در جهت كاهش اثر پدیده جزیره گرمایی شهر تهران خواهد شد.
خودرو سرد
افزوده شدن هر خودرو به محیط شهری یعنی اضافه شدن یك منبع آلاینده و گرما به جزیره گرمائی شهر. اینك با توجه به تعداد هنگفت خودروها در شهر تهران، میتوان گفت كه یكی از منابع مهم ایجاد و تقویت پدیده جزیره گرمایی شهر تهران، خودروهای موجود در آن هستند. هرچه خودرو گرمای كمتری به هوا گسیل كند، تاثیر كمتری بر افزایش پدیده جزیره گرمائی شهر تهران خواهد داشت. سادهترین راه كاهش ایجاد گرما، همانا سودجستن از رنگهای روشن به جای رنگهای تیره در خودرو است. با اتخاذ تدابیر و ترفندهای مهندسی در ساخت خودرو باید رهاسازی گرمائی آن را به كمترین حالت ممكن رسانید تا در حجم زیاد خودرو بتوانیم كاهشی در پدیده جزیره گرمائی داشته باشیم. ایجاد و گسترش شبكه ترابری عمومی میتواند مهمترین راه كاهش این پدیده از دیدگاه خودرو باشد.
رهیافت (نتیجهگیری)
هرچند كه تاثیر پدیده جزیره گرمایی در بسیاری از شهرها فراگیر شده است، این اثر با توجه به عوارض زمینه، اقلیم و گسترش عمودی و افقی شهر متفاوت میگردد. مقدار پتانسیل انرژی گرمائی كه توسط ساختمانها گردآوری میشود، به شرایط گوناگونی بستگی دارد. برای یافتن راهحل بهتری برای آن باید مساله را هم بهتر درك كرد. كم كردن دما در جزیره گرمائی، به معنای پیشگیری از هدر رفتن سرمایه، ذخیره سازی انرژی و پول و جلوگیری از آلودگی هوا و آثار زیانبار آن و در نهایت تندرستی و سلامت جسمی، روحی و روانی جامعه است. برای رسیدن به این هدف به موارد زیر نیازمندیم:
اشتراك مساعی مابین سازمانهای كنترل كننده شهر و سازمان محیط زیست. كار گروهی صنایع، سیاستمداران و كنترل كیفیت محیط زیست.
گردآوری و تحلیل پیوسته و بایسته دادههای مورد نظر، به ویژه در نیمرخ قائم شهر. گردآوری اطلاعات موردنیاز شهرها و روشمندی اندازه گیری آنها. دسته بندی مناطق گوناگون شهری از نظر ساختارهای موجود.
تخمین مناطق دارای بیشترین و كمترین بازتابش، بیشترین و كمترین میزان جذب پرتوهای خورشیدی، و ... .
مشخص نمودن سازمانهایی كه باید متولی كاهش دما باشند و شرح وظایف هركدام.
برتری سیاستها و برنامهها و همچنین ارزیابی كمترین بها برای كاهش دمای شهر
بررسی تاثیر واكنشهای گیاهان و جو در محیط شهری.
بررسی انتقال تلاطم و روند پراكندگی در محیطهای شهری و پیرامون ساختمانها.
كیفیت هوای مناطق مسكونی، تجزیه و تحلیل شیمیایی و مدل سازی تركیبات هوا.
اندازهگیری دگرگونیها و بررسی فنآوریها در محیطهای مسكونی.
بررسی و مطالعه سیستم باد و چرخه هوای شهری.
بررسی انرژی و تعادل آب در شهرها.
بررسی و مطالعه آثار درازمدت جزیره گرمایی و دمای ثبت شده در دورههای طولانی مدت.
اندازهگیری و بررسی متغیرهای هواشناختی در لایه مرزی_سیارهای شهر.
امواج گرمائی و زیست_هواشناسی شهری.
اثر شهرها در گرمایش كره زمین.
تعادل كربن و تركیبات آن در هوای شهر.
اقلیمشناسی شهری، ساختمانی و جادهای
توفانهای شهری و دیگر آثار شهر بر روی آب و هوا.
پیشنهادها و طرحوارهها
۱. رسم روزانه نیمرخ قائم دما درون لایه مرزی_سیارهای PBL[۳] . (نگارههای ۴ و ۵).
۲.اندازهگیری و بررسی روزانه رودبادهای لایه پایین LLJ[۴].
۳.برپایی بالنهای ثابت و نصب حسگرها در ارتفاعات مشخص برای استخراج دادههای مورد نظر.
۴. از اسفالت روشن به جای اسفالت تیره رنگ سود جست.
۵ سقف و حتی نمای ساختمانها به رنگ روشن باشد، به همراه.عایقبندی گرمایشی ساختمان و استفاده از شیشههای دوجداره.
۶. فضای سبز به هر اندازه و در هر جای ممكن، به ویژه كمربند شهرها در جهت باد غالب، افزایش یابد.
۷.طرح سقفهای سبز، باغهای معلق تهران، به اجرا درآید.
۸.دالانههای مداربسته آبرو در سطح شهر ایجاد شود.
۹.از آجر به جای بتون با كلیه عوامل مهندسی سود جست.
۱۰. طرح خودرو سرد، مورد بررسی و پژوهش قرار گیرد.
۱۱. ایجاد رشته زیست-هواشناسی در دانشگاه و پژوهشكدهای به همین نام برای بررسی و مطالعات مربوط.
۱۲. ایجاد سازمان متولی كاهش دما در شهرها.
جعفر سپهری (كارشناس ارشد هواشناسی)
زهراپریسا زارعی (كارشناس ارشد زیستشناسی)
منبع : شبکه فیزیکی هوپا
ایران مسعود پزشکیان دولت چهاردهم پزشکیان مجلس شورای اسلامی محمدرضا عارف دولت مجلس کابینه دولت چهاردهم اسماعیل هنیه کابینه پزشکیان محمدجواد ظریف
پیاده روی اربعین تهران عراق پلیس تصادف هواشناسی شهرداری تهران سرقت بازنشستگان قتل آموزش و پرورش دستگیری
ایران خودرو خودرو وام قیمت طلا قیمت دلار قیمت خودرو بانک مرکزی برق بازار خودرو بورس بازار سرمایه قیمت سکه
میراث فرهنگی میدان آزادی سینما رهبر انقلاب بیتا فرهی وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی سینمای ایران تلویزیون کتاب تئاتر موسیقی
وزارت علوم تحقیقات و فناوری آزمون
رژیم صهیونیستی غزه روسیه حماس آمریکا فلسطین جنگ غزه اوکراین حزب الله لبنان دونالد ترامپ طوفان الاقصی ترکیه
پرسپولیس فوتبال ذوب آهن لیگ برتر استقلال لیگ برتر ایران المپیک المپیک 2024 پاریس رئال مادرید لیگ برتر فوتبال ایران مهدی تاج باشگاه پرسپولیس
هوش مصنوعی فناوری سامسونگ ایلان ماسک گوگل تلگرام گوشی ستار هاشمی مریخ روزنامه
فشار خون آلزایمر رژیم غذایی مغز دیابت چاقی افسردگی سلامت پوست