راهکارهای کاهش جزایر گرمایی شهری

شهریار تبریز/مهراب محرابی‌نیا: راه‌حل‌های طبیعی و زیرساختی را می‌توان برای مبارزه با اثر جزایر گرمایی شهری و خنک‌کردن شهرها به کار گرفت. این راه‌حل‌ها شامل ایجاد سایه با کاشت درختان یا گسترش سقف‌ها؛ ایجاد جریان هوا در خیابان‌های شهری؛ ساخت بام‌ها و دیوارهای سبز؛ رنگ‌آمیزی پشت‌بام‌ها با رنگ‌های روشن؛ و تغییر شیوه‌های اجتماعی برای جلوگیری از گرمای ظهر می‌شود.

اما اجرای بسیاری از این تغییرات به بودجه کافی نیاز دارد. شهرهای ثروتمند، مانند سنگاپور، نسبت به شهرهایی با بودجه کمتر مزیت قابل‌توجهی دارند. بسیاری از ابرشهرهای گرمسیری، از جمله لاگوس، بمبئی، مانیل، جاکارتا و سائوپائولو، در تلاش‌اند اثرات جزایر گرمایی شهری را کاهش دهند، اما برای تأمین مالی کامل اجرای این راه‌حل‌ها با مشکل مواجه‌اند.

ال‌نینوی ۲۰۲۶-۲۰۲۷ در حال حاضر در حال تقویت‌شدن است و انتظار می‌رود دماهای بی‌سابقه‌ای را در مناطق گرمسیری به ارمغان آورد. این دماهای شدید، همراه با اثرات جزایر گرمایی شهری و فقر شهری، می‌توانند برای ساکنان آسیب‌پذیر، از جمله فقرا، جوانان، سالمندان، افراد دارای معلولیت و کسانی که در فضای باز کار می‌کنند، غیرقابل‌تحمل باشند.

مشاهده همه ایده‌های کلیدی

جزایر گرمایی شهری یک تهدید فزاینده برای سلامت جهانی هستند. اما در شهرهای گرمسیری، این خطر در حال افزایش است. مقامات شهرهای گرمسیری که از قبل با آب‌وهوای گرم و مرطوب استوایی، گرمایش جهانی، فقر شدید، شهرنشینی سریع و کمبود زیرساخت‌های خنک‌کننده مواجه هستند، اکنون با یک پدیده قدرتمند ال‌نینو در سال‌های ۲۰۲۶-۲۰۲۷ روبرو هستند که می‌تواند میلیون‌ها نفر از ساکنان آسیب‌پذیر شهری را در معرض خطر قرار دهد.

جزایر گرمایی به این دلیل تشکیل می‌شوند که سطوح مصنوعی، مانند جاده‌ها و پشت‌بام‌ها، گرما را در طول روز به دام می‌اندازند و در شب آن را آزاد می‌کنند و هرگز به فضاهای بسیار شهری شده زمان خنک‌شدن نمی‌دهند. هنگامی که گنبدهای حرارتی ناشی از تغییرات آب‌وهوایی بر روی شهرها مستقر می‌شوند، دما می‌تواند برای هفته‌ها به سه رقم افزایش یابد.

ماتیاس روت، پژوهشگر دانشگاه ملی سنگاپور، در یک مصاحبه ویدئویی با مونگابی گفت: "هر شهر یک ریتم و یک متابولیسم دارد. متابولیسم هر شهر به‌ویژه نحوه تقسیم انرژی خورشیدی ورودی بین گرم‌کردن سطوح، گرم‌کردن هوا، تبخیر آب و ذخیره‌شدن در زمین و ساختمان‌ها بر میزان‌گرم شدن ساختمان‌ها، سطوح و هوا تأثیر می‌گذارد. به‌کارگیری متداول از بتن و آسفالت و عدم وجود پوشش گیاهی یک جزیره گرمایی ایجاد می‌کند. "

اما همه جزایر گرمایی شهری گرمسیری به یک اندازه ایجاد نمی‌شوند و شدت بار گرمایی آن‌ها به برنامه‌ریزی شهری نوآورانه و توان مالی برای همگام‌شدن با گرمایش جهانی بستگی دارد.

در سنگاپور ثروتمند (که بودجه زیادی را برای مهار اثرات جزایر گرمایی شهری اختصاص داده است)، دمای هوا همچنان می‌تواند افزایش یابد؛ مجتمع‌های ساختمانی فشرده و مرتفع در آنجا می‌توانند دمای بیرونی ۴.۳ درجه سانتی‌گراد (۷.۹ درجه فارن‌هایت) بالاتر از مناطق روستایی را تجربه کنند. اما در شهرهای فقیرتر، مانند لاگوس در نیجریه، این تفاوت می‌تواند بسیار شدیدتر باشد، به‌طوری‌که یک مطالعه در سال ۲۰۲۴ نشان می‌دهد که میانگین دمای سطح زمین در مرکز شهر ۸.۳ درجه سانتی‌گراد (۱۴.۹ درجه فارن‌هایت) بالاتر از مناطق حاشیه‌ای پوشیده از گیاه است.

این تفاوت آشکار عمدتاً به دلیل عدم توانایی لاگوس در آزادکردن بار گرمایی روزانه خود به دلیل وجود سطوح مصنوعی شهری گسترده که نور خورشید را جذب می‌کنند، طرح‌بندی خیابان‌های فشرده که جریان هوا را محدود می‌کند، فضاهای سبز خنک‌کننده کم، و صنعت و حمل‌ونقل گرمازا که با سوخت‌های فسیلی کار می‌کنند است.

یک خیابان شلوغ در لاگوس، نیجریه. طراحی مجدد زیرساخت‌های شهری برای تأمین سرمایش بهینه در شهرهای گرمسیری که اغلب از دوره استعمار به طور نامنظم توسعه یافته‌اند، بسیار چالش‌برانگیز است و برای دولت‌های شهری و ملی با بودجه محدود دشوار است.

خطرات سلامتی ناشی از جزیره گرمایی شهری با رطوبت تشدید می‌شود

قرارگرفتن بی‌وقفه در معرض جزایر گرمایی گرمسیری می‌تواند کشنده باشد. دماهای بیش از حد طولانی می‌تواند باعث کم‌آبی شدید، گرمازدگی، و افزایش خطر حمله قلبی و نارسایی کلیه شود، درحالی‌که مشکلات سلامتی موجود مانند آسم و بیماری انسداد ریوی مزمن و همچنین مشکلات روانی را بدتر می‌کند.

بر اساس تخمین‌ها، سالانه ۴۸۹ هزار مورد مرگ‌ومیر مرتبط با گرما در سراسر جهان از سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۱۹ رخ‌داده است که بخش زیادی از این مرگ‌ومیرها در شهرها متمرکز بوده است. مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۳ بر روی مناطق شهری ایالات متحده نشان داد که مناطق با جزایر گرمایی شهری با شدت بالا، ۳۵ درصد از کل بار بیماری‌های قلبی عروقی مرتبط با گرما را تشکیل می‌دهند، درحالی‌که مناطق با جزایر گرمایی شهری با شدت پایین، ۴ درصد از چنین اثراتی را شامل می‌شوند. ایالات متحده شاهد "افزایش ۱۱۷ درصدی در تعداد مرگ‌ومیرهای مرتبط با گرما" از سال ۱۹۹۹ تا ۲۰۲۳ بوده است.

افزایش دما تنها بخشی از مشکلات جزایر گرمایی شهری است. افزایش رطوبت نیز نقش کلیدی ایفا می‌کند، به‌ویژه به این دلیل که "اتمسفر گرم شده جهانی رطوبت بیشتری را در خود نگه می‌دارد" - حدود ۷ درصد بیشتر به‌ازای هر ۱ درجه سانتیگراد (۱.۸ درجه فارن‌هایت) افزایش دما.

عوامل دیگری نیز در افزایش خطر نقش دارند. روت می‌گوید: "در نهایت، ما باید در مورد آسایش حرارتی صحبت کنیم، نه‌فقط دمای هوا. " آسایش حرارتی با ترکیب "دمای خشک، رطوبت، دمای تابشی و حرکت هوا" اندازه‌گیری می‌شود؛ همچنین تحت‌تأثیر سطح فعالیت و لباس فرد است که همه این‌ها با هم یک رویکرد انسان‌محور برای سنجش گرما، رطوبت و اثرات سلامتی را به ارمغان می‌آورد.

باوجود پیچیدگی این عوامل، الکساندر لوفور، پژوهشگر دانشگاه جزیره رئونیون، در مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۵ دریافت که بیشتر تحقیقات راحتی حرارتی را ارزیابی نمی‌کنند. در ۱۰۰ مطالعه جزایر گرمایی شهری که بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۴ منتشر شد، لوفور و همکارانش به این نتیجه رسیدند که بیشتر آن‌ها تنها بر دمای سطح زمین تمرکز کرده‌اند، نه بر مواجهه انسان با گرما. اما در شهرهایی که رطوبت به‌ندرت به زیر ۷۰ درصد می‌رسد و پوشش گیاهی در تمام طول سال وجود دارد، [اندازه‌گیری] تنها دمای سطح اغلب مواجهه انسان با گرما را دست‌کم می‌گیرد.

به همین ترتیب، تحقیقات گرمای شهری در مناطق گرمسیری بر اندازه‌گیری فیزیکی گرما تأکید داشته است، درحالی‌که تأثیرات جزایر گرمایی شهری بر سلامت انسان کمتر موردمطالعه قرار گرفته است. روهینتون امانوئل، استاد طراحی و ساخت‌وساز پایدار در دانشگاه کالدونیان گلاسکو در اسکاتلند، می‌گوید که مطالعات بیشتری در مورد بیماری‌های مرتبط با گرما، مانند بیماری انسداد ریوی مزمن، موردنیاز است و برای یافتن راه‌حل‌های گرمای شهری ضروری است. امانوئل می‌گوید: مشکل این است که [آسیب گرما] با فقر و کمبود بودجه برای کاهش اثرات جزایر گرمایی شهری پیچیده شده است، بنابراین تشخیص علل و راه‌حل‌ها دشوار است.

پروژه‌های فضای سبز شهری و سال‌ها توسعه پایدار محیط‌زیستی، شبکه‌ای گسترده از تهویه خنک‌کننده و سایه را در سراسر شهر ایجاد کرده است. به گفته روث، تهویه‌مطبوع در بسیاری از خانه‌های سنگاپوری یک کالای اصلی است.

سایر شهرهای گرمسیری عملکرد خوبی ندارند. مطالعه لفور نشان داد که هم مناطق مرطوب و هم مناطق موسمی گرمسیری، درحالی‌که به‌سرعت در حال شهرنشینی هستند، توسط تحقیقات جزایر گرمایی شهری کمتر مورد بررسی قرار گرفته‌اند، درحالی‌که ساکنان آسیب‌پذیر از بدتر شدن اثرات گرما رنج می‌برند. او می‌گوید: «مناطق پرجمعیت‌تر در مطالعات جزایر گرمایی شهری سنگاپور و آسیای جنوب شرقی هستند و کمترین نمایندگی قطعاً در آفریقا است.

تفاوت جزایر گرمایی شهری سنگاپور و لاگوس عمدتاً به اقتصاد بازمی‌گردد: تولید ناخالص داخلی سنگاپور به‌ازای هر نفر بیش از ۱۰۰,۰۰۰ دلار است، وضعیتی اقتصادی که به خنک نگه‌داشتن ۵.۹ میلیون نفر از جمعیت آن کمک می‌کند. تولید ناخالص داخلی نیجریه بین ۱,۲۰۰ تا ۱,۶۰۰ دلار به‌ازای هر نفر است که تنها امکان پروژه‌های محدود مدیریت گرما توسط دولت را فراهم می‌کند و بسیاری از ۱۲.۸ میلیون شهروند لاگوس را در برابر اثرات جزایر گرمایی بی‌دفاع باقی می‌گذارد. کارشناسان می‌گویند چنین نابرابری، یک مسئله عدالت زیست‌محیطی است. ثروتمندترین (و بهترین کشورهای دارای تهویه‌مطبوع) جهان بیشترین گازهای گرم‌کننده را تولید می‌کنند، درحالی‌که فقیرترین شهروندان جهان بدترین اثرات جزایر گرمایی شهری را تحمل می‌کنند.

در دنیایی گرمسیری که به طور فزاینده‌ای گرم می‌شود، اثرات ناشی از جزایر گرمایی شهری احتمالاً در جاهایی که اقتصادهای ضعیف نمی‌توانند در برابر آن‌ها محافظت کنند، بدتر خواهد شد. البته راه‌حل‌های جزایر گرمایی فراوان است و بهترین آن‌ها بازگرداندن پدیده‌های طبیعی به فضای داخلی شهرها از جمله سایه، باد، تبخیر و آب است.

کاشت درختان یک راه‌حل بدیهی است. در مناطق گرمسیری، پوشش گیاهی به‌سرعت رشد می‌کند و راه‌حلی فوری‌تر و کم‌هزینه‌تر از بازطراحی معماری است که ممکن است سال‌ها طول بکشد تا به نتیجه برسد. پوشش درختی یک شهر و سایه‌ای که ایجاد می‌کند می‌تواند دمای شهری را به‌شدت کاهش دهد، ضمن اینکه درختان برای تنوع زیستی و بهبود سلامت روان نیز مفید هستند.

اما هشدارهایی نیز وجود دارد: لفور می‌گوید در شهرهای ساحلی، کاشت درختان اگر به طور راهبُردی برای جلوگیری از مسدودکردن بادهای خنک‌کننده اقیانوس قرار نگیرند، می‌تواند نتیجه معکوس داشته باشد. راث اضافه می‌کند که تهویه به‌اندازه سایه مهم است: نسیم دریایی ساحلی هنگامی که توسط ردیف‌هایی از آسمان‌خراش‌های بلند ساحلی یا درختان نادرست قرار گرفته مسدود شود، جایی برای عبور ندارد. برنامه‌ریزان شهری باید اجازه دهند بادهای غالب در خیابان‌های اصلی جریان داشته باشند و به خیابان‌های فرعی منحرف شوند و بار گرمایی مناطق مسکونی را کاهش دهند.

راه‌حل دیگر جزیره گرمایی شهری بازپس‌گیری فضاهای مصنوعی (مانند پیاده‌روها، پشت‌بام‌ها، ساختمان‌ها) با جایگزین‌های سبز که انرژی خورشید را منعکس یا برداشت می‌کنند است. پشت‌بام‌های سبز و باغ‌های عمودی با مصالح ساختمانی تیره و غیر بازتابنده که گرما را جذب می‌کنند، مقابله می‌کنند. فضاهای خالی را می‌توان با پارک‌ها جایگزین کرد و زهکشی‌های مصنوعی را می‌توان با مسیرهای سبز پوشیده از گیاه که آب باران و انرژی خورشید را جذب می‌کنند جایگزین کرد.

دیوار سبز شهری در میلان، ایتالیا. درحالی‌که چنین نوآوری‌هایی هم از نظر بصری خیره‌کننده هستند و هم نمونه‌ای از زیرساخت‌های خنک‌کننده گیاهی محسوب می‌شوند، اما از نظر اقتصادی می‌توانند برای بسیاری از شهرهای گرمسیری پرجمعیت، به‌ویژه در محله‌های فقیرنشین که بیشتر به خنک‌سازی نیاز دارند، دور از دسترس باشند.

این راهکارها درمان قطعی برای همه مشکلات نیستند. برای شهرهایی با بودجه محدود، کاشت و نگهداری درختان می‌تواند بسیار پرهزینه باشد و بازنگری در طراحی خیابان‌ها بدون ایجاد اختلال عمده در محله‌های پرجمعیت غیرممکن است، درحالی‌که ساخت زیرساخت‌های سبز می‌تواند از نظر مالی دور از دسترس باشد.

به گفته راث، جایگزین‌های کاشت درخت، تکنیک‌های خنک‌کننده غیرفعال کم‌هزینه مانند ایجاد سایه مصنوعی هستند که می‌توانند دمای داخلی را بدون اتکا به تهویه‌مطبوع مکانیکی کاهش دهند. راث می‌گوید: «اگر به معماری بومی و سنتی [گرمسیری] نگاه کنید، معمولاً پنجره‌هایی ندارند که مستقیماً و کاملاً در معرض تابش مستقیم خورشید باشند.» ادغام سایه‌بان‌ها و گسترش پشت‌بام‌ها فراتر از دیوارهای محیطی خانه‌ها، از ایجاد اثر گلخانه‌ای در داخل توسط خورشید جلوگیری می‌کند. مصالح ساختمانی سنتی مانند خشت نیز باعث خنک‌سازی می‌شوند. یک جایگزین کم‌هزینه‌تر برای سقف‌های پوشیده از گیاه، رنگ‌آمیزی آن‌ها با رنگ‌های بازتابنده است.

مرکز توریستی جزیره ووجیژو در سانیا، چین، با سقف خنک‌کننده سفید و بازتابنده‌اش. رنگ‌آمیزی سقف‌ها و دیگر سطوح مصنوعی با رنگ‌های روشن و بازتابنده یکی از ارزان‌ترین و فوری‌ترین روش‌های خنک‌سازی شهری است.

زمان‌بندی سبک زندگی شهری برای خنک ماندن

طراحی محیطی تنها یکی از خطوط دفاعی در برابر جزایر گرمایی شهری است. به گفته امانوئل، بازسازی زندگی روزمره شهری برای جلوگیری از قرارگرفتن در معرض اوج گرما حیاتی است. او می‌گوید: "ما احتمالاً باید در مورد نحوه شکل‌گیری فعالیت‌ها تجدیدنظر کنیم... چرا مناطق گرمسیری نیز باید فعالیت‌های ۹ صبح تا ۵ بعدازظهر داشته باشند؟» او به شهرهایی در اسپانیا و هند اشاره می‌کند که ساکنان آن‌ها در زمان اوج شاخص گرما از فضای باز اجتناب می‌کنند. در طول روز هیچ‌کس در اطراف نیست، اما ساعت ۵ بعدازظهر همه بیرون می‌آیند و خیابان‌ها پر از زندگی می‌شود. "

امانوئل همچنین به نابرابری اقتصادی و انگیزشی بین صاحبان خانه و مستأجران اشاره می‌کند. «افرادی که اجاره‌نشین هستند هیچ دلیلی برای سرمایه‌گذاری در راه‌حل‌های مقابله با جزایر گرمایی شهری ندارند، زیرا زمین متعلق به آن‌ها نیست؛ آن‌ها در هر زمان ممکن است مجبور باشند محل زندگی خود را ترک کنند... به مردم حق اجاره زمین بدهید تا آن‌ها بیشتر در خنک‌سازی سرمایه‌گذاری کنند. " او می‌گوید که مقامات شهری نیز باید به صاحبخانه‌ها و مستأجران انگیزه دهند تا تهویه و مصالح ساختاری املاک اجاره‌ای را بهبود بخشند.

پیش‌بینی آب‌وهوا نیز کلیدی است. طبق تحقیقات لوفور، مطالعات جزیره گرمایی به‌ندرت به پیش‌بینی کوتاه‌مدت می‌پردازند: تحقیقات او نشان می‌دهد که"شهرهای گرمسیری به طور فزاینده‌ای با رویدادهای گرمایی مکرر و شدید روبرو هستند که با اثرات ناشی از جزایر گرمایی شهری و زیرساخت‌های محدود تشدید می‌شود.» . سیستم‌های هشدار اولیه در مقیاس محله، با پشتیبانی از داده‌های حرارتی و بهداشتی با وضوح‌بالا، می‌توانند به مقامات کمک کنند تا هشدارهای به‌موقع صادر کنند و اقدامات خنک‌کننده را به‌ویژه برای جمعیت‌های آسیب‌پذیر در سکونتگاه‌های غیررسمی یا مناطق با پوشش سبز کم به کار گیرند. "

یک خیابان خالی در سن پدرو، کاستاریکا، هنگام ظهر. جوامع می‌توانند اقدامات مقابله با گرما مانند شروع کار در اوایل صبح و استراحت‌های طولانی کاری در اواسط بعدازظهر را به کار گیرند.

مواجهه با ال‌نینو و آینده‌ای با گرمایش جهانی

در حال حاضر، پرداختن فعالانه به جزایر گرمایی شهری از فوریت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا جهان با سرعت در حال ورود به پدیده‌ای است که می‌تواند یک ال‌نینوی تاریخی باشد. این پدیده اقلیمی طبیعی که هر ۲ تا ۷ سال یک‌بار رخ می‌دهد، دمای متوسط جهانی را به‌شدت افزایش می‌دهد و پیش‌بینی‌کنندگان می‌گویند که رویداد ۲۰۲۶-۲۰۲۷ می‌تواند قوی‌ترین رویداد ثبت‌شده باشد. طور یکه تأثیرات آن به‌ویژه در مناطق گرمسیری شدید خواهد بود.

شهرها در حال شتاب برای پاسخگویی هستند. در ماه ژوئن، مقامات لاگوس همسویی خود را با پویش جهانی "۵۰ @ ۵۰" برنامه محیط‌زیست سازمان ملل متحد برای مبارزه با گرمای شدید اعلام کردند؛ شعار این کلان‌شهر نیجریه‌ای: "لاگوس در برابر جزیره گرمایی شهری برمی‌خیزد". این ابتکار سازمان ملل مورد استقبال بیش از ۵۰ شهر قرار گرفته است که موافقت کرده‌اند پاسخ‌های نوآورانه به خطرات آب‌وهوایی را به اشتراک بگذارند.

کارشناسان نگران‌اند که افزایش دمای ناشی از ال‌نینو در سال جاری و آینده، همراه با اثرات ناشی از جزایر گرمایی شهری، در برخی نقاط غیرقابل‌کنترل شود. امانوئل می‌گوید: "ممکن است چهار یا پنج درجه [سانتی‌گراد] گرم‌تر شود. " "این ممکن است بسیار ناچیز به نظر برسد، اما در مناطق گرمسیری که دما با ۷۰ درصد رطوبت است، این بسیار زیاد است. هیچ راهی برای خنک‌کردن خود وجود ندارد. " قرارگرفتن در معرض این نوع گرما و رطوبت می‌تواند کشنده باشد، به‌خصوص برای سالمندان یا مبتلایان به بیماری‌های تنفسی یا سایر بیماری‌ها. حتی می‌تواند بزرگسالان سالم را که مجبورند برای امرارمعاش در فضای باز در اقتصاد شهری کار کنند به کام مرگ بکشاند.

لوفور می‌گوید شهرهای آفریقا، آسیای جنوبی و آسیای جنوب شرقی همچنان نقاط داغ باقی خواهند ماند. با افزایش جمعیت مناطق گرمسیری، با بدتر شدن تغییرات اقلیمی و تشدید اثرات ناشی از جزایر گرمایی شهری، سرمایه‌گذاری در راه‌حل‌ها در شهرهای گرمسیری کمتر مطالعه‌شده، کم‌بودجه و دارای تجهیزات ضعیف، برای حافظت از سلامت انسان و حفظ جان‌ها ضروری خواهد بود.

کلان‌شهر جاکارتا، اندونزی، اکنون با ۴۲ میلیون نفر جمعیت، بزرگ‌ترین کلان‌شهر جهان است. شدت جزایر گرمایی شهری در جاکارتا از سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۰ به طور چشم‌گیری افزایش‌یافته است، به‌ویژه در مناطق با ساخت‌وساز متراکم و فضای سبز محدود. پیش‌بینی سال ۲۰۴۰ نشان می‌دهد که بدون اقدامات قوی کاهشی، جزایر گرمایی شهری همچنان افزایش خواهد یافت و تأثیر منفی بر سلامت عمومی و افزایش تقاضای انرژی خواهد داشت.