چگونه مدیران شهر می توانند به اثرات شهری بر جزیره گرمایی بپردازند

درک جزایر گرمایی شهری و تهدید در حال رشد

جزایر گرمایی شهری (UHIs) یکی از چالش های زیست محیطی فشار آور برای شهرها در سراسر جهان است که به عنوان مناطق شهری که درجه حرارت به طور قابل توجهی بالاتر از همتایان روستایی اطراف خود را تجربه می کنند، UHIs می تواند دمای محیط زیست را با 1 - 7 درجه سانتیگراد (1.8 -12.6 درجه فارنهایت) در طول روز و توسط 2 - 5 درجه سانتیگراد (3.6-9F) در شب افزایش دهد، و به خطر انداختن تراکم شهری، و کاهش کیفیت هوا، و کاهش جمعیت، کاهش می دهد.

اثر UHI پدیده طبیعی نیست، بلکه نتیجه مستقیم چگونگی ساخت و اجرای شهرها است. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) یادداشت ها، رانندگان اولیه شامل جایگزینی مناظر طبیعی با سطوح تاریک، ضعیف است که تابش خورشید را جذب می کند؛ گرمای زباله تولید شده توسط وسایل نقلیه، و فرآیندهای گرمایش صنعتی، و قفل کردن جریان هوا بدون محدودیت های هوا در هر شرایط هوا.

دلایل جزایر گرمایی شهری

• کاهش استاندارد (آسان، بتن تاریک) تنها 5-20٪ از نور خورشید ورودی را منعکس می کند، جذب بقیه و دوباره آن را به عنوان گرما.یک سقف سیاه معمولی می تواند به دمای 75-90 درجه سانتیگراد (1674-19F) در یک بعد از ظهر گرم برسد.
• از اووپاتیک: ووتینگ هوا را با آزاد کردن بخار آب از طریق برگ های آن خنک می کند، هنگامی که جنگل ها و زمینه ها با پارکینگ های متعدد و ساختمان جایگزین می شوند، این تهویه مطبوع طبیعی ناپدید می شود. یک درخت بالغ می تواند تا 150 لیتر آب در روز، و هوای معمولی را برای 20 ساعت خنک کننده کند.
• گرمای سنگین از فعالیت های انسانی: واحدهای تهویه مطبوع، اتومبیل ها، کامیون ها و ماشین آلات صنعتی حرارت را به طور مستقیم به محیط زیست آزاد می کنند، در برخی از شهرها، گرمای زباله می تواند تا 30٪ از شدت UHI در طول شب تابستان را تشکیل دهد.
• هندسه Urban: ساختمان های بلند، می توانندیون های شهری را ایجاد کنند که پرتوهای موج بلند خروجی را به دام می اندازند و سرعت باد را کاهش می دهند، جلوگیری از گرما از خنک کننده شبانه به طور چشمگیری کند، منجر به حداقل دمای بالاتر که ساکنان و زیرساخت ها به طور یکسان استرس دارند.

تاثیر بر سلامت، انرژی و عدالت

عواقب UHIs بسیار فراتر از ناراحتی گسترش می یابد، در طول موج های گرما، دمای شدید UHI-intensified به طور مستقیم به بیماری ها و مرگ های مرتبط با گرما کمک می کند. سازمان بهداشت جهانی (WHO) [FLT 1 گزارش می دهد که گرمای شدید در حال حاضر صدها هزار نفر را سالانه می کشد و UHIs این حوادث را در مناطق اضطراری شهری، مشکلات سکته مغزی و سکته های قلبی عروقی، و سکته مغزی خطرناک تر می کند.

مصرف انرژی نیز به شدت افزایش می یابد، زیرا هر افزایش 1 درجه سانتیگراد در دمای محیط، تقاضای برق بالا برای خنک سازی می تواند تا 2 تا 44 درصد افزایش یابد.در شهرهایی مانند لس آنجلس و هوستون، اثر UHI ده ها میلیون دلار به صورتحساب سالانه انرژی اضافه می کند.این افزایش تقاضا، به نوبه خود، انتشار گازهای گلخانه ای را از نیروگاه های برق فسیلی افزایش می دهد و یک حلقه بازخورد خطرناک ایجاد می کند.

شاید به شدت، UHIs عمیقاً غیرقابل بحث است، محله های کم درآمد و جوامع رنگی اغلب درختان کمتری دارند، پیاده رو بیشتر و سهام مسکن قدیمی تر و ضعیف تر - شرایطی که باعث تقویت قرار گرفتن در معرض گرما توسط ارتباطات طبیعت] می شوند ماده دریافت که در 97٪ از شهرهای ایالات متحده، مردم رنگ زنده در مناطق گرم با استفاده از مزایای بهداشتی شهری، بنابراین باید به عنوان مدیران کاهش یافته است.

اندازه گیری جزایر گرمایی شهری: از ماهواره ها تا حسگرهای خیابانی

کاهش موثر با اندازه گیری دقیق شروع می شود. مدیران شهر دیگر نمی توانند به تعداد انگشت شماری از ایستگاه های آب و هوایی در فرودگاه ها تکیه کنند؛ آنها نیاز به اطلاعات دقیق و زمان واقعی برای شناسایی نقاط داغ و پیگیری پیشرفت دارند.

• سانزلیت از راه دور Sensing: MODIS ناسا و ماهواره های لندست، تصاویر مادون قرمز حرارتی را در قطعنامه های 30 متر تا 1 کیلومتر ارائه می دهند، اجازه می دهد شهرها الگوهای دمای سطح در سراسر منطقه شهری را نقشه برداری کنند.این داده ها به شناسایی محله هایی که فاقد پوشش درختان یا سطوح بیش از حد ضعیف هستند کمک می کند.
• سنسور های مبتنی بر گرد: شبکه های دمای کم هزینه و سنسور رطوبت نصب شده در چراغ های خیابانی، ساختمان ها و قطب های ابزار می توانند هر چند دقیقه شرایط hyperlocal را ثبت کنند.
• ترانسپز و علوم شهروندی: داوطلبان می توانند مسیرهای پیش تعریف شده دوچرخه را با logger های دمای نصب شده رانندگی کنند تا داده ها را در زمان های مختلف روز جمع آوری کنند. برنامه هایی مانند Heat.gov (سیستم اطلاعات بهداشتی یکپارچه ایالات متحده) پروتکل های استاندارد شده برای کمپین های نقشه برداری حرارتی را ارائه می دهند.
• مدل های آب و هوایی Urban: ابزار شبیه سازی پیشرفته مانند تحقیقات آب و هوا و پیش بینی (WRF) همراه با پارامترهای پوشش شهری می تواند پیش بینی کند که چگونه تغییرات برنامه ریزی شده در پوشش زمین و یا مواد ساختمانی بر دمای آینده تاثیر می گذارد.این مدل ها به مدیران شهر اجازه می دهد تا قبل از انجام تعمیرات گران قیمت، سناریوهای را آزمایش کنند.

با ترکیب این رویکردها، شهرها می توانند نقشه های آسیب پذیری دقیق گرما ایجاد کنند که داده های دمایی را با اطلاعات جمعیتی، سلامت و زیرساختی بالا می برد.این تجزیه و تحلیل لایه نشان می دهد که کدام جوامع بیشتر در معرض خطر هستند و در آن مداخلات بیشترین تاثیر خنک کننده را خواهند داشت.

استراتژی های Mitigation: نمونه کارها از راه حل های اثبات شده

هیچ مداخله ای نمی تواند UHIs را از بین ببرد، مدیران شهر باید مجموعه ای از استراتژی هایی را که به طور هماهنگ در مقیاس های مختلف کار می کنند، از ساختمان های فردی گرفته تا کل محله ها، به طور مداوم مورد تایید قرار دهند.

افزایش زیرساخت سبز

سبز کردن شهر به طور گسترده ای توصیه می شود و مقرون به صرفه UHI (ارزیابی دقیق) اندازه گیری UHI (یک شبکه سبز به خوبی طراحی شده شامل درختان، پارک ها، سقف های سبز، باغ های عمودی، باغ های عمودی، بیووالدز و باغ های باران به ویژه قدرتمند هستند: یک درخت LT پخته شده می تواند تا 40 درصد از تابش خورشیدی ورودی را از طریق سایبان و خنک کردن هوا توسط 2-5 ° Fumping در ساختمان های غربی کاهش دهد.

سقف سبز – سیستم های پشت بام با رشد متوسط و گیاهان – مزایای متعدد را فراهم می کند.آنها دمای سطح پشت بام را 15 تا 30 درجه سانتیگراد در مقایسه با سقف های سیاه معمولی کاهش می دهند، آب طوفان پایین تر که توسط 50 تا 100 درصد اجرا می شود و شهرهای عایق ساختمان مانند شیکاگو، تورنتو و کپنهاگ سقف های سبز را در تحولات بزرگ و بزرگ در سراسر جهان به سرعت گسترش می یابد.

پارک ها و فضاهای سبز جزایر خنک محلی را ایجاد می کنند که می توانند دمای دمای 1 تا 3 درجه سانتی گراد را در مرزهای خود کاهش دهند و اثرات خنک کننده را برای چندین صد متر کاهش دهند، اما همه پارک ها برابر نیستند: کسانی که دارای تراکم درخت بالا و ویژگی های آب هستند، مدیران شهر باید ساخت پارک های جیبی را در محله های متراکم، گرم و قابل نفوذ که در آن بسته های بزرگ در دسترس نیستند، اولویت قرار دهند.

پیاده سازی سقف های Cool و Cool Footements

سقف های سرد برای منعکس کردن مقدار بالایی از تابش خورشید و انتشار حرارت جذب شده طراحی شده اند (معمولا سفید یا رنگ روشن، سقف های سرد دارای انعکاس خورشیدی (albedo) از 0.60-0.85 در مقایسه با 0.10-0.2 برای سقف های استاندارد است.

CoolRus از جمع های انعکاسی، اتصال دهنده های رنگی نور یا سطوح قابل نفوذ برای کاهش جذب گرما استفاده می کند، در حالی که هنوز هم یک تکنولوژی در حال ظهور، پروژه های آزمایشی در فونیکس، لس آنجلس و بالتیمور نشان داده اند که پوشش های سرد پیاده رو می توانند دمای سطح را با 3 تا 6 درجه سانتی گراد کاهش دهند، پیاده رو های قابل استفاده همچنین اجازه می دهند آب نفوذ و تبخیر شود، ارائه اضافی و خنک کننده طوفان های خنک کننده قبل از اینکه به عنوان نگرانی های کوچک تر در خیابان های شهری و خشک شوند، نیاز به عنوان نگرانی های نور و خشک تر از احتراق در خیابان های نور و خشک تر داشته باشند.

سیاست های برنامه ریزی شهری

کاهش طولانی مدت UHI نیاز به جاسازی کاهش گرما در کدهای منطقه ای، استانداردهای ساختمان و برنامه های جامع سیاست های کلیدی شامل:

• Ordinances Canopy Ordinances: نیاز به حداقل درصد پوشش درخت در بخش خصوصی در طول توسعه جدید و یا توسعه مجدد برخی از شهرها یک هدف پوشش پوشش پوشش پوشش پوشش 30 تا 40٪ برای محله های مسکونی.
• سقف کول و Cool paement Mandates: تصویب قوانین حفاظت از انرژی بین المللی (IECC) مقررات سقف سرد یا معادل محلی، و نیاز به مواد بازتابنده برای خیابان های عمومی و پارکینگ بسیاری.
• عامل سبز یا نسبت منطقه سبز: سیستم های مبتنی بر امتیاز که نیاز به پیشرفت برای دستیابی به حداقل تعداد نقاط برای پوشش گیاهی، سقف سبز و سطوح بی نظیر - یکپارچه سازی یکپارچه به جای سبز شدن قطعه.
• طرح های اقدام Heat: هماهنگ در سراسر بهداشت عمومی، مدیریت اضطراری، برنامه ریزی شهری و بخش های مسکن برای باز کردن مراکز خنک کننده، بررسی ساکنان آسیب پذیر و تنظیم برنامه های کار در فضای باز در طول موج های گرما.

Zoning همچنین می تواند هندسه شهری را با تشویق جهت گیری ساختمان و عرض های خیابانی که جریان هوا را ترویج می دهند، به طور کامل به ارتفاع ساختمان و نسبت های طبقه-منطقه ای در مناطق گرم و غیرقابل نفوذ برای جلوگیری از ایجاد کانون های شهری عمیق منجر شود.

روش های مبتنی بر داده و تکنولوژی های شهری هوشمند

مدیران شهری مدرن می توانند تجزیه و تحلیل داده ها و ابزارهای شهر هوشمند را برای بهینه سازی سرمایه گذاری های UHI. سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) می توانند مناطق مداخله اولویت را با ترکیب دمای سطح زمین، پوشش پوشش درختان، منطقه سطح ضعیف و شاخص های یادگیری ماشین آسیب پذیری اجتماعی و اقتصادی، پیش بینی کنند که کدام محله ها از مداخلات خاص بهره مند خواهند شد، که امکان تجزیه و تحلیل هزینه های سود می گیرد.

شبکه های نظارت بر حرارت در زمان واقعی می توانند پاسخ های خودکار را ایجاد کنند: به عنوان مثال، هنگامی که یک سنسور دمای پیاده رو را بیش از آستانه تشخیص می دهد، یک سیستم آبیاری هوشمند می تواند برای خنک کردن منطقه از طریق خنک کننده تبخیر کننده دیجیتال فعال شود که سطح خطر گرما در زمان واقعی را نشان می دهد، همچنین می تواند به مدیران شهر کمک کند تا خطر را به منابع عمومی و مستقیم که در آن به اکثر شهرهای بارسلونا نیاز دارند و سنگاپور متصل می شوند، نظارت بر سیستم عامل های کنترل شهری متمرکز شده است.

مشارکت اجتماعی و آموزش

هیچ مقدار از زیرساخت های فنی بدون مشارکت ساکنان و کسب و کار در UHI کاهش خواهد یافت تضمین می کند که راه حل ها از نظر فرهنگی مناسب، به طور مساوی توزیع شده و در طول زمان نگهداری می شوند.

• مداخلات طراحی با جوامع: کارگاه های عمومی را در محله های گرم و قابل نفوذ نگه دارید تا اولویت ها و محدودیت های محلی را درک کنند.
• ایجاد برنامه های انگیزشی برای صاحبان اموال: Rebates for Cool بام نصب، کاشت درخت آزاد در زمینه های حقوق و دستمزد برای باغ های جامعه می تواند سرعت پذیرش.
• کمپین های آموزش بهداشت و پرورش گرما را به اشتراک می گذارند: [FLT 1 ] توزیع کنندگان، محتوای رسانه های اجتماعی و هشدار های تلفن همراه در مورد خطرات گرما، مکان های خنک کننده و هیدراتاسیون با کلینیک های محلی، کتابخانه ها و سازمان های ایمان برای رسیدن به سالمندان در معرض خطر و کسانی که بدون دسترسی به اینترنت هستند.
• نظارت جامعه: ساکنان قطار به عنوان " کاپیتان های بلوکی" برای مراقبت از درختان خیابانی جدید و گزارش نیازهای نگهداری درختان می توانند روز های کاشت درخت را سازماندهی و کمک به حفظ فضاهای سبز شهر.

یک ابزار قدرتمند باغ شهری یا جنگل خوراکی است که هم خنک کننده و هم امنیت غذایی را فراهم می کند، این پروژه ها می توانند توسط سازمان های اجتماعی آغاز شوند و توسط صندوق های تطبیق شهر پشتیبانی شوند، و بسیاری از فضاهای تولیدی و سایه دار را تبدیل می کنند که اثرات UHI را در هنگام ساخت انسجام اجتماعی کاهش می دهد.

مطالعات موردی: شهرها هدایت راه

چندین شهر نشان داده اند که کاهش UHI بلند پروازانه قابل دستیابی است. تجربیات آنها درس های ارزشمندی برای مدیران شهر در سراسر جهان ارائه می دهد.

• Phoenix، آریزونا: یکی از داغ ترین شهرهای بزرگ در ایالات متحده، فینیکس یک طرح جامع اقدام Heat را تصویب کرده است که شامل گسترش پوشش درختان (معادل 25٪ تا 2030)، پروژه های آزمایشی سرد پوشش بیش از 100 مایل از 100 مایل از خیابان و تلاش های گرمایی برای هماهنگ کردن بخش های فرماندهی.
• میلان، ایتالیا: ابتکار جنگل با هدف کاشت سه میلیون درخت در سراسر منطقه شهری تا سال 2030، با تمرکز بر محله های محیطی گرم و پر تنش، این شهر همچنین سقف سبز را بر روی تمام ساختمان های جدید و ارائه انگیزه های مالیاتی برای پشت بام.
• مالبورن، استرالیا: استراتژی جنگل شهری هدف 40٪ پوشش سایبان تا 2040 و استفاده از نقشه برداری گرما برای شناسایی راهروهای کاشت اولویت، شهر همچنین آبیاری هوشمند در پارک ها را برای حفظ درختان سالم در طول خشکسالی ها بکار می برد.
• اسپانیا: Seville در حال توسعه یک شبکه پیشگام "مرکز آتش نشانی" یکپارچه با دوقلو دیجیتال شهرستان، و آن را به نام اولین افسر ارشد گرمایش جهان است. این شهرستان استفاده از یک سیستم نامگذاری موج گرما و کاتاتوری شبیه به مقیاس طوفان برای افزایش آگاهی عمومی.

این مثال ها نشان می دهد که کاهش موفقیت آمیز UHI نیازمند اراده سیاسی، بودجه پایدار، هماهنگی متقابل بخشی و تمایل به آزمایش با فن آوری های جدید است. مدیران شهر باید این مدل ها را مطالعه کنند اما آنها را با آب و هوای محلی، فرهنگ و بودجه خود سازگار کنند.

نتیجه گیری: یک تماس برای ادغام خنک کننده در هر تصمیم

جزایر گرمایی شهری یک محصول اجتناب ناپذیر از زندگی شهری نیستند – آنها یک نقص طراحی قابل اصلاح هستند، با درک علل ریشه، اندازه گیری مشکل در سطح دانه، اجرای نمونه کارها متنوع از استراتژی های کاهش و جوامع جذاب به عنوان شرکای، مدیران شهر می توانند به طور چشمگیری شدت شدت UHI و آسیب های مرتبط آن را کاهش دهند.

مزایای آن فراتر از خیابان های خنک تر گسترش می یابد، محله های خوب مجبور به راه رفتن و دوچرخه سواری، بهبود سلامت عمومی و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و صندوق سبز انرژی صورتحساب، ایجاد شغل سبز و افزایش انعطاف پذیری شهر به تغییرات آب و هوایی و با اولویت بندی سرمایه گذاری در مناطق محروم از نظر تاریخی، مدیران شهر می توانند دهه ها بی عدالتی زیست محیطی را خنثی کنند.

هر موج گرما، هر شوک لایحه تابستان، هر وضعیت اضطراری مربوط به دمای بالا، یادآوری است که وضعیت موجود غیر قابل تحمل است. مدیران شهر ابزار، دانش و اقتدار برای تغییر چشم انداز حرارتی شهری دارند.