في حرارة الصيف الحارقة، ليس من الغريب على سكان المناطق الحضرية أن يشعروا بأن درجة الحرارة أعلى مما يقوله تطبيق الطقس الخاص بهم. وهم ليسوا مخطئين. كشف بحث جديد أجراه مهندسو البيئة في جامعة ديوك أن أدوات العلوم المدنية (citizen science tools) المستخدمة لقياس الحرارة في المناطق الحضرية من المحتمل أن تقلل من أهمية مشكلة الجزر الحرارية الحضرية (urban heat islands).
الباحثون وراء هذه الدراسة هم زاك كالهون، طالب دكتوراه في الهندسة المدنية والبيئية، وماريلي بلاك، عالمة الصحة العامة في معهد أبحاث الرؤى الكيميائية في مختبر أندررايتر (UL). وتسلط الدراسة، التي نشرت على الإنترنت في 17 يونيو في دورية (Environmental Science and Technology Letters)، الضوء على أهمية بيانات درجة الحرارة الدقيقة، خاصة في المناطق الحضرية حيث يمكن أن تؤدي الحرارة الشديدة إلى سوء نوعية الهواء وآثار صحية مدمرة.
مشكلة عمرها قرن من الزمان
يعود مفهوم الجزر الحرارية الحضرية إلى أوائل القرن التاسع عشر، عندما لاحظ الكيميائي الإنجليزي لوك هوارد لأول مرة الفرق في درجات الحرارة بين المناطق الحضرية والريفية. ومنذ ذلك الحين، ألقت العديد من الدراسات الضوء على الأسباب الكامنة وراء هذه الظاهرة. وتشير الجزيرة الحرارية الحضرية في جوهرها إلى منطقة حضرية أكثر دفئًا بشكل ملحوظ من المناطق الريفية المحيطة بها بسبب تركيز الأسطح الممتصة للحرارة مثل المباني والأرصفة والمركبات.
وفي المناطق الحضرية، تحبس البيئة المبنية الحرارة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة. ويتفاقم هذا بسبب تأثير الوادي الحضري، حيث تخلق المباني الشاهقة والشوارع الضيقة مناخًا محليًا يمنع الحرارة من الانتشار. بالإضافة إلى ذلك، فإن قلة الغطاء النباتي في المناطق الحضرية يعني أن هناك كمية أقل من التبخر، وهي عملية تبريد طبيعية تحدث عندما تطلق النباتات بخار الماء في الهواء. ونتيجة لذلك، يمكن أن تكون الجزر الحرارية الحضرية أكثر دفئا بمقدار 1-3 درجات مئوية (1.8-5.4 درجة فهرنهايت) من المناطق الريفية المحيطة بها. مما يؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة، وتلوث الهواء، والأمراض المرتبطة بالحرارة.
على مر السنين، حدد الباحثون العوامل المختلفة التي تساهم في ظاهرة الجزر الحرارية الحضرية، بما في ذلك الكثافة السكانية، ومواد البناء، وأنماط استخدام الأراضي. علاوة على ذلك، فقد طوروا أيضًا استراتيجيات التخفيف، مثل زيادة المساحات الخضراء، واستخدام الأرصفة الباردة، وتنفيذ تصاميم التخطيط الحضري التي تعزز التهوية الطبيعية والتظليل. وعلى الرغم من هذه التطورات، فإن المشكلة لا تزال قائمة، ويعد الفهم الأعمق للعلم وراء جزر الحرارة الحضرية أمرًا بالغ الأهمية لتطوير حلول فعالة.
النقطة العمياء
يشير البحث الجديد الذي أجراه مهندسو البيئة في جامعة ديوك إلى أن أدوات العلوم المدنية المستخدمة من المحتمل أن تقلل من أهمية مشكلة الجزر الحرارية. لماذا يحدث هذا؟ يعود الأمر كله إلى نقص محطات الأرصاد الجوية في المناطق الحضرية الفقيرة.
محطات الأرصاد الجوية تشبه الكاميرات التي تلتقط لقطات للمناظر الطبيعية الحضرية. كلما زاد عدد الكاميرات لديك، زادت تفاصيل الصورة. ولكن في الأحياء الفقيرة، يوجد عدد أقل من “الكاميرات” (محطات الأرصاد الجوية) لالتقاط المدى الحقيقي لتأثير الجزيرة الحرارية. وهذا يعني أن صناع السياسات يتخذون قراراتهم بناءً على بيانات غير كاملة، وهو ما يمكن أن يكون له عواقب وخيمة على صحة المجتمع ورفاهيته.
طريقة جديدة لتحسين تقديرات الحرارة في المناطق الحضرية
لمكافحة مشكلة عدم الإبلاغ عن الجزر الحرارية في المناطق الحضرية الفقيرة، طور الباحثون طريقة إحصائية لتحسين تقديرات الحرارة. أدرك الفريق، بقيادة زاك كالهون، أنه من خلال تطبيق التصحيح الإحصائي على البيانات المتاحة، يمكنهم توليد قراءات حرارة أكثر دقة.
عمل الباحثون مع ديفيد كارلسون، الأستاذ المساعد في الهندسة المدنية والبيئية في جامعة ديوك، لسحب بيانات أربع سنوات لولاية نورث كارولينا بأكملها من خوادم (Weather Underground). ثم قاموا بتحديد مكان إنشاء هذه المحطات ومقارنة أرقامها بمتوسط الدخل في كل منطقة. وكما هو متوقع، كان هناك ارتباط قوي بين مستوى الدخل والبيانات، مع إنشاء المزيد من المحطات في المناطق ذات الدخل المتوسط الأعلى.
وللتحقق من صحة نهجهم، لجأ الباحثون إلى النظام الوطني المتكامل لمعلومات الصحة الحرارية (NIHHIS) وقارنوا بياناتهم المصححة مع قراءات الحرارة والرطوبة الفعلية المأخوذة خلال يوم واحد في مدن بأكملها. وأظهرت النتائج أن طريقتهم أنتجت خرائط حرارية كانت أقرب بكثير إلى الواقع، خاصة في المناطق التي تحتوي على بيانات شخصية قليلة أو معدومة من محطات الطقس.
التأثيرات الصحية والاقتصادية لمشكلة الجزر الحرارية الحضرية
إن تأثير الجزر الحرارية الحضرية ليس مجرد قضية بيئية؛ إنما له آثار صحية واقتصادية كبيرة. يمكن أن تؤدي الحرارة الشديدة إلى مشاكل في الجهاز التنفسي والقلب والأوعية الدموية، وهي مدمرة بشكل خاص للفئات السكانية الهشة مثل الأطفال وكبار السن والأشخاص الذين يعانون من ظروف صحية موجودة مسبقًا. في الواقع، موجات الحر هي السبب الرئيسي للوفيات المرتبطة بالطقس في الولايات المتحدة. ومن خلال الاستهانة بتأثير الجزر الحرارية الحضرية، فربما نستخف بالمخاطر التي تهدد الصحة العامة.
علاوة على ذلك، فإن التكاليف الاقتصادية المترتبة على الجزر الحرارية باهظة. يمكن أن تؤدي موجات الحر إلى زيادة استهلاك الطاقة، وتدمير البنية التحتية، وفقدان الإنتاجية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي إلى تفاقم عدم المساواة الاجتماعية والاقتصادية القائمة. حيث أن المجتمعات ذات الدخل المنخفض والمجتمعات ذات البشرة الملونة غالبًا ما تكون الأكثر تضرراً من الجزر الحرارية.
النتائج التي توصل إليها الباحثون لها آثار كبيرة على صناع السياسات والمخططين الحضريين. فمن خلال الاعتراف بالحجم الحقيقي لجزر الحرارة الحضرية، يستطيع صناع السياسات تطوير تدخلات مستهدفة للتخفيف من آثار موجات الحر. وقد يشمل ذلك مبادرات مثل زيادة المساحات الخضراء، وتحسين وسائل النقل العام، وتوفير الموارد للفئات السكانية الضعيفة.
وفي نهاية المطاف، يشكل فهم التكلفة الحقيقية للجزر الحرارية أهمية بالغة لإنشاء مدن أكثر صحة واستدامة وإنصافًا. ومن خلال معالجة النقطة العمياء في فهمنا للجزر الحرارية الحضرية، يمكننا العمل نحو مستقبل تتمكن فيه جميع المجتمعات من الوصول إلى الموارد التي تحتاجها لتزدهر في مواجهة تغير المناخ.
المصادر:
For many urban residents, it’s even hotter than their weather app says / science daily