7 главних узрока градских топлотних острва

Ефекат градског топлотног острва (UHI) је феномен у којем урбани региони широм света имају знатно више температуре него њихова рурална околина. Ово локализовано загревање има значајан утицај на потрошњу енергије, јавно здравље, квалитет животне средине и отпорност на климатске промене; то није само питање нелагодности.

Разумевање узрока и утицаја топлотних острва у урбаним условима је неопходно за стварање одрживих урбаних окружења како се градови настављају ширити. Ово темељно истраживање истражује главне узроке градских топлотних острва, њихове опсежне ефекте и практичне начине за смањење њихових ефеката.

Ефекат UHI је погоршан због брза урбанизација што је заменило природне пејзаже бетонским џунглама. Градске и руралне температуре могу се разликовати за 1°C до 7°C (1.8°F до 12.6°F), а ове разлике су још израженије током летњих вечери.

Поред повећања потражње за енергијом и погоршања квалитета ваздуха, ове високе температуре такође представљају озбиљне здравствене опасности, посебно за рањиве групе. Овај чланак покушава да пружи свеобухватно знање о томе зашто градови постају топлији и како можемо решити овај растући проблем испитивањем узрока градских топлотних острва, њихових утицаја и начина лечења топлотних острва у градовима.

Шта је градско топлотно острво?

Градско топлотно острво је метрополитанско подручје које је, као резултат урбанизације и људска активност, је приметно топлија од руралних подручја око ње. Феномени су резултат начина на који градови мењају природно окружење замењујући земљиште и вегетацију материјалима који апсорбују и задржавају топлоту.

Ведро, мирно време и ноћ, када се топлота акумулирана током дана постепено ослобађа, су време када су ултразвучни топлотни ефекти (UHI) најприметнији. Са значајним утицајем на екологију и друштво, температурна разлика може учинити да се градови осећају као угњетавајућа врућа острва. Од Њујорка до Лагоса, Делхија до Токија, ефекат UHI је светски проблем.

Поред тога што узрокује бројне здравствене проблеме и еколошки проблеми, такође повећава потрошњу енергије и ефекат стаклене баштеПрви корак у смањењу бројних ефеката градова отпорних на климу јесте разумевање њихових основних узрока.

Главни узроци градских топлотних острва

Мешавина еколошких, људских и физичких фактора доприноси утицају UHI. Главни узроци, сваки детаљно размотрен, наведени су у наставку:

• Тамне и непропусне површине
• Недостатак вегетације
• Густина зграда и урбана геометрија
• Отпадна топлота из људских активности
• Површине са ниским албедом
• Смањена циркулација ваздуха
• Асфалтирани паркинзи и путеви

1. Тамне и непропусне површине

Материјали са ниском рефлективношћу и великом топлотном масом, попут цигле, бетона и асфалта, преовлађују у урбаним срединама. Градови остају топлији током дужег периода због ових тамних, непропусних површина, које апсорбују велике количине сунчевог зрачења током дана и постепено га ослобађају ноћу.

На пример, током врућег дана, површинска температура црни асфалт Температура на путу може да порасте на 50–60°C (122–140°F), док травната подручја остају знатно хладнија. Због овог задржавања топлоте, градови нису у могућности да се адекватно охладе, посебно ноћу, што резултира стално високим температурама.

2. Недостатак вегетације

Пошто биљке ослобађају водену пару путем евапотранспирације, што снижава температуру околине, природни пејзажи попут шума и травњака нуде хлађење. Поред тога, дрвеће пружа хлад, што смањује изложеност сунцу.

Међутим, у градовима се вегетација често сече како би се обезбедио простор за инфраструктуру, што оставља ограничен простор за природне системе хлађења. Урбана подручја губе предности хлађења сенком и евапотранспирацијом када нема зелених површина, што додатно погоршава утицај ултраниског излагања ваздуху.

3. Густина зграда и урбана геометрија

Ефекат урбаног кањона је резултат густе градње у урбаним подручјима. Ометањем кретања ветра и смањењем циркулације ваздуха, високе зграде и уске улице задржавају топлоту.

Поред тога, рефлектујући и апсорбујући топлоту, ове структуре обезбеђују микроклиму са константно високим температурама. Ефекат урбаног кањона, који ограничава природне процесе хлађења задржавањем топлоте у малим површинама, посебно је приметан у градским центрима испуњеним небодерима.

4. Отпадна топлота из људских активности

Један од фактора који доприносе ултраниским температурама је значајна количина антропогене топлоте коју производи људска активност у градским срединама. Електране, издувни гасови аутомобила, индустријски погони и клима уређаји су неки од извора.

На пример, када клима уређаји хладе зграде, они преносе топлоту у околни ваздух, повећавајући укупно топлотно оптерећење. Кумулативни ефекат ове отпадне топлоте може проузроковати пораст локалних температура у густо насељеним градовима за неколико степени, посебно током периода велике потражње.

5. Површине са ниским албедом

Капацитет површине да рефлектује сунчеву светлост мери се њеним албедом. Материјали са ниским албедом, попут кровног катрана и тамног асфалта, апсорбују више соларне енергије него што је рефлектују. С друге стране, светлије површине - попут рефлектујућег тротоара или белих кровова - имају већи албедо и рефлектују више сунчеве светлости, што смањује апсорпцију топлоте.

Један од главних узрока UHI ефекта је обиље површина са ниским албедом у урбаним подручјима, које задржавају топлоту која би се иначе рефлектовала у свемир.

6. Смањена циркулација ваздуха

Циркулација ваздуха је смањена густим урбаним растом, који често блокира природне ветрове. Ефекат ултравиолетног ваздуха се погоршава када се врућ ваздух зароби у центрима градова због неадекватне вентилације.

Топлота се накупља у стагнирајућем подручју због небодера и густо насељених структура које ометају вентилацију. Одсуство хладних поветарца током топлотних таласа погоршава бол и здравствене проблеме, што овај недостатак вентилације чини још проблематичнијим.

7. Асфалтирани паркинзи и путеви

Аутопутеви и паркинзи су два примера великих асфалтираних површина које значајно доприносе ултраљубичастим топлотним изолацијама. Ови региони стварају огромне топлотне поноре који емитују топлоту у околну средину апсорбујући и складиштећи топлоту.

Штавише, пошто су поплочане површине непропусне, вода не може да продре кроз њих и има мањи ефекат хлађења. Један од главних узрока урбано загревање је огромна количина асфалтиране инфраструктуре у градовима, што појачава ефекат УХИ.

Сада, погледајмо ефекте градског топлотног острва.

Главни ефекти градских топлотних острва

Енергетски системи, јавно здравље, квалитет животне средине и друштвено благостање су под утицајем ефекта UHI. Главни утицаји су детаљно размотрени у наставку:

• Повећана потрошња енергије
• Повишено загађење ваздуха и емисије гасова стаклене баште
• Ризици за људско здравље
• Лош квалитет воде
• Нарушен квалитет живота
• Повећана смртност током топлотних таласа
• Убрзање климатских промена

1. Повећана потрошња енергије

Потреба за хлађењем се повећава са порастом температуре у градовима, посебно током лета. Да би одржали угодне унутрашње просторе, домови и предузећа све чешће користе клима уређаје.

Поред повећања рачуна за комуналне услуге и оптерећења електроенергетских система, ова повећана потрошња енергије може довести до нестанка струје током периода велике потражње. Према истраживањима, на пример, ултраниске температуре могу проузроковати повећање потрошње енергије за хлађење у великим градовима за 10% до 20%, што ставља велики терет на енергетску инфраструктуру.

2. Повећано загађење ваздуха и емисије гасова стаклене баште

Веће емисије гасова стаклене баште често су узроковане ослањањем на климатизацију и друге системе за хлађење, посебно када се фосилна горива користе за производњу енергије. Штавише, производња озона при тлу, главне компоненте смога, који погоршава квалитет ваздуха, погоршава се вишим температурама у градовима.

У зачараном кругу, лош квалитет ваздуха погоршава респираторне тегобе и друге здравствене проблеме, док растуће емисије убрзавају климатске промене.

3. Ризици по људско здравље

УГИ представљају озбиљне здравствене опасности, посебно за рањиве групе попут деце, старијих особа и радника на отвореном. Високе температуре могу довести до:

• Топлотни удар: Потенцијално смртоносна болест узрокована продуженим излагањем високим температурама.
• дехидрација: Топлота узрокује бржи губитак течности, посебно током вежбања.
• Респираторни проблеми: Астму и бронхитис погоршава лош квалитет ваздуха, што се додатно погоршава услед прекомерног излагања ваздуху.
• Кардиоваскуларни напор: Високе температуре повећавају оптерећење срца и повећавају ризик од срчаног удара.

Пошто имају мањи приступ здравственој заштити, зеленим површинама и климатизацији, становништво са ниским приходима је често изложено несразмерном ризику.

4. Лош квалитет воде

Отпадне воде улазе у реке, језера и потоке након што се загреју загрејаним градским површинама. Рибе и други организми могу патити као резултат поремећаја водених екосистема изазваног овом топлом водом. На пример, више температуре воде узрокују пад нивоа раствореног кисеоника, што може довести до цветања алги и помора риба. Квалитет воде додатно погоршавају загађивачи који се често преносе отицањем са непропусних површина.

5. Нарушен квалитет живота

Високе градске температуре отежавају уживање у активностима на отвореном, као што су дружење, вежбање и забава. Топлотни таласи смањују употребљивост паркова и јавних површина, а на одређеним местима недостатак опреме за хлађење погоршава друштвену неједнакост. Поред повећања стреса и проблема менталног здравља, комбиновани ефекти топлоте, буке и загађења у домовима за старије особе могу смањити општи квалитет живота.

6. Повећана смртност током топлотних таласа

Топлотни таласи су опаснији и смртоноснији због прекомерне врућине. Немогућност урбаних подручја да се охладе ноћу омета способност појединаца да се опораве од излагања топлоти током дана, повећавајући ризик од болести и смртних случајева повезаних са топлотом. На пример, ефекат прекомерне врућине довео је до далеко већих стопа смртности у градовима попут Париза током европског топлотног таласа 2003. године, где су хиљаде смртних случајева приписане интензивној врућини.

7. Убрзање климатских промена

Изузетно високе температуре изазивају локализовану топлоту, што интензивира глобалне климатске промене када се мултипликује међу градовима. Повећање потрошње енергије и емисија повезано са изузетно високим температурама ствара повратну спрегу где пораст температуре повећава потражњу за хлађењем, што заузврат повећава емисије и убрзава глобално загревање. Потреба за решавањем проблема изузетно високих температура као дела ширих мера за ублажавање климатских промена показује се у овом испреплетеном односу.

Дакле, која су решења за ублажавање ефеката урбаних топлотних острва?

Решења за ублажавање ефеката урбаног топлотног острва

Потребна је интегрисана стратегија која обухвата укључивање заједнице, зелену инфраструктуру и урбано планирање како би се решио ефекат прекомерне стопе у земљи. Следеће су важне тактике за смањење прекомерне стопе у земљи:

• Урбан Греенинг
• Хладни и рефлектујући кровови
• Пермеабле Павементс
• Побољшано урбано планирање
• Програми енергетске ефикасности
• Јавно образовање и свест

1. Озелењавање градова

Обезбеђивањем хлада и евапотранспирације, повећање градског зеленила кроз вертикалне баште, зелене кровове и садњу дрвећа природно хлади градове. Поред тога, зелене површине доприносе урбаној естетици и квалитету ваздуха. На пример, велике иницијативе за урбано озелењавање снизиле су локалне температуре и до 3°C на неким местима у градовима попут Сингапура.

2. Хладни и рефлектујући кровови

Због свог високог албеда и способности рефлектовања сунчеве светлости, хладни кровови састављени од рефлектујућих материјала - попут белих премаза или светлих плочица - помажу у снижавању температуре зграда. Снижавањем унутрашње температуре за 2 до 5°C, ови кровови могу уштедети енергију и новац на хлађење. Да би се борили против ултраљубичастих кровова (UHI), градови попут Лос Анђелеса су увели прописе о хладним крововима.

3. Пропусне коловозне конструкције

Пропусни коловози или материјали светле боје могу се користити уместо конвенционалног асфалта како би се омогућила инфилтрација воде и смањиле површинске температуре. Смањењем отицања и побољшањем квалитета воде, пропусни коловози такође помажу у управљању оборнским водама. Обећавајући резултати у смањењу температуре у урбаним срединама примећени су у пилот иницијативама на местима попут Чикага.

4. Побољшано урбано планирање

Применом вентилационих коридора, смањењем густине зграда и подстицањем развоја мешовите намене, паметан урбани дизајн може помоћи у минимизирању прекомерних топлотних излагања. Стварањем отворених простора и кривудавих улица, заједнице могу боље циркулисати ваздух и распршити топлоту. Урбано планирање користе градови попут Копенхагена како би своје просторе учинили пријатнијим и хладнијим.

5. Програми енергетске ефикасности

Смањење потражње за отпадном топлотом и хлађењем може се постићи подстицањем енергетски ефикасне опреме и побољшаном изолацијом зграда. Трошкови енергије и ефекти прекомерног излагања топлоти могу се смањити подстицајима за обнову зграда енергетски ефикасним технологијама. На пример, иницијативе у Токију су смањиле антропогену топлоту подстицањем компанија да користе опрему која штеди енергију.

6. Јавно образовање и свест

Заједнице су оснажене да делују када се повећа јавно разумевање о неизлечивим здравственим проблемима и њиховим ефектима. Људи се подстичу да помогну у ублажавању неизлечивих здравствених проблема кроз програме који укључују образовне кампање, акције садње дрвећа у заједници и награде за еколошки прихватљиво понашање. Укључивање локалног становништва у решења промовише дугорочне промене и осећај одговорности.

Како су климатске промене и ултраљубичасти угљени хидрати повезани

Постоји реципрочна веза између топлотних таласа изнад урбаних подручја и климатских промена. Повећањем основних температура, климатске промене погоршавају топлотне таласе изнад урбаних подручја и чине топлотне таласе знатно топлијим у урбаним подручјима. С друге стране, топлотни таласи изнад урбаних подручја повећавају емисије и потрошњу енергије, што подстиче климатске промене. Постоји хитна потреба за интегрисаним решењима, јер ова повратна спрега интензивира и локално и глобално загревање.

Суштински део ублажавања и прилагођавања климатским променама је решавање проблема ултраљубичастих зидова (UHI). Можемо минимизирати емисије, смањити потрошњу енергије и повећати отпорност на растуће глобалне температуре хлађењем градова. Штавише, технике ублажавања UHI које подржавају одрживост и еколошку једнакост, као што су урбано озелењавање и рефлектујуће површине, у складу су са општијим климатским циљевима.

Изазови у решавању UHI-ја

Чак и са очигледним предностима ублажавања UHI, и даље постоји неколико препрека које треба превазићи:

• Цена: Иницијативе за урбано озелењавање, пропусне коловозе и зелене кровове могу бити скупе за спровођење, посебно за општине са ограниченим финансирањем.
• Капитал: Иако имају мањи приступ зеленим површинама и опреми за хлађење, насеља са ниским приходима често доживљавају најгоре последице ултраљубичасте хируршке интервенције.
• Координација политика: Може бити изазов успоставити сарадњу између јавног и комерцијалног сектора, као и заједница, ради ефикасног смањења ултраљубичасте хируршке инфекције.

Иновативно финансирање, праведне политике и снажна политичка одлучност да се градском хлађењу да највећи приоритет су неопходни за превазилажење ових препрека.

Закључак

Са значајним утицајем на потрошњу енергије, јавно здравље, квалитет животне средине и отпорност на климатске промене, ефекат урбаног топлотног острва је сложен проблем. Урбано топлотно острво ствара топлије, мање погодне градове за живот због елемената попут људске топлоте, недостатка флоре и тамних површина. Њихове последице, које се крећу од веће потрошње енергије до повећаних здравствених ризика, истичу колико је хитно решити овај проблем.

Градови могу смањити ефекат градова отпорних на климу и створити одрживију будућност улагањем у решења вођена заједницом, рефлектујућим материјалима, зеленом инфраструктуром и интелигентним урбаним планирањем. Решавање градова отпорних на климу није само питање удобности како урбанизација убрзава; то је суштински корак у изградњи егалитарних, животно прихватљивих и климатски отпорних градова за све.

7 главних узрока градских топлотних острва – ФАК

1. Шта првенствено узрокује урбана топлотна острва?

Главни фактор је замена природног покривача земљишта материјалима који апсорбују топлоту, попут бетона и асфалта, који задржава соларну енергију.

2. Какве здравствене ефекте имају урбана топлотна острва?

Посебно током топлотних таласа, топлотни удари излажу рањиве популације већем ризику од топлотног удара, дехидрације, респираторних поремећаја и кардиоваскуларних тешкоћа.

3. Који градови имају највећи утицај градских топлотних острва?

Огромна инфраструктура и недостатак зелених површина у великим, густо насељеним градовима попут Њујорка, Лагоса, Делхија и Токија имају озбиљне последице ултраљубичастог зида.

4. Како људи могу смањити утицај ултразвучне инфекције?

Садња дрвећа, смањење вожње, подржавање пројеката зелене градње и промоција рефлектујућих кровова и иницијатива за урбано озелењавање су све начини на које појединци могу помоћи.

Препоруке

• Деградација земљишта, узроци, врсте, последице и решења
  .
• Тровање азбестом | Узроци, симптоми, ризици и превенција
  .
• Загађење оловом | Узроци, последице и решења
  .
• Тровање оловом | Узроци, последице и превенција
  .
• Загађење буком | Врсте, узроци, последице и решења