A Generic Betweenness Centrality-Based Approach for Urban Street Network Reallocation to Mitigate Climate Change Impacts
تقترح هذه الدراسة إطار عمل عاماً قائماً على البيانات يستخدم خوارزميات مركزية البينية للحواف لإعادة تخصيص شبكات الشوارع الحضرية للتخفيف من آثار تغير المناخ، مما يوازن بفعالية بين تحسين المساحة للبنية التحتية الخضراء وإعادة توزيع حركة المرور إلى المناطق الطرفية عبر شبكات مدن متنوعة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تتنفس المدن بصعوبة أكبر مما كانت عليه في السابق. ومع ارتفاع درجات الحرارة العالمية، تعمل الكتل الخرسانية والأسفلت التي تغطي مناظرنا الحضرية على حبس الحرارة، مما يخلق "جزرًا حرارية حضرية" حيث يمكن أن ترتفع درجات الحرارة بشكل كبير مقارنة بالريف المحيط. هذه الحرارة المحتبسة، بالإضافة إلى الحجم الهائل للمركبات، تجعل المدن غير مريحة وخطيرة بشكل متزايد أثناء الطقس القاسي. ومع عيش أكثر من أربعة مليارات شخص الآن في مناطق حضرية، فإن الضغط للتكيف يتزايد. وأحد أكثر الطرق واعدة لتبريد المدينة هو تحويل أسطحها الصلبة إلى مساحات خضراء، ولكن العثور على مساحة لمنتزهات جديدة أو شوارع مشجرة أمر صعب عندما يكون كل بوصة من الأرض محجوزة بالفعل للمباني أو الطرق أو البنية التحتية.
يقترح الباحثون أن الحل قد يكمن في الشوارع نفسها. ففي العديد من المدن، تشغل شبكة الطرق والممرات ما بين 20 و30 بالمائة من إجمالي السطح الحضري. وإذا أمكن استعادة حتى جزء بسيط من هذه المساحة لصالح الغطاء النباتي أو التنقل النشط مثل المشي وركوب الدراجات، فقد يؤدي ذلك إلى خفض درجات الحرارة وتحسين جودة الهواء بشكل كبير. ومع ذلك، فإن مجرد إغلاق الطرق أمر محفوف بالمخاطر؛ إذ يمكنه شل حركة المدينة، وترك الأحياء معزولة أو دفع حركة المرور نحو اختناقات فوضوية. التحدي يكمل في إيجاد طريقة لإزالة المسارات دون كسر ترابط المدينة. وهنا يأتي دور عمل سوبارويك شاتاناشوت وزملائه في جامعة لو هافر نورماندي وجامعة لوكسمبورغ. فقد طوروا طريقة لتحديد الشوارع التي يمكن إعادة تخصيصها بأمان، باستخدام مفهوم رياضي يسمى "مركزية البينية" (betweenness centrality) لرسم خريطة تدفق المدينة دون الحاجة إلى معرفة أنماط حركة المرور المحددة لكل سائق على حدة.
تعامل الباحثون مع المشكلة من خلال معاملة شبكة شوارع المدينة كخريطة ضخمة من الاتصالات، حيث كل تقاطع هو نقطة وكل ممر هو خط يربط بينهما. وركزوا على خاصية محددة لهذه الخطوط: عدد المرات التي يُستخدم فيها مقطع شارع معين كطريق مختصر بين نقطتين أخريين. في نموذجهم، الشارع الذي يحصل على درجة عالية في هذا المقياس هو شريان حيوي، وهو مسار يعتمد عليه الكثير من الناس للانتقال من النقطة (أ) إلى النقطة (ب) بسرعة. أما الشارع الذي يحصل على درجة منخفضة فهو مجرد موصل محلي، يُستخدم بشكل أقل في الرحلات طويلة المسافة. أدرك الفريق أنه من خلال تحليل هذه الدرجات، يمكنهم اتخاذ نوعين مختلفين تمامًا من القرارات بشأن كيفية إعادة تشكيل المدينة.
كان النهج الأول الذي اختبروه مصممًا لزيادة مقدار المساحة التي يمكن توفيرها مع إبقاء أوقات السفر أقصر ما يمكن. طبقوا خوارزمية تبحث عن الشوارع ذات الدرجات الأدنى—تلك الأقل أهمية للتدفق العام للشبكة. ومن خلال إزالة هذه المسارات ذات الأولوية المنخفضة بشكل منهجي وتحويلها إلى مساحات خضراء أو مناطق للمشاة، وجدوا أنه من الممكن استعادة مساحة هائلة من الطرق. وفي الاختبارات التي استخدمت بيانات شوارع حقيقية من 48 مدينة مختلفة حول العالم، أظهرت الطريقة أنه في معظم الحالات، يمكن إزالة أو تحويل أكثر من 95 بالمائة من المسارات ثنائية الاتجاه دون فصل المدينة. وكانت النتيجة شبكة تظل متصلة بالكامل، مع زيادة طفيفة فقط في إجمالي المسافة التي يحتاج الناس لقطعها. وهذا يشير إلى أن المدن تمتلك قدرًا أكبر بكثير من "السعة الفائضة" للطرق مما تدركه، وهي سعة يمكن إعادة تخصيصها دون التسبب في حالة من الشلل المروري.
أما النهج الثاني فقد اتخذ هدفًا مختلفًا: فبدلاً من مجرد توفير المساحة، أراد الباحثون نقل الازدحام المروري بعيدًا عن المراكز المزدحمة والحارة ودفعها نحو الأطراف الأقل كثافة والأكثر برودة. في العديد من المدن، تكون منطقة وسط المدينة هي الجزء الأكثر حرارة، حيث تعاني من تأثير الجزيرة الحرارية، ومع ذلك فهي أيضًا المكان الذي تتركز فيه حركة المرور بشكل أكبر. افترض الفريق أنه إذا تمكنوا من تحديد المسارات الأكثر ازدحامًا في المركز وإزالتها، فسيتم توجيه حركة المرور طبيعيًا عبر الضواحي. وللقيام بذلك، استخدموا خوارما تتناول الشوارع ذات الدرجات الأعلى—أي الشرايين الأكثر حيوية. ومن خلال إزالة هذه المسارات عالية الحركة من وسط المدينة، يتم إعادة توزيع تدفق حركة المرور بفعالية إلى أطراف المدينة.
كانت نتائج هذه الاستراتيجية الثانية مذهلة. فعندما طبقوا هذه الطريقة على مدينة ترويس في فرنسا، على سبيل المثال، انتقل تجمع الشوارع الأكثر أهمية وحركةً بشكل ملحوظ بعيدًا عن مركز المدينة. وطور الباحثون طرقًا جديدة لقياس هذا التحول، حيث حسبوا مدى ابتعاد "مركز الثقل" لأكثر الشوارع ازدحامًا ومدى انتشار حركة المرور. وفي معظم المدن الـ 48 التي اختبروها، نجحت الخوارزمية في نقل أحمال حركة المرور الأثقل بعيدًا عن المركز، مما قد يبرد مناطق وسط المدينة عن طريق تقليل عدد السيارات المتوقفة هناك وتوفير مساحة للأشجار والنباتات. ومع ذلك، أشارت الدراسة أيضًا إلى أن هذا لم يعمل بشكل مثالي في كل مدينة؛ ففي الأماكن ذات التصميمات المحددة والمتكتلة للغاية، انتهى الأمر بحركة المرور أحيانًا بالتركيز في نقاط جديدة وغير مقصودة، مما يظهر أنه لا توجد قاعدة واحدة تناسب كل شكل حضري.
يؤكد الباحثون بحذر أن عملهم هو دليل نظري، وليس مخططًا نهائيًا للبناء. فهم يقرون بأن التخطيط الحضري في العالم الحقيقي يتضمن عوامل لا تستطيع نماذجهم الحاسوبية رؤيتها، مثل المعالم التاريخية، أو القوانين المحلية، أو الاحتياجات المحددة لحي ما. فقد يكون الشارع "قابلًا للإزالة" من الناحية الرياضية، ولكنه غير قابل للمس من الناحية السياسية أو الثقافية. ومع ذلك، توفر الدراسة نقطة انطلاق قوية للمخططين؛ فهي تقدم طريقة قائمة على البيانات لطرح سؤال: "ماذا لو أغلقنا هذا الشارع؟" والحصول على إجابة فورية حول كيفية تفاعل بقية المدينة. ومن خلال استخدام هذه الخوارما، يمكن لمسؤولي المدن تحديد المسارات التي يمكن الاستغناء عنها حقًا وتلك الضرورية، مما يسمح لهم باتخاذ قرارات مدروسة بشأن مكان زراعة الأشجار، أو بناء مسارات الدراجات، أو إنشاء المنتزهات.
في نهاية المطاف، تشير الورقة البحثية إلى أن مكافحة تغير المناخ في المدن لا تتطلب دائمًا بناء بنية تحتية جديدة أو البحث عن أراضٍ فارغة. فأحيانًا، يكون الحل موجودًا بالفعل، مخفيًا في الشبكة الحالية من الأسفلت. فمن خلال فهم المنطق الخفي لكيفية حركة المدينة، يمكن للمخططين توجيه تدفق حركة المرور بلطف، واستعادة المساحة للطبيعة وتبريد البيئة الحضرية. وتؤكد الدراسة أنه مع توفر الأدوات المناسبة، يمكن إعادة تشكيل المدن لتكون أكثر مرونة وقابلية للعيش، وتحويل نفس الطرق التي تساهم في مشكلة الحرارة إلى حل لمستقبل أكثر برودة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.