Bigger cities have larger heat islands, denser ones do not, and growing ones get hotter
من خلال تحليل 8,637 سجلاً للأرصاد الجوية عبر 910 مدن على مدى خمسة عقود، تكشف الدراسة أنه بينما تشهد المدن الكبرى باستمرار جزرًا حرارية ليلية أقوى بغض النظر عن الكثافة، فإن النمو الحضري ضمن الحدود القائمة يزيد من حدة الحرارة تحديداً في أمريكا الشمالية، مما يتحدى النهج التقليدي أحادي المعيار لتقييم تأثيرات الحرارة الحضرية.
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
تكون المدن أكثر دفئاً من الريف المحيط بها. وهذا الاختلاف، المعروف باسم "الجزيرة الحرارية الحضرية"، هو حقيقة راسخة في الحياة المعاصرة. ويحدث ذلك لأن الخرسانة والأسفلت والمباني تمتص طاقة الشمس خلال النهار وتطلقها ببطء في الليل، بينما تبرد المناظر الطبيعية بسرعة أكبر بكثير. وهذا الدفء الإضافي ليس مجرد مسألة راحة؛ بل هو يشكل كيف تبدو موجات الحر خطيرة، وكيف تخطط المدن للمستقبل، ومدى الضرر الذي تسببه الظواهر الجوية القاسية. ولعقود من الزمن، اعتمد العلماء والمخططون على قاعدة بسيطة لفهم هذه الظاهرة: كلما زاد حجم المدينة، زادت حرارتها. وقد استُخدمت هذه الفكرة للتنبؤ بمقدار الحرارة التي ستواجهها المدينة مع نموها، ولتحديد الأماكن التي تحتاج إلى أكبر قدر من الحماية. ولكن حتى الآن، لم يختبر أحد ما إذا كانت هذه القاعدة الواحدة تفسر بالفعل شيئين مختلفين تماماً: كيف تقارن المدن ببعضها البعض في لحظة زمنية واحدة، وكيف تتغير مدينة واحدة مع ازدياد حجمها عبر السنين.
لقد شرع باحث بقيادة "إن تشانغ هوانغ" من معهد سيول في فك تشابك هذين السؤالين باستخدام مجموعة ضخية من بيانات الطقس. فقد جمعوا سجلات درجات الحرارة من ما يقرب من تسعة آلاف محطة أرصاد جوية في جميع أنحاء العالم، تغطي أكثر من تسعمائة مدينة على مدار خمسين عاماً. ومن خلال النظر في البيانات الخام غير المعدلة، استطاعوا رؤية الفرق الحقيقي بين هواء المدينة وهواء الريف المجاور. كان هدفهم هو معرفة ما إذا كان حجم المدينة وكثافة سكانها يدفعان الجزيرة الحرارية بنفس الطريقة، أم أنهما يعملان كقوى منفصلة. والجواب الذي وجدوه يغير طريقة تفكيرنا في النمو الحضري وإدارة الحرارة.
تكشف الدراسة أن القاعدة القديمة هي في الواقع قاعدتان مختلفتان تعملان بطرق مختلفة. فعند مقارنة المدن المختلفة ببعضها البعض، يكون الحجم هو المحرك الرئيسي. فالمدينة التي تضم عشرة أضعاف عدد سكان مدينة أخرى سيكون لديها جزيرة حرارية أدفأ بنحو 0.66 درجة مئوية في الليل. وتظل هذه العلاقة قائمة في كل منطقة درسوها، من أمريكا الشمالية إلى أوروبا وآسيا. ومع ذلك، عند النظر في كيفية تغير مدينة واحدة بمرور الوقت، فإن القصة تختلف. فبالنسبة لمدينة مبنية بالفعل، فإن إضافة المزيد من الناس إلى الأرض التي تشغلها بالفعل يجعلها أكثر دفئاً، لكن هذا التأثير أصغر بكثير ويبدو أنه خاص بأمريكا الشمالية. في هذه المنطقة، تؤدي إضافة السكان إلى مساحة ثابتة إلى رفع درجة الحرارة الليلية بنحو 0.28 درجة مئوية لكل زيادة كبيرة في الكثافة. أما في أوروبا وأجزاء أخرى من العالم، فلم يتم العثور على هذا النمط نفسه من الاحترار الناتج عن إضافة الناس إلى بصمة عمرانية موجودة.
لعل الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة يتعلق بدور الكثافة. فلفترة طويلة، كان هناك جدل حول ما إذا كان البناء بشكل أكثر تراصاً يجعل المدينة أكثر سخونة أو برودة. وتظهر هذه الأبحاث الجديدة أن الإجابة تعتمد تماماً على كيفية طرحك للسؤال. فإذا قارنت بين مدينتين مختلفتين لهما نفس عدد السكان، فإن المدينة الأكثر تراصاً وكثافة تكون في الواقع ذات جزيرة حرارية أصغر. فالمدينة الأكثر كثافة تحصر سكانها في مساحة أصغر، مما يسمح للهواء الأبرد من الريف المحيط بالاختلاط بسهل. ولكن إذا راقبت مدينة واحدة وهي تنمو، فإن إضافة المزيد من الناس إلى شوارعها وكتلها السكنية الموجودة يجعلها أكثر دفئاً في الليل. وهذه الحقيقتان لا تتناقضان؛ فهما ببساطة تصفان مواقف مختلفة. أحدهما يتعلق بشكل المدينة مقارنة بجيرانها، والآخر يتعلق بتكلفة النمو داخل حدود المدينة نفسها.
كما اكتشف الباحث أيضاً أن هذه التأثيرات تحدث حصرياً تقرياً في الليل. فخلال النهار، لا تصبح المدن الكبيرة بالضرورة أكثر سخونة من المدن الأصغر؛ بل في الواقع، تشير البيانات إلى أنها قد تكون أبرد قليلاً أو في نفس درجة الحرارة. ويرجع ذلك على الأرجتمل لأن المباني العالية تلقي بظلالها التي تحجب الشمس، كما أن التلوث في الهواء يمكن أن يشتت ضوء الشمس قبل أن يصل إلى الأرض. والجزيرة الحرارية هي ظاهرة ليلية، مما يجعلها خطيرة بشكل خاص لأنها تمنع جسم الإنسان من التبريد والتعافي بعد يوم حار. وتؤكد الدراسة أن الاحترار الأكثر شدة يحدث عندما تغيب الشمس، وأن هذا النمط ثابت عبر المواسم المختلفة في أمريكا الشمالية، حيث يظهر في كل من الصيف والشتاء.
كما بحثت الدراسة في كيفية تأثير الثروة ومرحلة التنمية على درجات الحرارة هذه. ووجدوا أن المدن الأكثر ثراءً تميل إلى أن تكون أدفأ قليلاً من المتوسط، لكن هذه سمة من سمات المستوى العام لثروة المدينة، وليست شيئاً يتغير مع ازدياد ثراء المدينة بمرور الوقت. وتشير الأبحاث إلى أن العلاقة بين النمو والحرارة ليست هي نفسها لكل مدينة. فقد كان تأثير الاحترار الناتج عن إضافة الناس إلى مساحة ثابتة واضحاً في أمريكا الشمالية، لكنه لم يكن قابلاً للكشف في المدن الأوروبية التي درسوها. وقد يعود هذا الاختلاف إلى كيفية استخدام الناس للطاقة، مثل الاستخدام الواسع لنظم تكييف الهواء في الولايات المتحدة، والتي تطلق حرارة مهدرة، أو الاختلافات في كيفية بناء المدن. لم يستطع الباحث تحديد السبب الدقيق لهذا الاختلاف الإقليمي، لكنه أثبت أن القاعدة الخاصة بأمريكا الشمالية لا تنطبق تلقائياً على بقية العالم.
يوفر هذا العمل صورة أوضح لمخططي المدن وصناع السياسات. فهو يوضح أن حجم المدينة يحدد مستوى أساسياً من الحرارة يصعب تغييره، بينما عملية إضافة المزيد من الناس إلى منطقة موجودة تضيف طبقة منفصلة وأصغر من الدفء. كما يوضح أن البناء بشكل متراص ليس عقوبة حرارية؛ ففي الواقع، بالنسبة للمدن التي لها نفس الحجم، يساعد التراص في الحفاظ على درجات الحرارة منخفضة. والدرس المستفاد الرئيسي هو أنه لا يمكننا استخدام رقم واحد للتنبؤ بكيفية تغير الحرارة مع نمو المدينة. يجب أن ننظر فيما إذا كنا نقارن مدناً مختلفة أو نراقب تطور مدينة واحدة، ويجب أن ندرك أن القواعد قد تختلف اعتماداً على مكان وجود المدينة. ومن خلال فهم هذه الأنماط المتميزة، يمكن للمدن أن تستعد بشكل أفضل للحرارة التي ستواجهها، من خلال التركيز على الليالي التي تبلغ فيها الخطورة ذروتها، وتكييف استراتيجياتها وفقاً لمرحلة نموها وموقعها.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.