اگر سفری به مناطق روستایی داشته اید، حتما تایید می کنید که هوای این نواحی به مراتب خنک تر از بخش های شهری است. آنطور که در گزارشات آمده، برای نخستین بار در تاریخ دنیا، جمعیت شهرنشین از روستانشین فراتر رفته و این روند همچنان روندی افزایشی را دنبال می کند.

طبق اطلاعات به دست آمده از گزارشات هواشناسی، دمای شهرها به طور متوسط بین یک الی ۱۵ درجه فارنهایت از نواحی روستانشین و حومه گرم تر است و این اختلاف دما بعداز ظهرها بیش از هر زمان دیگری حس می شود.

دانشمندان از این اختلاف دما با نام جزیره گرمای شهری (Urban Heat Island) یاد می کنند و انواع مختلفی را برای آن در نظر می گیرند که عبارتند از: سطحی، سایه یا دمای هوا و لایه پیرامونی (حدودا یک کیلومتر پایینی جو) که در این مقاله همه آنها را به صورت یک جا در نظر می گیریم.

جزیره گرمای شهری یا همان UHI نخستین بار در سال ۱۸۲۰ میلادی توسط لوک هوارد کشف شد. در یکی از کتب قدیمی پیرامون این پدیده با نام آب و هوای شهری، به نقل از هوارد نقل شده که هوای لندن در زمان شب، به طور متوسط ۲٫۱ درجه سانتی گراد گرم تر از نواحی دیگر انگلستان است.

جزار گرمایی می توانند باعث افزایش بیماری های مرتبط با گرما، میزان مرگ و میر، افزایش تقاضا برای انرژی، بالا رفتن هزینه مربوط به دستگاه های خنک کننده و آلودگی های هوایی و تصاعدات گلخانه ای بیشتر شوند. بنابراین سوالی که در اینجا مطرح می شود این است که چرا جزیره های گرمایی رخ می دهند؟ عوامل زیادی در ایجاد اختلاف دما میان مناطق شهری و روستایی نقش دارند که در ادامه به ذکر برخی از آنها می پردازیم.

سطوح جاذب گرما
 

اگر مواد به کار رفته در شهرها را مد نظر بگیرید (آسفالت، سقف های ایزوگام شده، بتون) در خواهید یافت که همگی این مواد بازتاب اندکی دارند و در نتیجه ظرفیتشان برای جذب و ذخیره سازی گرما بالاست.

برای نمونه برف تازه از نظر میزان بازتاب نور در سطح بالایی قرار دارد در حالی که آسفالت تیره رنگ از این لحاظ بسیار ضعیف است. سطوحی مانند این که میزان بازتاب نور بسیار کمی دارند سطح بیشتری از انرژی خورشیدی را به خود جذب می کنند. در نتیجه، جاده ها، سقف منازل و ساختمان ها در طول روز گرمای بیشتری را به خود ذخیره می کنند.
 

این سطوح در طول شب، گرمای جذب شده را بازتاب می دهند و به همین دلیل بعد از غروب خورشید، جزایر گرمایی شهری به بیشترین میزان ممکن می رسند. در شهرهایی که ساختمان های بزرگی دارند، راهروها یا مسیرهایی که میان این ساختمان ها وجود دارند، دره خوانده می شوند.

انرژی حاصل از گرما (یا همان پرتو مادون قرمز موج بلند) که از ساختمان ها تشعشع پیدا می کند در این بخش ها یا همان دره ها بیشتر تجمع پیدا می کند. از همین رو توصیه می شود که در مناطق شهری جاده ها به رنگ روشن و سقف ها، سفید رنگ ساخته شوند تا جزایر گرمای شهری به حداقل میزان ممکن برسند.

Kanok Boriboonsomsin در مطالعات اخیرش در این رابطه گفته است:

افزایش ۰٫۲۵ درصدی میزان بازتاب ۱۲۵۰ کیلومتر مربع از جاده های لس آنجلس می تواند سالانه حدود ۱۵ میلیون دلار در هزینه های ناشی از سیستم های خنک کننده صرفه جویی کند و هزینه های پزشکی مربوط به دود و همچنین از دست دادن شغل را نیز سالانه حدود ۷۶ میلیون دلار پایین بیاورد.

نبود درخت
 

 

بخش های تجاری و همچنین مراکز شهرها در مقایسه با دیگر نواحی، درخت و پوشش گیاهی کمتری دارند و کمبود پوشش گیاهی به معنای کم شدن تبخیر و تعرق خواهد بود.

همچون تبخیر عرق روی پوست بدن انسان که باعث خنک شدن سطح آن می شود، این فرایند نیز پایین آمدن دمای شهرها را به دنبال دارد. پژوهشگران دانشگاه جورجیا در پژوهش اخیر خود اقدام به رتبه بندی ۵۰ جزیره گرمایی اصلی در خاک ایالات متحده آمریکا کردند که براساس آن شهر Louisville در کنتاکی جایگاه سوم را به خود اختصاص داد.

آنها در ادامه مطالعات خود دریافتند که این شهر گونه گیاهی خاصی ندارد و از نظر تراکم درختی بسیار ضعیف است و در میان استراتژی های پیشنهادی خود برای حل مشکل، ایجاد سقف های دارای پوشش گیاهی را به مقامات این شهر  توصیه کرده اند.

حرارت پسماند انسانی
 

حرارت پسماند انسانی از جمله محصولات غیرقابل اجتناب مناطق شهری است و منظور از آن، همان گرمایی است که از صنابع مختلف، اتوبوس های در حال حرکت، ماشین ها یا سیستم های گرمایشی و سرمایشی تولید می شود.

مطالعه ای که اخیرا در مورد تفاوت میان توازن نظری انرژی میان مناطق شهری و روستایی انجام شده، حاکی از وجود نوعی حرارت انسانی است که در مناطق روستایی دیده نمی شود.
 

اما ترکیب سطوح جاذب حرارت، نبود فرایند تعریق و تبخیر و در نتیجه فقدان خاصیت خنک کنندگی آن و همچنین حرارت پسماند انسانی جزایر گرمای شهری را به وجود می آورد.

Neil Debbage دانشجوی مقطع دکترا در دانشگاه جورجیا اخیرا تحقیقی را انجام داده تا دریابد که آیا شهرهای وسیع تر (نظیر آتلانتا) یا شهرهای متراکم تر به لحاظ جمعیتی و بافتی (نظیر نیویورک) جزایر گرمایی شدیدتری دارند یا خیر؟ وی در جریان تحقیقات خود به این نتیجه رسید که گسترش یا متراکم تر شدن هر چه بیشتر شهرها با بالا رفتن متوسط دمای آنها رابطه مستقیم دارد.

پژوهشگران در این مطالعه دریافتند که مجاورت یا نحوه مرتبط شدن یک سازه (یا تفکیک  شدن آنها از طریق فضاهای سبز) اثر قابل توجهی بر شدت جزایر گرمای شهری دارد.

در پایان دست اندرکاران این پروژه امید دارند که برنامه ریزان شهری و بخش های ذی نفع را در مورد نحوه طرح ریزی شهرهای آینده با در نظر داشتن کاهش جزایر گرمای شهری یاری دهند.

جالب است بدانید که برخی از شهرها به خصوص لاس وگاس که در مناطق خشک قرار دارند می توانند جزایر خنک داشته باشند. این شهرها عمدتا سیستم های آبیاری گسترده ای را در خود جای داده اند که دمای آنها را در مقایسه با شن های داغی که محیط پیرامونی شان را احاطه کرده پایین می آورند.

اما اثرات جزایر گرمایی صرفا به دما محدود نمی شود. این جزایر می توانند بر کیفیت هوا، جریان باد و افزایش توفان ها نیز تاثیر بگذارند. تلاش هایی نظیر موسسه آب و هوای شهری که توسط بنیاد ملی علوم آمریکا تاسیس شده است تلاش دارند تا تخصص علمی را برای برنامه ریزان و مدیران شهری به ارمغان بیاورند و از اثرات جانبی این پدیده تا آنجا که امکان دارد بکاهند.