يمكن أن تساعد الأسطح الباردة على حماية مدن كاليفورنيا من موجات الحر
أظهرت دراسة جديدة أنه إذا كان كل مبنى في كاليفورنيا يستخدم أسطحًا "باردة" بحلول عام 2050 ، فستساعد هذه الأسطح على المساهمة في حماية سكان المدن من عواقب موجات الحر الخطيرة.
في هذا الصيف وحده ، كانت موجات الحر الشديدة هي السبب في وفاة 11 شخصًا على الأقل في اليابان ، ودرجة حرارة قياسية بلغت 45.9 درجة مئوية في فرنسا ، واستشارة حرارة تؤثر على 147 مليون شخص على الساحل الشرقي للولايات المتحدة. إذا تم تخيلها بأنها "طبيعية جديدة" ، فإن درجات حرارة الهواء القصوى هذه يمكن أن تسخن أجسامنا ، مسببة ضربات الشمس أو حتى تلف الأعضاء.
أظهرت دراسة جديدة أجراها باحثون في مختبر لورنس بيركيلي الوطني التابع لوزارة الطاقة (بيركلي لاب) أنه إذا كان كل مبنى في كاليفورنيا يرتدي أسقفًا "باردة" بحلول عام 2050 ، فإن هذه الأسطح ستساعد في حماية سكان المدن من عواقب موجات الحر الخطيرة هذه. وقد نُشرت مؤخرًا في مجلة "Environmental Research Letters" دراسة "الآثار التفاعلية لتغير المناخ ، وديناميات السكان ، والتخفيف من الحرارة في المناطق الحضرية للتعرض في المستقبل للحرارة الشديدة".
يتوقع الباحثون أن موجات الحرارة من المرجح أن تصبح أكثر مرتين إلى 10 مرات في جميع أنحاء الولاية بحلول منتصف القرن. ولكن إذا تم تبني الأسقف الباردة في جميع مناطق كاليفورنيا الأكثر اكتظاظاً بالسكان - منطقة خليج سان فرانسيسكو ، ولوس أنجلوس ، وسان دييغو ، وساكرامنتو - بحلول عام 2050 ، فإن هذه الأسطح العاكسة يمكن أن تؤدي إلى انخفاض التعرض لموجات الحرارة (يتم تعريفها في كل مرة يتعرض فيها الشخص للحرارة موجة) بنسبة 35 مليون كل عام ، مقارنة بحوالي 80 مليون حالة موجة حرارة في عام 2050 مع عدم وجود زيادة في اعتماد سقف بارد. هذا هو أحدث مثال لبحوث بيركلي لاب حول إمكانات الأسطح العاكسة والجدران والأرصفة لتخفيف الحرارة الحضرية وتقليل استخدام أجهزة تكييف الهواء وتوفير المياه.
وقالت بويا فاهماني ، زميلة أبحاث ما بعد الدكتوراة في قسم علوم المناخ والنظم الإيكولوجية في بيركلي لاب ، ومؤلفة الدراسة: "تعد المساحات الحضرية جزءًا صغيرًا من الكرة الأرضية ، لكنها تقع في أماكن يعيش فيها معظم الناس". "إذا كنا قادرين على تبريد تلك المناطق ولو قليلاً ، يمكن أن يكون لها تأثير كبير على الصحة وتراجع الآثار الهامة لتغير المناخ."
توقع موجات الحرارة في المستقبل
سكان المدن أكثر عرضة من نظرائهم في الريف للآثار السلبية لموجة الحر. نتيجة لتأثير جزيرة الحرارة الحضرية ، ترتفع درجات حرارة الهواء في المدن عدة درجات أعلى من المناطق النباتية المحيطة. تمتص الأسطح المبنية بسهولة الحرارة النهارية وتطلقها ليلًا ، مما يجعل المدن أكثر دفئًا خلال الليل.
عندما تظل درجات الحرارة ليلا مرتفعة ، فإن الأجسام البشرية تكافح لتبرد وتتعافى من حرارة اليوم الحارقة. في فصل الصيف ، عندما تكون الجزيرة الحرارية الحضرية في ذروتها ، يمكن أن تتعرض صحة الإنسان للخطر الشديد. أضف موجة حرارة إلى هذه البيئة التي تعاني من الحرارة بالفعل ، وتتفاقم الآثار.
في هذه الدراسة الجديدة ، حقق باحثو بيركلي لاب هدفين. أولاً ، أرادوا التنبؤ بحالات موجات الحر في 29 مقاطعة حضرية رئيسية في كاليفورنيا من الآن وحتى عام 2050. واستخدموا الظروف المناخية الإقليمية بين عامي 2001 و 2015 كنقطة انطلاق لمحاكاة مناخ منتصف القرن في ظل سيناريوهين للاحتباس الحراري.
سمح لهم الجمع بين هذه الظروف المناخية وصور الأقمار الصناعية عالية الدقة بدمج الميزات الحضرية مثل المباني والطرق والغطاء النباتي ، والتي تمتص الحرارة وتطلقها ، وللتنبؤات المناخية المستقبلية الأكثر دقة. ثم استخدم الباحثون تقديرات عدد السكان على مستوى المقاطعة لعام 2050 لتقييم تعرض السكان لموجات الحرارة في المستقبل.
وقال أندرو جونز ، العالم في قسم علوم المناخ والنظم الإيكولوجية في بيركلي لاب والمؤلف المشارك للدراسة: "أردنا الحصول على صورة أفضل لمخاطر تغير المناخ في المستقبل بالنسبة لبيئات كاليفورنيا الحضرية وخيارات التكيف". "إن وضع مثل هذه التنبؤات الدقيقة والواقعية يمكن أن يساعد المخططين الحضريين والمواطنين على الاستعداد لأحداث الحرارة في مستقبل تزداد فيه درجة الحرارة."
ووجدت دراستهم أن موجات الحرارة التي تزيد درجة حرارة الهواء فيها عن 35 درجة مئوية (95 درجة فهرنهايت) وتستمر لمدة ثلاثة أيام متتالية على الأقل تصبح أكثر بمرتين إلى 10 مرات في ظل سيناريوهات الاحتباس الحراري في المستقبل. مع زيادة العبء على المراكز الحضرية من حيث عدد السكان ، يتوقع الباحثون أنه بحلول عام 2050 سيكون هناك 80 مليون حالة تعرض لموجة حرارية في كاليفورنيا كل عام ، مقارنة بمتوسط 37 مليون حالة سنويًا في ظل الظروف المناخية الحالية.
وقال فهماني "هذا أكثر من ضعف الحالات التي رأيناها في ظل الظروف المناخية الحالية."
أيضًا ، ستواجه مناطق مثل وسط مدينة لوس أنجلوس وسانتا كلارا وألاميدا وأورانج كونتيز التي استفادت تاريخياً من نسائم البحر البارد موجات حر أكثر تواتراً وأكثر كثافة بحلول منتصف القرن. قال فحماني "هذا مهم ، لأن العديد من هذه المناطق غير مستعدة للتعامل مع الحرارة الشديدة".
أسقف باردة لإنقاذ
وفقا للباحثين ، يمكن أن يكون طلاء الأسطح البيضاء أو تركيب بلاط عاكس لأشعة الشمس في التجمعات الحضرية أحد الحلول.
وقال فهماني "إنها ليست بالضرورة تقنية معقدة أو مكلفة". "لكن الأسطح الباردة ، بشكل عام ، تكون أكثر فاعلية إذا تبنىها الجميع"
كان الهدف الثاني من دراستهم هو تحليل فعالية الأسطح الباردة في تخفيف موجة الحر
الآثار. للقيام بذلك ، كرر فريق البحث نفس عمليات محاكاة المناخ الإقليمية عالية الدقة ، هذه المرة فقط استبدال جميع أسطح المباني الحالية بأسطح باردة. على وجه التحديد ، أرادوا معرفة ما إذا كان الانعكاس الشمسي المتزايد قد يحمي سكان المدن من موجات الحرارة.
ووجدوا أنه إذا كان كل مبنى في كاليفورنيا يرتدي أسقفًا باردة بحلول عام 2050 ، فقد يؤدي ذلك إلى خفض العدد السنوي لتعرضات موجات الحر في كاليفورنيا إلى 45 مليون من 80 مليون.
هذه التخفيف المحتملة فاجأ الفريق. وقال جونز: "على الرغم من أن نسبة مئوية صغيرة من أراضي كاليفورنيا حضرية ، فقد فوجئت بمدى فعالية الأسطح الباردة في الحد من مخاطر الظواهر الشديدة الحرارة".
إلى جانب انخفاض التعرض لأمواج الحرارة والمخاطر الصحية المرتبطة بها ، تتوقع هذه الدراسة أن تبني الأسقف الباردة على نطاق واسع يمكن أن يقلل بشكل كبير من الطلب على الطاقة عن طريق الحد من استخدام تكييف الهواء.
يعترف جونز بأن التحويل بنسبة 100٪ إلى الأسقف الباردة بحلول عام 2050 قد يكون أمرًا صعبًا. بينما تفرض مدن مثل لوس أنجلوس أسقفًا باردة على إنشاءات جديدة ، إلا أن إعادة تأهيل المباني الحالية قد تكون باهظة الثمن.
يرغب الفريق الآن في العثور على الحد الأدنى من تغطية السقف البارد اللازمة لتجميع فوائد مماثلة لتلك المذكورة في الدراسة.
لكن التأثير الإيجابي للأسطح الباردة سوف يقتصر على تقليل درجات الحرارة خلال اليوم عندما تعكس الأسطح أشعة الشمس. في الليل ، عندما تطلق الطرق والمباني المزدحمة الحرارة ببطء ، فإن هذه الأسطح غير قادرة على توفير فوائد التبريد مباشرةً.
وقال جونز: "ما يمكنهم فعله هو تقليل كمية الحرارة التي تمتصها المدن خلال النهار ، والتي يمكن أن تخفض بشكل غير مباشر الحرارة المتاحة للنشر في الليل".
تم دعم هذه الدراسة من قبل مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة. كما كانت كريستينا باتريكولا ، عالمة بيركلي لاب ، مؤلفة مشاركة في الدراسة.
مصدر القصة:
المواد المقدمة من قبل وزارة الطاقة / مختبر لورانس بيركلي الوطني. الأصل كتبه بريانكا رونوال. ملاحظة: يمكن تحرير المحتوى للأسلوب والطول.
في هذا الصيف وحده ، كانت موجات الحر الشديدة هي السبب في وفاة 11 شخصًا على الأقل في اليابان ، ودرجة حرارة قياسية بلغت 45.9 درجة مئوية في فرنسا ، واستشارة حرارة تؤثر على 147 مليون شخص على الساحل الشرقي للولايات المتحدة. إذا تم تخيلها بأنها "طبيعية جديدة" ، فإن درجات حرارة الهواء القصوى هذه يمكن أن تسخن أجسامنا ، مسببة ضربات الشمس أو حتى تلف الأعضاء.
أظهرت دراسة جديدة أجراها باحثون في مختبر لورنس بيركيلي الوطني التابع لوزارة الطاقة (بيركلي لاب) أنه إذا كان كل مبنى في كاليفورنيا يرتدي أسقفًا "باردة" بحلول عام 2050 ، فإن هذه الأسطح ستساعد في حماية سكان المدن من عواقب موجات الحر الخطيرة هذه. وقد نُشرت مؤخرًا في مجلة "Environmental Research Letters" دراسة "الآثار التفاعلية لتغير المناخ ، وديناميات السكان ، والتخفيف من الحرارة في المناطق الحضرية للتعرض في المستقبل للحرارة الشديدة".
يتوقع الباحثون أن موجات الحرارة من المرجح أن تصبح أكثر مرتين إلى 10 مرات في جميع أنحاء الولاية بحلول منتصف القرن. ولكن إذا تم تبني الأسقف الباردة في جميع مناطق كاليفورنيا الأكثر اكتظاظاً بالسكان - منطقة خليج سان فرانسيسكو ، ولوس أنجلوس ، وسان دييغو ، وساكرامنتو - بحلول عام 2050 ، فإن هذه الأسطح العاكسة يمكن أن تؤدي إلى انخفاض التعرض لموجات الحرارة (يتم تعريفها في كل مرة يتعرض فيها الشخص للحرارة موجة) بنسبة 35 مليون كل عام ، مقارنة بحوالي 80 مليون حالة موجة حرارة في عام 2050 مع عدم وجود زيادة في اعتماد سقف بارد. هذا هو أحدث مثال لبحوث بيركلي لاب حول إمكانات الأسطح العاكسة والجدران والأرصفة لتخفيف الحرارة الحضرية وتقليل استخدام أجهزة تكييف الهواء وتوفير المياه.
وقالت بويا فاهماني ، زميلة أبحاث ما بعد الدكتوراة في قسم علوم المناخ والنظم الإيكولوجية في بيركلي لاب ، ومؤلفة الدراسة: "تعد المساحات الحضرية جزءًا صغيرًا من الكرة الأرضية ، لكنها تقع في أماكن يعيش فيها معظم الناس". "إذا كنا قادرين على تبريد تلك المناطق ولو قليلاً ، يمكن أن يكون لها تأثير كبير على الصحة وتراجع الآثار الهامة لتغير المناخ."
توقع موجات الحرارة في المستقبل
سكان المدن أكثر عرضة من نظرائهم في الريف للآثار السلبية لموجة الحر. نتيجة لتأثير جزيرة الحرارة الحضرية ، ترتفع درجات حرارة الهواء في المدن عدة درجات أعلى من المناطق النباتية المحيطة. تمتص الأسطح المبنية بسهولة الحرارة النهارية وتطلقها ليلًا ، مما يجعل المدن أكثر دفئًا خلال الليل.
عندما تظل درجات الحرارة ليلا مرتفعة ، فإن الأجسام البشرية تكافح لتبرد وتتعافى من حرارة اليوم الحارقة. في فصل الصيف ، عندما تكون الجزيرة الحرارية الحضرية في ذروتها ، يمكن أن تتعرض صحة الإنسان للخطر الشديد. أضف موجة حرارة إلى هذه البيئة التي تعاني من الحرارة بالفعل ، وتتفاقم الآثار.
في هذه الدراسة الجديدة ، حقق باحثو بيركلي لاب هدفين. أولاً ، أرادوا التنبؤ بحالات موجات الحر في 29 مقاطعة حضرية رئيسية في كاليفورنيا من الآن وحتى عام 2050. واستخدموا الظروف المناخية الإقليمية بين عامي 2001 و 2015 كنقطة انطلاق لمحاكاة مناخ منتصف القرن في ظل سيناريوهين للاحتباس الحراري.
سمح لهم الجمع بين هذه الظروف المناخية وصور الأقمار الصناعية عالية الدقة بدمج الميزات الحضرية مثل المباني والطرق والغطاء النباتي ، والتي تمتص الحرارة وتطلقها ، وللتنبؤات المناخية المستقبلية الأكثر دقة. ثم استخدم الباحثون تقديرات عدد السكان على مستوى المقاطعة لعام 2050 لتقييم تعرض السكان لموجات الحرارة في المستقبل.
وقال أندرو جونز ، العالم في قسم علوم المناخ والنظم الإيكولوجية في بيركلي لاب والمؤلف المشارك للدراسة: "أردنا الحصول على صورة أفضل لمخاطر تغير المناخ في المستقبل بالنسبة لبيئات كاليفورنيا الحضرية وخيارات التكيف". "إن وضع مثل هذه التنبؤات الدقيقة والواقعية يمكن أن يساعد المخططين الحضريين والمواطنين على الاستعداد لأحداث الحرارة في مستقبل تزداد فيه درجة الحرارة."
ووجدت دراستهم أن موجات الحرارة التي تزيد درجة حرارة الهواء فيها عن 35 درجة مئوية (95 درجة فهرنهايت) وتستمر لمدة ثلاثة أيام متتالية على الأقل تصبح أكثر بمرتين إلى 10 مرات في ظل سيناريوهات الاحتباس الحراري في المستقبل. مع زيادة العبء على المراكز الحضرية من حيث عدد السكان ، يتوقع الباحثون أنه بحلول عام 2050 سيكون هناك 80 مليون حالة تعرض لموجة حرارية في كاليفورنيا كل عام ، مقارنة بمتوسط 37 مليون حالة سنويًا في ظل الظروف المناخية الحالية.
وقال فهماني "هذا أكثر من ضعف الحالات التي رأيناها في ظل الظروف المناخية الحالية."
أيضًا ، ستواجه مناطق مثل وسط مدينة لوس أنجلوس وسانتا كلارا وألاميدا وأورانج كونتيز التي استفادت تاريخياً من نسائم البحر البارد موجات حر أكثر تواتراً وأكثر كثافة بحلول منتصف القرن. قال فحماني "هذا مهم ، لأن العديد من هذه المناطق غير مستعدة للتعامل مع الحرارة الشديدة".
أسقف باردة لإنقاذ
وفقا للباحثين ، يمكن أن يكون طلاء الأسطح البيضاء أو تركيب بلاط عاكس لأشعة الشمس في التجمعات الحضرية أحد الحلول.
وقال فهماني "إنها ليست بالضرورة تقنية معقدة أو مكلفة". "لكن الأسطح الباردة ، بشكل عام ، تكون أكثر فاعلية إذا تبنىها الجميع"
كان الهدف الثاني من دراستهم هو تحليل فعالية الأسطح الباردة في تخفيف موجة الحر
الآثار. للقيام بذلك ، كرر فريق البحث نفس عمليات محاكاة المناخ الإقليمية عالية الدقة ، هذه المرة فقط استبدال جميع أسطح المباني الحالية بأسطح باردة. على وجه التحديد ، أرادوا معرفة ما إذا كان الانعكاس الشمسي المتزايد قد يحمي سكان المدن من موجات الحرارة.
ووجدوا أنه إذا كان كل مبنى في كاليفورنيا يرتدي أسقفًا باردة بحلول عام 2050 ، فقد يؤدي ذلك إلى خفض العدد السنوي لتعرضات موجات الحر في كاليفورنيا إلى 45 مليون من 80 مليون.
هذه التخفيف المحتملة فاجأ الفريق. وقال جونز: "على الرغم من أن نسبة مئوية صغيرة من أراضي كاليفورنيا حضرية ، فقد فوجئت بمدى فعالية الأسطح الباردة في الحد من مخاطر الظواهر الشديدة الحرارة".
إلى جانب انخفاض التعرض لأمواج الحرارة والمخاطر الصحية المرتبطة بها ، تتوقع هذه الدراسة أن تبني الأسقف الباردة على نطاق واسع يمكن أن يقلل بشكل كبير من الطلب على الطاقة عن طريق الحد من استخدام تكييف الهواء.
يعترف جونز بأن التحويل بنسبة 100٪ إلى الأسقف الباردة بحلول عام 2050 قد يكون أمرًا صعبًا. بينما تفرض مدن مثل لوس أنجلوس أسقفًا باردة على إنشاءات جديدة ، إلا أن إعادة تأهيل المباني الحالية قد تكون باهظة الثمن.
يرغب الفريق الآن في العثور على الحد الأدنى من تغطية السقف البارد اللازمة لتجميع فوائد مماثلة لتلك المذكورة في الدراسة.
لكن التأثير الإيجابي للأسطح الباردة سوف يقتصر على تقليل درجات الحرارة خلال اليوم عندما تعكس الأسطح أشعة الشمس. في الليل ، عندما تطلق الطرق والمباني المزدحمة الحرارة ببطء ، فإن هذه الأسطح غير قادرة على توفير فوائد التبريد مباشرةً.
وقال جونز: "ما يمكنهم فعله هو تقليل كمية الحرارة التي تمتصها المدن خلال النهار ، والتي يمكن أن تخفض بشكل غير مباشر الحرارة المتاحة للنشر في الليل".
تم دعم هذه الدراسة من قبل مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة. كما كانت كريستينا باتريكولا ، عالمة بيركلي لاب ، مؤلفة مشاركة في الدراسة.
مصدر القصة:
المواد المقدمة من قبل وزارة الطاقة / مختبر لورانس بيركلي الوطني. الأصل كتبه بريانكا رونوال. ملاحظة: يمكن تحرير المحتوى للأسلوب والطول.
تعليقات
إرسال تعليق