Города по всему миру все больше обеспокоены проблемой городских тепловых островов (ГТИ), которые повышают температуру, потребляют больше энергии и угрожают здоровью местных жителей. В условиях роста городов и ухудшения климата крайне важно разработать устойчивые стратегии снижения ГТИ.
В этой статье рассматриваются практические методы охлаждения городов, которые могут помочь создать более пригодные для жизни и устойчивые к изменению климата сообщества за счет снижения эффекта «городского теплового острова». Когда человеческая деятельность , перегруженная инфраструктура и недостаток зеленых насаждений приводят к тому, что города становятся заметно теплее, чем близлежащие сельские районы, это явление известно как «городской тепловой остров» (ГТ).
Эта разница температур имеет широкий спектр последствий, включая изменения в здоровье населения, потреблении энергии, качестве окружающей среды и общей пригодности для жизни в городах. Температура повышается, особенно летом, из-за поглощения и сохранения тепла зданиями, бетоном и асфальтом.
Почему важны городские острова тепла
Городские острова тепла:
- Увеличение потребления энергии из-за возросшей потребности в кондиционировании воздуха.
- Усугубить загрязнение воздуха и выбросы парниковых газов.
- Увеличить риски для здоровья, особенно для уязвимых слоев населения.
- Снижение городского комфорта и удобства проживания
1. Увеличение потребления энергии из-за возросшего спроса на кондиционирование воздуха
Потребление энергии значительно возрастает из-за городских островов тепла, особенно из-за возросшей потребности в кондиционировании воздуха. Предприятия и жители городов, где температура может быть на 2–10 °C выше, чем в сельской местности, в основном полагаются на системы охлаждения для поддержания приемлемой температуры в помещениях, особенно в периоды аномальной жары.
Увеличение спроса на электроэнергию создает дополнительную нагрузку на электросети, что приводит к росту производства энергии — зачастую за счет ископаемого топлива — и усугубляет воздействие на окружающую среду. По мере роста тарифов на коммунальные услуги и увеличения вероятности перебоев в электроснабжении в периоды высокого спроса потребители и правительства сталкиваются с растущим финансовым бременем.
Для решения этой проблемы и повышения энергоэффективности в городском планировании необходимы креативные решения, такие как светоотражающие материалы и зеленые крыши, которые могут снижать теплопотери и потребность в охлаждении.
2. Усугубляют загрязнение воздуха и выбросы парниковых газов
Усиливая атмосферные реакции и увеличивая потребность в энергии, городские тепловые острова усугубляют загрязнение воздуха и выбросы парниковых газов . Когда оксиды азота и летучие органические соединения реагируют с теплом, повышение температуры ускоряет образование приземного озона — опасного загрязнителя.
Более того, растущая зависимость городов от ископаемого топлива для энергоёмких систем, таких как кондиционирование воздуха, приводит к увеличению выбросов углекислого газа и других парниковых газов. Это создаёт обратную связь, которая ещё больше повышает температуру в городах, способствуя изменению климата.
Городское население в непропорционально большей степени страдает от плохого качества воздуха; поэтому для решения этих экологических проблем необходимы такие меры, как поощрение использования возобновляемых источников энергии и снижение выбросов от автомобилей.
3. Усугубляют риски для здоровья, особенно для уязвимых групп населения
Городские острова тепла создают серьёзные проблемы для здоровья, особенно для уязвимых групп населения, таких как пожилые люди, молодёжь и люди с хроническими заболеваниями. Высокие температуры, усугубляемые плохим качеством воздуха, могут вызывать тепловой удар, обезвоживание и респираторные заболевания.
Волны тепла становятся более опасными в регионах с высоким уровнем дохода, что приводит к росту смертности при экстремальных погодных условиях. Риски возрастают для уязвимых групп населения, которые часто не имеют доступа к кондиционеру или проживают в условиях жаркого климата.
Для защиты уязвимых групп населения решающее значение имеют такие меры общественного здравоохранения, как планы действий в условиях жары, затенение общественных зон и целенаправленная разъяснительная работа. Это подчёркивает необходимость применения равноправных методов смягчения последствий городской жары для защиты здоровья населения.
4. Снижение городского комфорта и удобства проживания
Городские острова тепла создают дискомфорт в городах, особенно в жаркое время года, что снижает комфорт и удобство проживания. Высокие температуры, уменьшение количества зелёных зон и использование теплоаккумулирующих материалов, таких как асфальт и бетон, создают угнетающую атмосферу, которая препятствует отдыху на природе и снижает уровень жизни в городах.
Снижение цен на недвижимость, уменьшение экономической активности на открытом воздухе и ухудшение психического здоровья в результате теплового стресса — все это возможные последствия. Для повышения качества жизни и превращения городов в более устойчивые и приятные места для жизни, работы и процветания необходимо создание парков, посадка деревьев и использование «холодных» крыш для снижения температуры.
Как уменьшить городские острова тепла: 10 проверенных стратегий городского охлаждения
Городские острова тепла (ГУТ) становятся все большей проблемой из-за деятельности человека, переполненной инфраструктуры и недостатка зеленых насаждений, из-за чего температура в городах выше, чем в близлежащих сельских районах.
Эти острова тепла усугубляют потребление энергии, создают угрозы для здоровья и ухудшают состояние окружающей среды. К счастью, существует ряд проверенных методов, которые позволяют снизить уровень UHI, повышая устойчивость и комфортность жизни в городах. Ниже представлено подробное описание каждого из десяти методов.
- Увеличение городских зеленых насаждений
- Сажайте больше деревьев и городских лесов
- Установка зеленых крыш и стен
- Используйте прохладные крыши и светоотражающие материалы
- Замените асфальт на прохладные тротуары
- Продвижение вертикальных садов и зеленой инфраструктуры
- Поощрять устойчивое городское планирование
- Улучшение общественного транспорта и сокращение трафика
- Реализация стратегий городского альбедо
- Участие сообщества и образование
1. Увеличить площадь городских зеленых насаждений
Городские зелёные зоны, такие как парки, общественные сады и зелёные пояса, создают тень и способствуют эвапотранспирации — процессу, посредством которого растения выделяют водяной пар для охлаждения воздуха, — и играют важнейшую роль в снижении UHI. Согласно исследованиям, эти зоны могут обеспечивать естественный эффект кондиционирования воздуха, снижая температуру окружающей среды на 2–5 °C в различных городских районах.
Помимо снижения температуры, зелёные зоны способствуют отдыху на свежем воздухе, увеличивают биоразнообразие, способствуя развитию местной фауны, и улучшают психическое здоровье. Крупные зелёные зоны успешно интегрированы в городское развитие в таких местах, как Сингапур, что послужило примером для других городов.
Они являются ключевым компонентом смягчения последствий UHI, поскольку инвестирование в них требует сотрудничества между сообществами, городскими планировщиками и местными органами власти для гарантии доступности и содержания.
2. Сажайте больше деревьев и городских лесов
Один из лучших способов снизить UHI — посадка деревьев и создание городских лесов. Улицы, здания и пешеходные дорожки затеняются кронами деревьев, а окружающий воздух охлаждается за счёт транспирации, которая происходит при испарении воды деревьями. Выбор местных или засухоустойчивых растений гарантирует устойчивость и устойчивость к жаркому и сухому климату.
Например, в таких городах, как Лос-Анджелес, начались работы по посадке тысяч деревьев, что значительно снизило температуру воздуха. Кроме того, деревья повышают стоимость недвижимости, сокращая выбросы углерода, улучшая качество воздуха и добавляя эстетической привлекательности.
Это долгосрочная инвестиция в городское охлаждение, поскольку проекты городского лесного хозяйства требуют тщательного планирования для оптимизации покрытия с учетом таких переменных, как выбор видов, состояние почвы и доступность воды.
3. Установка зеленых крыш и стен
Покрывая поверхности зданий растительностью, зелёные крыши и живые стены обеспечивают двойное преимущество: изоляцию и снижение теплопотерь. Фильтруя загрязняющие вещества, эти конструкции улучшают качество воздуха, контролируют сток дождевой воды и снижают температуру поверхности. Кроме того, они способствуют сохранению городского биоразнообразия, создавая среду обитания для насекомых и птиц.
Зелёные крыши на общественных зданиях были внедрены в таких городах, как Копенгаген, доказав свою эффективность в снижении теплопоглощения. Хотя их установка требует первоначальных затрат на выбор растений и гидроизоляцию, экологические преимущества и долгосрочная экономия энергии делают их эффективной тактикой для градостроителей, стремящихся противостоять UHI.
4. Используйте прохладные крыши и светоотражающие материалы.
Холодные крыши значительно снижают температуру, отражая солнечный свет и поглощая меньше тепла, благодаря использованию материалов с высокой отражающей способностью, таких как белые мембраны или черепица. Этот метод позволяет снизить температуру в городе на несколько градусов и сэкономить на электроэнергии, расходуемой на кондиционирование воздуха. Охлаждающий эффект можно усилить, применив светоотражающие материалы на фасадах зданий.
Согласно исследованиям, в таких районах, как Финикс, наблюдается заметное снижение температуры в результате широкого применения. Внедрение системы «холодной кровли» — это экономичный вариант, повышающий эффективность зданий и поддерживающий более масштабные инициативы по снижению UHI. Это предполагает выбор правильных материалов и обеспечение их надлежащего обслуживания.
5. Замените асфальт на прохладные тротуары
Холодные покрытия, состоящие из проницаемого бетона, светлого асфальта или отражающих покрытий, отражают больше солнечной энергии и накапливают меньше тепла, чем традиционный асфальт, который поглощает и накапливает тепло, тем самым усугубляя проблемы с теплопотерями. Эти материалы идеально подходят для парковок, тротуаров и улиц, поскольку иногда могут снижать температуру поверхности до 10 °C.
Инициативы по созданию прохладных тротуаров были опробованы в таких городах, как Лос-Анджелес, и дали обнадеживающие результаты. Этот переход является действенным вариантом смягчения последствий изменения климата, поскольку повышает комфорт пешеходов, снижает энергопотребление и улучшает управление ливневыми стоками, но он также требует материальных затрат и изменений в инфраструктуре.
6. Продвижение вертикальных садов и зеленой инфраструктуры
В то время как зелёная инфраструктура, такая как дождевые сады и биодождевые бассейны, контролирует сток воды и охлаждает городские территории, вертикальные растения на стенах и фасадах зданий естественным образом изолируют конструкции, уменьшая поглощение тепла. Эти характеристики повышают устойчивость к изменению климата, уменьшая вероятность наводнений и жары.
Их успех подтверждается примерами таких мест, как Милан, где используются вертикальные лесные конструкции. Реализация этой стратегии подразумевает включение зелени в архитектурные проекты и поддержание систем орошения, что представляет собой многоцелевой метод, одновременно улучшающий охлаждение города, качество воздуха и эстетику.
7. Поощрять устойчивое городское планирование
Устойчивое городское планирование снижает концентрацию тепла и способствует экологической справедливости, отдавая приоритет пешеходной доступности, многофункциональной застройке и доступу к зеленым насаждениям в правилах зонирования. Гарантируя справедливый доступ к ресурсам охлаждения, хорошо спланированные города с большим количеством зеленых насаждений и меньшей зависимостью от автомобилей уменьшают последствия эффекта городского теплового острова.
Подобные планы, включающие пешеходные зоны и зелёные коридоры, были реализованы в таких городах, как Портленд. Этот подход, способствующий созданию устойчивой городской среды, обеспечивающей баланс между ростом и естественным охлаждением, требует постоянной политической приверженности и участия местного сообщества.
8. Улучшить работу общественного транспорта и сократить количество пробок
Тепло, выделяемое двигателями внутреннего сгорания и асфальтовым покрытием, снижается за счёт сокращения количества транспортных средств благодаря улучшению общественного транспорта, велосипедных дорожек и пешеходной инфраструктуры. Помимо снижения индекса UHI, это также снижает выбросы парниковых газов и улучшает качество воздуха.
Это лучше всего демонстрируют такие города, как Амстердам, с хорошо развитой сетью велосипедных дорожек и эффективным общественным транспортом. Преимущества включают в себя более здоровое население, более прохладные улицы и более экологичный городской ландшафт, но реализация этих планов потребует значительных затрат на транспортную систему и городское планирование.
9. Внедрение стратегий городского альбедо
Города могут отражать больше солнечного света, а не поглощать его, увеличивая альбедо (отражательную способность) городских поверхностей, таких как стены, тротуары и крыши. Материалы с более высоким альбедо обеспечивают масштабируемое решение для охлаждения, снижая локальную температуру на несколько градусов.
Инициативы, реализованные в таких местах, как Токио, продемонстрировали ощутимый эффект. Для максимальной эффективности и гарантии долгосрочного обслуживания этот метод требует взаимодействия со строителями и политиками в вопросах выбора материалов и обработки поверхности.
10. Участие сообщества и образование
Для снижения UHI решающее значение имеют вовлечение местного сообщества и просвещение. Благодаря просветительским кампаниям и проектам жители могут получить возможность сажать деревья, устанавливать зелёные крыши и внедрять принципы устойчивого развития. Коллективные действия подкрепляются осведомлёнными сообществами, что повышает эффективность других тактик.
В таких городах, как Мельбурн, удалось успешно организовать участие горожан в кампаниях по посадке деревьев . Инициативы по охлаждению городов должны поддерживаться в течение длительного времени путем формирования культуры заботы об окружающей среде, что требует постоянной работы с населением и выделения ресурсов.
Преимущества сокращения городских островов тепла
Городские острова тепла (ГУТ) образуются, когда деятельность человека, перегруженная инфраструктура и недостаток зелёных насаждений приводят к тому, что температура в городах заметно выше, чем в близлежащих сельских районах. Стратегические инициативы по охлаждению городов могут снизить ГУТ, одновременно повышая устойчивость, экологичность и комфортность жизни, помимо прочих преимуществ. Каждое преимущество более подробно рассматривается ниже.
Приняв эти стратегии городского охлаждения, города смогут:
- Снижение потребления энергии и расходов на коммунальные услуги.
- Улучшить качество воздуха и здоровье населения.
- Улучшить эстетику городов и биоразнообразие.
- Снизьте риски, связанные с экстремальной жарой.
- Повысить устойчивость к изменению климата.
1. Снижение потребления энергии и расходов на коммунальные услуги
Снижая потребность в кондиционировании воздуха в жаркую погоду, сокращение городских островов тепла значительно снижает потребление энергии и расходы на коммунальные услуги. Для поддержания более низких температур используются такие методы городского охлаждения, как расширение зелёных зон, установка светоотражающих крыш и улучшение теплоизоляции зданий, что снижает потребность в энергоёмких системах охлаждения.
Помимо снижения расходов на электроэнергию для домов и предприятий, это также снижает нагрузку на энергетическую инфраструктуру, предотвращая отключения электроэнергии в периоды экстремальной жары. Эта экономия может накапливаться со временем, позволяя городам реинвестировать в другие жизненно важные инфраструктурные проекты, одновременно способствуя повышению энергоэффективности городской среды.
2. Улучшение качества воздуха и здоровья населения
Снижая уровень загрязнения воздуха, вызванного жарой, городские методы охлаждения улучшают здоровье населения и качество воздуха. Более низкие температуры снижают образование приземного озона – опасного загрязнителя, вызывающего респираторные заболевания, – а деревья и другая растительность отфильтровывают загрязняющие вещества.
Улучшение качества воздуха снижает распространённость аллергии, астмы и других заболеваний, особенно среди уязвимых групп населения, таких как пожилые люди и дети. Уменьшение теплового стресса снижает риск теплового удара и сердечно-сосудистых заболеваний, способствуя более безопасному и устойчивому развитию общества. Более здоровые граждане также наслаждаются более высоким качеством жизни и меньшими расходами на здравоохранение.
3. Улучшение городской эстетики и биоразнообразия
Посадка деревьев, строительство зелёных крыш и создание городских парков — примеры стратегий городского охлаждения, которые улучшают биоразнообразие и эстетику города. Эти зелёные зоны повышают стоимость недвижимости и чувство гордости жителей, превращая городские пейзажи с преобладанием бетонных конструкций в эстетически привлекательные пространства.
Они также увеличивают местное биоразнообразие, предоставляя среду обитания для насекомых, птиц и других животных. Способствуя опылению и органической борьбе с вредителями, такое экологическое обогащение способствует поддержанию здоровой экологии в городах. Города с более привлекательным внешним видом и экологическим разнообразием привлекают инвестиции и туристов, что способствует росту экономики и обогащению культуры.
4. Снизьте риски, связанные с экстремальной жарой
Опасность экстремальной жары, частота которой растёт в результате изменения климата, можно снизить, сократив городские острова тепла. Снижая температуру воздуха и поверхности, такие методы, как прохладные крыши, городские леса и светоотражающие покрытия, снижают вероятность того, что волны тепла приведут к гибели людей или повреждению инфраструктуры.
Хотя службы экстренной помощи испытывают меньшую нагрузку, уязвимые группы населения, такие как пожилые люди и малообеспеченные слои населения, выигрывают от снижения теплового стресса. Города могут обеспечить общественную безопасность, снизить расходы на здравоохранение и гарантировать непрерывность предоставления жизненно важных услуг в жаркие летние месяцы, снижая риски, связанные с жарой.
5. Повышение устойчивости к изменению климата
Подготавливая города к глобальному потеплению и нестабильным погодным условиям, меры по охлаждению городов повышают устойчивость к изменению климата. Затенённые пространства и отражающие материалы помогают бороться с аномальной жарой, а зелёная инфраструктура, такая как водно-болотные угодья и водопроницаемые поверхности, управляет дождевой водой и снижает риск наводнений.
Такая гибкость обеспечивает водную и энергетическую безопасность, защищая городские системы от долгосрочных климатических последствий. В соответствии с глобальными целями устойчивого развития, устойчивые сообщества лучше подготовлены к решению экологических проблем, поддержанию экономической стабильности и сохранению условий для жизни будущих поколений.
Заключение
Решение проблемы городских островов тепла должно стать приоритетным направлением устойчивого развития в условиях продолжающегося роста городов. Местные органы власти, компании и сообщества могут использовать различные методы городского охлаждения, такие как переосмысление инфраструктуры или посадка деревьев. Мы можем охладить наши города и создать более устойчивое и здоровое будущее, действуя уже сейчас.