الحمل الحراري الثقيل

بقلم ألينا أربيتمان، وكالة أنباء أنجل للعلوم والبيئة

حامي. حار جدا. من لم يحبس نفسه في فقاعة مكيفةانبعاث المزيد من الحرارة إلى البيئة في الأشهر الأخيرة كان يشعر بذلك بنفسه.

لا يقتصر الأمر على أننا نشعر أن كل صيف أصعب من الصيف السابق. هذه المشاعر لها صحة علمية. الأرض ترتفع درجة حرارتها וوشهد شهر يوليو الماضي أعلى درجات حرارة تم تسجيلها على الإطلاق في الولايات المتحدةمنذ أن بدأت القياسات هناك عام 1895. وفي إسرائيل أيضًا، كان شهر يوليو من أكثر الأشهر حرارة المسجلة. ولكن هل درجة حرارة الهواء هي المسؤولة الوحيدة عن الحمل الحراري الذي نشعر به، أم أن هناك عوامل أخرى تجعلنا نعاني كثيرًا؟

"إن الاحتباس الحراري بمقدار درجة أو درجتين في حد ذاته لا يؤثر بشكل كبير على الحمل الحراري، ولكن في البيئة الحضرية على سبيل المثال، بالإضافة إلى قلة الظل وحجب الرياح عن المباني والقرب من الأسطح المنبعثة للحرارة (مثل الخرسانة أو الأسفلت)" "هذه الزيادة ستترجم في الواقع إلى زيادة قدرها 15 درجة أو أكثر"، كما يقول أرييل فروندليتش من كلية أفافا وكلية جفعات واشنطن. "لذلك، على سبيل المثال، البقاء في الشمس عند درجة حرارة الهواء 30 درجة، في غياب الرياح وبالقرب من الأسطح التي تنبعث منها الحرارة، سيكون مصحوبًا في الواقع بإحساس يتراوح بين 45 إلى 55 درجة."

ينتمي البشر إلى مجموعة الحيوانات ذوات الدم الحار، التي تحافظ دائمًا على درجة حرارة ثابتة للجسم - في حالتنا حوالي 36.6 درجة مئوية. هذه ليست دائما مهمة سهلة لجسمنا. في حالات الإجهاد الحراري، على سبيل المثال، سيقوم الجسم بتنشيط آليات مختلفة للتحكم في الحرارة لتبريد نفسه: توسيع الأوعية الدموية الطرفية، وخفض تركيز الدم والتعرق، بينما في حالات الإجهاد البارد، يقوم الجسم بتدفئة نفسه عن طريق انقباض العضلات. والقشعريرة ومنع فقدان الحرارة عن طريق انقباض الأوعية الدموية المحيطية. الحالة التي لا يضطر فيها الجسم إلى بذل جهد للحفاظ على درجة الحرارة (أي عندما تكون آليات التحكم في درجة الحرارة عند الحد الأدنى من النشاط) تسمى "الراحة الحرارية".

يوضح فروندليتش: "تنشر هيئة الأرصاد الجوية مؤشراً يوضح ما إذا كان هناك حمل حراري خفيف أو متوسط ​​أو ثقيل، لكن هذا المؤشر قد يكون مضللاً، لأنه يأخذ في الاعتبار درجة الحرارة والرطوبة فقط، ويتجاهل الظل والرياح". "عندما يتم الإبلاغ عن حمل حراري شديد، يوقف الجيش الإسرائيلي التدريبات، وتوقف وزارة التربية والتعليم الرحلات، وتصدر وزارة السياحة تحذيرا للسياح، ولكن كل هذه الأنشطة تتم في ظروف خارجية، حيث يكون الظل والرياح مناسبين للغاية. . وهكذا، على سبيل المثال، في الصيف الإسرائيلي يصعب على الشخص أن يبقى في الشمس لأكثر من خمسة عشر دقيقة، من ناحية أخرى، في ظل ظروف مماثلة من درجة الحرارة والرطوبة، ولكن في الظل، يمكنك البقاء والشعور بالارتياح .'

بفضل الظل والرياح

قرر فروندليتش التحقيق في كيفية تأثير العوامل المناخية المختلفة على الحمل الحراري في الظروف الخارجية في عدة مواقع في إسرائيل وكذلك معرفة العوامل التي لها تأثير حاسم عليه. في مجال البحوث، الذي تم تقديمه في المؤتمر السنوي للعلوم والبيئة لعام 2017استخدم فروندليتش نموذج RayMan (الذي طوره البروفيسور أندياس ماتزيراكيس من جامعة فرايبورج بألمانيا) للحمل الحراري، بناءً على متوسطات درجة الحرارة والرطوبة للمواقع المختلفة بالإضافة إلى محاكاة الإشعاع والتظليل والرياح. درست الدراسة سرعات الرياح المختلفة بالإضافة إلى ظروف الظل المختلفة: الشمس الكاملة، والظل الجزئي (شجرة واحدة أو سقيفة، والتي تحجب ضوء الشمس المباشر ولكنها تسمح لبعض الإشعاعات المتناثرة بالاختراق) والظل الكامل (سقف واسع أو سقيفة). مظلة كثيفة من الأشجار، والتي تحجب الإشعاع المباشر ومعظم الإشعاع المتناثر). والمواقع التي تم فحصها هي الناصرة، قيصرية، القدس، تل أبيب، متسبيه رامون، البحر الميت وإيلات.

تظهر نتائج البحث أن التظليل يقلل بشكل كبير من الحمل الحراري - بما يصل إلى حوالي 50 بالمائة. وهكذا ففي تل أبيب على سبيل المثال يبلغ متوسط ​​درجة الحرارة السنوية 22.8 درجة، لكن قيمة المؤشر الحراري حسب النموذج كانت 45.8 درجة في ظروف الشمس الكاملة، و32.1 درجة في ظروف الظل الجزئي، و24.1 درجة فقط في الظل الكامل شروط. أي أن الانتقال من ظروف الشمس الكاملة في تل أبيب إلى ظروف الظل الجزئي يقلل الحمل الحراري بنحو 14 درجة (انخفاض بنحو 30 بالمائة في الحمل الحراري). وفي ظروف الظل الكامل يكون الانخفاض أكثر دراماتيكية: 21.7 درجة (انخفاض قدره حوالي 47 بالمائة في الحمل الحراري).

ووجدت الدراسة أيضًا أن للرياح تأثيرًا أكثر أهمية، حيث تبين أنها يمكن أن تقلل الحمل الحراري بنسبة تصل إلى 63 بالمائة. تفسير هذا التأثير الدراماتيكي هو أن الرياح تبرد الشخص بشكل مباشر - عن طريق نقل الحرارة وزيادة تبخر العرق، وبشكل غير مباشر - عن طريق تبريد البيئة (من خلال الحمل الحراري)، مما يؤدي إلى انخفاض في شدة الحرارة الطويلة. الإشعاع الموجي الذي تنبعثه البيئة. وقد وجد أيضًا أن الرياح تطمس الاختلافات في الحمل الحراري بين الشمس والظل، وبعبارة أخرى، عندما تكون هناك رياح يكون الفرق بين البقاء في الشمس والبقاء في الظل أقل وضوحًا.

ما هو موقفك

عندما يتعلق الأمر بالحمل الحراري، فإن السطح الذي تقف عليه له أيضًا أهمية كبيرة. يمكن التعبير عن الفرق بين سطح الأسفلت الأسود الذي يمتص الإشعاع ويسخنه ثم يطلقه إلى البيئة والسطح الأبيض الذي يعكس جزءًا من الإشعاع، وبالتالي يسخن بدرجة أقل بكثير، بتخفيض يقارب 30 بالمائة في الحمل الحراري. يقول فروندليتش: "إن بحثي يجعل من الممكن فحص كيف أن وزن جميع العوامل معًا - الرياح والظل والانعكاس من الأسطح - يخفف الحمل الحراري". وفي الواقع، فقد تبين أن التأثير المشترك يمكن، في ظل ظروف معينة، أن يؤدي إلى انخفاض يقارب 70 بالمائة في الحمل الحراري.

توفر استنتاجات البحث، ذات الصلة جدًا بالبيئة الحضرية، إمكانية تخفيف الحمل الحراري في بيئتنا. إذن ما الذي يمكن فعله بالفعل؟ إضافة التظليل، وزراعة النباتات، والتقليل من استخدام الأسطح المبنية والمواد ذات القدرة الحرارية العالية، وتخطيط البيئة المبنية مع مراعاة تدفق الرياح وحتى إعادة النظر في سياسة البناء المرتفع في المدن.

يقول فروندليتش: "ليس سراً أنه في إسرائيل الحارة لا يوجد ما يكفي من المناطق المظللة، سواء في البيئة الحضرية أو في الحدائق العامة على سبيل المثال، أو في المواقع السياحية، كما لو كنا في شمال أوروبا". ولكن إذا كان التظليل مسألة يمكن التعامل معها بسهولة نسبية، فماذا تفعل بالرياح التي لا يمكن التنبؤ بها كثيرًا مثل الشمس؟ يقول فروندليتش: "تعتبر الرياح بالفعل عاملاً فوضويًا، ولكن في الواقع يمكن تشكيل تدفقها". "في الصيف، على سبيل المثال، تكون الرياح في إسرائيل من الغرب إلى الشمال الغربي. لذلك، من خلال تخطيط الشوارع في اتجاه الشرق والغرب، يمكن توجيه الرياح إلى الشارع وبالتالي ضمان ظروف أكثر برودة في الموسم الحار.

"في أي مشروع بناء جديد، يجب أن يؤخذ في الاعتبار التأثير المحلي الذي سيخلقه على الحمل الحراري بسبب حجب الرياح المتوقع"، كما يقترح فروندليتش. "هذا عامل لا يدركه مخططو المدن اليوم ولا يأخذونه في الاعتبار في عملية التخطيط. ففي تل أبيب، على سبيل المثال، كان البناء الشاهق بالقرب من الشاطئ يمنع النسيم من البحر إلى الشوارع خلفه. في هذه الحالة، إنها مشكلة لا رجعة فيها، ولكن على الأقل من الممكن تجنب تكرار الخطأ في المناطق التي يتم فيها البناء حاليًا بالقرب من الساحل - في نتانيا، في مخموروت، في منطقة حيفا أو في عسقلان.

وماذا عن المواد المستخدمة في البناء الجديد؟ "في البيئة الحضرية التي تعاني في أسوأ حالاتها من العديد من عوامل انبعاث الحرارة، بما في ذلك الطرق الإسفلتية والسيارات والأجهزة الكهربائية والمصانع وغيرها، ينبغي التقليل من استخدام الأسفلت والخرسانة -في الحدائق العامة على سبيل المثال- و يفضل استخدام الأسطح الخفيفة ذات الانعكاسية العالية، أو استخدام الأسطح النباتية، كما أن لها العديد من المزايا الأخرى، مثل تأثير التبريد، والظل، وتحسين جودة الهواء، والقيمة الجمالية، المساهمة في الصحة و اكثر."

ويبدو أنه من خلال إجراءات، بعضها بسيط وقابل للتطبيق حتى على المدى القصير، من الممكن تخفيف الحمل الحراري بشكل كبير في المدن. سيؤدي التخفيف إلى توسع كبير في الأيام والساعات التي يمكنك فيها البقاء خارج المنزل وبالتالي زيادة عدد الزوار، بدلاً من إجبار الجميع على البقاء في بيئة مكيفة، الذي يستهلك الكثير من الطاقة ويؤدي إلى ارتفاع حرارة البيئة.

في لوس أنجلوس، تم طلاء الطرق باللون الأبيض بالفعل لتخفيف الحمل الحراري:

للمزيد حول هذا الموضوع على موقع العلوم:

• الخطاب الكريم
• لماذا الجو بارد في منزلي؟