جزيرة الحرارة الحضرية: الأسباب والنتائج

ما هي جزيرة الحرارة الحضرية؟

تحدث جزر الحرارة الحضرية ، كما يوحي الاسم ، في المناطق الحضرية. ويعرف بأنه وجود درجات حرارة أعلى بكثير في المناطق الحضرية مقارنة بدرجات الحرارة في المناطق الريفية المحيطة. جزر الحرارة الحضرية أكثر وضوحا في أشهر الشتاء والصيف ، وخاصة خلال ساعات الليل وعندما تكون مستويات الرياح منخفضة. غالبًا ما تكون مراكز المدن أكثر دفئًا بعدة درجات من المناطق المحيطة والأقل تطوراً. خلال النهار ، يمكن أن يكون الفرق في درجة الحرارة بين 1.8 درجة و 5.4 درجة فهرنهايت. في المساء ، يمكن أن يزيد هذا الفرق بمقدار يصل إلى 20 درجة فهرنهايت.

ما الذي يسبب جزيرة الحرارة الحضرية؟

يمكن أن تعزى درجات الحرارة المرتفعة لجزر الحرارة الحضرية إلى النشاط البشري ، لا سيما التغيرات في أسطح الأرض. يتطلب التطوير الحضري استخدام كميات كبيرة من الأسمنت والإسفلت لأغراض التسقيف ولتمهيد الأرصفة والطرق. تحتوي هذه المواد على خواص حرارية سائبة تمتص إشعاعًا شمسيًا أكثر من الأسطح الموجودة في المناطق الريفية. بالإضافة إلى ذلك ، تتميز هذه المواد بخصائص إشعاعية سطحية مختلفة ، مما يعني أنها تنبعث منها طاقة كإشعاع حراري أو حرارة.

تفتقر العديد من المناطق الحضرية أيضًا إلى التغطية الخضراء ، مثل الغطاء النباتي. تساعد النباتات على خلق التبخر ، وهي مرحلة مهمة من دورة المياه. أثناء التبخر ، يحدث تبادلان: التبخر والعرق. في التبخر ، يتبخر الماء من التربة ، وقمم الأشجار ، ومسطحات الماء في الهواء المحيط. في النتح ، يُفقد محتوى الماء النباتي كبخار من خلال أوراق أوراق النبات. تساعد عملية التبخر في تبريد الهواء المحيط. لا تعاني المدن من انخفاض مستويات التبخر في المناطق الريفية فحسب ، بل إنها تتمتع أيضًا بمساحات أقل من غطاء التبريد وتقليل إزالة ثاني أكسيد الكربون (وهو غاز الدفيئة الذي يساهم في زيادة درجات الحرارة).

لقد قرر الباحثون أن الجزر الحرارية الحضرية ناتجة أيضًا عن تأثير الوادي الحضري. يحدث هذا بسبب المباني الشاهقة القريبة ، والتي توفر أسطح متعددة لعكس وامتصاص أشعة الشمس. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل هذه المباني لمنع الرياح من التدفق عبر المدينة. عندما لا تتدفق الرياح بحرية ، لا يحدث تبريد حراري ويكون تلوث الهواء قادرًا على الركود والزيادة. تعمل كل من الزيادة في امتصاص أشعة الشمس وانعكاسها ، وتراكم التلوث ، والافتقار إلى التبريد الحراري إلى زيادة درجات الحرارة المحيطة أيضًا. مع ارتفاع درجات الحرارة في المناطق الحضرية بسبب هذا المزيج من الأحداث ، ترتفع أيضا مستويات الأوزون داخل المدينة.

تأثير جزر الحرارة الحضرية على الظروف الجوية

بالإضافة إلى ارتفاع درجات الحرارة ، تؤثر جزر الحرارة الحضرية أيضًا على الظروف الجوية المحلية. بعض هذه التغييرات في الظروف الجوية تشمل: مستويات هطول الأمطار ، والتغطية السحابية ، ووجود الضباب ، ومستويات الرطوبة ، وأنماط الرياح. تحدث زيادة هطول الأمطار ونشاط العواصف الرعدية لأن درجات الحرارة الأكثر حرارة تؤدي إلى حركة تصاعدية للهواء المحيط. هذه الحركة الصعودية لها تأثيرها الأكبر بين 20 و 40 ميلًا في اتجاه مركز المدينة ، حيث يمكن أن تكون مستويات هطول الأمطار أكبر بنسبة 28٪ من اتجاه وسط المدينة.

خلال النهار ، تعاني جزر الحرارة الحضرية من انخفاض الضغط ، مما يسمح للهواء الرطب من المناطق الريفية القريبة بالتجمع. يتصدى هذا الهواء الرطب للهواء الحضري الحار ويخلق حالة مثالية للتغطية السحابية وزيادة الرطوبة.

ومع ذلك ، فإن مناخ المدينة أقل عرضة لتجربة نشاط إعصار ضعيف بسبب الاختلاط المضطرب داخل جزيرة الحرارة الحضرية. فائدة محتملة أخرى لجزر الحرارة الحضرية هي أنها تعمل على زيادة مواسم زراعة النباتات في المواقع القريبة. على سبيل المثال ، وجدت بعض الدراسات أن المناطق النامية الواقعة على بعد حوالي 6.2 ميل خارج حدود المدينة تمتد بمتوسط ​​15 يومًا.

تأثير الجزر الحرارية الحضرية على الحيوانات

في بعض الحالات ، تجذب جزر الحرارة الحضرية المزيد من الحياة الحيوانية. وينطبق هذا بشكل خاص على الأنواع المستعمرة ، مثل النمل ، وأغصان المنازل المشتركة ، والثعلب الطائر ذي الرأس الرمادي. على سبيل المثال ، تم جذب الثعلب الطائر ذي اللون الرمادي إلى ملبورن بأستراليا بسبب زيادة مؤشر الحرارة داخل حدود المدينة. وقد جعل ارتفاع درجة الحرارة هذا المناخ الشتوي للمدينة مشابهًا للموئل المشترك للأنواع في المناطق الشمالية.

في حالات أخرى ، تؤثر جزر الحرارة الحضرية سلبًا على إمدادات الغذاء والمياه داخل حدود المدينة. على سبيل المثال ، تكون درجة حرارة سطح مباني المدينة أكثر سخونة من الهواء المحيط. ثم ينطلق المطر من هذه المباني الأكثر سخونة ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة في هذه العملية. هذا الجريان السطحي الأكثر دفئًا يشق طريقه إلى الجداول القريبة والأنهار والبحيرات وغيرها من المسطحات المائية. عندما تدخل الجريان السطحي الساخن إلى هذه المسطحات المائية ، فإنها تستمر في زيادة درجة حرارتها. يشار إلى ذلك بالتلوث الحراري ويمكن أن يزيد من درجات حرارة الماء بما يصل إلى 20 درجة إلى 30 درجة فهرنهايت. التلوث الحراري له تأثير سلبي على مجموعات الأسماك المحلية ، مما يؤدي إلى صدمة حرارية.

نظرًا لأن موسم نمو النبات غالبًا ما يكون ممتدًا في جزر الحرارة الحضرية ، فإن إمدادات الغذاء للأنواع الحيوانية الأخرى تتأثر أيضًا. تبدأ الحيوانات التي تعتمد على نباتات معينة كجزء لا يتجزأ من نظامها الغذائي في تكييف مواسم التكاثر الطبيعية لتتناسب مع موسم نمو النباتات. هذا ، بدوره ، لديه سلسلة من ردود الفعل على الأنواع النباتية والحيوانية الأخرى في المنطقة.

تأثير الجزر الحرارية الحضرية على صحة الإنسان

جزر الحرارة الحضرية لا تؤثر فقط على صحة البيئة والحياة البرية المحلية ، ولكن أيضا على صحة البشر. يمكن أن تكون زيادة درجات الحرارة في المدينة قاتلة خلال موجات الحر الصيفية ، خاصة بالنسبة لكبار السن. في الولايات المتحدة وحدها ، يموت ما متوسطه 1000 شخص كل عام بسبب الحرارة الشديدة ، التي تزداد أضعافا مضاعفة بسبب جزر الحرارة الحضرية. يعاني سكان الحضر أيضًا أثناء موجات الحر لأن جزيرة الحرارة الحضرية تمنع انخفاض درجات الحرارة أثناء الليل كما يحدث في المناطق الريفية. لقد وجدت الأبحاث أن جزر الحرارة الحضرية لا تزيد من درجات الحرارة أثناء موجات الحر فحسب ، بل تطيل مدتها.

درجات الحرارة القصوى تؤدي إلى تقلصات الحرارة ، والسكتة الدماغية الحرارة ، واستنفاد الحرارة. قد تسبب السكتة الدماغية متلازمة الضائقة التنفسية ، أو ضعف الحركة ، أو انخفاض الوعي. الأفراد الذين يعانون من ظروف صحية حساسة بالفعل ، مثل تشخيص مرض باركنسون أو الخرف ، معرضون بشكل خاص لضعف الأداء المعرفي أثناء موجات الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، ينصح الأشخاص الذين يعانون من مرض السكري أو السمنة أو الربو أو الحرمان من النوم أو اضطرابات القلب والأوعية الدموية بالتعرض للحرارة. في هذه الحالات ، قد يؤدي التعرض للحرارة إلى تفاقم الأعراض وتكثيفها. إذا كانت هذه الظروف المرتبطة بالحرارة شديدة بما يكفي ، فقد يحدث تلف دائم في الأعضاء. إذا نجا الفرد من موجات الحرارة الشديدة مع أضرار دائمة بالأعضاء ، فسيزيد خطر الموت المبكر.