https://bodybydarwin.com
Slider Image

يمكن أن يحدد شكل مدينتك مدى ارتفاع درجة الحرارة في الليل

2022

هل مدينتك بلورية أم سائلة؟ لا ، هذا ليس مسابقة فيسبوك. إنه سؤال علمي جاد حول التصميم الحضري ، وما إذا كان تخطيط المدينة يمكن أن يؤثر على درجة حرارة الجو في الليل مقارنةً بالمناطق الريفية المحيطة بها - وهي ظاهرة تعرف باسم تأثير جزيرة الحرارة الحضرية.

إذا كنت تعيش في مدينة تشبه الشبكة ، مثل نيويورك أو شيكاغو ، حيث يبدو تصميمها في المقياس النانوي وكأنه ذرات بلورية ، فمن الأرجح أن تكون أكثر سخونة في الليل مما لو كنت تعيش في مدينة مرتبة بطريقة عشوائية ، أو لندن أو بوسطن ، على سبيل المثال ، التي تشبه الذرات المضطربة من السائل أو الزجاج.

أظهرت دراسة جديدة أن الترتيب الهندسي للمدن - الذي يسميه الباحثون "نسيج" - يمكن أن يحدث فرقًا كبيرًا. في الواقع ، فإن نسيج المدينة هو أكبر تأثير منفرد على تأثير جزيرة الحرارة ، حيث أظهرت المدن "البلورية" تراكمًا للحرارة أكبر بكثير من نظيراتها "السائلة" أو "الشبيهة بالزجاج" ، على حد قول العلماء.

يقول رولاند بيلينك ، أحد كبار المديرين: "تتميز المدن الشبيهة بالشبكات بأحجام عنقودية أصغر ، وبالتالي تشغل مبانيها أجزاء أكبر نسبيًا من تلك المناطق ، على الرغم من أنه - بالنسبة للمدينة بأكملها - قد تتمتع المدن الشبيهة بالشبكة بنفس الكثافة التي تتمتع بها مدن غير شبكة مثل عالم الأبحاث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وأحد مؤلفي الدراسة. "نظرًا لأن الكثافة المحلية للمدن التي تشبه الشبكات أعلى من المدن غير التي تشبه الشبكات ، فإنها تحبس بشكل أساسي مزيدًا من الحرارة خلال اليوم وأكثر كفاءة في إطلاقها في الليل. "تظهر الدراسة في مجلة Physical Review Letters .

يحدث تأثير جزيرة الحرارة الحضرية عندما تمتص مواد البناء في المدينة ، مثل الخرسانة والأسفلت ، الحرارة أثناء النهار وتشعها في الليل إلى حد أكبر بكثير من المناطق المغطاة بالنباتات. هذا هو أحد الأسباب التي تجعلك تشعر دائمًا بالحرارة في المدينة ليلًا مقارنة بالبلد المجاور. وبحسب الباحثين ، فإن التأثير ، في الواقع ، يمكن أن يضيف ما يصل إلى 10 درجات فهرنهايت إلى درجات الحرارة المسائية في مدن مثل فينيكس.

مع استمرار تغير المناخ في ارتفاع درجات الحرارة ، مما ينتج عنه موجات حرّة خطيرة وطويلة الأمد ، سيتحمل الأشخاص الذين يعيشون في المدن العبء الناجم عن تأثيرات جزيرة الحرارة الحضرية ، بما في ذلك زيادة في الأمراض المرتبطة بالحرارة ، وتلوث الهواء ، واستخدام الطاقة كرنك السكان المحليين حتى مكيفات الهواء لتبقى باردة. وقال الباحثون إن الفهم الأفضل لما يفاقم تأثير جزيرة الحرارة قد يساعد مخططي المدن والمسؤولين الآخرين على مواجهة هذه المشكلات المتزايدة.

"بالنسبة للمدن الجديدة ، أو حتى الأحياء ، يمكن استخدام النتائج التي توصلنا إليها" في تصميم مخططات المباني التي من شأنها أن تساعد على تحسين درجة الحرارة "، قال بيلينك. إذا كانت المدينة تقع في مناخ حار ، وتريد المدينة تقليل درجة الحرارة وتقليل استهلاك الطاقة في المباني ، فيجب تجنب تخطيط الشبكة. ومع ذلك ، إذا كانت المدينة تقع في مناخ بارد ، فربما يجب استخدام بعض المجموعات المحلية من المباني على هيكل يشبه الشبكة مع المساحات الخضراء الكبيرة في وسط الأحياء لتعويض الآثار السلبية لـ [تأثير جزيرة الحرارة الحضرية ] خلال وقت الصيف

ومع ذلك ، أكد أن تخطيط المدن عملية معقدة تنطوي على العديد من العوامل التي تتأثر بالتخطيط - على سبيل المثال ، كفاءة حركة المرور. وقال "يجب أن تؤخذ في الاعتبار الراحة البشرية والرفاه والنقل والسلامة واستهلاك الطاقة". "لا توجد معادلة لتصميم مثالي للمدينة. بالنسبة للكثيرين ، يتم تعزيز إجراء التجربة والخطأ بشكل طبيعي في بعض النواحي ، ولكن بشكل مصطنع من خلال طرق أخرى من خلال التحضر. التحدي الذي يواجهه المخططون الحضريون هو كيفية تحسين كل هذه المعايير. دراستنا تسلط فقط المعلومات على واحد منهم

وقال بيلينك إن الفريق استخدم نماذج رياضية تم تطويرها لتحليل الهياكل الذرية في المواد - "أدوات الفيزياء الإحصائية الكلاسيكية" - لحساب كيفية تأثير تصميم المدينة على تأثير جزيرة الحرارة. قاموا بتكييف الصيغ التي تم إنشاؤها في البداية لتحليل كيفية تأثر الذرات الفردية في المادة بالقوى من الذرات الأخرى ، ثم قاموا بتقليل هذه العلاقات إلى أوصاف إحصائية أبسط لمسافات المباني إلى بعضها البعض.

ثم قاموا بتطبيقها على أنماط البناء المستخرجة من صور الأقمار الصناعية لـ 47 مدينة في الولايات المتحدة ودول أخرى ، بحيث تنتهي في النهاية برقم فهرس واحد لكل مدينة يتراوح بين صفر (اضطراب كلي) وواحدة (بنية بلورية مثالية). أخذوا في الاعتبار بيانات درجة الحرارة لكل مدينة ، داخل المدينة وخارجها ، لتحديد الفرق. وقال الباحثون إن التباين في تأثير التسخين يبدو أنه ناتج عن الطريقة التي تشع بها المباني الحرارة التي يمكن إعادة امتصاصها بواسطة المباني الأخرى التي تواجهها مباشرة.

وقال بيلينك: "هناك فرق هيكلي مميز للغاية بين شيكاغو ، أو مدينة نيويورك أو واشنطن العاصمة". "كما توضح بياناتنا ، لدى العاصمة بنية أقل تنظيماً ، مما يترجم إلى انخفاض تأثير جزيرة الحرارة الحضرية. ستكون المدن الأكثر سخونة في الليل هي شيكاغو ومدينة نيويورك ، في حين أن أروع المدن ستكون دالاس أو سياتل. "

قام الباحثون بتقييم كل ولاية أمريكية بشكل فردي ووجدوا ، على سبيل المثال ، أنه في ولاية فلوريدا وحدها ، تتسبب تأثيرات جزيرة الحرارة الحضرية في تكاليف زائدة بقيمة 400 مليون دولار لتكييف الهواء. وقال بيلينك "إن مبلغ 400 مليون دولار هو متوسط ​​تكلفة تكييف الهواء السنوية فقط للقطاع السكني ، بافتراض تأثير جزيرة الحرارة الحضرية على درجتين مئويتين في جميع مدن فلوريدا". "في الواقع ، سيكون هذا الرقم أعلى من ذلك بكثير ، لأن القطاع التجاري يقدم مساهمة كبيرة في تبريد أحمال الطاقة في المناطق الحضرية الكثيفة".

قال بيلينك إن فكرة الدراسة تطورت من اهتمامهم بفحص البنية النانوية لمواد البناء المختلفة ، بدلاً من أي تجارب ليلية ليلية في المدن الساخنة ، على الرغم من أننا "سافرنا إلى مدينة نيويورك خلال الصيف ولم نكن مولعين بشكل خاص وقال "الحرارة".

على الرغم من أن البحث "بدأ كتجربة صيفية ممتعة وممتعة" ، فقد أدرك العلماء بعد اختبار الخرسانة في المختبر "أن أنماط الخشونة على سطح المواد المختبرة تشبه النظرة التي لدينا مباشرة خارج مبنىنا عبر النهر ، أفق بوسطن ". "لقد بدأنا في التفكير فيما إذا كانت الشبكة المعقدة من المباني والطرق ، والمعروفة لنا باسم المدن ، تشبه سطح النانو للمواد الخام".

بعد إقامة صلة بين فيزياء النانو والتخطيط الحضري ، بدأوا في التفكير في قضايا أكبر ، من بينها "معالجة مسألة الأهمية والأهمية لمجتمعنا" ، قال بيلينك. "لماذا يجب أن نهتم بأن المدن تشبه البلورات أو السوائل؟ [لأن] لدينا جميعًا هدف مشترك يتمثل في تغيير العالم إلى مكان أفضل ".

كتبت مارلين سيمونز في نكسس ميديا ​​، وهي صحيفة إخبارية مشتركة تغطي المناخ والطاقة والسياسة والفن والثقافة.

العالم يعمل سرا على أنبوب فرس النهر

العالم يعمل سرا على أنبوب فرس النهر

أخذ خراف البحر من قائمة الأنواع المهددة بالانقراض لا يعني أننا يجب أن نتوقف عن حمايتهم

أخذ خراف البحر من قائمة الأنواع المهددة بالانقراض لا يعني أننا يجب أن نتوقف عن حمايتهم

كيفية تجنب الشعر المنغمس

كيفية تجنب الشعر المنغمس