Почему мегаполисы нагреваются

Жители крупных городов все чаще сталкиваются с аномальной жарой. Этому есть научное объяснение — эффект городского острова тепла (ГОТ). В среднем температура в центре мегаполиса может быть на 1,5–7 °C выше, чем в прилегающих сельских районах. «‎Рамблер» расскажет подробнее об этом феномене.

Природа городского теплового острова

Города поглощают и медленно отдают тепло из-за преобладания искусственных поверхностей (асфальт, бетон, стекло), которые обладают низкой альбедо (отражающей способностью) и высокой теплоемкостью. Исследование Science Direct, 2015 показало, что поверхности в городах поглощают до 80 процентов солнечной радиации, тогда как растительные покровы — лишь 20–30 процентов.

Дополнительный вклад вносят:

• тепловые выбросы от транспорта, промышленности и кондиционеров;
• ограниченная вентиляция из-за плотной застройки (т.н. эффект «урбан-каньонов»);
• недостаток зеленых зон, испаряющих влагу и охлаждающих воздух.

Города без рекламы: где запрещены наружные вывески

Эмпирические данные и измерения

Согласно спутниковым данным NASA MODIS, температура поверхности в центре Лос-Анджелеса превышает температуру окружающих пригородов на 5–8 °C в летние месяцы (NASA Earth Observatory, 2019). Аналогичные данные были получены и для Москвы: в жаркие дни разница температур между центром и сельской местностью Подмосковья составляет в среднем 4–6 °C.

Роль влажности и испарения

Растительность в сельской местности активно испаряет влагу, что способствует охлаждению воздуха — этот процесс называется эвапотранспирацией. В городах он почти отсутствует. Как показано в исследовании Science Direct, базирующемся на данных Landsat за 1984–2012 гг, именно испарение играет ключевую роль в разнице между дневными и ночными температурами в мегаполисах и деревнях.

Ночные пики тепла

Одна из особенностей эффекта городского острова тепла — высокая температура в ночное время. Мегаполисы медленно отдают накопленное за день тепло, что нарушает естественное охлаждение и ухудшает условия сна. Это подтверждают опубликованные в Science Direct данные: ночная температура в городах в среднем выше на 2–3 °C, особенно в условиях антициклона и безветрия.

Последствия

1. Риски для людей

• Повышенная смертность. Во время волны жары в Европе в 2003 году во Франции погибло более 14 000 человек. Исследование Science Direct, 2006 показало, что большинство смертей произошло именно в районах плотной застройки.
• Обострение заболеваний. Жара усугубляет течение сердечно-сосудистых и дыхательных заболеваний, увеличивает риск теплового удара и обезвоживания. Особенно уязвимы пожилые люди, дети и люди с избыточным весом.
• Рост потребления энергии. Увеличение температуры ведет к росту использования кондиционеров. По данным 2001 года, на охлаждение зданий в крупных городах США уходит до 40 процентов электроэнергии летом.

Влияние на климат в целом

• Локальное изменение осадков. Города создают собственные микроклиматы: из-за тепла усиливается восходящий поток воздуха, что может провоцировать грозы и резкие ливни. Об этом сообщается в исследовании увеличения осадков над Атлантой и Хьюстоном, опубликованном в Journal of Applied Meteorology and Climatology.
• Воздействие на глобальное потепление. Хотя эффект городского острова тепла — локальное явление, в масштабах всей планеты плотная застройка и рост мегаполисов способствуют изменению климата через увеличение выбросов CO₂ и нарушение естественных экосистем.

Решения и стратегии смягчения

1. Светлые и отражающие материалы. Покрытия с высоким альбедо отражают солнечные лучи. Использование «‎холодных крыш» и светлых тротуаров снижает температуру поверхности на 10–20 °C.
2. Вертикальное озеленение. Зеленые фасады и крыши не только снижают температуру, но и улучшают качество воздуха, снижая уровень частиц PM2.5.
3. Увеличение числа искусственных водоемов и фонтанов. Вода эффективно охлаждает воздух через испарение. Водные объекты в парках способствуют локальному снижению температуры на 1–3 °C.
4. Грамотное городское планирование. Расчет направлений ветра, чередование зеленых зон и зданий, контроль этажности — все это формирует «прохладные коридоры» в городской среде.

Эффект городского острова тепла — не только климатическая, но и социально-медицинская проблема, требующая междисциплинарного подхода. Без срочных мер по адаптации и устойчивому городскому планированию мегаполисы станут все менее пригодными для жизни в условиях глобального потепления.

Ранее мы рассказывали про городские субкультуры, о которых мало кто знает.