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
- Светлые и отражающие материалы. Покрытия с высоким альбедо отражают солнечные лучи. Использование «холодных крыш» и светлых тротуаров снижает температуру поверхности на 10–20 °C.
- Вертикальное озеленение. Зеленые фасады и крыши не только снижают температуру, но и улучшают качество воздуха, снижая уровень частиц PM2.5.
- Увеличение числа искусственных водоемов и фонтанов. Вода эффективно охлаждает воздух через испарение. Водные объекты в парках способствуют локальному снижению температуры на 1–3 °C.
- 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.