Insula de căldură urbană, locul unde nu vrei să fii în această vară

Orașele din România, la fel ca majoritatea zonelor urbane din întreaga lume, resimt creșterea temperaturilor mai mult decât zonele rurale. Această diferență de temperatură observată între zonele urbane și cele rurale poartă denumirea de insulă de căldură urbană (ICU).

Fenomenul are multiple efecte negative asupra sănătății și a economiei, însă există diverse strategii de estompare. Multe dintre soluțiile găsite sunt ieftine și nu necesită tehnologii avansate, însă alegerea celor mai bune opțiuni presupune înțelegerea avansată a condițiilor specifice orașului.

Conceptul de insulă de căldură urbană și relevanța sa pentru România următorilor ani

România ar putea trece prin 2 până la 6 valuri de căldură extreme în următorii 30 de ani, iar insula de căldură urbană din orașele românești va depăși 2° C în timpul verii. Cu toate că intensitatea și numărul acestor valuri de căldură depind de regiune și de configurația specifică orașului, este evident că insulele de căldură urbane și valurile de căldură vor reprezenta o problemă serioasă pentru populația orașelor din România în următorii ani, notează dr. Lorena Axinte și arhitectul Bálint Halász pentru Infoclima.

Datele pentru insulele de căldură urbană din 2017 indică o diferență de temperatură între zonele urbane și cele rurale din Brașov, București și Cluj Napoca. Aceasta diferența a fost mult mai mare pe timp de noapte, când temperatura medie în cele 3 orașe a fost cu până la 5 °C mai mare decât în localitățile rurale din apropiere.

Geografia insulei de caldură urbana (ICU) este una dinamica, strâns legată de dezvoltarea orașului. O analiză a ICU din București arată că schimbările de utilizare a terenurilor (scăderea terenurilor cultivate și a suprafețelor împădurite, precum și creșterea suprafețelor construite) din perioada 1984–2016 au dus, de asemenea, la o extindere a ICU a orașului.

Herbel et al. au studiat impactul a trei valuri de căldură asupra ICU din Cluj Napoca în 2015. Utilizând date prin satelit, cercetătorii au reușit să delimiteze diferite puncte fierbinți din oraș. După cum era de așteptat, cele mai afectate locuri au inclus o zonă industrială situată în partea de nord-est a orașului, centrul vechi al orașului medieval și centrul comercial Vivo. În aceste locuri, temperatura a ajuns până la 55,7 °C. Cele mai scăzute temperaturi s-au înregistrat la Lacul de Acumulare de la Florești (23,4 ° C) și râul Someș, precum și în regiunile de pădure. Deoarece ICU are impact asupra sănătății și bunăstării, duce și la pierderi de productivitate, afectând economia.

ICU are impact și asupra mediului înconjurător. La Iași, cercetătorii au observat că în centrul orașului, caisul înflorește cu până la 4 zile mai devreme decât în ​​zonele rurale din proximitate.

În plus, numărul de ore de îngheț din centrul orașului a fost de doar 322, comparativ cu media sezonieră din mediul rural de 1328 ore. Stratul de zăpadă din centrul orașului a atins, de asemenea, o adâncime considerabil mai mică decât în ​​zonele înconjurătoare, chiar și după eliminarea factorilor de confuzie.

Insulă de căldură urbană, efecte negative asupra sănătății oamenilor

Nu este nevoie să fii om de știință pentru a observa că orașele se simt și sunt mai fierbinți decât zonele suburbane sau cele rurale din jur. Aceasta diferenta este efectul insulei de căldură urbană (ICU) și poate varia de la câteva grade până la peste 10 °C.

Deși pot exista excepții, valorile maxime ale ICU tind să se dezvolte noaptea și când vânturile sunt slabe. Diferențele de temperatura pot fi măsurate atât la nivel atmosferic (de exemplu, prin stații meteorologice obișnuite sau prin senzori), cât și la nivel de suprafață (de exemplu, prin date prin satelit Landsat).

”Insula de căldură urbană sporește căldura excesivă din orașe în timpul valurilor de căldură și are efecte negative asupra sănătății oamenilor și a funcțiilor orașului”

Banca Mondială – 2020

Există mulți factori care duc la încălzirea zonelor urbane, iar diferitele lor combinații pot influența intensitatea insulei de căldură urbană. Infograficul celor de la Banca Mondială înfățișează variația temperaturii (care scade spre marginea orașului și crește în partea mai densă, construită) și factorii care contribuie la temperaturi mai ridicate.

Acoperirea terenurilor (land cover) într-un oraș are un rol esențial in ICU. Acest lucru se datorează albedoului orașului (capacitatea suprafețelor urbane de a reflecta radiația solară), care poate determina cantitatea de căldura captata și stocată de clădiri și drumuri .

Zonele verzi ajută deoarece oferă umbră, deviază radiațiile solare, permit infiltrarea apei în sol și creșterea umidității în atmosferă. Cu toate acestea, proiectarea zonelor urbane verzi trebuie să fie echilibrată pentru a oferi suficientă umbrire în timpul zilei, fără a împiedica circulația aerului și răcirea pe timp de noapte.

Alți factori importanți care influențează dimensiunea, forma și intensitatea ICU sunt densitatea populației, lățimea și orientarea străzilor, precum și înălțimile clădirilor. Activitățile antropice (transport, industrie, răcirea și încălzirea clădirilor) au, de asemenea, un rol in ICU. Pe lângă acestea, topografia unui oraș (care afectează condițiile locale de vânt), zona climatică și condițiile meteorologice determină variații ale ICU.

ICU – locuitorii din mediul urban sunt cei mai afectați

Deși valurile de căldură sunt mai puțin șocante sau vizibile în comparație cu alte evenimente meteorologice extreme (cum ar fi tornadele, furtunile cu grindină sau inundațiile), ele au un impact mare asupra activităților socio-economice. În Europa, temperaturile extreme sunt printre cele mai mari pericole naturale, alături de inundații, furtuni și valuri de frig.

• Locuitorii din mediul urban sunt cei mai afectați, iar categoriile mai vulnerabile includ copii și vârstnici, persoane cu dizabilități, femei însărcinate, lucrători în aer liber (de exemplu, fermieri, muncitori în construcții, etc.), sportivi și persoane fără adăpost.
• Persoanele defavorizate din punct de vedere economic sunt, de asemenea, mai vulnerabile, atunci când nu își pot permite sa își răcească locuințele sau când sunt forțate să lucreze în condiții meteorologice vitrege.

Stresul cauzat de căldură afectează în mod direct sănătatea umană, manifestându-se prin diferite simptome, cum ar fi lipsa de concentrare, epuizare, deshidratare, crampe, tulburări circulatorii, infarct și chiar deces. Alte condiții preexistente pot fi, de asemenea, agravate, deoarece sistemul cardiovascular este tensionat atunci când corpul se luptă să-și regleze temperatura și să elibereze căldura. Există, de asemenea, efecte indirecte, cum ar fi o creștere a accidentelor de muncă și o scădere a productivității muncii.

Unele efecte pozitive asociate cu ICU pot fi nevoia redusă de încălzire a clădirilor în timpul iernii, precum și prelungirea sezonului de vegetație (aproximativ 15 zile suplimentare) în zonele urbane în comparație cu împrejurimile lor.

Modalități de reducere și adaptare la ICU. Crearea unui mediu termic mai bun

Scăderea expunerii solare și atenuarea efectelor negative ale ICU se poate realiza printr-o gamă largă de metode. Cu toate acestea, metodele trebuie să fie foarte bine adaptate contextului și să implice planificarea detaliată a spațiilor publice, a clădirilor și a cartierelor. De asemenea, planificarea teritorială trebuie integrată la nivel regional.

Întrucât nu există o soluție perfectă, care să îndeplinească toate obiectivele (uneori contradictorii) ale unui oras, este necesară o analiză cantitativă a diferitelor politici și opțiuni de proiectare pentru a obține un echilibru.

• VEGETAȚIE ȘI UMBRIRE  – Creșterea spațiului dedicat copacilor este un instrument primar și extrem de eficient pentru reducerea ICU. Acesta implică o abordare atentă a proiectării zonelor verzi prin alegere adecvată a speciilor pentru maximizarea umbririi copertinei copacilor și a potențialului de evapotranspirație a zonei. Folosirea pereților verzi și a acoperișurilor verzi adaptate la confortul termic local poate fi, de asemenea, o parte a strategiei de proiectare ecologică. Umbrirea poate fi asigurată și prin instrumente arhitecturale. Un exemplu este extinderea suprafețelor orizontale expuse la soare, folosind structuri de umbrire verticale și proiectându-le cu o capacitate termică ridicată. Structurile arhitecturale care oferă umbrire intermitentă pot fi o opțiune în zonele cu deficit de apă, care nu pot susține copaci mari.
• MATERIALE ȘI CULORI – Drumurile și acoperișurile au, de obicei, un albedo scăzut datorită culorii închise, absorbind un nivel ridicat de radiație solară. Utilizarea materialelor cu albedo mare poate fi o modalitate eficientă de a reduce ICU în anumite situații. O practică obișnuită este văruirea asfaltului și a acoperișurilor negre, instalarea pavajelor reflectorizante, sau adaptarea culorilor clădirilor. De exemplu, New York vopsește în alb acoperișurile clădirilor deținute de oraș. Trotuarele cu albedo crescut pot duce la reducerea temperaturilor cu pana la 12 °C, diminuând semnificativ și temperatura atmosferica. Cu toate acestea, suprafețele cu albedo ridicat pot avea și dezavantaje, precum creșterea costurilor de încălzire în timpul iernii sau reducerea precipitațiilor și, implicit, a evapotranspirației. De asemenea, mărirea albedoului trebuie să fie planificată astfel încât să nu reflecte radiația solară înapoi către pietoni (deoarece reduce confortul termic) sau către clădiri.

Alte soluții din aceeași categorie constau în utilizarea materialelor, a sistemelor și a pavajelor de captare și stocare a căldurii. De asemenea, limitarea zonelor de parcare pavate nu numai că permite reducerea suprafețelor cu albedo scăzute, dar poate mari și spațiul alocat copacilor.

• APA – Pe langă verdeață, și apa poate ajuta în reducerea efectului ICU. Printre soluții se numară: creșterea potențialului de evaporare prin pavaje permeabile, crearea de sisteme de retenție a apei, crearea corpurilor de apă și instalarea de fântâni. Totuși, corpurile de apă emit noaptea căldura stocată în timpul zilei, ceea ce poate avea efecte negative asupra confortului termic în anumite circumstanțe. Acest efect negativ poate fi atenuat prin utilizarea mai multor corpuri de apă mai puțin adânci distribuite în zona urbană. Efectul de răcire al apei depinde în mare măsură de contextul urban. De exemplu, permeabilitatea amenajării urbane înconjurătoare, ventilația și proiectarea adecvată a spațiilor albastre necesită luarea în considerare a caracteristicilor locale (adâncime, geometrie, dimensiune, distribuția corpurilor de apă, etc.).
• REDUCEREA EMISIILOR ANTROPOGENICE DE CĂLDURĂ – Activitățile umane sunt, de asemenea, un factor care contribuie la ICU. Emisiile antropice de căldură pot fi reduse, de exemplu, prin crearea de clădiri eficiente din punct de vedere energetic (prin orientare optimă a clădirii, izolație, umbrire și sisteme de construcții eficiente din punct de vedere energetic) și prin tranziția către forme de transport mai sustenabile. Deși răcirea mecanică (prin folosirea aparatelor de aer condiționat) restabilește nivelul de confort interior, nu reprezintă o soluție viabila pe termen lung, deoarece consumă multă energie și emite căldură în exterior.
• FORMA URBANĂ – Un obiectiv pe termen mai lung și mai complex este planificarea spațiului urban într-un mod care să permită fluxul de aer și umbrirea. Acest lucru poate fi realizat prin variația înălțimilor clădirilor și a lățimii străzilor, având în vedere microclimatul unic al orașului și al cartierului, și realizând o anumită porozitate a țesăturii urbane. Acest microclimat unic depinde de morfologia urbană, de factorul de vedere al cerului, de direcțiile dominante ale vântului, de inversiunea meteorologică și de particularitățile regiunii geografice. Optimizarea spațiului dintre clădiri și luarea în considerare a orientării clădirii poate contribui, de asemenea, la reducerea ICU. Diferite geometrii urbane cu o densitate similară pot duce la radiații semnificativ diferite pe sol și pe fațade, în funcție de configurație .

Politicile urbane trebuie să țină seama de efectul ICU. Multe aspecte ale formei urbane (de exemplu, dimensiunea, orizontul și policentricitatea, structura canionului urban, întinderea și compactitatea) pot afecta climatul urban, indicând potențialul formei și a structurii urbane de a atenua stresul termic urban. Evaluarea cantitativă a acestor factori este necesară pentru a sprijini luarea deciziilor urbane și strategia de amenajare a teritoriului.

De exemplu, crearea coridoarelor de ventilație urbană (inclusiv formarea sistemelor de răcire urbană la scară mică pentru a spori distribuția orizontală a răcirii) implică crearea de gradienți de temperatură în oraș, cu o poziționare atentă a zonelor verzi, a spațiilor deschise, a materialelor, a umbririi și a corpurilor de apă. Acest lucru permite, de exemplu, crearea așa-numitului efect de briză de parc.

ALTE STRATEGII – Orașele din întreaga lume au dezvoltat, de asemenea, un set de instrumente reactive (mai degrabă decât preventive), pentru a reduce efectele negative ale ICU. De exemplu, orașul Paris a creat o aplicație care informează rezidenții și oferă asistență în perioadele fierbinți. Diverse orașe europene au instalat perdele de apă, vaporizatoare și fântâni, pentru a ajuta locuitorii să se răcească pe tot parcursul zilei. În plus, sistemele de irigare a pavajelor au fost testate cu succes la Nisa (Franța) în proiecte pilot.

Barcelona face un pas mai departe, transformând unele dintre școlile sale în adăposturi climatice deschise tuturor rezidenților. Locurile de joacă ale școlilor sunt transformate prin introducerea vegetației, a spațiilor umbrite și a punctelor de apă.

Nevoia de mobilizare a politicilor

Pe măsură ce planeta se confruntă cu temperaturi în creștere și valuri de căldură tot mai frecvente, zonele urbane sunt deosebit de afectate. Efectul insulei de căldură urbană este determinat de factori locali specifici, iar combinația lor este foarte dependentă de context.

Atenuarea efectelor negative ale ICU necesită o înțelegere profundă a locației și, pe baza acesteia, o combinație de măsuri diferite. Din acest motiv, este vital să existe o strategie cuprinzătoare care să ia în considerare combinația și interacțiunea dintre diferite abordări, și care să fie adaptabilă unui context schimbător.