Лето в мегаполисе может быть настоящим испытанием. Раскаленный асфальт, пышущие жаром здания, духота и отсутствие свежего воздуха — всё это не просто дискомфорт, а проявление феномена, известного как «городские острова тепла».
Эффект городского теплового острова (Urban Heat Island) впервые описал в 1810-х годах британский метеоролог Люк Говард. В ходе измерений температуры в Лондоне и его окрестностях для книги «Климат Лондона» он заметил, что в городе всегда теплее, чем в пригородах, вне зависимости от времени года. Анализ данных подтвердил, что эта разница вызвана человеческой деятельностью. Позже, с развитием технологий и экологического мониторинга, эффект был зафиксирован во всех крупных городах мира, а его влияние на глобальное изменение климата стало очевидным. Ученые установили, что тепло, выделяемое городскими районами, может нагревать атмосферу на расстоянии тысяч километров.
Эффект городского теплового острова проявляется в виде плато тёплого воздуха над городом, где температура возрастает по направлению к центру. Это плато неоднородно: парки и водоёмы создают островки холода, а транспорт, промышленные зоны и плотная застройка генерируют тепло. На границах города и пригорода или между промышленными и жилыми районами может возникать резкий перепад температуры — так называемый «утёс острова тепла», достигающий нескольких градусов. В центре крупных городов формируется пик тепла — зона с максимальной температурой.
Разница между этой температурой и фоном окружающей сельской местности называется интенсивностью теплового острова. В мегаполисах может быть несколько таких пиков из-за плотной застройки. «Рельеф» теплового острова зависит от уникальной структуры города. При стабильной погоде интенсивность эффекта варьируется в течение суток, достигая пика через несколько часов после заката и минимума в середине дня. Например, поздней осенью в вечерней Москве разница температур может достигать 10 градусов. Если в центре, в районе Кремля, будет слабый плюс, в Подмосковье температура может быть и минус 7 градусов.
Почему же города так сильно нагреваются?
Причины кроются в их застройке и инфраструктуре. Традиционные городские материалы — асфальт дорог, бетонные тротуары, кирпичные и стеклянные фасады зданий — обладают низкой отражательной способностью (низким альбедо) и высокой теплоемкостью. Это значит, что они поглощают большую часть солнечного излучения днем, накапливая тепло, а затем медленно отдают его ночью, не позволяя городу остыть.
В отличие от сельской местности, где растительность охлаждает воздух через процесс эвапотранспирации (испарения воды с листьев), в городах мало зелени. Вместо деревьев и травы, которые могли бы обеспечить тень и влажное охлаждение, мы видим обширные площади, запечатанные непроницаемыми поверхностями. Добавьте к этому антропогенное тепло: работающие кондиционеры, выхлопные газы автомобилей, промышленные процессы и даже просто тепло человеческих тел — всё это вносит свой вклад в общее потепление городского воздуха. Высокие здания, плотно стоящие друг к другу, создают так называемые «городские каньоны», которые задерживают тепло и препятствуют естественной циркуляции воздуха, усиливая парниковый эффект внутри города.
Явление городского острова тепла вызывает беспокойство из-за множества негативных последствий, которые оно имеет, в частности, для качества жизни в городских районах и здоровья человека, а также для окружающей среды, от которой зависит жизнедеятельность людей. Остров тепла с большой вероятностью, продолжительностью, мощностью проявляется в течение 8-10 месяцев в городах стран с теплым климатом и в летний период в городах средних широт.
Сильная жара может вызвать ощутимый дискомфорт и обострить уже существующие хронические заболевания. Жара усугубляет проблемы с дыханием, увеличивает риски тепловых ударов и сердечно-сосудистых заболеваний, особенно среди пожилых людей, детей и людей с хроническими недугами. Городские острова тепла также создают местные климатические колебания в дополнение к ухудшению качества воздуха и воды, что сказывается не только на людях, но и на окружающих экосистемах. Кроме того, более высокие температуры способствуют образованию смога и озона на уровне земли, ухудшая качество воздуха.
Хотя городской остров тепла не является проявлением изменения климата и влияет на него лишь косвенно, борьба с городскими островами тепла является способом смягчения местных последствий этого глобального негативного явления. И в настоящее время в мире существуют проверенные и эффективные способы смягчения эффекта городских островов тепла, которые активно внедряются повсеместно.
Одним из самых действенных и эстетически приятных решений является масштабное озеленение. Посадка деревьев вдоль улиц и создание новых парков и зеленых зон не только улучшают внешний вид города, но и выполняют важную климатическую функцию. Деревья дают тень, которая может снизить температуру поверхности асфальта и стен на 10-20 градусов Цельсия, а также охлаждают воздух вокруг себя благодаря эвапотранспирации. Деревья и растительность также могут уменьшить сток ливневых вод и защитить почву от эрозии.
Выращивание зеленых насаждений на крышах снижает температуру их поверхностей и окружающего воздуха и дает возможность более эффективного использования ливневых вод. Установка прохладной крыши, изготовленной из материалов или покрытий, отражающих солнечный свет, также снижает температуру в здании, повышает комфорт жителей и уменьшает потребность в электроэнергии.
Примеры таких подходов можно увидеть в Сингапуре, который активно реализует концепцию «Города в саду», интегрируя обширные зеленые насаждения, вертикальные сады и даже «Супердеревья» в свою городскую ткань. Или в Милане, где знаменитые «Вертикальные леса» (Bosco Verticale) — жилые башни, покрытые тысячами деревьев и кустарников, — демонстрируют, как зелень может быть включена в высотную застройку, обеспечивая охлаждение и биоразнообразие.
Другим эффективным и относительно простым методом является использование светлых и отражающих поверхностей, так называемых белых крыш. Вместо темных материалов, которые поглощают до 90% солнечного света, белые или светлые покрытия могут отражать до 80% излучения. Это значительно снижает температуру поверхности крыши, что, в свою очередь, уменьшает теплопередачу внутрь здания и снижает нагрузку на системы кондиционирования.
Некоторые города, например Нью-Йорк и Калифорния, уже приняли политику, стимулирующую или даже требующую установки прохладных крыш на новых или ремонтируемых зданиях. Программа Cool Roofs в Нью-Йорке успешно перекрасила миллионы квадратных футов крыш в белый цвет, что не только снизило температуру в зданиях, но и уменьшило общегородскую жару.
Также стоит отметить прохладные тротуары. Использование для мощения улиц материалов, которые остаются более прохладными, чем обычный асфальт, не только охлаждает окружающий воздух, но также может уменьшить сток ливневой воды и улучшить видимость на дороге в ночное время суток.
И конечно разумное планирование. В городском планировании на уровне проектирования и строительства зданий и сооружений принятие стратегии по развитию биоклиматической архитектуры и энергоэффективности объектов может существенно снизить потребность в кондиционировании воздуха. Также рост урбанизированных территорий, пропорциональный росту городских парков и рекреационных зон, помогает защитить природную среду и делает урбанизированную более комфортной и пригодной для жизни. Так, в Нью-Йорке «остров тепла» более распределенный из-за того, что в центре находится крупный парк, который рассеивает тепло.
На концентрацию тепла влияют не только зеленые зоны, но и большие реки, а также планировка — обилие широких проспектов облегчает циркуляцию воздуха. В пустынных зонах, наоборот, города становятся полюсами холода.
Борьба с городскими островами тепла — это не просто теоретическая концепция, а практические, масштабируемые решения. Инвестиции в озеленение и «прохладные» материалы не только улучшают климат в городах, но и способствуют снижению энергопотребления, улучшению здоровья горожан и повышению качества жизни. Это реальные шаги на пути к созданию более устойчивых, комфортных и «прохладных» мегаполисов в условиях меняющегося климата.
Москва
