شهرهای جهان تا سال ۲۰۵۰ شاهد هجوم سیل عظیمی از جمعیت خواهند بود و این وظیفه توسعه‌دهندگان و برنامه‌ریزان شهری است که دریابند چگونه محیط‌های شهری را برای برآوردن نیازهای زندگی و کار این جمعیت به سرعت در حال گسترش تطبیق دهند. این باور عمومی وجود دارد که آسمان‌خراش‌های بلندتر و متراکم‌تر راه پیشرفت هستند، زیرا استفاده از فضا را بهینه می‌کنند، افراد بیشتری را در هر متر مربع در خود جای می‌دهند و پراکندگی شهری را محدود می‌کنند اما با توجه به تعهدات جهانی نسبت به اهداف کاهش انتشار کربن و تغییرات آب‌وهوایی، این راهکار چندان پایدار و دوستدار محیط زیست به حساب نمی‌آیند.

معایب زیست‌محیطی آسمان‌خراش‌ها

ساختمان بلند به معنای استفاده از مصالح بیشتر است که باید به اندازه کافی مقاوم باشند تا ارتفاعات ۴۰۰، ۶۰۰، ۸۰۰ متر و حتی بیشتر را تحمل کنند. این امر به‌طور قابل توجهی ردپای کربن را افزایش می دهد. این حقیقت با ارزیابی چرخه کل زندگی انتشار کربن به معنای کربن عملیاتی و مجسم در ساختمان‌ها و محیط‌های شهری مختلف اثبات شده است.

کربن عملیاتی زمانی تولید می‌شود که یک ساختمان در حال خدمت است و کربن مجسم تمام کربن پنهان و پشت صحنه تولید شده در طول استخراج، تولید، حمل‌ونقل و ساخت مواد خام مورد استفاده برای ساخت یک بنا، در کنار تمام کربنی است که در طول فرآیندهای تعمیر و نگهداری، نوسازی، تخریب یا جایگزینی تولید می‌شود. در مقیاس جهانی، بخش ساخت‌وساز مسئول تأثیر قابل‌توجهی بر محیط زیست است.

از سوی دیگر وجود آسمان‌خراش‌ها در یک منطقه شهری باعث ایجاد جزایر گرمایی می‌شود، زیرا دمای بالا منجر به محبوس شدن گرما بین سطح خیابان و ساختمان‌ها می‌شود و از سرد شدن طبیعی دما هنگام غروب خورشید جلوگیری می‌کند.

علاوه بر این هر چه باد بیشتر باشد، کیفیت هوا بهتر است زیرا ذرات آلودگی را از بین می‌برد. شهرهایی با تهویه طبیعی کم، تعداد زیادی آسمان‌خراش و خیابان‌های باریک، منجر به بروز «اثر دره» می‌شوند که طی آن عوامل سمی در لایه‌های بالایی به دام می‌افتند. این شرایط در هنک‌کنگ بسیار رایج است که در آن وجود آسمان‌خراش‌ها در امتداد ساحل، راه نسیم دریا را مسدود می‌کند و آلودگی را افزایش می‌دهد. این بناهای سربه‌فلک‌کشیده همچنین نمی‌توانند به راحتی به مسکن، کارخانه یا مغازه تغییر کاربری داده شوند. در مقابل، ساختمان‌های کم ارتفاع قدیمی می توانند بارها و بارها بازسازی شوند و تغییر کاربری بدهند.

تأثیر آسمان‌خراش‌ها بر محیط زیست

اولین ۵۰ آسمان‌خراش جهان بین سال‌های ۱۹۳۰ تا ۲۰۱۰، طی ۸۰ سال و ۵۰ آسمان‌خراش دیگر طی دوره ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۵ ساخته شد. پس از آن ساخت آسمان‌خراش‌ها با رشدی غیرقابل توقف رونق گرفت.

با گذشت سال‌ها، ساختار آسمان‌خراش‌ها از بتن انحصاری به استفاده از موادی مانند فولاد و شیشه و حتی مواد پایدارتر مانند چوب تبدیل شد و طراحی آن‌ها مسیری را در پیش گرفت که به‌نظر می‌رسد از فیلم‌های علمی-تخیلی الهام گرفته باشد، زیرا میزان بالا و فراتر از تصوری را از خودکفایی برای آن‌ها فراهم می‌آورد.

امروزه بخش‌های معماری و ساخت‌وساز توسط استاندارد ISO15686 هدایت می‌شوند که عواملی مانند مواد، انرژی مصرفی، سیستم‌های ساخت‌وساز و بسیاری موارد دیگر را در نظر می‌گیرد و استانداردهای گوناگونی برای ساختمان‌ها ارائه شده است تا آن‌ها را در مسیر پایداری و سازگاری با محیط زیست قرار دهد. با این وجود با توجه به مطالعه جداسازی تراکم از ارتفاع در تجزیه و تحلیل انتشار گازهای گلخانه‌ای چرخه زندگی شهرها، آسمان‌خراش‌ها تأثیر مثبتی بر محیط زیست ندارند.

محققان دریافته‌اند که زنجیره‌ای از آسمان‌خراش‌ها در طول عمر مفید خود در مقایسه با منطقه‌ای با ساختمان‌های کوتاه‌تر با تعداد ساکنان یکسان، ۱۴۰ درصد گازهای گلخانه‌ای بیشتری تولید می‌کنند، چراکه آسمان‌خراش‌ها نسبت به ساختمان‌های کوتاه‌تر به ساختارهای سنگین‌تر، پایه‌های ضخیم‌تر و استفاده بیشتر از مواد با ردپای کربن بالاتر نیاز دارند.

مزایای آسمان‌خراش‌ها برای زندگی شهری

آسمان‌خراش‌ها امکان داشتن کاربری‌های مختلف را در یک بنای واحد فراهم می‌آورد و افراد بیشتری را در یک ساختمان متمرکز می‌کند، بنابراین طرفداران این سازه‌های شهری استدلال می‌کنند که آسمان‌خراش‌ها به فشرده‌سازی فعالیت‌های مختلفی در یک مکان که کمک می‌کنند که به‌طور معمول در ساختمان‌های مختلف انجام می‌شود.

از سوی دیگر روند روزافزون رشد جمعیت در شهرها و کمبود فضا برای جا دادن به آن‌ها، همچنین وجود فضایی برای پاسخ‌گویی به نیازهای اجتماعی این جمعیت، نیاز به وجود سازه‌های بلندتر و کارآمدتر را در شهرها بالا می‌برد. با این حال تردیدی نیست که این ساخت‌وسازها باید مطابق با معیارهای پایداری طراحی و ساخته شوند.

بنابراین زمان آن رسیده که برنامه‌ریزان شهری کل چرخه عمر کربن یک ساختمان را در نظر بگیرند و تأثیر تراکم و ارتفاع شهری را در عین توجه به نیازهای جمعیت در حال رشد متعادل کنند.

کاهش تأثیرات زیست‌محیطی منفی آسمان‌خراش‌ها

ساخت‌وسازهای جدید شهری پیرو مجموعه‌ای از قوانین استانداردسازی برای کاهش اثرات زیست‌محیطی منفی بناها است، برای سازه‌های موجود نیز راهکار ارائه‌شده، بازسازی محسوب می‌شود.

این اقدام به بهبود وضعیت آسمان‌خراش‌های موجود و تطبیق آن‌ها با استانداردهای فعلی منجر می‌شود و تاکنون برای بناهایی هم‌چون ساختمان امپایر استیت، یکی از نمادهای معماری نیویورک با ۴۴۳.۲ متر ارتفاع انجام گرفته است. این اقدام تا ۳۸ درصد صرفه‌جویی در هزینه انرژی سالانه و دریافت گواهی‌نامه LEED (گواهی مدیریت انرژی و طراحی زیست‌محیطی) را برای این بنا به همراه داشت.

از نظر مواد مورد استفاده در ساخت‌وساز نیز چوب یا راه‌حل‌های پایدار پیشنهاد می‌شود که در آن آسمان‌خراش‌ها عملکردی زیست‌محیطی یا حتی اجتماعی داشته باشند. ساختمان میوستورنه در نروژ با ارتفاع ۸۵.۴ متر یکی از بلندترین ساختمان‌های چوبی در جهان است. اگر دی‌اکسیدکربن جذب‌شده توسط درختان را در نظر بگیریم، چوب دارای ردپای کربن‌خنثی یا حتی منفی است. بنابراین با تنظیم جنبه‌های مختلف ساخت این بناها، بشر مجبور نخواهد بود بین آسمان‌خراش‌ها یا حفاظت از محیط‌زیست یکی را انتخاب کند، به‌ویژه که زندگی عمودی برای آینده امری ضروری به نظر می‌رسد.

واقعیت این است که آسمان‌خراش‌ها در صورت تداوم ساخت به شیوه‌های گذشته بلایای زیست محیطی هستند و شهرها را می‌کشند، بنابراین بازسازی و بهسازی آن‌ها نقش بسزایی در برخورداری از مزایای بالقوه آن‌ها برای شهرهای آینده دارد.

پایدارسازی آسمان‌خراش‌ها

جمعیت شهری جهان به‌طور پیوسته در حال افزایش است و سازمان ملل متحد پیش‌بینی کرده است تا سال ۲۰۵۰ از ۳.۶ میلیارد به ۶.۳ میلیارد خواهد رسید. این افزایش به معنای توسعه ساختمان‌های سربه‌فلک‌کشیده و آسمان‌خراش‌ها برای جای دادن تعداد بیشتری از افراد، ضمن اشغال فضای کمتر است. بنابراین جهان آینده شاهد افزایش محبوبیت و ارتفاع آسمان‌خراش‌ها خواهد بود. تقاضای بیشتر برای آسمان‌خراش‌ها نیازمند استفاده از فناوری‌های جدید و طراحی‌های نوآورانه برای پایدارتر شدن و کاهش تأثیرات منفی آن‌ها بر محیط است که به کمک راهکارهای زیر می‌توان به آن دست پیدا کرد.

مصالح ساختمانی با منابع محلی

ساخت آسمان‌خراش‌ها تأثیر قابل‌توجهی بر محیط‌زیست دارد و استفاده از مصالح محلی می‌تواند تأثیر آن را در طول ساخت‌وساز کاهش دهد. برج بانک آمریکا در نزدیکی میدان تایمز، یکی از بلندترین ساختمان‌های نیویورک است و با ۴۰ درصد مواد محلی ساخته شده است تا روشی برای کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای در فرآیند انتقال و حمل‌ونقل از نقاط دورتر باشد.

طراحی مقاوم در برابر باد

آسمان‌خراش‌ها برای پایداری در برابر بادهای شدید با افزایش ارتفاع نیازمند مقاومت بیشتری هستند. برج شانگهای با ارتفاع ۶۳۲ متر بعد از برج خلیفه دبی از نظر اندازه در رتبه دوم قرار دارد، به این معنی که باید در بالاترین نقطه خود در برابر آب‌وهوای شدید مقاومت کند. طراحی ستون خمیده این برج به‌طرز هوشمندانه‌ای به‌منظور تغییر جهت نیروی باد انجام گرفته است که امکان ساخت‌وساز قوی‌تر با منابع کمتر را فراهم می‌آورد.

ساختمان‌های سبز

آسمان‌خراش‌های خاصی در تلاش برای سبزتر شدن طراحی شده‌اند که با پوشش گیاهی سبز در سرتاسر سازه خود معرفی می‌شوند. برج سبز سنگاپور یک نمونه ایده‌آل از معماری سبز است و با پوشش گیاهی سرسبزی که به‌طور استراتژیک در سراسر آن قرار گرفته است، ردپای کربن ساختمان را کاهش می‌دهد و در عین حال محیط طبیعی آرامش‌بخش‌تری را برای ساکنان ایجاد کند.

سنگاپور همچنین خانه هتل اواسیا داون‌تاون است که با ۲۱ گونه گیاهی سرسبز پوشیده شده و خانه‌ای برای پرندگان و حیوانات در قلب یکی از پر سازه‌ترین شهرهای جهان است. در واقع نسبت کلی زمین سبز این بنا ۱۱۰۰ درصد است، به این معنی که در این ساختمان ۱۰ برابر بیشتر از آن‌چه که در همان قطعه زمین، فضای مسکونی وجود دارد سرسبزی وجود دارد. باغ‌های روباز برج نیز نیاز به تهویه مکانیکی را کاهش می‌دهد.

توربین‌های بادی

آسمان‌خراش‌ها علاوه بر مقاومت در برابر بادهای شدید، فرصتی بی‌نظیر برای بهره‌گیری از آن‌ها به‌عنوان منبع انرژی پایدار دارند. مرکز تجارت جهانی بحرین که توسط شرکت مهندسی چندملیتی اتکینز ساخته شده، شامل توربین‌های بادی کاربردی در طراحی خود است. این ساختمان ۲۴۰ متری از برج‌های باد سنتی الهام گرفته شده است و اطمینان می‌دهد که باد به توربین‌های متصل به نمای ساختمان هدایت می‌شود.

نماهای تنظیم‌کننده دما

تنظیم دما و حفظ انرژی خواه گرمایش در کشورهای سردتر یا سرمایش در محیط‌های گرم‌تر، یکی از مهم‌ترین بخش‌ها در پایدارسازی آسمان‌خراش‌ها محسوب می‌شود. سیستم‌های تهویه مطبوع و گرمایش مرکزی از منابع قابل‌توجهی استفاده می‌کنند و ردپای کربن بیشتری را برای ساختمان‌های بزرگ ایجاد می‌کنند. چندین سازه جدید و پایدار از طراحی مبتکرانه برای ایجاد نماهایی استفاده کرده‌اند که نیاز به گرمایش و سرمایش را به شدت کاهش می‌دهد.

مرکز مالی بین‌المللی پینگ‌آن (IFC) در جنوب چین، بلندترین ساختمان در منطقه است، اما سازندگان این آسمان‌خراش را با ۴۶ درصد هزینه کمتر در مقایسه با ساختمان‌های تجاری اداره می‌کنند که به‌طور معمول ساخته می‌شوند. IFC به لطف نمای با عملکرد بالای خود دارای گواهینامه طلایی LEED است که نفوذ گرما را به حداقل می‌رساند و در عین حال اجازه می‌دهد حداکثر نور وارد دفاتر شود. این سازه همچنین دارای پره‌های سنگی عمودی خارجی است که باعث ایجاد سایه می‌شود، بنابراین تقاضا برای سیستم خنک‌کننده داخلی را کاهش می‌دهد.