فضاهای شهری مسئول ۷۰ درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای هستند و تا سال ۲۰۳۰، ۲۸ درصد از مردم در سراسر جهان در شهرهایی با بیش از یک میلیون نفر جمعیت متمرکز خواهند شد. به همین دلیل دستیابی به استانداردهای قابل‌قبول پایداری شهری در ۱۷ اهداف توسعه پایدار سازمان ملل گنجانده شده است. دستیابی به این هدف بدون توسعه زیرساخت‌های هوشمند اقلیمی امکان‌پذیر نخواهد بود زیرا تأثیر تغییرات آب‌وهوا همواره و با همان سرعتی که جمعیت شهرها رشد می‌کند، در حال افزایش است. زیرساخت‌های هوشمند اقلیمی به ساخت و طراحی ساختمان‌ها، جاده‌ها و سایر پروژه‌های عمومی با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و افزایش انعطاف‌پذیری در برابر اثرات تغییرات آب‌وهوایی اشاره دارد که با توجه به افزایش پیامدهای گرمایش جهانی همچون موج‌های گرمای شدید، طوفان‌ها و بالا آمدن سطح دریاها، اهمیت این زیرساخت روزبه‌روز افزایش می‌یابد.

اصول زیرساخت‌های هوشمند اقلیمی

زیرساخت‌های هوشمند اقلیمی به‌عنوان یک تعهد شهری، از مجموعه راه‌حل‌های ساختاری با هدف مقابله با اثرات مخرب پدیده‌های آب‌وهوایی تشکیل شده‌اند و شهرها را به ابزارهایی برای کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتر بودن مجهز می‌کنند. این شکل از زیرساخت‌ها برای افزایش حاشیه‌های پایداری شهری طراحی می‌شوند و با هدف استفاده حداکثری از فناوری برای ارتقای کیفیت زندگی و رفاه شهری توسعه می‌یابند. با پیروی از این خط فکری، زیرساخت‌های هوشمند آب‌وهوایی باید الزامات خاصی را برآورده کنند که راهکارهای علمی اثبات‌شده اساس آنها است. راه‌حل‌های هوشمند بلافاصله به نتیجه نمی‌رسند و نیاز به حمایت‌های مالی و نهادی دارند، گفته می‌شود حداقل ۱۰ سال برای کاهش ۲۵ درصدی انتشار کربن در شهرها زمان لازم است. نکته مهم در طراحی این زیرساخت‌ها دستیابی به برابری اجتماعی است و فناوری به کار رفته در طراحی و توسعه باید به نفع همه افراد جامعه باشد و منجر به تفاوت‌های اجتماعی یا خطرات دیگر نشود.

مزایای زیرساخت‌های هوشمند اقلیمی

زیرساخت هوشمند اقلیمی می‌تواند به کاهش مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانه‌ای و درنتیجه کاهش اثرات گرمایش جهانی کمک کند. این شکل از زیرساخت، قابلیت افزایش ظرفیت جوامع برای تحمل اثرات تغییرات آب‌وهوایی از جمله سیل و گرمای زیاد را دارد و با کاهش اثرات نامطلوب تغییرات اقلیمی، سلامت و رفاه مردم را در سراسر جهان بهبود می‌بخشد. این زیرساخت‌ها با کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و به حداقل رساندن نیاز به رشد منابع فشرده، به حفظ منابع طبیعی، تنوع زیستی و اکوسیستم‌ها کمک می‌کنند.

توانایی زیرساخت‌های اقلیمی هوشمند برای کاهش پیامدهای تغییرات آب‌وهوایی یکی از مزایای اصلی آن است. برای مثال، ساختمان‌های کارآمد که از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند پنل‌های خورشیدی یا پمپ‌های زمین‌گرمایی استفاده می‌کنند، میزان و تنوع گازهای گلخانه‌ای منتشرشده در هوا را کاهش می‌دهند. به‌طور مشابه، جاده‌ها و سایر زیرساخت‌های حمل‌ونقل که برای تشویق استفاده از خودروهای الکتریکی یا هیبریدی ساخته شده‌اند نیز به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کنند.

مزایای اقتصادی زیرساخت‌های هوشمند اقلیمی

زیرساخت‌های اقلیمی هوشمند علاوه بر مزایای زیست‌محیطی، مزایای اقتصادی نیز به همراه دارند. برای مثال، ساختمان‌ها و سیستم‌های حمل‌ونقل کارآمدتر، در هزینه‌های انرژی صرفه‌جویی می‌کنند که سود حاصل از آن می‌تواند از طریق قیمت‌گذاری ارزان‌تر یا سرمایه‌گذاری در طرح‌های دیگر به شهروندان منتقل شود. سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های هوشمند آب‌وهوایی باعث ایجاد فرصت‌های شغلی جدید در صنایع ساخت‌وساز و تولیدی می‌شود و از این طریق اقتصاد محلی را تقویت می‌کند. علاوه بر این موارد، ارائه محیط کاری بهتر برای کارمندان در ساختمان‌های هوشمند می‌تواند بهره‌وری شرکت‌ها را افزایش دهد و همچنین ارزش املاک را با افزایش محبوبیت آنها برای خریداران و مستأجران بالا ببرد. مهم‌تر از همه اینکه زیرساخت‌های هوشمند اقلیمی با ارتقای تاب‌آوری جامعه، آسیب‌های ناشی از رویدادهای شدید آب‌وهوایی مانند طوفان و سیل را کاهش می‌دهند و در طول زمان باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های جامعه می‌شوند.

افزایش تاب‌آوری جامعه

زیرساخت‌های هوشمند اقلیمی از چند جهت پتانسیل افزایش تاب‌آوری جامعه را دارند؛ ساختن سیستم‌های کنترل سیل یا بالا بردن سطح بنای ساختمان‌ها در مکان‌های مستعد سیل می‌تواند از آسیب‌های ناشی از افزایش سطح دریا و طوفان‌های شدید جلوگیری کند. به طور مشابه، توسعه ساختمان‌ها و شبکه‌های حمل‌ونقل برای مقاوم‌تر شدن در برابر گرما به کاهش اثرات مضر امواج گرما برای سلامتی کمک می‌کند. آنها همچنین تضمین می‌کنند که خدمات ضروری مانند مراقبت‌های بهداشتی، آموزش و حمل‌ونقل برای همه افراد در دسترس و حتی در زمان وقوع یک رخداد قابل‌اعتماد باقی می‌مانند. این زیرساخت‌ها با به حداقل رساندن احتمال تصادفات و آسیب‌های ناشی از رویدادهای آب‌وهوایی شدید یا زیرساخت‌های ضعیف، ایمنی عمومی را افزایش می‌دهند. پروژه‌های زیرساختی هوشمند افراد یک جامعه را گرد هم می‌آورند و احساس غرور و تعلق به جامعه را در بین آنها ایجاد می‌کنند که می‌تواند به انسجام و انعطاف‌پذیری اجتماعی کمک کند. به طور کلی، توانایی زیرساخت‌های هوشمند آب‌وهوایی برای افزایش تاب‌آوری جامعه قابل‌توجه است و با کمک به جوامع در چالش‌های اقلیمی و افزایش دسترسی به خدمات حیاتی، به آینده‌ای پایدارتر و انعطاف‌پذیرتر برای همه کمک می‌کند.

امکانات و نمونه‌هایی از فناوری هوشمند اقلیمی

زیرساخت‌های پارادایمیک و استاندارد در سطح جهانی برای مبارزه با تغییرات آب‌وهوایی وجود دارد. از نظر تأمین انرژی، شبکه‌های هوشمند اساس برق‌رسانی و توزیع انرژی در شهرها هستند که انرژی‌های تجدیدپذیر را برای استفاده شهری تأمین و هدایت می‌کنند و عملکرد همه بخش‌های مسئول را بهینه‌سازی می‌کنند. گزارش‌ها نشان می‌دهد که به‌طور متوسط ۷ درصد از انرژی تولید شده به صورت گرما هدر می‌رود و هر سال ۷۵ میلیون دلار ضرر ایجاد می‌کند، شبکه‌های هوشمند به کاهش این زیان کمک می‌کنند. نمونه‌های قابل‌توجه دیگر امکاناتی هستند که برای کاهش دورریز مواد غذایی و انباشت زباله طراحی شده‌اند. امروزه تنها ۴ درصد از زباله‌ها بازیافت می‌شوند و بانک جهانی پیش‌بینی می‌کند زباله‌های شهری در سال‌های آینده ۷۰ درصد افزایش یابد. با توجه به این آمار نیاز به اصلاح زنجیره‌های تولید و استفاده از مواد و مدیریت پسماند در شهرها امری ضروری است و می‌تواند نقش مهمی در پاک‌سازی محیط زیست و نجات آن ایفا کند. ادغام زیرساخت‌های هوشمند اقلیمی مانند سطل‌های هوشمند که با وجود حسگرها مانع از تردد بیش از خودروهای حمل زباله می‌شود، در شهرها ضروری است و به‌راحتی مانع از انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود.

پلتفرم‌های شهر هوشمند مشارکت عمومی بیشتر در تلاش‌های پایداری و انعطاف‌پذیری را از طریق برنامه‌ها و پورتال‌های آنلاین تسهیل می‌کنند و شهروندان را برای مشارکت در محافظت از محیط زیست، برنامه‌های صرفه‌جویی در انرژی و طرح‌های تاب‌آوری جامعه توانمند می‌کند. با پرورش فرهنگ پایداری، شهرها می‌توانند از تلاش جمعی ساکنان خود برای کاهش اثرات تغییرات آب‌وهوایی استفاده کنند. تصمیم‌گیری داده‌محور، استفاده از تجزیه‌وتحلیل داده‌های بزرگ و هوش مصنوعی هسته اصلی راه‌حل‌های شهر هوشمند اقلیمی است. مدل‌سازی پیش‌بینی‌کننده و تحلیل سناریو به برنامه‌ریزان و سیاست‌گذاران شهری کمک می‌کند تا تأثیرات تغییرات آب‌وهوایی را پیش‌بینی کنند، آسیب‌ها و مناطق آسیب‌پذیر را شناسایی کنند و برنامه‌هایی برای سازگاری و کاهش آنها ارائه دهند.

زیرساخت‌های برداشت آب باران، گلخانه‌های شهری، کاشت و گسترش پوشش‌های گیاهی مقاوم، مزارع عمودی، پمپ‌های آب خورشیدی، خطوط آبیاری میکرو، تونل‌های گلخانه‌ای، مدیریت تنوع زیستی، مدیریت پایدار کاربری زمین، نظارت پیشرفته شرایط محیطی، استفاده از هوش مصنوعی در ناوگان حمل‌ونقل، حسگرهای آب‌وهوا در سیستم‌های گرمایش و سرمایش، زیرساخت‌های هوشمند فاضلاب و زهکشی بخشی از امکانات و نمونه‌های زیرساخت‌های هوشمند اقلیمی هستند که در شهرهای سراسر جهان در حال گسترش هستند

یکی از بارزترین مثال‌های طراحی هوشمند اقلیمی، باغ‌بام‌های اسفنجی در آمستردام است. این شبکه پشت‌بام‌های هوشمند، نوآورانه و سازگار با آب و هوا بیش از ۹ هزار متر مربع (۱۰۰ هزار فوت مربع) از بام منازل آمستردام را پوشش می‌دهد.

این سیستم‌های اسنفنجی به صورت لایه‌ای کار می‌کنند؛ در سطح اول گیاهان مناسب آب‌وهوای آمستردام مانند ترکیبی از خزه‌ها، درختچه‌ها و سرخس‌ها کاشته می‌شوند. زیر این لایه گیاهی، یک سطح فیلتردار وجود دارد که از ورود خاک به لایه بعدی جلوگیری می‌کند و در نهایت، آخرین لایه برای جلوگیری از نفوذ آب و ریشه‌های گیاه به سقف واقعی در نظر گرفته شده است.

سطح آب در این سقف‌های سبزآبی توسط یک شیر هوشمند مدیریت می‌شود؛ اگر پیش‌بینی‌ها نشان دهد که طوفانی در راه است، سیستم آب ذخیره‌شده را از پشت‌بام قبل از موعد آزاد می‌کند. به این ترتیب، زمانی که باران می‌بارد، سقف دوباره پر می‌شود، یعنی آب باران کمتری وارد ناودان‌ها و فاضلاب‌های اطراف می‌شود. به عبارت دیگر سقف تبدیل به اسفنجی می‌شود که در صورت نیاز می‌توان آن را فشرد و خالی کرد.

فراتر از مزایای شهر اسفنجی، سقف‌های سبزآبی می‌توانند طبقات بالای ساختمان‌ها را خنک کنند. با وجود گیاهان بومی نیز این سقف‌های سبز می‌توانند غذای حشرات گرده‌افشان را فراهم کنند و اکوسیستم شهری را زنده نگه دارند.