مناطق شهری که از مصالحی همچون بتن و فولاد ساخته می‌شوند گرما را در خود نگه می‌دارند و از گردش آب جلوگیری می‌کنند و به این ترتیب تحت تأثیر جزایر گرمایی شهری قرار می‌گیرند. جزیره گرمایی می‌تواند تا هفت درجه سانتیگراد دمای محیط شهری را نسبت به اطراف بالاتر ببرد و ترکیب آن با پدیده جهانی گرمایش زمین منجر به ایجاد مشکلاتی برای سلامتی میلیون‌ها نفر در شهرهای سراسر جهان از آفتاب‌سوختگی و گرمازدگی گرفته تا مشکلات قلبی و مرگ می‌شود. مثل همیشه علم به کمک بشر می‌آید و راه‌های آینده‌نگرانه‌ای را برای خنک‌کردن شهرها ارائه می‌دهد که در ادامه به بعضی از مهم‌ترین آنها اشاره می‌شود که در حال حاضر توسط مسئولان محلی استفاده می‌شوند.

افزایش درختکاری و فضاهای سبز در محیط‌های شهری

یکی از بهترین راه‌ها برای مقابله با مشکل جزیره گرمایی شهری کاشت درختان بیشتر در شهرها است که در کنار ساده بودن کمک بزرگی به خنک شدن شهرها می‌کند. درختان جلوی تابش مستقیم خورشید به زمین و گرم شدن آن را می‌گیرن و با سایه انداختن روی ساختمان‌ها از نفوذ تابش خورشید به پنجره‌ها یا گرم شدن دیوارها جلوگیری می‌کنند. همچنین گرما باعث تبخیر آب برگ‌های درختان و خنک شدن محیط می‌شود. مطالعات نشان داده‌اند که سایه درختان می‌تواند نیاز به تهویه مطبوع خانگی را بین ۲۰ تا ۳۰ درصد کاهش دهد. بام‌ها و دیوارهای سبز نیز در کاهش اثر جزیره گرمایی شهری مؤثر هستند و می‌توانند ساختمان‌ها را عایق بندی کنند، میزان گرمای جذب شده را کاهش دهند و آلاینده‌ها را فیلتر کنند. پارک مرکزی سیدنی با باغ‌های معلقی طراحی شده است که از فضای عمودی برای افزایش فضای سبز شهر استفاده می‌کند.

کاهش سطوح بازتابنده در شهر

ساختمان‌های شهری معمولاً با مصالحی با آلبدوی کم مانند بتن، فولاد و قیر ساخته می‌شوند که منجر به افزایش گرما می‌شود. امروزه بسیاری از شهرها در حال استفاده از مواد با رنگ روشن‌تر هستند که گرما را بیشتر منعکس می‌کند و بنابراین خنک می‌مانند. پاراماتا یکی از شهرهایی است که در آن استفاده از سطوح بازتابنده برای خنک کردن خیابان‌ها ترویج پیدا کرده است. فناوری‌های جدید مانند ساخت پیاده‌روهای خنک نیز به گسترش این رویکرد کمک می‌کند. با گسترش جاده‌ها و سطوح خنک در شهر که از بتن رنگ روشن، آسفالت یا مواد دیگری با خاصیت انعکاسی ساخته می‌شود، دمای روسازی بین ۲۰ تا ۴۰ درجه سانتیگراد و به طور قابل‌توجهی دمای کلی مناطق شهری کاهش می‌یاد.

کاهش پارکینگ در خیابان‌ها

پارکینگ خودروها یکی از بدترین فضاهای جاذب گرما است که باعث ایجاد جزایر گرمایی می‌شود. ساختن پارکینگ‌ها با فناوری‌های جدید مانند روسازی خنک یکی از راه‌های مقابله با جزیره گرمایی است. با این حال این مشکل به این راحتی قابل حل نیست و به فناوری‌هایی مانند اشتراک خودرو و حمل‌ونقل عمومی فراگیر نیاز است تا نیاز به پارکینگ را در سطح شهر کاهش دهد. روش‌های حمل‌ونقل پایدار که اتومبیل‌ها را از جاده‌ها حذف می‌کنند، موفقیت قابل‌توجهی در خنک‌شدن شهرها حاصل می‌کنند چراکه خودروی کمتر به معنی کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و همچنین گسترش مسیرهای پیاده‌روی و فضای سبز بیشتر در شهرها است.

ترویج حمل‌ونقل پایدار

حمل‌ونقل یکی از عوامل مهم تأثیرگذار بر جزیره گرمایی شهری است. اتومبیل‌ها و سایر وسایل نقلیه باعث ایجاد گرما می‌شوند و همچنین زیرساخت‌های حمل‌ونقل نیز تولید گرما می‌کند. ترویج گزینه‌های حمل‌ونقل پایدار مانند دوچرخه‌سواری، پیاده‌روی و حمل‌ونقل عمومی می‌تواند تعداد خودروها در جاده‌ها و درنتیجه گرمای تولید شده توسط زیرساخت‌های حمل‌ونقل را کاهش دهد.

ساختمان‌های هوشمند

علاوه بر روش‌های به‌نسبت ساده‌ای که به آن اشاره شد، به لطف فناوری‌های پیشرفته و اینترنت اشیا، چند روش بسیار آینده‌نگرانه نیز برای مدیریت گرمای شهرها وجود دارد. فناوری‌های جدید کاهش گرما در ساختمان‌های هوشمند تأثیرات چشمگیری در کاهش دمای شهرها دارند. برای مثال ساختمان‌های سونی سیتی اوزاکی در توکیو از فناوری به نام BioSkin استفاده می‌کنند که اثر جزیره گرمایی را کاهش می‌دهد. به این ترتیب که ساختمان آب را روی پشت بام جمع آوری می‌کند، سپس آن را از طریق کانال‌های سرامیکی در نمای ساختمان جاری می‌کند. آب از طریق سرامیک تبخیر می‌شود و اثری مشابه تبخیر و تعرق درختان به جای می‌گذارد. توسعه‌دهندگان این طرح معتقدند که فناوری BioSkin هوای اطراف را تا دو درجه سانتیگراد و سطح ساختمان را تا ۱۲ درجه سانتیگراد خنک می‌کند. بام‌های سبز و روسازی‌های متخلخل به کاررفته در ساختمان‌ها و شهرهای هوشمند می‌تواند به جذب و رهاسازی آب کمک کنند و میزان گرمای جذب‌شده را کاهش دهند.

گسترش بام‌های خنک

بام‌های خنک، پشت بام‌هایی هستند که طراحی آنها بر مبنای انعکاس نور خورشید است تا گرمای کمتری را نسبت به سقف‌های سنتی جذب کنند و تشعشعات جذب شده را با سرعت بالاتری نسبت به مواد استاندارد به اتمسفر باز گردانند. این بام‌ها معمولاً از مواد بازتابنده مانند رنگ‌های سفید یا روشن و کاشی‌ها ساخته می‌شوند تا میزان جذب انرژی خورشیدی توسط سطح بام و به نوبه خود میزان گرمای منتقل شده به ساختمان را کاهش دهند. میزان گرمای جذب‌شده و انتقال یافته به ساختمان زیر بام‌های خنک کاهش می‌یابد و در نتیجه ساختمان خنک‌تر و در دمای ثابت‌تر نگهداری می‌شود. بنابراین بام‌های خنک می‌توانند با کاهش نیاز به تهویه مطبوع، مصرف انرژی ساختمان‌ها را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.

مدیریت گرما به کمک اینترنت اشیا

برای جزایر گرمایی شهری، حسگرهای حرارتی اینترنت اشیا می‌توانند تغییر قابل‌توجهی در نتایج ایجاد کنند. با استفاده از نصب هزاران دماسنج اینترنت اشیا با قیمت مناسب روی ساختمان‌ها، درختان، جاده‌ها و وسایل نقلیه می‌توان نقشه دمایی شهر را تهیه کرد که به شناسایی نقاط اوج گرما و اندازه‌گیری اثربخشی تلاش‌ها برای خنک کردن کمک می‌کند. علاوه بر این، روش‌های اندازه‌گیری از راه دور می‌تواند واکنش‌هایی را به افزایش ناگهانی گرما، مثلاً پاشیدن خودکار آب روی سطح ارائه دهد. به لطف این پیشرفت‌های عظیم در نحوه اندازه‌گیری دما و ارزیابی روش‌های خنک سازی، مدیریت بسیار موثرتری در شهرها صورت می‌گیرد.

بررسی استراتژی‌های بعضی از شهرها که برای مقابله با تغییرات آب‌وهوایی و امواج گرمای مرتبط با آن انجام داده‌اند الگوهایی را برای مدیران سایر شهرها نشان می‌دهد. در ادامه به شهرهایی که موفق به پیاده‌سازی استراتژی‌های کاربردی شده‌اند همچون توسان، لس‌آنجلس و میامی اشاره می‌شود.

کاشت یک میلیون درخت در توسان، آریزونا

مشاور آب‌وهوا و پایداری شهر توسان، در حال کار روی طرح «میلیون درختی» است و امیدوار است تا سال ۲۰۳۰ یک میلیون درخت به‌ویژه در جوامع رنگین‌پوست بکارد. گرمای شدید یک تهدید آب‌وهوایی در جامعه بیابانی توسان است و کاشت درختان راهی آسان و نسبتاً مقرون‌به‌صرفه برای افزایش انعطاف پذیری و تاب‌آوری است. یکی از جنبه‌های کلیدی این طرح ابتکاری، کاشت درختانی مانند بید بیابانی و کهور است که به آب کمتری نیاز دارند. طرح احیای مرکز شهر و منطقه‌بندی توسان، خطرات گرمای شدید را در اولویت قرار داده است و برای کاهش دما، به درختکاری و گسترش فضای سبز روی آورده است. راه‌حل‌های سایه‌اندازی برای پیاده‌روها و مسیرهای عابر پیاده در دستورالعمل‌های این طرح وجود دارد که شامل سایبان‌ها، پاساژها، اسکلت‌های سایه‌بان و درختان جدید است. علاوه بر این برای ساختمان‌های جدید، دستورالعمل‌ها شامل مشخصات شیشه در نماهای شرقی و غربی ساختمان است.

پارک رید توسان، پارک شهری شاخص ۱۳۰ هکتاری شهر، فضایی دلپذیر و سبز با فضاها و جاذبه‌های فراوان برای ارتباط با طبیعت و استراحت به دور از گرما است. طبق طرح جامع پارک، جریان دائمی آب و درختان با سایه بزرگ، پارک رید را به یکی از خنک‌ترین مکان‌های شهر تبدیل می‌کند و فرصتی برای خنک شدن در گرم‌ترین روزهای تابستان برای انسان‌ها و حیات‌وحش فراهم می‌کند. از آنجایی که بسیاری از درختان موجود پیر هستند باید با درختانی جایگزین شوند که برای تهدید گرمای شدید و نوسانات شدید دما مناسب باشند.

رویکرد چندبعدی لس‌آنجلس برای مقابله با گرما، کالیفرنیا

لس‌آنجلس با رهبری خود در سیاست‌های سازگاری با گرما شناخته شده است و اولین افسر ارشد گرما را در سال ۲۰۲۲ برای مدیریت تاب‌آوری گرما و استراتژی‌های پایداری انتخاب کرده است. این شهر ده سال از گرم‌ترین سال‌های خود را در پانزده سال گذشته پشت سر گذاشته است و در بعضی مناطق دمای ۶۰ درجه سانتیگراد را ثبت کرده است. به همین دلیل یک رویکرد چندبعدی برای مقابله با خطر گرمای شدید ارائه کرده است که شامل پیاده‌روی خنک، سقف‌های تهویه‌گر و مراکز خنک‌کننده شهری است.

لس‌آنجلس اولین شهر در ایالات متحده بود که استفاده از روسازی خنک را آزمایش کرد و با استفاده از پیاده‌روهای خنک، کاشت درختان در سایه و نصب ایستگاه‌های حمل‌ونقل سایبان‌دار، محله‌های خنک را در جوامع آسیب‌پذیر به صورت آزمایشی اجرا کرد. سیاست‌های شهری لس‌آنجلس مستلزم نصب سقف‌های مسکونی جدید با مصالحی است که دارای درجه‌بندی بام خنک با خاصیت انعکاس نور خورشید و جذب گرمای کمتر باشد. بر اساس تحقیقات گروه جزیره گرمایی آزمایشگاه برکلی، سقف‌های خنک در خلیج جنوبی شهر به بازتاب ۶۰ درصد انرژی از نور خورشید کمک می‌کنند.

علاوه بر این موارد، دولت لس‌آنجلس مراکز خنک‌کننده را در کتابخانه‌ها، پارک‌ها و سایر املاک عمومی همچون مراکز خرید فراهم کرده است. یک مطالعه در سطح شهر نشان می‌دهد که حدود ۲۰ درصد از جمعیت شهر هنگام استفاده از حمل‌ونقل عمومی از مراکز خنک‌کننده استفاده می‌کنند، مراکزی که در فاصله یک‌چهارم مایلی ایستگاه‌های حمل‌ونقل قرار دارند.

استراتژی‌های کل‌نگر میامی، فلوریدا

میامی به دلیل تلاش‌هایش در مقابله با تغییرات آب‌وهوایی و سازگاری با گرمای شدید با عنوان قطب استراتژی‌های کل‌نگر شناخته می‌شود. این شهر در سال ۲۰۲۲ کمپین آگاه‌سازی فصل گرما را راه‌اندازی کرد و یک ارزیابی برای شناسایی مناطقی با خطر بالا برای رویدادهای گرمای شدید ارائه کرد. دانشگاه ایالتی فلوریدا برای ارائه راهکارهایی در مورد آسیب‌پذیری گرمای شهر، مطالعاتی را تکمیل کرد که نشان داد محله‌هایی با نرخ بالای بیماری‌های ناشی از گرما، جزایر گرمایی شهری شدیدتر و نسبت‌های بیشتری از ساکنان آسیب‌پذیر دارند. در همین راستا رویکردهای چندبعدی را برای پیشگیری از خطرات گرما ارائه کرد که شامل ایجاد مراکز مقاوم در برابر آب‌وهوایی برای پناه دادن به ساکنان، افزایش پوشش درختی شهر، بهبود طراحی ساختمان‌ها از طریق سرمایش غیرفعال و کنترل دما، بام سبز و روسازی خنک در شهر است.