در حال حاضر سیاره زمین با سه بحران از دست دادن تنوع زیستی، آلودگی محیط زیست و تغییرات اقلیمی شدید روبه‌رو است. دهه گذشته گرم‌ترین دهه در تاریخ بشر بود, آتش‌سوزی‌ها، سیل‌ها، گردبادها و طوفان‌های موسمی به شدت افزایش یافته‌اند و انتشار گازهای گلخانه‌ای ۶۲ درصد بیشتر از زمانی است که مذاکرات بین‌المللی آب‌وهوا در سال ۱۹۹۰ آغاز شد و این افزایش در گازهای گلخانه‌ای منجر به بالا رفتن دمای کره زمین بیش از حد انتظار شده است. طبق آخرین گزارش برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد،UNEP درباره انتشار گازهای گلخانه‌ای، دمای زمین در طول قرن جاری به نسبت دوران قبل از صنعتی شدن سه درجه سانتی‌گراد گرم‌تر خواهد شد. هرچند دور از تصور اما، هدف جهانی محدود کردن این افزایش دما به کمتر از دو درجه سانتی‌گراد است و صنعت ساخت‌وساز سهم عظیمی در دستیابی به این هدف دارد زیرا بر اساس تحقیقات، این صنعت مسئول ۳۸ درصد از کل انتشار دی‌اکسیدکربن در جهان است.

گزارش جدید UNEP، راهنمای عملی ساختمان‌ها و فضاهای اجتماعی انعطاف‌پذیر در برابر آب‌وهوا، نشان می‌دهد که چگونه ساختمان‌ها و فضاهای اجتماعی را به‌ویژه در کشورهای در حال توسعه، می‌توان منعطف ساخت. این گزارش همچنین نشان می‌دهد که ترکیب راه‌حل‌های ساختمانی با راه‌حل‌های مبتنی بر طبیعت می‌تواند نتایج امیدوارکننده‌ای داشته باشد. معماری اقلیمی نوعی روش ساخت‌وساز مقاوم در برابر شرایط اقلیمی با هدف سازگاری با شرایط آب‌وهوایی است که با رویدادهای طبیعی نامطلوب ویرانگر مقابله می‌کند و از شهرها در برابر ویران‌شدن محافظت به عمل می‌آورد.

ساختمان اقلیمی

انعطاف‌پذیری یا تاب‌آوری یک خاصیت مکانیکی یا وابسته به ماده است که باعث می‌شود زمانی که اختلالی در شرایط محیطی ایجاد می‌شود، سازه بدون تغییر شکل به حالت اولیه برگردد. بر خلاف مقاومت، که با تغییر شکل و اگر اختلال بسیار زیاد باشد با شکستگی مشخص می‌شود، انعطاف‌پذیری اجازه می‌دهد انرژی از اطراف سازه عبور کند و از فروپاشی آن جلوگیری می‌کند. ساختمان اقلیمی همان معماری انعطاف‌پذیر در برابر آب‌وهوا است که پس از رویدادهای آب‌وهوایی فاجعه‌بار مانند گردباد، سونامی، امواج گرما یا برف سنگین قادر به بازگشت به شکل اولیه است، درحالی‌که ساختمان مقاوم در برابر آب‌وهوا می‌تواند در برابر آسیب‌های جدی مانند سیل شدید یا خشکسالی مقاومت کند. استفاده از موادی که قابلیت بیشتری برای مقاومت در برابر چالش‌های آب‌وهوایی دارند، سازه‌های که از لحاظ شکل ساختاری با شرایط محیط سازگار هستند، معماری پیچیده دارند و ایجاد تنوع در ساختمان‌ها از جمله راهکارهایی است که در معماری اقلیمی به کار می‌رود.

راه‌حل‌های طبیعی برای طراحی شهرهای انعطاف‌پذیر در برابر آب‌وهوا

جنگل‌های حرا نمونه‌ای شگفت‌انگیز از سازگاری شهری با رویدادهای آب‌وهوایی فاجعه‌بار مانند طوفان‌ها هستند. این شکل از پوشش گیاهی و اکوسیستم ثابت کرده است که یکی از بهترین موج شکن‌های قابل تصور است و بسیار بهتر از واحدهای بتنی نصب‌شده در بنادر و سدها عمل می‌کند. در واقع، شهری که درختان حرای خود را حفظ کند، در مقابل امواج ناگهانی محافظت می‌شود. سواحل کنیا و تانزانیا نمونه‌هایی از این سیاست‌های حفاظتی فعال هستند.

راهکار دوم درباره شهری است که مناطق و گیاهان جنگلی انبوه و سرسبز دارد تا در تابستان‌های بسیار گرم تاب‌آوری بیشتری داشته باشد. پوشش گیاهی با کاشت درختان و درختچه‌ها باعث تثبیت دما و ایجاد سایه و تبخیر و تعرق می‌شود که از آسیب‌های ناشی از گرمای بیش از حد و همچنین مصرف بیش از اندازه انرژی جلوگیری می‌کند. به‌علاوه، این روش از گونه‌های متنوع اکوسیستم نیز محافظت خواهد کرد. سنگاپور یکی از شهرهایی است که با استفاده از این روش، مؤثرترین مناطق سبز را برای انعطاف‌پذیری در برابر گرمای شدید دارد.

نمونه سوم، شهرهای اسفنجی هستند که مناطق سبز خود را به گونه‌ای در بخش‌های مختلف شهر گسترش می‌دهند تا جریان آب ورودی به شهر دارای نقاط تخلیه چندگانه باشد. افزایش مساحت زمین (مساحت خاک، نه سطح سنگفرش) به زهکشی بیشتر شهر کمک می‌کند تا در زمان وقوع سیل، سیستم فاضلاب اشباع نشود و آب وارد سفره‌های زیرزمینی شود. شهر ژنگژو در چین، یکی از فعال‌ترین شهرها در این زمینه است.

این سه کاربرد درختی و گیاهی نشان می‌دهند که نیازی نیست پروژه‌های معماری برای انعطاف‌پذیری در برابر شرایط اقلیمی، پیچیده، پرهزینه یا وابسته به فناوری خاصی باشند، بلکه استفاده از راه‌حل‌های ساده طبیعی و سازگار با طبیعت می‌تواند اساس بسیاری از معماری‌های اقلیمی باشد. در ادامه چند روش برای منعطف‌سازی ساختمان‌ها در برابر تغییرات آب‌وهوایی به‌ویژه در منطقه آسیا و اقیانوسیه شرح داده می‌شود.

انعطاف‌پذیری در برابر امواج گرما

مطالعات نشان می‌دهد که تا سال ۲۰۵۰، بیش از ۹۷۰ شهر با جمعیت ۱.۶ میلیارد شهروند، مرتباً در معرض دمای بسیار بالا قرار خواهند گرفت و اثر جزیره گرمایی شهری که شهرها را گرم‌تر از مناطق روستایی اطراف می‌کند، ساکنان شهری را در معرض خطر قرار می‌دهد. جوامع شهری می‌توانند با الهام گرفتن از طبیعت، جنگل‌های شهری و فضاهای سبز ایجاد کنند تا امواج گرما را در شهرها کاهش دهند، زیرا درختان و سایر گیاهان با ایجاد سایه و رطوبت از طریق برگ‌های خود، محیط اطراف را خنک می‌کنند.

طراحی ساختمان‌ها نیز در این مناطق می‌تواند به گونه‌ای باشد که به کاهش گرمای داخل ساختمان‌ها کمک کند. در ویتنام، طراحی‌های سنتی شامل مواردی مانند جهت‌گیری بهینه ساختمان‌ها، اتاق‌های با سقف بلند و دریچه‌های بزرگ باعث بهبود تهویه هوا می‌شود. دیوارهای ترومب (دیوار ذخیره ساز حرارتی)، سازه‌های سنگین‌وزن از بتن، سنگ یا سایر مواد سنگین هستند که گرمای خورشید را جذب می‌کنند و در چین، شیلی و مصر استفاده می‌شود. بام‌های سبز و سطوح بازتابنده به کار رفته در ساختمان‌ها نیز می‌توانند دما را در داخل و اطراف ساختمان کاهش دهند.

انعطاف‌پذیری در برابر خشکسالی

تغییرات آب‌وهوایی بر الگوهای بارندگی در سراسر جهان تأثیر می‌گذارد که می‌تواند منجر به باران‌های سیل‌آسا و یا وقوع خشکسالی شود. سیستم‌های جمع‌آوری آب باران و استفاده مجدد از آن معمولاً برای ذخیره آب در طول خشکسالی و کاهش خطر سیل در هنگام باران‌های شدید استفاده می‌شوند. آب جمع‌آوری‌شده در این سیستم‌ها را می‌توان در مخازن ذخیره و در دوره‌های خشکسالی برای مصارف غیرآشامیدنی ساختمان استفاده کرد.

یکی دیگر از راه‌های مقرون‌به‌صرفه و مبتنی بر طبیعت برای مقابله با خشکسالی و سیل، کاشت درختان یا سایر پوشش‌های گیاهی در اطراف ساختمان‌ها است. ریشه‌های گیاهان برای آب‌های زیرزمینی مانند اسفنج عمل می‌کنند و در هنگام بارندگی‌های شدید، اجازه می‌دهند آب در خاک نفوذ کند و به این ترتیب خطر سیل کاهش یابد. پروژه «شهرهای اسفنجی» در چین، در حال اجرای آزمایشی راه‌حل‌های مهندسی محیط زیست برای جذب و استفاده مجدد از آب باران در بیش از ۳۰ کلان‌شهر برای کاهش خطرات سیل است.

تاب‌آوری در برابر سیل‌های ساحلی و افزایش سطح آب دریا

پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۵، ۴۱۰ میلیون نفر در جوامع ساحلی در معرض خطر سیل و افزایش سطح دریا باشند. در شهر کرالا، هند، خانه‌های ساحلی مقاوم در برابر سیل روی ستون‌ها ساخته می‌شوند تا آب سیل از زیر آن جاری شود. در سواحل مالزی، ساختمان‌ها دو متر بالاتر از سطح زمین ساخته می‌شوند تا جریان آب و پوشش گیاهی تالاب زیر آنها برقرار باشد و خانه‌ها و مناطق عمومی از طریق گذرگاه‌های مرتفع به هم متصل شوند.

یکی از رویکردهای پیشنهادی در بنگلادش، ساختن یک ساختمان چندمنظوره شناور است که روی ستون‌هایی با مخازن شناور قرار می‌گیرد که آن را در هنگام سیل بالا می‌برند. این ساختمان یک مرکز اجتماعی است که در هنگام سیل، به‌عنوان پناهگاه اضطراری عمل می‌کند.

انعطاف‌پذیری در برابر طوفان‌ها و بادهای شدید

با تغییرات آب‌وهوایی، تندبادها و طوفان‌ها پرتکرار و قوی‌تر می‌شوند و می‌توانند به روش‌های مختلف مانند درهم شکستن سقف و تخریب ستون به ساختمان‌ها آسیب برسانند. برای کاهش این آسیب، جوامع می‌توانند خانه‌هایی به شکل گرد بسازند و جهت‌گیری آیرودینامیکی بهینه را برای کاهش قدرت باد در نظر بگیرند.

طراحی سقف نیز نقش مهمی ایفا می‌کند و اتصالات قوی بین پی و سقف برای ساخت خانه‌های منعطف در برابر باد بسیار مهم است. سقف‌های شیب‌دار در برابر بادهای شدید به‌خوبی انعطاف‌پذیر هستند و نصب مجراهای مرکزی با مکش هوا از بیرون، نیروی باد و فشار وارده به سقف را کاهش می‌دهد. سقف‌هایی که بالکن‌ها و پاسیوها را می‌پوشانند نیز باید به گونه‌ای طراحی شوند که هنگام وزش باد شدید شکسته شوند تا از آسیب اضافی به بخش‌های اصلی ساختمان جلوگیری شود. این رویکرد «معماری شکننده» یا «برنامه‌ریزی برای آسیب» نامیده می‌شود.

تاب‌آوری در برابر سرما

سازگاری با آب‌وهوای سرد نیاز به جذب گرما و به حداقل رساندن اتلاف گرما دارد. استفاده از عایق در سقف‌ها، دیوارها و نصب در و پنجره‌های دوجداره به کاهش اتلاف گرما کمک می‌کنند و با به حداقل رساندن اتلاف گرما، ساختمان‌هایی کارآمدتر از نظر مصرف انرژی تحویل می‌دهد. در مناطق سردتر، دیوارهای ترومب می‌توانند گرما را در طول روز جذب کنند و در شب، زمانی که هوا سردتر است، آن را به محیط برگردانند.

آب نیز ظرفیت بالایی برای ذخیره گرما دارد و می‌توان از این ویژگی در دیوارهای آبی استفاده کرد که به جای بتن، حاوی بشکه‌های آب برای ذخیره گرما هستند. علاوه بر این، ساختمان‌ها باید طوری ساخته شوند که بیشترین ساعات روز را در معرض نور خورشید باشند و سطوح خارجی دیوارها باید تیره‌رنگ شوند. بام‌های سبز نیز عایق مناسبی برای گرما هستند و مصرف انرژی برای سرمایش در تابستان و گرمایش در زمستان را کاهش می‌دهند.