چکیده
در طی فصل تابستان، در کنار فرآیند جذب پرتو فرابنفش و گسیل فروسرخ، در هر منطقه، سقف ساختمان‌ها، خیابان‌ها و سطوح تیره رنگ، گرما را جذب نموده و با طول‌موج بالا هوا گسیل می‌کنند. با توجه به اینکه نزدیک به تمامی سقف‌ها و خیابان‌ها در تهران تیره‌رنگ هستند، این سطوح تیره‌رنگ حدود نیمی از مساحت تهران را در بر میگیرد. این سطوح تیره‌رنگ، گرمای گسیل شده از سوی خورشید را جذب کرده در خود نگاه می‌دارند. این پدیده باعث افزایش دمای مناطق مسکونی از 2 تا 15 درجه سانتیگراد شده و به نام پدیده جزیره گرمایی شناخته می‌شود. این گرما نه تنها باعث افزایش مصرف انرژی برای خنک کردن ساختمان‌ها می‌شود، بلکه باعث ایجاد آلودگی در جو شده و به‌دلیل مصرف سوخت‌های فسیلی موادی از جمله گاز ازن O3 و ترکیبات زیانبار گوگردی در سطح زمین تولید می‌شود.
پیش گفتار
ساختمان‌های نامنظم و بی‌قاعده ابرشهر تهران، نمایانگر یک جزیره گرمائی مسکونی است. بررسی دمایی تفاوتی حدود 10 تا 15 درجه سانتیگراد را بین مرکز شهر و پیرامون آن نشان میدهد، در نتیجه یک ابرشهر آب‌و‌هوای مخصوص و ویژه خود را می‌سازد، که آن‌هم مشکلات خود را در پی خواهد داشت. بررسی‌های ماهواره‌ای ناسا نشان میدهد که تمامی ابرشهرهای روی زمین، به دلیل از بین بردن رستنی‌ها و گیاهان و جایگزینی آنها با مصالح، به ویژه تیره رنگ ساختمانی، دچار چنین مشکلی شده‌اند. در طول روز مواد تیره ساختمانی، گرما را جذب می‌کنند و تا ساعت‌ها پس از غروب آفتاب آن را نگاه می‌دارند. این فرآیند، علاوه بر فرآیند تابش به جسم و گسیل طول موج بلندتر از آن، باعث تشدید هوای گرم در ابرشهر می‌شود. همچنین آلودگی ازن نیز، شهر را به شدت تهدید میکند. واکنش‌های شیمیایی که مولکول‌های ازن در سطح زمین را می‌سازد، تهدید جدی برای هوای شهر بشمار می‌رود. هواویزها (ذرات معلق در هوا) تحت تاثیر پدیده جزیره گرمایی تا 10 درجه سانتیگراد افزایش دما خواهند داشت، فرآیندهای شیمیایی رخ‌داده و مشکل را دوچندان میکند. ازن در ماه‌های گرم تابستان بیشتر ایجاد شده و تهدید جدی برای سلامت و تندرستی جانداران است. پروژه مشکلات جزیره گرمایی ابرشهر تهران با سودجستن از اطلاعات ماهواره و داده‌های سطح زمین باید هرچه زودتر به اجرا درآید.
هنگامی که سطح زمین از انبوه رستنی‌ها و گیاهان سبز پوشیده شده و یا خاک آن مرطوب باشد، گرمای جذب شده با تبخیر آب و فراتراوش (تبخیر و تعرق) گیاهان به سرعت جایگزین می‌گردد و گیاهان از طریق برگ‌ها، آب خود را از دست می‌دهند. برخی از نقاط شهر گرمتر از نقاط دیگر آن است، این نمایانگر این است که در این مناطق گرمای بیشتری آزاد می‌شود. مناطق مرکزی تهران یک قله گرمایی دارد. گرمای شهر یک فرارفت بالارونده ایجاد کرده که حرکت این سیستم کم‌فشار باعث مکش هوای پیرامونی شهر می‌شود. اگر رطوبت کافی وجود داشته باشد، آنگاه شاهد توفان تندری هم خواهیم بود. در این صورت تشکیل ابر باعث کم شدن دمای شهر و کاهش سرعت فرآیند تشکیل ازن خواهد بود.
ابرشهر تهران راه‌حل‌های زیادی برای مبارزه با حالت پدیده جزیره گرمایی و آسیب‌های آشکار و پنهان آن دارد. مواد و مصالح ساختمانی و جاده سازی با رنگ روشن، موجب بازتاب بیشتر نور خورشید می‌شود. کاشت درختان و گیاهان انبوه، ایجاد سایه، خنکی هوا و رها نمودن آب در جو را به دنبال دارد. کاهش دما تا 1 درجه سانتیگراد، فرآیند ایجاد ازن را تا 90% کاهش میدهد.
جزیره گرمایی چیست؟
در طی فصل تابستان، در کنار فرآیند جذب پرتو فرابنفش و گسیل فروسرخ، در هر منطقه، سقف ساختمان‌ها، خیابان‌ها و سطوح تیره رنگ، گرما را درآشامیده و آن را به هوا گسیل می‌کنند. با توجه به اینکه نزدیک به تمامی سقف‌ها در تهران تیره‌رنگ هستند، این سطوح تیره‌رنگ حدود نیمی از مساحت تهران را در بر میگیرد، که گرمای گسیل شده از سوی خورشید را جذب کرده در خود نگاه می‌دارند. این پدیده باعث افزایش دمای مناطق مسکونی از 2 تا 15 درجه سانتیگراد شده و به نام پدیده جزیره گرمایی شناخته می‌شود. این گرما نه تنها باعث افزایش مصرف انرژی برای خنک کردن ساختمان‌ها می‌شود، بلکه باعث ایجاد آلودگی در جو از جمله تولید گاز ازن O3 و افزایش ترکیبات زیانبار گوگردی و دیگر آلایندهای آسیب‌رسان در سطح زمین می‌شود.
از آنجاییکه انسان مشخصات طبیعی شهرها را در روند شهرسازی و گسترش آن تغییر میدهد، مستقیم و غیر مستقیم بر انرژی گرمایی که به لایه مرزی_سیاره‌ای شهر وارد می‌شود اثر می‌گذارد. تاثیر نهایی این تغییرات بر اقلیم در مقیاس خرد یا محلی، مقیاس میانی و حتی مقیاس بزرگ چشمگیر و مشخص است.
شهرها دمای بیشتری از مناطق غیرشهری دارند. انرژی ورودی خورشیدی موجب تبخیر آب گیاهان و خاک، در مناطق غیرشهری می‌شود. این گرمای نهانی تبخیر، موجب تغییر حالت آب از مایع به بخار می‌گردد. این روند، دمای مناطق غیر مسکونی را افزایش نمی‌دهد، اما شهرها برخلاف مناطق غیر شهری، خاک و گیاه کمتر دارند. در نتیجه مقدار زیادی از انرژی ورودی خورشید، مستقیم موجب گرمای خیابان‌ها و ساختمان‌ها گردیده، این روند موجب افزایش سریعتر دمای هوای شهرها می‌شود. در طی شب، گرمای ذخیره شده در خیابان‌ها و ساختمان‌ها به آهستگی به هوا گسیل می‌شود که روند کاهش دما را کند میکند. این اثر موجب گرمتر شدن محدودی شهری می‌شود. ساختمان‌های بلندتر، گرمای بیشتری را در خود ذخیره کرده و روند خنک شدن هوا را کندتر می‌کنند. خودروها، کارخانه‌ها و دستگاه‌های هواساز، گرمای بیشتری به وجود آورده موجب تشدید اثر جزیره گرمایی می‌شود.
با یک بررسی ساده در محیط پیرامون در می‌یابیم که در طی دو_سه دهه گذشته ابرشهر تهران به طرز دهشتناکی، در دو جهت افقی و عمودی گسترش داشته است. این پدیده مشکل‌آفرین باعث شده است مناطقی که تا گذشته‌ای نه‌چندان دور سرشار از گیاهان گوناگون و انبوه رستنی‌ها بوده است، امروزه از بتون و اسفالت تیره‌رنگ پوشیده شده باشد. این مطلب تاثیر شگرف و به‌سزایی بر روی هوای مناطق گوناگون شهر، از دیدگاه خردهواشناسی (هواشناسی در مقیاس کوچک)، می‌گذارد. یکی از پی‌آمدهای آشکار آن افزایش درجه حرارت در نقاطی است که به‌ویژه ساختمان‌های بیشتر و متراکم‌تری دارد.
نخستین اثر مهم پدیده جزیره گرمایی، افزایش سرانه بار مالی به‌ویژه در ماه‌های گرم سال و در مناطق مرکزی شهر تهران است. دوم اینکه پدیده جزیره گرمایی نمایانگر کمبود شدید گیاه است. کمبود گیاه معمولا خود موجب بروز مشکلات دیگری از جمله افزایش سطح آلاینده‌های گوناگون در هوای شهر، آلوده شدن، هرزآب شدن و سرانجام از دست رفتن آب بارندگی‌ها، افزایش آلودگی صوتی، افزایش مشکلات روانی و ... می‌شود.
اثر گلخانه ای چیست؟
خورشید، که تنها منبع گرمائی خارج کره زمین است، تابش خود را به صورت پرتوهای کوتاه‌موج مرئی و پرتوهای فرابنفش UV به سوی زمین گسیل میکند. از پرتوهای رسیده حدود 25% توسط جو جدب شده و 25% توسط سطوح فوقانی ابرها به سوی فضا بازتابش میشوند. بقیه این پرتوها در زمین جذب شده و سطح آن را گرم میکند. زمین مقدار قابل توجهی از انرژی دریافت شده از خورشید را به فضا تشعشع میکند. اما از آنجاییکه زمین از خورشید بسیار سردتر است، بنابراین انرژی دوباره گسیل شده به فضا هم به مراتب ضعیف‌تر است. مطابق قانون استفان-بولتزمن، این پرتوها به صورت فروسرخ(گرمایش)، تشعشع میشوند.
گازهای گلخانه‌ای همچون بخارآب، دی‌اکسیدکربن، متان و اکسیدهای نیتروژن پرتوهای فروسرخ تشعشع شده از سطح زمین را فراچنگ می‌آورند. جو زمین همانند شیشه‌های گلخانه عمل میکند، اجازه میدهد که پرتوهای با طول موج کوتاه وارد شوند اما جلوی خروج پرتوهای با طول موج بلند را میگیرد. این روند موجب افزایش دمای جو می‌شود که اثر گلخانه‌ای نامیده می‌شود. جو باعث می‌شود که دمای کنونی زمین (با میانگین 15 درجه سانتیگراد) 33 درجه گرمتر از حالت بدون جو باشد. برای نمونه در کره ماه که جو وجود ندارد، میانگین دمائی سطح آن 18 درجه سانتیگراد با اختلاف درجه بیشینه و کمینه بسیار زیاد است.
عوامل تاثیرگذار بر اقلیم
آب و هوای کره زمین، هنگامی‌که انرژی ذخیره شده در سیستم اقلیمی تغییر کند، دگرگون می‌شود. مهمترین تغییر هنگامی رخ میدهد که تعادل انرژی کلی میان انرژی وارد شده از سوی خورشید و گرمای خارج شده از زمین برهم بخورد. برای نگهداری این تعادل چند راهکار (مکانیزم) طبیعی، برای نمونه افت‌وخیز مدار زمین، دگرگونی در چرخه اقیانوس‌ها و تغییر ترکیب جو زمین، در کارند. در دوران کنونی تغییر ترکیب جو زمین نه با عوامل طبیعی بلکه به وسیله آلودگی‌های حاصل از فعالیت‌های صنعتی بشر تغییر یافته، که از همه فراگیرتر گازهای گلخانه‌ای و هواویزها (ذرات معلق در هوا) هستند. دانشمندان در مورد تعادل جهانی انرژی هشدار می‌دهند که در نهایت باعث برهم خوردن مکانیزم تغییر اقلیم می‌گردد. این فرآیند را Climate Forcing نامیده‌اند. تغییر در اقلیم، تغییر در میزان آلاینده ها، به ویژه ازن و دی اکسید گوگرد در نقاط خاص، را به دنبال دارد.
گاز ازن در سطح زمین
ازن چیست؟
ازن یک مولکول اکسیژن است که به جای دو اتم O سه اتم O دارد. تشکیل این گاز در استراتوسفر، در اثر فرایند تابش پرتوهای خورسیدی بر روی مولکول اکسیژن در روند تجزیه به وسیله نور (Photolysis) تشکیل می‌شود. در اثر پرتو فرابنفش، مولکول O2 می‌شکند و بنیان آن با مولکول دیگر اکسیژن ترکیب شده، مولکول ازن را وجود می‌آورد. ازن به طور طبیعی به وسیله فرایندهایی مشتمل بر اکسیژن، نیتروژن، کلر، برم و هیدروژن از بین می‌رود.
گاز ازن و پدیده جزیره گرمایی شهر تهران
افزایش ازن در سطح زمین برای تندرستی انسان بسیار زیان‌آور است و به ویژه به دستگاه تنفسی و بینایی آسیب می‌رساند. علاوه بر آن، از آنجاییکه ازن به سادگی با مولکول‌های دیگر ترکیب می‌شود و آنها را اکسیداز میکند، به شدت به بافت‌های زنده گیاهان و جانوران آسیب می‌رساند. ازن سطح زمین یک آلاینده کلیدی است که به‌ویژه در روزهای بدون ابر تابستان در شهرهای بزرگ سراسرجهان وجود دارد و ایجاد و افزایش آن، با اثر پدیده جزیره گرمائی شهر، پیوندی تنگاتنگ و ناگسستنی دارد.
آیا میتوان شهرها را خنک کرد
تابستان‌های شهری پیوسته گرمتر و گرمتر میشوند. داده‌های گردآوری شده در سالیان اخیر نشان میدهد که دمای انبوه ساختمان‌ها و خیابان‌ها، بسیار بیشتر از زمانی است که آن مناطق سرشار از کشتزار و باغ بوده است. افزایش دما موجب مصرف بیشتر انرژی برای خنک شدن و در نتیجه هدر دادن بیشتر سرمایه است.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 17 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلودمقاله آشنایی با پدیده جزیره گرمایی در تهران و تاثیر آن بر ساختمان
