چکیده

        یکی از مهمترین مسائل حال حاضر در شهر ها ایجاد شرایط زیست محیطی مناسب برای رفاه شهروندان است. این مقاله در مورد کاهش تغییرات حرارتی شهری (جزایر حرارتی) وعوامل موثر در این روند ،  به شناسایی راهکار ها و برای مقابله با آن در شهر کلاردشت پرداخته است. جزایر حرارتی  در مقیاس شهرهای بزرگ  بیشتر به نحوه شهرسازی احمیت بیشتر می دهد ولی در مقیاس شهر های کوچک مانند کلاردشت اصول وقواعدی مانند کنترل تابشی خورشید سقف سفید (روشن) ، ایجاد فضا تعرق (پوشش گیاهی شهری)،  وجود دارد که میتواند در جهت کنترل آن موثر باشد. برای هدایت جریان باد و ایجاد رطوبت در فضا ازجمله راهکارهایی میتوان انجام داد رعایت فاصله و ارتفاع  ساختمان ها نسبت به هم و استفاده از سطوح با قابلیت کمتر جذب نور و ... است که همه این راهکار ها می تواند محیط مناسب تری را برای زندگی بهتر ایجاد کند.

مقدمه

        توسعه فیزیکی شهرها فرایندي پویا و مداوم است ساختمان به عنوان جزئی از کل شهر باید به گونه اي باشد که کمترین تاثیرات ممکن را در جهت افزایش دماي شهر و ناپایداري داشته باشد. با در نظر گرفتن یکسري اصول در احداث ساختمان ها و محیط اطرافشان می توان تا حدودي از افزایش جزایر حرارتی شهري جلوگیري کرد یکی از تهدیدات حوزه شهر نشینی پدیده جزیره حرارتی است. این پدیده بیشتر در شهر های بزرگ مورد توجه است ولی امروزه در شهر کلاردشت نیز شاهد تغییر وضعیت آب و هوا نسبت به چند دهه قبل هستیم که میتوانیم با راهکارهای موجود این پدیده را تا حدودی کنترل کنیم که کمترین آسیب به منطقه وارد نشود . جزیره حرارتی همانند چتری ازهوا می باشد که اغلب بر روی شهر یا مناطق ساخت و ساز شده قرار داشته و دمای درون آن گرمتراز هوای اطراف آن می باشد. با  گسترش ساخت و ساز ها و از بین بردن گیاهان و درختان و همچنین فضای سبز باعث تشدید چنین پدیده ای در شهر شده ایم و نتیجه آن را حس میکنیم.  این پدیده ناشی از گسترش نابودي پوشش هاي طبیعی سطح شهر است که جاي خود را به جاده ها، ساختمان ها و سایر تاسیسات شهري می دهد. بر اساس تحقیقات انجام شده در مورد این پدیده، تابش نور خورشید رسیده به شهر، در لابلاي ساختمان هاي شهري به دام می افتد و دماي سطوح را افزایش می دهد و شب هنگام که هوا سرد تر می شود این سطوح دیرتر دماي خود را از دست می دهند و باعث بیشتر شدن دماي هوا در مناطق شهري نسبت به مناطق حومه شهر می شود جزیره گرمایی سطحی از شهر است که به میزان قابل توجهی از مناطق روستایی اطراف گرمتر است. این پدیده نخستین بار توسط شخصی به نام لاک هاوارد در سال ۱۸۱۰ شرح داده شد. اختلاف دما به‌طور معمول در شب بیشتر از طول روز است و در مواقعی که وزش باد ضعیف است، آشکارتر است. به صورت فصلی جزایر گرمایی هم در تابستان و هم در زمستان دیده می‌شود. علت اصلی جزایر گرمایی شهری تغییر سطح زمین در اثر توسعهٔ شهری است. هنگامی که مراکز پرجمعیت رشد می‌کنند، آن‌ها منجر به ایجاد سطوح بزرگتر می‌شوند و یک رابطهٔ متناظر با میانگین دما دارند. گذشته از تأثیر بر دما، جزایر گرمایی می‌توانند تأثیرات فرعی بر هواشناسی محلی نیز داشته باشند.

   شهر و جزیره گرمایی 1-

      برای درک بهتر این موضوع و تأثیر جزیره گرمایی بر شهر و فعالیت شهر بر جزیره حرارتی این بحث را از جهت دیگری مطرح می کنیم. هر نقطه از سطح زمین مقداری انرژی تابشی از خورشید می رسد که میزان آن در رابطه با عرض جغرافیایی و سایر شرایطی که گفته شد تغییر می یابد. در فرآیند توسعه شهری در وهله اول پوشش گیاهی طبیعی به شدت آسیب دیده و دستخوش تغییرات می شود که مهمترین آن ها به زیر ساخت و سازهای شهری در آمدن و بر روی آن ها بناهای کوتاه و بلند استقرار یافتن است .ساخت و سازهای شهری با توجه به جنس مصالح به کار رفته در آن ها جهت ساخت و سازها- نوع و جنس پوشش ساختمان ها – سطوح معابر، به جذب بیشتر انرژی در بافت شهری منجر می گردد. از طرف دیگر شرایط مذکور باعث کاهش شدید آلبیدوی شهرمی گردد و در نتیجه انرژی رسیده که از سطح زمین باید به جو بازتاب شود کاهش می یابد و در سطح شهر باقی می ماند.بر حسب معمول بر اساس آنچه تا کنون بیان کردیم دمای مناطق شهری از حاشیه شهر بیشتر است و شدت آن به عوامل متعددی از جمله وسعت شهر و مورفولوژی شهر بستگی دارد .وسعت شهر باعث می گردد که جذب انرژی در اثر تغییرات کاربری اراضی دارای پوشش گیاهی به اراضی با پوشش گیاهی کم و یا اصلاً فاقد پوشش گیاهی افزایش یابد . از طرف دیگر انبوه ساخت و سازهای شهری و انبوه تنگاتنگ بناها و ایجاد معابر باریک نیز افزایش دریافت دما را در سطح شهر در پی دارد. این افزایش دما که از طریق تغییر کاربری بوجود می آید . باضافه افزایش مصرف انرژی ناشی از افزایش جمعیت بخصوص در عرض های جغرافیایی که ماه هایی از سال را شهرنشینان با مصرف انواع سوخت های مختلف انرژی مورد نیاز محیط را تأمین می کنند. به افزایش دمای محیط بیرونی نیز منجر می گردد.(شکل شماره 1)

شکل شماره 1: ایجاد جزیره حرارتی در شهر

تلاش برای کاهش جزیره گرمایی در شهر     -2

      یکی از مهمترین دلایل جذب توریست در شهرستان کلاردشت آب و هوای مناسب آن است. وجود رشته کوه‌های البرز در کناره‌های دریای خزر موجب متوقف شدن رطوبت در دامنه‌های آن گردیده و سبب بارش باران فراوان در این ناحیه از شمال کشور می‌شود. بخشی از این بارندگی‌ها در ارتفاعات کلاردشت منجر به بارش برف می‌شود و به همین دلیل است که هوای کلاردشت در مقایسه با دیگر مناطق استان مازندران بسیار خنک‌تر و مطبوع‌تر است و همچنین با وجود عظیمترین یخچالهای طبیعی در خاورمیانه و گرمتر شدن هوا در فصل بهار و تابستان باعث آب شدن یخ ها و وقوع سیلاب های بزرگ میشود .اما یکی از تهدیدات بزرگ این آب و هوا می تواند پدیده جزیره حرارتی باشد .یعنی فشردگی منطقه شهری و ایجاد ساختمان های چسبیده به هم و همچنین از بین بردن فضای سبز باعث بالا رفتن دمای هوا در داخل شهر شده است. یکی از راهکارها در منطقه کلاردشت این است که از مصالح طبیعی مانند سنگ و چوب برای ساخت و ساز ها استفاده شود که خود باعث حفظ ساختار طبیعی و جلو گیری از تخریب محیطی میشود .

      علت بوجود آمدن پدیده گرمایی، تولید و انباشت گرما در نواحی متراکم شهری است که سبب بالا رفتن درجه حرارت شهر نسبت به پیرامون آن می شود. انتظار می رود که جزایر حرارتی شهری چالش های روزافزونی را برای شهرها در دهه های آینده بوجود آورند. تاثیر بر سلامت مردم، کاهش رفاه وآسایش اجتماعی، تقاضای برای انرژی بیشتر، آب فراوان تر و افزایش تولید فاضلاب و زباله از این جمله هستند. در حالیکه شهروندان در سرتاسر دنیا دوست دارند در مکانی با هوای پاک، آب سالم، سروصدای کم، سرسبز و دارای اقلیم مطلوب زندگی کنند، جزایر حرارتی شهری محیط حرارتی نامطلوبی برای آنها بوجود آورده اند. بنابراین ظهور پدیده جزایر حرارتی شهری نشانه ای از یک توسعه ناپایدار در محیط شهرها  است و یکی از چالش های بزرگ دانشمندان و مهندسان نسل کنونی ما این است که چگونه برای کاهش اثرات مضر جزیره حرارتی شهری و ایجاد شهرهای پایدار برنامه ریزی کنند. برای اینکه بتوانیم شهرها را به محیط هایی قابل سکونت تبدیل کنیم، می بایست مدیران و برنامه ریزان و خصوصا تصمیم گیران عرصه شهرها را با پدیده جزایر حرارتی شهری آشنا کنیم و راهکارهای مناسبی را جهت کاهش اثرات پدیده جزایر حرارتی شهری ارائه نماییم. اگر بتوان بافت ساختمان های شهری را تغییر داد ، میتوان از شدت جزیره حرارتی کاست .مهمترین مشخصه افزایش درجه حرارت در شهر ، بازتابش (آلبیدو) اپایین و نبود سطوح تبخیر و تعرق است و اگر ساختمانها با مواد دارای خاصیت آلبیدوی بالا ویا پوشش گیاهی پوشانده شود از شدت جزیره حرارتی بطور موثری کاسته میشود.در انواع آب و هوا و تغییرات سالیانه یا فصلى آن، مردم را در جهت ساختن و به‌وجود آوردن انواع فضاى زیستى خود، به ایجاد نقاط مسکونى در رابطه با نوع آب و هواى محیطى که در آن زندگى مى‌کنند، ملزم ساخته است. شکل و فرم ساختمان، نوع سقف، جنس مصالح، ارتفاع ساختمان و همه و همه، هماهنگ با شرایط محیط طبیعى و خاصه عوامل آب و هوائى مى‌باشد با توجه به عملکرد باد و میزان رطوبت در افزایش یا کاهش درجه حرارت، یادآورى این نکته لازم است که ممکن است یک روز گرم با آسمان صاف و بدون رطوبت روز راحتى براى انسان باشد. در حالى‌که همین روز گرم اگر با رطوبت بالائى توأم باشد، ناراحتى انسان را فراهم مى‌کند. شهرستان کلاردشت نیز با توجه به گستره ساخت و ساز باعث تغییراتی در آب و هوا این منطقه شده و میتوان ماندگاری گرما در شب و همچنین بارش باران در فصول سرما اشاره کرد.در فصلی که باید شاهد برف در این منطقه باشیم شاهد باران در داخل منطقه شهری هستیم که در سال های نچندان دور بی سابقه است. این موضوع بسیار مهم مطرح میشود که چه عاملی باعث ایجاد این تغییرات میشود. ساختمان به عنوان جزئی ازکل شهر باید به گونه اي باشد که کمترین تاثیرات ممکن را در جهت افزایش دماي شهر و ناپایداري داشته باشد. با در نظرگرفتن یکسري اصول در احداث ساختمان ها و محیط اطرافشان می توان تا حدود ي از افزایش جزایر حرارتی شهري جلوگیري کرد.به عنوان واقعیت های تغییر آب و هوایی باید توجه داشت که فن آوری های ساختمان محیط داخلی و خارجی ساختمان را تحت تاثیر خود قرار می دهد. افزایش درصد آسفالت و پشت بام سیاه (تیره) باعث ایجاد جزیره گرمایی در شهر می شود.

       توسعه شهری به عنوان یک عامل مستقل انتظار می رود که به تنهای درجه حرارت هوا را حدود شش درجه بالا ببرد. به خاطر همین علت٬ دانشمندان در حال حاضر سعی بر پیدا کردن فن آوری های جدید برای کنار آمدن با این واقعیت جدید هستند  .در نتیجه، باید یکسري اصول براي جلوگیري از به وجود آمدن چنین شرایطی در نظر گرفت که هم باعث شرایط آسایش فیزیکی در قسمت هاي بیرونی ساختمان گردد و هم هزینه هاي مربوط به خنک کردن قسمت هاي داخلی ساختمان کاهش یابد ساخت و سازهای شهری و بخصوص ساختمان های مرتفع باعث تأثیر سرعت و جهت باد می شود . مورفولوژی کالبدی شهر عامل بسیار مهمی در کاهش سرعت میانگین جریان هوا به خصوص درسطح زمین می باشد . کاهش سرعت جریان هوا در شهر با درصد ساخت وسازها و ناهمواری های ایجاد شده توسط انسان ها در رابطه ای غیر مستقیم قرار دارد، یعنی هر چه مورفولوژی شهر از ناهمواری بیشتری برخوردار باشد سرعت باد در سطح شهر کاهش کمتری پیدا می کند. از طرف دیگر معابری که در جهت باد قرار دارند و در اطراف آن ها بافت فشرده ای از ساختمان ها وجود دارد، جریان باد در آن ها کانالیزه شده و در مواقعی که سرعت باد افزایش می یابد باعث ایجاد خسارات و حوادثی از قبیل کنده شدن درختان از ریشه، شکستن و افتادن تیرهای برق و تابلوهای مختلف در سطح شهر و … می گردد.  به عبارت دیگر باید گفت شکل معابر و وجود بناهای مرتفع باعث هدایت هوا در مسیر های مشخصی می گردد که چنانچه ساختمان های مذکور بهم متصل و فشرده باشند نقش تونل یا کانالی را ایفا می کنند که ضمن هدایت باد در مسیری مشخص در پاره ای از موارد افزایش سرعت باد را نیز در پی دارد، اما چنانچه ساختمان هایی که در دو طرف معابر قرار گرفته اند بهم چسبیده و پیوسته نباشند و در فاصله هایی از هم جدا شوند باعث می گردد که باد از مسیرخارج شده و ساختمان ها را دور بزند، دور زدن جریان هوا در ساختمان ها باعث بوجود امدن گرد باد در سطح شهر می گردد برای مثال چنانچه جریان هوا وقتی به ساختمان های بلند برخورد می کند که اطراف آن جهت عبور هوا آزاد باشد. جریان هوا به طرفین منحرف می شود. در حالی که یک جبهه از هوا در معرض برخورد باد قرار می گیرد و جبهه مقابل در شرایط آرامش قرار دارد. در این شرایط معابری که در دو طرف ساختمان قرار دارند در معرض شدید وزش باد قرار می گیرند، که می تواند در شرایط خاصی مشکل آفرین گردد.

1.2-کاشت درختان وگیاهان در سطوح شهری

یکی از ساده ترین و ارزانترین راههای مقابله با اثر جزیره گرمایی،کاشت درختان و گیاهان است. گیاهان به ویژه درختان ، با ایجاد سایه در روی سطح زمین ، به طور مستقیم ، و با رها سازی رطوبت در جو و افزایش آب در هوا به طور مستقیم باعث خنکی شهر می شوند. خنکی شهر در تابستان یعنی صرفه جویی در هزینه های گوناگون .پیشگیری از آلودگی های صوتی با جلوگیری از حرکت امواج صوت ، جذب آلاینده های گوناگون از هوا و ... است.دیگر فوائد آن میتوان به افزایش وضعیت مناسب روحی شهروندان و اجتماعی شدن افراد نام برد. با کاشت علمی درختان مناسب، تا 40درصد در اثر سایه درختان و 30 درصد به دلیل افزایش رطوبت ، کاهش اثر جزیره گرمایی را به دنبال دارد.

کاهش ۳۳ درصدی گرما با سفید کردن پشت‌بام-2.2

نتایج این تحقیقات حاکی از آن است که اگر هر پشت بام به طور کامل به رنگ سفید نقاشی شود می‌تواند منجر به کاهش ۳۳ درصدی گرما شود و به طور متوسط دما را ۷/۰ درجه سانتیگراد کمتر کند روشن بودن رنگ سطح پشت بام‌ها همچنین موجب کاهش دمای ساختمان‌ها به میزان ۱۰درجه سانتیگراد شده و در نتیجه کاهش هزینه تهویه هوای ساختمان را نیز به دنبال خواهد داشت. استفاده از رنگ روشن در سقف ساختمان ها باعث جذب کمتر تابش های خورشید میشود که سطوح ساختمانی با ضریب بازتابش(آلبیدو) بالا به بهترین نحو این عمل بازتاب را انجام می دهدو باعث کاهش دمای شهری توسط این سطوح ثابت شده است.(شکل شماره 2)

  شکل 2 :نمونه ای از اثرات توام بازبش خورشیدی و نشر حرارتی بر روی سطح سقف

نتیجه گیری

   برای جلوگیری از تغییر آب و هوایی شهر کلاردشت نیاز به برنامه ریزی های کلان در حوزه شهرسازی هستیم ولی این امر مستلزم رعایت یکسری اصول در مقیاس خرد می باشیم که این اصول در قالب راهکارهای معماری ساختمان ، استفاده از سقف و رنگهای روشن در نمای ساختمان، ایجاد فضا سبز شهری،  استفاده از مصالح با قابلیت جذب کمتر نور و ایجاد فاصله بین ساختمان ها و... است. ودر آخرآنچه مسلم است حمایت مسئولین شهرستان و دستگاههای کنترل ساخت و ساز با کمک گرفتن از کمیته ها ی تخصصی و مشاوره با مهندسین متخصص میتواند به بهبود وضعیت کمک شایانی کند.

منابع

بررسی راهکارهای بر کاهش اثرجزایر حرارتی شهری  مهدی رحمتی،شاهین حیدری،محمد رضا بمانیان،[1]

نشریه انرژي ایران / دوره 19 شماره 1 بهار 1395

               قربی، میترا، تاثیر معماری و شهرسازی معاصر بر ایجاد جزایر گرمایی،دومین همایش ملی اقلیم (1391 ) [2]

[3] Berdahl P. and S. Bretz. 1997. Preliminary survey of the solar reflectance of cool roofing materials. Energy and Buildings 25:149-158