درخت‌های نامناسب، شب‌ها شهرها را داغ‌تر می‌کنند!

تأثیر درختان بر دماهای شهری: تحقیق جدید

در حالی که درختان می‌توانند در طول روز به طور قابل توجهی دما را در برخی از شهرها کاهش دهند، تحقیقات جدید نشان می‌دهد که تاج درختان می‌تواند در شب گرما را به دام بیندازد و دما را افزایش دهد. این مطالعه با هدف کمک به برنامه‌ریزان شهری در انتخاب بهترین ترکیب‌های درختان و مکان‌های کاشت برای مقابله با استرس حرارتی شهری انجام شده است. دما در شهرها در سراسر جهان در حال افزایش است و استرس حرارتی به یک مشکل عمده تبدیل شده که باعث بیماری، مرگ، افزایش مصرف انرژی برای خنک کردن ساختمان‌ها، مسائل نابرابری اجتماعی مرتبط با گرما و مشکلات زیرساخت‌های شهری می‌شود.

برخی از شهرها قبلاً شروع به اجرای استراتژی‌های کاهش این مشکل کرده‌اند که کاشت درختان در صدر آن‌ها قرار دارد. اما یک مطالعه که به رهبری دانشگاه کمبریج انجام شده، اکنون هشدار می‌دهد که کاشت گونه‌های نادرست یا ترکیب نادرست درختان در مکان‌ها یا آرایش‌های نامناسب می‌تواند مزایای آن‌ها را محدود کند. این مطالعه که امروز در نشریه Communications Earth & Environment منتشر شده، نشان می‌دهد که درختان شهری می‌توانند دمای هوای سطح پیاده‌رو را تا ۱۲ درجه سانتی‌گراد کاهش دهند. نویسندگان این تحقیق دریافتند که معرفی درختان دماهای اوج ماهانه را در ۸۳ درصد از شهرهای مورد مطالعه به زیر ۲۶ درجه سانتی‌گراد کاهش می‌دهد و به این ترتیب به آستانه «راحتی حرارتی» می‌رسد.

با این حال، آن‌ها همچنین متوجه شدند که این قابلیت خنک‌کنندگی در نقاط مختلف جهان به طور قابل توجهی متفاوت است و تحت تأثیر ویژگی‌های گونه‌های درخت، چیدمان شهری و شرایط آب و هوایی قرار دارد. دکتر رونیتا باردهان، استاد همکار محیط زیست پایدار در دانشگاه کمبریج، گفت: «مطالعه ما افسانه‌ای را که درختان درمان نهایی برای گرم شدن شهرها در سراسر جهان هستند، رد می‌کند. درختان نقش حیاتی در خنک کردن شهرها دارند، اما ما باید آن‌ها را به طور استراتژیک‌تر بکاریم تا از مزایای آن‌ها به حداکثر برسیم.»

تحقیقات قبلی در مورد اثرات خنک‌کنندگی درختان شهری بر روی آب و هوای خاص یا مناطق مشخص تمرکز کرده و مطالعات موردی را به صورت پراکنده بررسی کرده‌اند. این امر باعث ایجاد شکاف‌های عمده‌ای در دانش ما درباره مکانیزم‌های خنک‌کنندگی منحصر به فرد درختان و چگونگی تعامل آن‌ها با ویژگی‌های مختلف شهری شده است. برای غلبه بر این مشکل، نویسندگان این مطالعه یافته‌های ۱۸۲ مطالعه — مربوط به ۱۷ نوع آب و هوا در ۱۱۰ شهر یا منطقه جهانی — که بین سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۳ منتشر شده‌اند را تحلیل کردند و اولین ارزیابی جامع جهانی از خنک‌کنندگی درختان شهری را ارائه دادند.

در طول روز، درختان شهرها را به سه روش خنک می‌کنند: با مسدود کردن تابش خورشید؛ از طریق تبخیر آب از طریق روزنه‌های موجود در برگ‌هایشان؛ و با تغییر جریان هوا به صورت آیرودینامیکی توسط شاخ و برگ. اما در شب، تاج درختان می‌تواند تابش طول موج بلند از سطح زمین را به دام بیندازد، به دلیل مقاومت آیرودینامیکی و «بسته شدن روزنه‌ها» — بسته شدن روزنه‌های میکروسکوپی روی سطح برگ‌ها که بخشی از آن به پاسخ به گرما و استرس خشکی مربوط می‌شود.

تفاوت بر اساس نوع آب و هوا

این مطالعه نشان داد که درختان شهری به طور کلی در آب و هوای گرم و خشک، شهرها را بیشتر خنک می‌کنند و در آب و هوای گرم و مرطوب کمتر. در آب و هوای «استوایی مرطوب و خشک یا ساوانا»، درختان می‌توانند دما را تا ۱۲ درجه سانتی‌گراد کاهش دهند، همان‌طور که در نیجریه ثبت شده است.

تأثیر درختان بر دماهای شهری

در همین شرایط، درختان می‌توانند در شب‌ها دماهای شهرها را تا ۰.۸ درجه سانتی‌گراد افزایش دهند. درختان در آب و هوای خشک عملکرد خوبی دارند و می‌توانند دماهای شهرها را بیش از ۹ درجه سانتی‌گراد کاهش دهند و در شب‌ها دما را ۰.۴ درجه سانتی‌گراد افزایش دهند. در آب و هوای جنگل‌های بارانی گرمسیری، که رطوبت بالاتری دارد، تأثیر خنک‌کنندگی در طول روز به حدود ۲ درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد، در حالی که تأثیر گرم‌کنندگی در شب ۰.۸ درجه سانتی‌گراد است. در آب و هوای معتدل، درختان می‌توانند دماهای شهرها را تا ۶ درجه سانتی‌گراد کاهش دهند و در شب‌ها ۱.۵ درجه سانتی‌گراد افزایش یابند.

استفاده استراتژیک از درختان

این مطالعه نشان می‌دهد که شهرهایی که طرح‌های شهری بازتری دارند، بیشتر احتمال دارد که ترکیبی از درختان همیشه‌سبز و خزان‌دار با اندازه‌های مختلف داشته باشند. محققان دریافتند که این ترکیب معمولاً منجر به خنک‌کنندگی بیشتری در آب و هوای معتدل، قاره‌ای و گرمسیری می‌شود. استفاده ترکیبی از درختان در این آب و هوا به طور کلی ۰.۵ درجه سانتی‌گراد خنک‌کنندگی بیشتری نسبت به شهرهایی که فقط درختان خزان‌دار یا همیشه‌سبز دارند، به همراه دارد. این به این دلیل است که درختان مختلط می‌توانند سایه‌افکنی و نور خورشید را در فصول مختلف متعادل کنند و خنک‌کنندگی سه‌بعدی را در ارتفاعات مختلف فراهم آورند.

اما در آب و هوای خشک، محققان دریافتند که گونه‌های همیشه‌سبز غالب هستند و در زمینه طرح‌های شهری فشرده، مانند قاهره در مصر یا دبی در امارات متحده عربی، به طور مؤثرتری خنک می‌کنند. به طور کلی، درختان در شهرهای باز و کم‌ارتفاع در آب و هوای خشک مؤثرتر عمل می‌کنند. در طرح‌های شهری باز، خنک‌کنندگی می‌تواند حدود ۰.۴ درجه سانتی‌گراد بهبود یابد زیرا فضاهای سبز بزرگ‌تر اجازه می‌دهند که سایه‌بان‌های درختان بزرگ‌تر و ترکیب بیشتری از گونه‌های درختی وجود داشته باشد.

دکتر رونیتا باردهان گفت: “مطالعه ما راهنماهای سبزسازی خاص به زمینه را برای برنامه‌ریزان شهری فراهم می‌کند تا به طور مؤثرتری از خنک‌کنندگی درختان در برابر گرمایش جهانی بهره‌برداری کنند.” او افزود: “نتایج ما تأکید می‌کند که برنامه‌ریزان شهری نه تنها باید فضاهای سبز بیشتری به شهرها اضافه کنند، بلکه باید ترکیب مناسبی از درختان را در موقعیت‌های بهینه به کار گیرند تا مزایای خنک‌کنندگی را به حداکثر برسانند.”

دکتر باردهان، پژوهشگر کالج سلوین دانشگاه کمبریج، گفت: “برنامه‌ریزان شهری باید برای آب و هوای گرم‌تر آینده برنامه‌ریزی کنند و گونه‌های مقاومی را انتخاب کنند که همچنان به رشد ادامه دهند و مزایای خنک‌کنندگی را حفظ کنند.”

تناسب درختان با فرم‌های شهری

این مطالعه به جلوتر می‌رود و استدلال می‌کند که انتخاب و قرارگیری گونه‌ها باید با فرم‌های شهری سازگار باشد. جهت‌گیری ‘دره خیابانی’، مناطق آب و هوایی محلی، نسبت ابعاد، نسبت آسمان قابل مشاهده و سایر ویژگی‌های شهری که بر تأثیرات درختان تأثیر می‌گذارد، باید به دقت مورد توجه قرار گیرد. اگرچه پوشش بالای سایه‌بان درختان در دره‌های خیابانی معمولاً منجر به تأثیرات خنک‌کنگی بیشتری می‌شود، اما پوشش بیش از حد ممکن است گرما را در سطح پیاده‌رو محبوس کند، به‌ویژه در مناطق شهری فشرده در آب و هوای با دمای بالا. در چنین مکان‌هایی، گونه‌های باریک و استراتژی‌های کاشت کم‌پراکندگی توصیه می‌شود.

محققان تأکید می‌کنند که نمی‌توانیم به طور کامل به درختان برای خنک‌کردن شهرها تکیه کنیم و راه‌حل‌هایی مانند سایه‌افکنی خورشیدی و مواد بازتابنده همچنان نقش مهمی خواهند داشت. محققان یک پایگاه داده و نقشه تعاملی توسعه داده‌اند تا به کاربران امکان دهند اثربخشی خنک‌کنندگی استراتژی‌ها را بر اساس داده‌های شهرهایی با آب و هوای مشابه و ساختارهای شهری تخمین بزنند.