MORICHI: مجموعة بيانات لدراسة الاحتباس الحراري الحضري أثناء موجات الحر الشديدة في مناخ قاري رطب حار الصيف

لماذا تهم المدن الحارة الحياة اليومية

في أنحاء العالم، يشعر سكان المدن بصيف أكثر حرارة، وليس السبب فقط تغير المناخ. تبتلع الشوارع والأرصفة والمباني أشعة الشمس نهارًا وتطلق هذه الحرارة ببطء ليلًا، محوِّلة الأحياء إلى بقع ساخنة تدوم طويلًا. هذه الحرارة الإضافية، المضافة إلى موجات الحر، قد تضغط على شبكات الكهرباء، وتجعل المنازل غير مريحة، وتعرض الصحة للخطر—لا سيما لدى السكان الضعفاء. ومع ذلك، غالبًا ما يفتقر العلماء إلى قياسات مفصلة على مستوى الشارع لكيفية تراكم هذه الحرارة وأين تكون أكثر شدة. تقدم هذه الورقة MORICHI، مجموعة بيانات جديدة ومفتوحة من بيتسبرغ تلتقط كلًا من الطقس و"صور الحرارة" بالأشعة تحت الحمراء لقطعة شارع خلال حدث حر شديد حقيقي، مانحة الباحثين—وفي النهاية مخططي المدن والجمهور—أدوات جديدة لفهم وتقليل مخاطر الحرارة الحضرية.

كيف تروي شارع واحد قصة أكبر

تركز الدراسة على وادٍ شارع نموذجي داخل حرم جامعة كارنيجي ميلون في بيتسبرغ. تحاذي مبنيان متوسطا الارتفاع طريقًا تتخلله أرصفة وأشجار ومساحات عشبية، مكونين ترتيبًا يشبه إلى حد كبير نسيج الأحياء السكنية في المدينة. تقع بيتسبرغ في مناخ قاري رطب حار الصيف، وهو نوع مشترك في مناطق كثيرة من شمال شرق الولايات المتحدة وأجزاء من أوروبا وشرق آسيا. وحتى الآن، كانت هناك بيانات حرارة مفصلة قليلة جدًا لمثل هذه المناخات، على الرغم من أنها متوقعة أن تواجه موجات حر أكثر تواترًا وطولًا. من خلال تجهيز هذا الشارع التمثيلي بعناية، أنشأ الباحثون مختبرًا محليًا يمكن تعميم دروسه على مدن أخرى ذات طقس وشكل حضري مشابهين.

مراقبة الطقس من منظور الماشي

تم تركيب أربع محطات طقس مدمجة على ارتفاع مترين فوق الأرض—أي تقريبًا على مستوى رأس الإنسان—اثنتان في منطقة حديقة واثنتان في وادٍ الشارع. على مدار ما يقرب من شهرين في صيف 2024، سجلت هذه المحطات درجة الهواء، والرطوبة، والرياح، والمطر، وقياسات تتعلق بالراحة كل خمس دقائق. شمل هذا الفاصل فترة موجة حر عنيفة بلغت فيها درجات الحرارة بعد الظهر نحو 36 درجة مئوية وليالٍ دافئة حول 24 درجة. وبما أن القياسات أُخذت في أماكن يسير ويجلس فيها الناس فعلًا، فإنها تلتقط الظروف التي يشعر بها المشاة والعاملون في الخارج، بدلاً من المتوسطات الملسّاة من أبراج السطح العالية أو المطارات البعيدة.

قياس درجة حرارة المدينة بكسل واحد في كل مرة

لمعرفة كيف تسخن وتبرد الأسطح المختلفة—الطريق، والأرصفة، والجدران المبنية بالطوب، والواجهات الزجاجية، والأشجار، وحتى محطة تبريد على السطح—ركّب الفريق كاميرا حرارية بالأشعة تحت الحمراء على ارتفاع عالٍ في مبنى قريب. كانت الكاميرا تنظر إلى أسفل وادٍ الشارع وتسجل صورة حرارية كل ثانية، منتجة مئات الآلاف من الإطارات على مدار الحملة. كل بكسل في هذه الصور يقابل رقعة سطح صغيرة لها درجة حرارة ظاهرية خاصة بها. قدّم مستشعر تلامسي محمي بعناية على الرصيف "نقطة حقيقة" سمحت للباحثين بمعايرة الكاميرا، مما أبقى أخطاء درجة حرارة السطح ضمن نحو 1.7 درجة مئوية. ضمنت الضوابط الأخلاقية وموقع الرصد البعيد ألا يمكن تحديد هوية الأشخاص الذين ظهروا في الصور.

تحويل القياسات الخام إلى مورد مشترك

تبلغ مجموعة بيانات MORICHI الناتجة أكثر من تيرابايت من المعلومات وهي متاحة مجانًا بموجب ترخيص مفتوح في مستودع بيانات بحثي دولي. تُخزن سجلات الطقس في ملفات جداول بسيطة، بينما تُحفظ الصور الحرارية في تسلسلات متخصصة تحافظ على التفاصيل الإشعاعية الكاملة والاطِّلاع الزمني. تساعد مكتبة برمجية مخصصة بلغة بايثون المستخدمين على مزامنة الطوابع الزمنية المختلفة، واستخراج سلاسل درجات الحرارة لأسطح محددة، ومعالجة الصور دون الحاجة إلى أدوات مملوكة. اختبر المؤلفون جودة البيانات، مبينين أن كلًا من قياسات الطقس والصور بالأشعة تحت الحمراء مستقرة مع مرور الوقت وتحتوي على ضجيج ضئيل جدًا، حتى خلال أشد الأيام حرارة وساعات الليل.

ماذا يعني هذا لمدن أبرد وأكثر أمانًا

عمليًا، تمنح MORICHI العلماء والمهندسين والمخططين فيلمًا مفصلًا عن كيفية تراكم الحرارة وتحركها عبر شارع حضري حقيقي أثناء حدث حرارة شديد. يمكنهم به التحقق مما إذا كانت نماذج المناخ الحضري الحاسوبية تعمل بشكل واقعي، أو تدريب طرق جديدة تعتمد على البيانات للتنبؤ بالنقاط الساخنة. كما يمكنهم مقارنة قدرة التبريد للأشجار والمساحات الخضراء مع تأثير التسخين للأسفلت، وحركة المرور، والحرارة الناتجة عن الآلات على الأسطح. يمكن أن تساعد الرؤى المستخلصة من هذه المجموعة المدن في مناخات مشابهة على تصميم شوارع ومباني ومساحات خضراء تبقى أكثر راحة أثناء موجات الحر، مما يجعل الحياة الحضرية أكثر أمانًا ومرونة مع احتدام الاحترار العالمي.

الاستشهاد: Martin, M., Garcia-Sanchez, C., Stoter, J. et al. MORICHI: a Dataset to Study Urban Overheating during Extreme Heat in a Hot-Summer Humid Continental Climate. Sci Data 13, 404 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06763-w

الكلمات المفتاحية: الحرارة الحضرية, موجات الحر, التصوير الحراري, بيانات الميكرو مناخ, بیتسبرغ