التقلبات الحرارية وكثافة العمران: تطوير مؤشرات جزيرة الحرارة الحضرية باستخدام الاستشعار عن بعد

لماذا تهم حرارة المدينة في الحياة اليومية

في أيام الصيف الحارة يشعر كثير من سكان المدن أن الأرصفة والجدران والساحات تُشعّ حرارةً لفترة طويلة بعد الغروب. تبحث هذه الدراسة في أسباب ذلك في مدينة أوروبية متوسطة الحجم وما يعنيه ذلك للسكان. من خلال تتبّع كيف نمَت وتغيّرت مدينة بياليستوك في بولندا على مدى ما يقرب من ثلاثة عقود، يُظهر المؤلفون كيف يمكن لأنماط البناء الأكثر كثافة والأسطح المعبدة أن تحول أجزاء كبيرة من المدينة إلى نقاط ساخنة مستمرة، وما أنواع المساحات الخضراء التي تساعد على التبريد.

تتبع دفء المدينة من الفضاء

لفهم كيف يتراكم الحرارة في بياليستوك استخدم الباحثون صور الأقمار الصناعية من عامي 1994 و2022. تقيس هذه الصور درجة حرارة سطح الأرض، أي مدى سخونة الأرض والأسقف، بدلاً من درجة حرارة الهواء في الظل. كما فحص الفريق خرائط مفصّلة لاستخدامات الأراضي المختلفة في المدينة، مثل المساكن والمصانع والطرق والحقول والغابات والحدائق، وكمية الأرض المغطاة بمواد صلبة ومختومة مثل الأسفلت والخرسانة. سمح دمج هذه المجموعات من البيانات بتحديد مناطق السطح الأشد سخونة من متوسط المدينة، وهو نمط يُعرف باسم جزيرة الحرارة السطحية.

كيف انتشرت جزيرة الحرارة مع الوقت

تُظهر التحليلات أنه بينما كان أسخن يوم موثّق في السجل عام 1994، فإن نمط الحرارة في 2022 أكثر إثارة للقلق. في 1994 كانت المناطق الأشد دفئاً بقعاً متفرقة، ولم تكن النواة الأشد حرارة تشمل الكثير من مركز المدينة التاريخي. بحلول 2022، نما إجمالي مساحة هذه المناطق الساخنة، واندماجت البقع الفردية لتشكّل نواة مدفأة عريضة، وهذه النواة أصبحت الآن تغطي مركز المدينة. عموماً ارتفعت حصة المدينة المتأثرة بالحرارة السطحية الزائدة إلى نحو ثلث مساحتها، وتداخلت منطقة كبيرة من السخونة المزمنة الآن مع أحياء سكنية وخدمية وصناعية قائمة منذ زمن.

الخرسانة والأشجار وقوة التغييرات الصغيرة

تبين أن غطاء الأرض هو العامل المركزي في هذه التحولات. بين عامي 2006 و2018 تحول جزء كبير من أراضي الزراعة في بياليستوك إلى مساكن وطرق ومناطق تجارية جديدة، مما زاد من نسبة الأسطح الصناعية. أكدت مقاييس الأقمار الصناعية للخضرة أن الأماكن ذات الغطاء النباتي الصحي تميل لأن تكون أبرد، بينما كانت المناطق العارية أو المعبّدة أكثر سخونة. كانت الحدائق، لكونها كبيرة وغنية بالأشجار، أبرد بعدة درجات مقارنةً بالساحات الحدائقية الصغيرة، ما يدل على أن الحجم وتغطية الأشجار وكيفية اتصال المساحات الخضراء بعضها ببعض كلها عوامل مهمة للتبريد. كما وجدت الدراسة أنه عندما ترتفع نسبة الأسطح غير المنفذة في منطقة ما بنسبة 10 بالمئة، يمكن أن ترتفع درجة حرارة السطح بأكثر من 0.6 درجة مئوية، خاصة عند البدء من أرضٍ مفتوحة وخضراء نسبياً.

عندما تلتقي الكثافة بالتعرّض للحرارة

الشكل المضغوط للمدينة يجلب الناس والوظائف والخدمات بالقرب من بعضها البعض لكنه أيضاً يركّز الحرارة. اكتشف الباحثون علاقة وثيقة بين استخدام الأرض وفرصة وقوع المنطقة داخل جزيرة الحرارة. كانت كتلات الإسكان الكثيفة والمراكز التجارية الكبيرة والأسقف الصناعية وممرات النقل المعبّدة بكثافة غالباً من بين النقاط الأكثر سخونة. بالمقابل، أمكن أن تبقى مناطق الأسرة الواحدة منخفضة أو متوسطة الكثافة القريبة من الحدائق أو الغابات أو الحقول أبرد. باستخدام بيانات السكان قدّر الفريق أن نحو 75.5 بالمئة من سكان بياليستوك يعيشون في أماكن شهدت ظروف جزيرة الحرارة في يوم مشمس حار عام 2022، وأن هذا التعرّض موزّع بشكل غير متساوٍ عبر الأحياء.

ماذا يعني هذا من أجل مدن أبرد وأكثر صحة

بالنسبة لغير المتخصص، الرسالة الأساسية هي أن طريقة بناء المدينة وتغطية أراضيها تؤثر مباشرة في مدى سخونة أسطحها وعدد الأشخاص المعرضين لتلك الحرارة. يُظهر المؤلفون أنه كلما أصبحت بياليستوك أكثر كثافة واستبدلت الحقول والأراضي المفتوحة بأسطح مختومة، من المحتمل أن تنتشر المناطق الساخنة وتلتحم ما لم تُتخذ خطوات للتبريد. ويشيرون إلى أن مخططي المدن يجب أن يديروا حجم الأراضي المغلقة بالبِناء، ويحافظوا على المساحات الخضراء الكبيرة المتصلة ويوسّعوها، وأن يولوا اهتماماً خاصاً عندما تبدأ الأسطح الصلبة في الهيمنة على منطقة كانت خضراء سابقاً، لأن درجة الحرارة تزداد بسرعة عند تلك النقطة. هذه الأفكار من مدينة واحدة تقدم دليلاً عملياً لمناطق حضرية أخرى نامية تسعى لموازنة التطور المكثف مع الحماية من الحر الشديد.

الاستشهاد: Antochów, A., Banaszuk, P. & Kamocki, A. Thermal variations and urban compactness: developing UHI indices using remote sensing. Sci Rep 16, 16525 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44995-3

الكلمات المفتاحية: جزيرة الحرارة الحضرية, درجة حرارة سطح الأرض, تكثيف الحضر, الأسطح غير المنفذة, المساحة الخضراء الحضرية