אי חום עירוני
אי חום עירוני (באנגלית: Urban heat island) הוא אזור עירוני שחם במידה משמעותית מסביבתו. הפרשי הטמפרטורה גדולים יותר במשך הלילה מבמשך היום, וגדולים יותר בתקופת החורף מאשר בקיץ, הם מורגשים במיוחד כאשר הרוחות חלשות. הסיבה העיקרית לאיי חום עירוניים היא שינוי פני השטח באמצעות פיתוח עירוני מרובה אספלט ובטון עם מעט צמחייה שגורמים לקליטה ואגירה של חום השמש; חום שנוצר באמצעות שימושי אנרגיה עירוניים (כמו מכוניות, מזגנים ותעשייה) הוא תורם משני יותר. כאשר מרכזי האוכלוסייה גדלים, הן נוטים לשנות שטח אדמה גדול וכתוצאה מכך נגרמת עליה בטמפרטורה הממוצעת של 3-5 מעלות צלזיוס ואף יותר מכך. ההשפעות של איי חום עירוניים כוללות הגדלת עומס החום הנגרם בימי הקיץ, הגדלת הביקוש למיזוג אוויר בימי הקיץ והעמסת רשת החשמל הארצית, שינוי מיקרו אקלימי ותרומה לכך שכמות הגשם היורד במורד הרוח של ערים במרחק 30-60 ק"מ גדולה ב-28% יחסית לכמות הגשם במעלה הרוח. [1]
גורמים לאי חום עירוני
יש מספר סיבות לאיי חום עירוניים. סיבה אחת היא הבדל באלבדו, (שיעור החזרת הקרינה), בין העיר לסביבתה. חומרים המשמשים בדרך כלל לבנייה של ערים, כמו משטחי בטון ואספלט, מחזירים פחות אור-שמש לאטמוספירה יחסית לשטח כפרי או שטח טבעי. יש להם גם תכונות תרמיות שונות (כולל הולכת חום ותכולת חום) מאשר חומרים כמו קרקע או צמחיה המאפיינים את הסביבה הכפרית או הטבעית.
איי חום עירוניים נוצרים גם עקב השפעות גאומטריות. באזורים עירוניים רבים יש מגדלים גבוהים מספקים משטחים רבים להחזרה ולקליטה של אור שמש, ומגבירים את היעילות שבה אזורים עירוניים מתחממים. אפקט זה נקרא "אפקט הקניון". השפעה נוספת של בניינים גבוהים היא חסימה של רוחות, שיכולות למזג את האוויר על באמצעות הסעת חום.
חום "זיהומי" שנגרם בגלל פעולת מזגנים, תעשייה, מכוניות, מנורות, מוצרי חשמל ומקורות חום נוספים, תורם גם הוא להיווצרות של איי חום עירוניים.
סיבה נוספת לקיום של אי חום עירוני היא מחסור בנשימה ובאידוי מים מצדם של עצים וצמחים בעיר (Evapotranspiration).
גם רמות גבוהות של זיהום אוויר יכולות להגביר את אי החום, שכן צורות רבות של זיהום יכולות לשנות את תכונות החזרת הקרינה של האטמוספירה.
עוצמת אי החום העירוני
אי החום העירוני יכול להוביל להבדל של כמה מעלות צלזיוס בין מרכז העיר לבין סביבתה. אי חום עירוני יכול להתרחש בכל העונות ובכל חלקי היממה. עם זאת, הפרשי הטמפרטורות בין העיר לבין השטחים הפתוחים סביבה הם חזקים במיוחד בלילות ללא רוחות וללא עננות. ההפרשים עומדים בדרך כלל על 5-3 מעלות צלזיוס, אך לעתים הם יכולים להגיע גם להפרש של 11-8 מעלות צלזיוס.[2]
מלבד הגורמים הראשוניים שגורמים לאי החום, עוצמתו של אי החום תלויה גם בגורמים רבים שמשפיעים על עוצמתו ומשכו. גורמים כמו עוצמת ומשטר הרוחות (רוחות חזקות יקררו את העיר על ידי הסעת חום); מצב סינופטי נקודתי (עוצמתו תהיה גבוהה במצב סינופטי יציב); צפיפות וגובה הבנייה, טופוגרפיה (מכשולים שיכולים לחסום רוחות מקררות), קו הרוחב בגאוגרפי (ככל שהעיר ממוקמת באזור קר יותר, כך יגדל ההבדל שבין טמפרטורת העיר לסביבתה), וגודל העיר.
עוצמת אי החום העירוני משתנה במשך שעות היממה. לרוב הפער בטמפרטורות בין העיר לסביבה מגיע לשיא בשעות הלילה. בשעות החשכה התכסית מסביב לעיר מתקררת מהר יחסית, בעוד שהתקררות השטח העירוני איטית יחסית. בעיר נפלט חום רב שנאגר בשעות היום (מכבישים וממבנים), נמשכת השפעת "אפקט הקניון", ונמשכת פליטת החום מכלי רכב וממערכות הסקה, קירור ומיזוג אוויר, וכן ממערכות תאורה ושנאים.
לעתים גם משתנים מוקדי הפצת החום במשך שעות היממה. כך למשל אזורי תעשייה ומוקדי תחבורה (כמו תחנות מרכזיות) מאופיינים בפעילות רבה בשעות היום, ולכן משמשים כמוקדים לפליטת חום ומזהמים. לעומת זאת, בשעות הלילה רמת הפעילות פוחתת מאוד, ולכן לעתים הם דווקא קרים ביחס לאזורים אחרים בעיר, הפעילים ומוארים בשעות הלילה (כמו אזורי בילוי ושכונות המגורים).
בישראל קיים אי חום עירוני באזור גוש דן בשעות הלילה.[1]
השפעות בריאותיות וכלכליות של אי חום עירוני
תמותה עקב גלי חום
איי חום עירוניים יכולים להשפיע באופן מוחשי על רווחתם ובריאותם של תושבי הערים. בארצות הברית לבדה, מתים בכל שנה כ-1000 תושבים כתוצאה מגלי חום.[3] . איי חום עירוניים יכולים להגדיל את העוצמה וההתמשכות של גלי חום בערים. מחקר שנערך מצא כי אחוז התמותה בזמן גלי חום עולה באופן מעריכי עם הטמפרטורה המקסימלית.[4] דבר שמוגבר על ידי איי חום. האפקט הלילי של איי חום עירוני בזמן גל חום יכול להיות מזיק במיוחד, היות והוא מונע מתושבי הערים את המנוחה הקרירה שיש באזורים כפריים במשך הלילה. [5]
על פי מחקר אחד בארצות הברית היחסים בין טמפרטורות קיצוניות לבין אחוזי תמותה משתנים על פי מיקום. על פי "התוכנית להשפעות בריאותיות של שינויים סביבתיים עולמיים" באוניברסיטת ג'ון הופקינס, סביר כי חום יגרום לתמותה גבוהה יותר בערים בקווי גובה בינוניים וגבוהים שבהם יש שינויי טמפרטורה גבוהים, כגון שיקגו או ניו יורק. לעומת זאת ההשפעה צפויה להיות מתונה יותר בערים שבהם יש טמפרטורות ממוצעות וחמות בכל רחבי השנה. המחקר מראה כי תושבי הערים הדרומיות, כמו מיאמי, נוטים להסתגל טוב יותר לתנאי מזג אוויר חם והם פחות פגיעים.
פגיעה בתחבורה פעילה
במדינות חמות כמו ישראל, שילוב של אי חום עירוני יחד עם מחסור בצל עלולים להרתיע אנשים מללכת ברגל, לרכוב באופניים או להשתמש בתחבורה ציבורית. לדבר זה השלכות חמורות על בריאות התושבים עקב אורח חיים יושבני. מחסור בפעילות גופנית הוא גורם מרכזי לתחלואה ותמותה-בטרם-עת במדינות מערביות. לפי הערכת ארגון הבריאות העולמי, מחסור בפעילות גופנית גורר במדינות עשירות (כמו ישראל) 7.7% מכלל מקרי המוות- במדינות עשירות זהו גורם המוות הרביעי בחשיבותו, מיד לאחר השמנה ובשיעור דומה לה. [6] במדינה כמו ישראל מדובר באלפי מקרי מוות בשנה עקב מחסור בפעילות גופנית. עם זאת החסמים לתחבורה פעילה כוללים היבטים רבים מלבד חום כמו חסימת יכולות הליכה על ידי כבישים מהירים או מחסור בתשתיות אופניים. כדי להתגבר על חסמים אלה החלו בשנים האחרונות בקידום הליכתיות - תכנון עירוני שממקוד בעידוד הליכה ורכיבה.
עידוד פקקי תנועה ובעיות נוספות
הפחתת שימוש בתחבורה פעילה והורדת האטרקטיביות של שימוש בתחבורה ציבורית כפועל יוצא מכך, עלולה לגרור החרפה של פקקי תנועה והגדלת הביקוש לחנייה. לדבר זה השלכות חמורות על הכלכלה. בישראל לדוגמה עלות פקקי התנועה היא כ-35 מיליארד ש"ח בשנה, והמחיר עולה משנה לשנה. חניות מייקרות את הדיור עקב תחרות על אותם שטחים ומשאבים במרכזי הערים.
לפגיעה בתחבורה בת קיימא יש מנגנון של לולאת משוב שכן טבע עירוני ותחבורה בת קיימא הם דברים שיכולים לעודד זה את זה - עצים בעיר יכולים לסייע לתחבורה פעילה וקידום תכנון מוטה תחבורה ציבורית והליכתיות ומצד שני תכנון של מרחבים למכוניות ודרישה לחניות מעודד כריתת עצים בטענה שאלו מלכלכים או מפריעים לחניות.
הגדלת צריכת האנרגיה וייקור החשמל
השפעה נוספת של איי חום עירוניים היא הגדלת כמות האנרגיה הנצרכת לצורך מיזוג אוויר וקירור בערים שנמצאות באקלים חם יחסית. "קבוצת אי החום" מעריכה כי ההשפעה של אי החום על לוס אנג'לס מובילה להוצאת אנרגיה עודפת בסכום של כ-100 מיליון דולר בשנה.[7]. לעומת זאת, ערים באקלים קר יחסית, כמו שיקגו צפויות לצרוך כמות קטנה יותר של אנרגיה בגלל השפעת איי החום.
השפעת הגדלת צריכת מיזוג האוויר באמצע הקיץ חורגת מצריכת האנרגיה הרגעית היות והיא משפיעה על מחירי החשמל בכל ימות השנה. חברות חשמל מתקינות תחנות כוח וציוד אחר לפי כמות ההספק המקסימלי שעליהן לספק. מכאן שלצריכת השיא בשעות החמות של הקיץ יש השפעה על כמות הציוד וההון תעשייתי שחברות חשמל מתקינות ומכאן השפעה על מחירי החשמל שחברות אלה גובות.
השפעות על האקלים המקומי ועל חקלאות
מלבד מהשפעתו הברורה על טמפרטורה, אי חום עירוני יכול לייצר השפעות משניות על האקלים המקומי. אלו כוללות שינוי של משטר הרוחות המקומי, התפתחות של עננים וערפל, השפעות על הלחות, וכמות המשקעים.[8]
תמונות לווין עזרו לחוקרים לגלות כי אקלים הערים משפיע באופן משמעותי על עונות הגידול של צמחים במרחק של עד כ-10 ק"מ משולי העיר. עונות הגידול ב-70 ערים בצפון מזרח אמריקה היו ארוכות בכ-15 יום באזורים עירוניים יחסית לאזורים כפריים מחוץ להשפעת העיר.[9]
הפחתה ומיתון של איי חום עירוניים
ערך מורחב – הצללה במרחב העירוני
הפרשי הטמפרטורה בין אזור עירוני לבין אזור כפרי סמוך יכול להגיע ל-5 מעלות צלזיוס. כמעט 40% מתוך העליה הזו היא עקב גגות בצבע כהה כשהיתר נובע ממדרכות וכבישים בצבע כהה והירידה בכמות הצמחייה. ניתן להקטין את אפקט האי החיצוני בצורה נמוכה על ידי שימוש בחומר שמחזיר קרינה על בתים, גגות, כבישים וכו' וכך להגדיל את כמות האלבדו של העיר. [10]
יחסית לפתרונות אחרים, הפתרון שמניב את התוצאה הטובה ביותר עבור השקעה מועטה ביותה הוא כנראה שינוי של הגג. "גג קריר" שבנוי מחומר מחזיר אור כמו ויניל, מחזיר לפחות 75% מקרני השמש ופולט לפחות 70 אחוז מהקרינה שנספגת במעטפת הבניין. בתים הבנויים עם אספלט לעומת זאת פולטים 6 עד 26 אחוז מקרינת השמש. [11]
ניתן להקל על הבעיה באמצעות צביעת הבתים בצבע לבן ושימוש במשטחים מחזירי אור שמש. דבר זה מבוצע לדוגמה באיים רבים ביוון. חסרון של פתרון זה הוא סכנת יצירת עומס קרינה במשך היום שגורמת לחימום על ידי קרינה ואף עלולה לפגוע בעיניים (בדומה לתופעות הנגרמות כתוצאה מהחזרת קרינת אור שמש של שלג).
פתרון נוסף הוא להגדיל את כמות הצמחיה במיוחד כזו שמקבלת השקייה רבה. כלומר צמחיה בעיר וטבע עירוני - גינות, גנים, גגות עם צמחיה וכו'. צמחים שמקבלים השקיה מקררים את האוויר.
ניתן לשלב את שתי הפתרונות באמצעות גג ירוק. גגות ירוקים הם מבודדים טובים בחודשים חמים.
ראו גם
קישורים חיצוניים
- אי חום עירוני בוויקיפדיה האנגלית
- בועז דיין, אי חום עירוני בירושלים, באתר Israel Wheather, 2017
הערות שוליים
- ^ Spain goes hi-tech to beat drought The Guardian, 2005-06-28
- ^ אי חום עירוני- עבודה מיכל קורן-כנות, אדריכלית, קלימתון
- ^ "Impacts and responses to the 1995 heat wave: A call to action".S. A. Changnon, Jr., K. E. Kunkel, and B. C. Reinke. Bulletin of the American Meteorological Society (1996). 77: 1497–1506
- ^ "Heat island = death island?", R. W. Buechley, J. Van Bruggen, and L. E. Trippi (1972). Environmental Research 5: 85–92.
- ^ "Some effects of the urban structure on heat mortality".J. F. Clarke (1972). Environmental Research 5: 93–104.
- ^ [http://www.who.int/healthinfo/global_burden_disease/global_health_risks/en/ Global health risks גורמי סיכון עולמיים - ארגון הבריאות העולמי, 2009, טבלה 1, עמ' 11]
- ^ http://eetd.lbl.gov/HeatIsland/EnergyUse/
- ^ Urban Climate – Climate Study and UHI Arizona State University
- ^ Urban Heat Islands Make Cities Greener, 2004-06-29, NASA
- ^ Albers, R. A. W., Bosch, P. R., Blocken, B., Van Den Dobbelsteen, A. A. J. F., Van Hove, L. W. A., Spit, T. J. M., ... & Rovers, V. (2015). Overview of challenges and achievements in the Climate Adaptation of Cities and in the Climate Proof Cities program. Building and environment, 83, 1-10.
- ^ "Comprehensive Cool Roof Guide from the Vinyl Roofing Division of the Chemical Fabrics and Film Association". Archived from the original on 2013-09-21.