دراسة تأثير الجزر الحرارية الحضرية
الخبرة في دراسة الجزر الحرارية الحضرية (UHI)
تُعد EOLIOS خبيرة في المحاكاة الرقمية لمراكز مدينتك
- النمذجة الحضرية عالية الدقة لنمذجة CFD
- دعم التصميم المناخي البيولوجي
- وضع تصور لفوائد الحلول
- محاكاة سيناريوهات التكيف مع المناخ
- دعم المناقشات مع السكان المحليين
- دعم القرار لوثائق تخطيط المدن
- تحليل آثار التطوير (التربة والمواد والغطاء النباتي)
- دراسة الظواهر الهوائية وتأثيرات الموقع
- حلول مصممة حسب الطلب
في EOLIOS، نعتمد على خبرتنا المشتركة في مجال التصميم الميكانيكي للغاز، والحرارة الانتروبية، وتكييف الهواء، والقياس الميداني والتحليل المناخي المحلي لفهم آثار الجزر الحرارية الحضرية (UHIs) وتوقعها والحد منها.
فهم ظاهرة الجزر الحرارية الحضرية
تأثير محلي ذو عواقب عالمية
تنتج الجزر الحرارية الحضرية عن مجموعة من العوامل الهيكلية والبيئية المرتبطة بالتخطيط الحضري. فهي تنتج عن الكثافة العالية للمباني، مما يحد من التهوية الطبيعية، والبصمة المعدنية العالية بمواد مثل القار أو الخرسانة التي تخزن الحرارة، ونقص الغطاء النباتي أو أسطح التبريد مثل المسطحات المائية. ويساهم تخطيط الطرق، والمواد ذات البياض المنخفض والقصور الحراري المرتفع، واتجاه المباني في حبس الحرارة في النسيج الحضري، خاصة في الليل عندما تظل درجات الحرارة مرتفعة بشكل غير طبيعي مقارنة بالمناطق الريفية المجاورة.
ولا تقتصر هذه الظاهرة على مجرد ارتفاع بسيط في درجة الحرارة. بل لها عواقب ملموسة على نوعية الحياة وطريقة عمل المدن. فهي تزيد منالانزعاج الحراري، لا سيما خلال أشهر الصيف، وتعرّض صحة السكان المعرضين للخطر. كما أنه يزيد من نوبات التلوث الجوي، من خلال تشجيع ركود الكتلالهوائية الدافئة المحملة بالملوثات. أما من حيث الطاقة، فهو يزيد من متطلبات التبريد في المباني، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك الكهرباء، ومن المفارقات أنه يساهم بشكل غير مباشر في الاحتباس الحراري.
العوامل المساهمة في الجزر الحرارية الحضرية
وبالتالي فإن الجزر الحرارية مشكلة محلية ذات تداعيات عالمية. فهي تشكل ضغطاً على البنى التحتية الحضرية، وتقوض التوازن البيئي وتشكك في قدرة مدننا على مواجهة الظواهر الجوية القاسية. إن الفهم الدقيق لهذه المشكلة والحاجة إلى أخذها في الاعتبار منذ المراحل الأولى للتصميم الحضري أمر ضروري إذا أردنا بناء أماكن أكثر استدامة ومرونة وراحة للعيش فيها.
تحديد المناطق الحساسة والآليات المعنية
لا تظهرالجزيرة الحرارية الحضرية بشكل موحد في جميع أنحاء المدينة. فكل منطقة وكل شارع يطور بصمته الحرارية الخاصة به، اعتمادًا على هندسته المعمارية واستخداماته وكثافة الغطاء النباتي وقدرته على تبادل الطاقة معالغلاف الجوي. وفي هذا التباين تكمن مفاتيح استراتيجية التكيف الفعالة.
في EOLIOS، نستخدم أساليب تشخيص صارمة للكشف عن المناطق الأكثر حساسية. فمن خلال حملات القياس الموقعية – درجات الحرارة السطحية والرطوبة النسبية وتدفقات الإشعاع وسرعة الهواء على مستوى المشاة – إلى جانب تحليل مفصللاستخدامات الأراضي والمواد المستخدمة والهندسة الحضرية، يمكننا رسم خريطة دقيقة للمناطق المعرضة للخطر. تتيح هذه الفحوصات إمكانية تحديد، على سبيل المثال، الساحات الداخلية التي تكون معدنية بالكامل، أو الواجهات المظلمة شديدة الامتصاص، أو الجيوب الراكدة للهواء بين المباني، أو الشرائح التجارية المعرضة للحرارة بشكل مفرط.
ولكن قيمتنا المضافة تكمن في قدرتنا على تفسير الظواهر التي تعمل. وبفضل خبرتنا المشتركة في مجال القياس والمحاكاة العددية، يمكننا تسليط الضوء على الآليات الفيزيائية الدقيقة التي تساهم في الاختلالات الحرارية: القصور المفرط في الكسوة ونقص التبريد الليلي والتوجيه غير المواتي لمسارات دوران الهواء، وما إلى ذلك.
رسم الخرائط وقياس درجات الحرارة المرتفعة فوق العالية
من المسوحات الميدانية إلى خرائط مواطن الضعف
يتطلب رسم خرائط الجزر الحرارية الحضرية معرفة مفصلة بالتضاريس ومعالجة دقيقة للبيانات. فهو يجمع بين القياسات الموقعية وبيانات الأرصاد الجوية لتصور وفهم الديناميكيات الحرارية على مستوى الحي.
ننشر أجهزة استشعار مؤقتة لتسجيل درجات حرارة السطح والهواءوالرطوبة النسبية وسرعة الرياح. تُنفذ حملات القياس هذه في أوقات مختلفة من اليوم، لا سيما خلال فترات الحرارة، من أجل التقاط أهم التباينات الحرارية:
- بيانات الطرف الثالث حولاستخدام الأراضي والشكل الحضري,
- عمليات المسح في الموقع (طبيعة المواد، نفاذية التربة، التظليل),
- المعلومات المناخية المحلية (التعرض للرياح، أشعة الشمس),
- نماذج التضاريس الرقمية لتحديد المناطق غير الساحلية.
دراسة تدفق الهواء على مستوى الحي
ويتيح هذا الربط التبادلي للبيانات إمكانية رسم خرائط لدرجات الحرارة يمكن قراءتها بشكل كبير، حيث تُظهر الاختلافات في درجات الحرارة داخل المدن وتحدد جيوب الحرارة وممرات البرودة والمناطق ذات الإمكانات العاليةللتحسين.
وبفضل هذه الأدوات، أصبح لدى المخططين والسلطات المحلية أساس متين يمكن الاستناد إليه في تحديد أولويات التدخل، وتقييم فعالية حلولالتكيف المتوخاة، ودمج الجزر الحرارية الحضرية في سياسات التخطيط المناخي.
تصور التناقضات وفهم أسبابها
إنالجزيرة الحرارية الحضرية متجذرة في مورفولوجيا المدينة ذاتها. وباستخدامالتحليل المكاني، يسلط نظام EOLIOS الضوء على الروابط بين التكوين الحضري وارتفاع درجات الحرارة: فالشوارع الضيقة، ونقص الغطاء النباتي، والمواد المخزنة للحرارة، والمناطق المبنية الكثيفة، كلها عوامل يمكن تحديدها ورسم خرائط لها.
من خلال المقارنة بين المسوحات الحرارية والمؤشرات الحضرية، يمكننا تحديد المناطق الأكثر تعرضاً للخطر. يسمح لنا هذا النهج بتجاوز الملاحظة البصرية لاستهداف الدوافع الحقيقية لارتفاع درجة الحرارة.
وبهذه الطريقة، تساعد EOLIOS صانعي القرار على تحديد أولويات العمل، من خلال ترجمة الاختلافات في درجات الحرارة إلى أدواتتخطيط ملموسة.
محاكاة التأثير المناخي المحلي للمشروع
دمج المناخ المحلي في مرحلة التصميم
تؤثر الخيارات المعمارية والمناظر الطبيعية تأثيراً مباشراً على المناخ المحلي للحي. لهذا السبب تتضمن EOLIOS تحليلاً مفصلاً للتأثيرات المناخية المحلية منذ المراحل الأولى للمشروع، باستخدام محاكاة CFD (تدفق الهواء ودرجة الحرارة والإشعاع) والنمذجة الحرارية متعددة المقاييس. هذه الأدوات تجعل من الممكن توقع تأثيرات المبنى أو المشروع على بيئته المباشرة: توزيع المناطقالمظللة، وخلق جيوب من الهواء الدافئ، والتغيرات في درجة الحرارة بين النهار والليل، والتفاعل مع الكتل الهوائية المحيطة.
هذا النهج الوقائي يجعل من الممكن توجيه خياراتالتخطيط والتشكيل والمواد ونوع التربة، من أجل الحد من تفاقم الجزر الحرارية وتعزيز المرونة المناخية للمشاريع. وهو ذو قيمة خاصة في المناطق الكثيفة أو المتجددة حضريًا أو سريعة التغير. من خلال دمج هذه المعايير منذ البداية، تساعد EOLIOS المصممين على جعل المناخ المحلي معيارًا للجودة المستدامة.
Avant modification du quartier
Après modification du quartier
توزيع درجة حرارة الأرض عند تعديل الحي السكني
تحسين الشكل الحضري للحد من الحرارة الزائدة
يؤثر تكوين النسيج الحضري بشكل مباشر على طريقة تراكم الحرارة وتبديدها. نستخدم عمليات محاكاة عددية محددة لتحليل تأثير الشكل الحضري على تدفقات الهواء والتبادل الإشعاعي وقدرات التبريد السلبي. ومن خلال مقارنة العديد من المتغيرات للمخطط الأرضي أوتخطيط المبنى، نحدد الترتيبات الأكثر فعالية لـ :
- تشجيع دوران الهواء وتجديده ليلاً,
- قم بزيادة المناطق المظللة إلى أقصى حد خلال النهار,
- تجنب آثارتراكم الحرارة في الشوارع الضيقة أو المغلقة,
- الحفاظ على استمرارية النباتات والتربة القابلة للنفاذ,
- الحد من تأثير الكتلة الحرارية في المناطق الأكثر كثافة.
يتيح هذا النهج إمكانية معايرة خياراتالتطوير مع ضمان الاتساق مع السياق الحضري المحيط. ومن خلال التدخل في مرحلة التصميم، يساعد هذا النهج المصممين على بناء أشكال حضرية تتكيف بشكل أفضل مع التحديات المناخية.
ابتكار استراتيجيات التكيف
اختبار الحلول القائمة على الطبيعة
في مواجهة ارتفاع درجة الحرارة الزائدة في المناطق الحضرية، تعتبر الحلول القائمة على الطبيعة أدوات قوية ومستدامة لتحسين الراحة المناخية. وهي مدمجة في النمذجة لتقييم فعاليتها بدقة على نطاق المربع السكني أو الحي. وسواء كنا نتحدث عن تخضير مربع معدني أو إدخال غطاء شجري أكثر كثافة أو تركيب أسطح أو واجهات خضراء أو تطبيق طلاءات عالية الملوحة، يتم اختبار كل استراتيجية افتراضياً في سياقها الواقعي.
تركيب واجهات خضراء
تتيح عمليات المحاكاة إمكانية تصور التأثيرات الحرارية المتوقعة – خفض درجات الحرارة السطحية والمحيطة، وتحسين الراحة المتصورة، وزيادة مستويات الرطوبة أو تجديد الهواء – مع مراعاة الخصائص المحددة للموقع واستخداماته. يسهل هذا النهج تحديد أولويات الإجراءات واختيار الحلول الأنسب بما يتماشى مع أهداف المشروع. وبفضل خبرتها المدمجة في الهندسة الحرارية الحضرية والمحاكاة المناخية المحلية والتخطيط البيئي، فإنها تدعم السلطات المحلية والمصممين في تنفيذ استراتيجيات تكيف مرنة وقابلة للقياس وملائمة للسياق.
تحديد خطط العمل المناخية المحلية
لا تقتصر دراسة الجزر الحرارية الحضرية على التشخيص لمرة واحدة: فهي جزء من نهج تطلعي للتخطيط الإقليمي. وبفضل النمذجة المناخية المحلية ونهج التوأمة الرقمية الحضرية، من الممكن محاكاة التغيرات في الظروف الحرارية كدالة لسيناريوهات مختلفة: تكثيف النسيج العمراني، أو تقليص المساحات النباتية، أو التغيرات في مواد التربة، أو تطوير أحياء جديدة.
وتصب هذه التحليلات في الوثائق الاستراتيجية مثل وثائق استراتيجية مثل تقييمات تقييمات المناخ والتكيف مع تغير المناخ، ووحدات التخطيط البيولوجي المناخي، وخرائط طريقالتكيف مع المناخ التي تضعها السلطات المحلية. فهي توفر رؤية ملموسة للتأثيرات المتوسطة والطويلة الأجل لقراراتتخطيطية معينة، وتتيح إمكانية إجراء تقييم موضوعي للمفاضلات التي يجب إجراؤها لتحسين القدرة على التكيف الحضري.
من خلال توفير البيانات المكانية والخرائط المقارنة والعروض المرئية الديناميكية، يساعد هذا النهج صانعي القرار على اتخاذ خيارات مستنيرة، بما يتماشى مع تحديات الراحة والصحة العامة والتحول في مجال الطاقة.
دعم صانعي القرار في عملية التنفيذ
إنتاج مؤشرات لتوجيه العمل العام
إذا ما أُريد لاستراتيجيةالتكيف أن تكون ذات صلة بالموضوع وأن يتم رصدها بمرور الوقت، فيجب أن تستند إلى مؤشرات موثوقة وقابلة للتكرار ومقروءة. وبفضل أدوات المحاكاة المناخية الدقيقة وعرض الخرائط، من الممكن إنتاج مؤشرات يمكن استخدامها مباشرة من قبل السلطات المحلية، مثل كثافة ومدى الجزر الحرارية، والتغيرات في درجات الحرارة المتصورة، والمكاسب الحرارية المرتبطة بإعادة الغطاء النباتي.
مثال على السقف الأخضر
وتتيح هذه البيانات إمكانية مقارنة سيناريوهات التنمية المختلفة وتحديد أولويات العمل ورصد فعالية التدابير المنفذة مع مرور الوقت. كما أنها تعزز الشفافية وملكية جميع أصحاب المصلحة والممثلين المنتخبين والمواطنين على حد سواء لقضايا المناخ. ومن خلال وضع البيانات في خدمة التخطيط الحضري، يعزز هذا النهج قدرة السلطات المحلية على تنفيذ سياساتتكيف متماسكة ومدروسة وطموحة.
تيسير الاستشارات وزيادة الوعي
تكمن إحدى العقبات الرئيسية أمام مكافحة الجزر الحرارية الحضرية في حقيقة أنها منتشرة ويصعب رؤيتها بالعين المجردة. وللتغلب على هذا القيد، من الممكن إنتاج تمثيلات بصرية واضحة – خرائط حرارية مقارنة، ومقاطع عرضية مصورة، ورسوم متحركة بالفيديو – تنقل الاختلافات في درجات الحرارة أو تدفقات الهواء أو تأثير المواد والغطاء النباتي بطريقة بديهية.
وتصبح هذه الوسائط أدوات قوية للحوار، سواء كجزء من اجتماع عام أو مشاورة مع السكان أو تبادل بين أصحاب المشاريع والسلطات المحلية. ومن خلال جعل فوائد التنمية أو مخاطر سيناريو ما ملموسة، فإنها تعزز الدعم للمشاريع، وتسهل عملية صنع القرار الجماعي وتساعد على نشر ثقافة مناخية مشتركة في جميع أنحاء المنطقة أو الإقليم.
EOLIOS: أدوات من أجل مدن أكثر مرونة
لم تعد الجزر الحرارية مجرد بيانات يمكن ملاحظتها: فهي الآن مؤشرات على الضعف الحضري، ولكنها أيضًا أدوات للتغيير. فمن خلال قياسها بموضوعية ومحاكاتها في سياقات ملموسة، يمكن تصميم بيئات حضرية أكثر راحة وملاءمة للعيش وأكثر استدامة.
يمكن تكييف نهجنا الصارم، الذي يجمع بين الخبرة الميدانية والنمذجة المتقدمة والتمثيل الذي يسهل الوصول إليه، مع جميع مستويات المشروع: تشخيص المواقع القائمة، وتصميم المناطق الجديدة، ومراجعة وثائقتخطيط المدن، ودعم اتخاذ القرار للتطورات القادرة على التكيف مع المناخ.
هل ترغب في تحديد آثار مشروع ما على المناخ المحلي؟ هل تبحث عن حلول عملية للحد من ارتفاع درجة حرارة الصيف في بلدتك؟ تواصل مع خبرائنا للحصول على تشخيص شخصي ودراسة مصممة خصيصاً لك.
اكتشف المزيد حول هذا الموضوع:
