خرد اقلیم های (Microclimates)

خرد اقلیم های (Microclimates) به وجود آمده در شهرها و جزایر گرمایی تاثیر به سزایی در به دام انداختن آلودگی هوا در شهرها دارند. آلودگی هوا سبب افزایش بیماری ها و هزینه های تامین سلامت عمومی و اثرات غیر قابل جبران بر ساختمان ها و گیاهان می گردد .

شناخت عوامل شکل دهنده شهر، اعم از طبیعی و انسانی باعث سهولت یافتن راه حل هایی جهت رفع معضلات مربوطه خواهد شد. عوامل انسانی شامل تراکم و ارتفاع ساختمان ها، عرض و موقعیت معابر، میزان جذب و بازتاب سطوح ساختمان ها و موادی که به دست انسان در سطح شهر ها بوجود می آیند، می باشد.

عوامل انسانی بایستی در کنار عوامل طبیعی منطقه ای از قبیل سرعت و جهت وزش باد، عرض جغرافیایی، میزان بارندگی و رطوبت، ساعات آفتابی، توپوگرافی و فاصله تا کوه ها را شامل می گردد. شناخت این عوامل و تاثیر آنها در پدیده های شهری می تواند به کاهش تاثیرات منفی جزیره های گرمایی و به دام افتادن آلودگی ها در سطح شهر کمک کند .

عملکرد شهرها و عناصر شهری و عوامل آب و هوایی بر یکدیگر تاثیرات متقابلی دارند. این تاثیر پذیری تا قبل از پیدایش ابرشهرها تقریبا یک طرفه بوده و غالبا شرایط اقلیمی بر عملکرد شهری اثرگذار بود؛ اما پس از آن، شهرها نیز بر  اقلیم فضای پیرامون خود اثر گذاشته و تغییرات خرد اقلیمی را پدید آوردند. به گونه ای که امروزه یک قلمرو اقلیمی خاص به نام خرد اقلیم شهری ظهور یافته است.

خرد اقلیم های شهری تحت تاثیر افزایش تراکم ساختمان ها، هندسه دره وار خیابان ها، جنس مصالح نامناسب از لحاظ حرارتی، فقدان فضای سبز شهری و همچنین گرمای ناشی از فعالیت های انسانی و آلودگی های شهری به سمت گرم شدن و پایین آمدن کیفیت هوا و محیط حرکت کرده اند. اینکه عوامل انسانی در پیدایش پدید خرد اقلیم ها و به دام افتادن آلودگی هوای شهرها تاثیر به سزایی دارند، دیگر امری پذیرفته شده می باشد. مهمترین عامل در تفاوت آسایش انسانی در خرد اقلیم های شهری و اقلیم های باز خارج از شهر، تفاوت در دمای هوا و میزان دریافت تابش و سرعت باد است.

گرم شدن خرد اقلیم های شهری سبب ایجاد تغییرات اقلیمی و افزایش متوسط دمای منطقه ای و سپس جهانی شده و متعاقبا افزایش دمای اقیانوس ها و گسترش ذوب شدن یخ ها در قطبین و بالا آمدن متوسط سطح دریاها را به دنبال خواهد داشت.

پژوهش حاضر با تمرکز بر معماری شهری در گام اول مبانی معماری پایدار شهری را معرفی می نماید و در گام دوم به بررسی پیشینه تحقیقات در حوزه اثرات بلند مرتبه سازی بر آلودگی هوا می پردازد.

مبانی معماری پایدار شهری

متغیرهای شهری که بر خرد اقلیم ها، جزایر گرمائی وآلودگی هوا تأثیر دارند به شرح ذیل می باشند:

کاربری

نوع و نحوه توزیع کاربری های مختلف شهری، در میزان مصرف انرژی و چگونگی انتشار آلودگی تاثیر چشمگیری دارند. برای مثال ساختمان های تجاری عمدتا در طول سال از سیستم های تهویه مطبوع استفاده کرده و نسبت به ساختمان های مسکونی حرارت بیشتری تولید می کنند و چون کاربری های تجاری بیشتر در مرکز شهر ها هستند تاثیر گرمایی بالایی در سطح شهرها دارند.

از سوی دیگر کاربری های تجاری سبب افزایش حمل و نقل و تردد بیشتر در مرکز شهر شده و در نتیجه تمرکز آلودگی بیشتر در مرکز شهر را به دنبال دارند . همچنین کاربری های سبک صنعتی که در مرز شهر های و یا به عبارت بهتر در مرز جزیره حرارتی شهر قرار دارند بر دمای شهر افزوده و حتی به صورت کمربند حرارتی در راستای به دام افتادن دمای شهر عمل می کنند.

توزیع متناسب کاربری های اعم از کاربری های عمومی یا کاربری های خصوصی می تواند بافت شهری را به وجود آورد که کمتر پدیده های بغرنج غیر قابل حل شهری از قبیل آلودگی و وارونگی هوا را در پی داشته باشد. همچنین توزیع متناسب کاربری ها در سطح شهر می تواند رفتار های شهر را قابل پیشبینی نموده و شبیه سازی های رایانه ای را برای کنترل موقعیت های بحرانی را میسر تر نماید.

 بافت و تراکم شهر 

بافت و چیدمان شهر نقش مهمی در رفتار باد و جذب تابش دارد. عواملی مثل ضریب دید آسمان و همچنین شکل شهر نیز تاثیری چشم گیری در شدت آلودگی و به دام افتادن آلودگی ها در شهر اثر گذار اند. هرچه شهر بزرگتر ومتراکم تر باشد، تفاوت دما بین مرکز و حومه شهر بیشتر می شود. به گونه ای که دمای شبانه ۳ تا ۵ درجه سانتیگراد گرمتر از اطراف می باشد و در حالت بحرانی تا ۸ درجه سانتیگراد، اختلاف دمای شبانه را شاهد می باشیم .

در این راستا محققان به بررسی اثر شکل شهر در دو بافت ارگانیک و شبکه ای در شهر دبی بر روی جزیره گرمایی پرداختند. نتایج این تحقیق نشان داد که شکل ارگانیک کارایی حرارتی بهتری داشته و احجام راست گوشه سبب کاهش سرعت باد می شوند. در این تحقیقات شکل ارگانیک به خاطر رفتار حرارتی به عنوان گزینه مناسب در این اقلیم انتخاب گردید، هرچند که اصول پایداری بافت را باید ارتقا دهیم تا به ایده آل خود در این منطقه برسیم. در ضمن ترکیب بندی ارگانیک سطح بالایی از استقلال و تعاملات اجتماعی بهتری را در راستای اعتلای فرهنگ و روابط اجتماعی به وجود می آورد.

در فضاهای باز خارج از شهر اکثر جذب خورشیدی در نزدیک سطح زمین است اما در بافت فشرده و مرتفع شهری عمده جذب خورشیدی در سطوح بالای ساختمان ها بوده که جذب در سطح بالا و در زمان هایی که کوران هوا ضعیف است، باعث افزایش پتانسیل اختلاف دما میان طبقات بالا و سطح معابر شهر است که در نتیجه گردش هوا در سطح معابر کم رنگ می گردد.

ارتفاع ساختمان ها و عرض خیابان

توزیع ساختمان ها و ساختار آنها در شهر در شکل گیری جزیره های حرارتی تاثیر زیادی دارد. کارایی یک منطقه شهری به شدت به جذب خورشید و جریان باد از میان ساختمان ها وابسته است که این وابستگی سهمه پراکندگی ذرات معلق و گازهای آلوده را مشخص می کند. عدم تناسب بین ارتفاع ساختمان ها و عرض معابر سبب آن می شود که معابر در طول روز بیشتر در سایه ساختمان ها قرار گیرند و همچنین اشعه های خورشید بیشتر جذب بام و دیوارهای طبقات بالای ساختمان ها شوند و میزان کمی از تابش به کف معابر برخورد کند. در نتیجه لایه های هوای نزدیک به سطح کف معابر و خیابان ها، سردتر از لایه های بالایی هستند و در این صورت جابه جایی عمودی هوا مختل شده و لایه های هوا در حالت سکون باقی می ماند .

در مناطق شهری بهتر است نحوه ی استقرار ساختمان های مجاور خیابان های پر تردد به گونه ای باشد که امکان تخلیه آلاینده ها توسط جریان هوا وجود داشته باشد. در نتیجه خیابان ها باید در امتداد باد غالب بوده و میان عرض خیابان ها نسبت به ارتفاع بناهای مجاور رابطه ای منطقی برقرار باشد به گونه ای که امکان جریان هوا وجود داشته باشد؛ هرچند استفاده از طراحی به صورت پلکانی در این میان می تواند جهت کاهش آلودگی و ایستایی لایه ها هوا در راستای قائم مفید باشد.

در تحقیقاتی که روی پارامترهای ضریب دید آسمان و نسبت منظر انجام شده به این نتیجه رسیده اند که نسبت سطح به حجم ساختمان ها و در نهایت کل شهر در میزان کارایی حرارتی اثر مثبت داشته و در اقلیم های گرم و خشک، ضریب منظر کمتر، آسایش حرارتی بهتری را در روز به دنبال دارد. شرایط هوایی در محیط های شهری ساخته شده به شدت از ساختمان ها تاثیر پذیرند، زیرا که ساختمان ها در تغییرات جریان هوا، تلاطم لایه های هوا و جذب تابش و سایه اندازی ها بسیار موثراند. همچنین بافت متراکم ساختمان ها می تواند، گرداب های ساکن را در خیابان ها ایجاد کرده وسبب به دام افتادن آلودگی هوا در سطح معابر و در لایه های پایین اتمسفر شهری گردد.