چرا گرمای امسال نمی‌خواهد تمام شود؛ ما خودمان عامل تداوم تابستان هستیم؟

غزال زیاری- تقویم نجومی به ما می‌گوید، با عبور از نیمه مرداد و حرکت به سمت شهریور، طول روزها به‌تدریج کوتاه‌تر شده و زاویه تابش خورشید نسبت به نیم‌کره شمالی، ملایم‌تر می‌شود؛ درنتیجه، منطقی آن است که هرچند کم‌کم و تدریجی، شاهد کاهش دمای هوا باشیم.

اما در واقعیت اوضاع به نحو دیگری است و این روزها همچنان داغ‌ترین روزهای سال را پشت سر می‌گذاریم؛ این پدیده که برای خیلی از افراد گیج‌کننده است، در دنیای علم هواشناسی و فیزیک شهری، یک «تأخیر فصلی» کاملاً شناخته‌شده است که با متغیرهای محیطی دیگری مثل توسعه یافتن شهرها و الگوهای مصرف انرژی ترکیب شده و معجونی از گرمای طاقت‌فرسا را ایجاد کرده که بعید است فعلاً دست از سر ما بردارد.

چرا بعد از انقلاب تابستانی، گرمای تابستان تمام نمی‌شود؟

تصور عمومی این است که اوج گرمای سال باید در اول تیرماه (انقلاب تابستانی) باشد؛ چرا که در این زمان، زمین بیشترین میزان تابش خورشیدی را دریافت می‌کند؛ اما فیزیک جو و اقیانوس‌ها تابع این قاعده ساده نیستند. علت این پدیده، مفهومی به نام «تأخیر فصلی» است.

زمین، مخصوصاً توده‌های خشکی و اقیانوس‌ها، ظرفیت گرمایی بسیار بالایی دارند. همان‌طور که بعد از خاموش کردن شعله گاز، کتری بلافاصله سرد نمی‌شود و مدتی طول می‌کشد تا انرژی ذخیره‌شده‌اش را از دست بدهد، جو زمین و بدنه‌های آبی هم برای جذب و بعد از آن، آزادسازی انرژی خورشیدی به زمان نیاز دارند. درواقع، در طول تیر و مرداد، مقدار انرژی‌ای که زمین از خورشید جذب می‌کند، همچنان بیشتر از انرژی‌ای است که بازتاب می‌دهد.

این انباشت انرژی، باعث می‌شود که پیک حرارتی با چند هفته تأخیر نسبت به حداکثر تابش خورشید رخ دهد؛ بنابراین، شهریورماه در بسیاری از نقاط جهان، ادامه سناریوی حرارتی مرداد است که حالا به دلیل اینرسی حرارتی زمین، به نقطه اشباع رسیده است.

دره‌های بتنی؛ چرا شهرها شب‌ها خنک نمی‌شوند؟

معمولاً حتی در گرم‌ترین روزهای سال، به هنگام شب در روستاها یا مناطق ییلاقی، شاهد کاهش محسوس دما هستیم و هوا به‌مراتب مطبوع‌تر و دل‌نشین‌تر می‌شود ولی در کلان‌شهرها این اتفاق نمی‌افتد. چرا؟ دلیل اصلی این مسئله پدیده‌ای به نام «جزیره گرمایی شهری» است.

ساختمان‌های بلند، آسفالت خیابان‌ها و سطوح بتنی، برخلاف پوشش گیاهی و خاک، ضریب بازتاب پایینی دارند. بدین معنا که در طول روز حجم عظیمی از تابش خورشیدی را جذب کرده و به گرما تبدیل می‌کنند ولی با غروب خورشید، این سطوح برخلاف خاک سرد نمی‌شوند، بلکه مثل یک رادیاتور غول‌آسا، در ساعات شب، گرمای ذخیره‌شده در طول روز را به هوای اطراف آزاد می‌کنند.

علاوه بر این، تراکم ساختمان‌های بلند در شهرها، پدیده‌ای به نام «دره شهری» را ایجاد می‌کند. این هندسه خاص، «ضریب دید آسمان» را کاهش می‌دهد. به بیان ساده‌تر، ساختمان‌های مرتفع مانع از آن می‌شوند که گرمای زمین در شب به سمت آسمان سرد حرکت کند (فرآیند تابش مادون‌قرمز به فضا) و درنتیجه گرما در لایه‌های پایین جو و در میان ساختمان‌ها حبس می‌شود. این همان دلیلی است که حتی در پایان تابستان هم دمای شبانه تهران یا سایر کلان‌شهرها با مناطق پیرامونی تفاوت فاحشی دارد.

تله حرارتی مدرن؛ نقش معکوس کولرهای گازی

یکی از بحث‌برانگیزترین عوامل گرمای غیرطبیعی در شهرها، تغییر الگوی سرمایش و استفاده گسترده از کولرهای گازی (AC) است. از دیدگاه ترمودینامیکی، کولرهای گازی، تولید سرما نمی‌کنند؛ بلکه گرما را جابه‌جا می‌کنند.

یک کولرگازی با استفاده از سیکل تبرید، گرمای درون ساختمان را گرفته و با صرف انرژی الکتریکی، آن را به بیرون از ساختمان و به داخل کوچه و خیابان پمپاژ می‌کند. طبق قانون دوم ترمودینامیک، این فرآیند با تولید گرمای تلفاتی همراه است. وقتی در یک خیابان متراکم، صدها کولر گازی هم‌زمان در حال کار هستند، عملاً حجم عظیمی از حرارت مصنوعی به هوای اطراف تزریق می‌شود.

در مقالاتی درباره گرمای آنتروپوژنیک (گرمای تولیدشده توسط انسان)، به این نکته اشاره شده که در کلان‌شهرهای پرجمعیت، دفع حرارت سیستم‌های تهویه مطبوع دمای هوای خیابان را بین ۱ تا ۳ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌دهد. همین ماجرا باعث می‌شود که کولرهای گازی برای خنک کردن فضای داخلی، فشار بیشتری تحمل کنند، برق بیشتری مصرف کنند و گرمای بیشتری به بیرون پرتاب نمایند؛ یک سیکل معیوب و خود تقویت‌کننده که گرمای تابستان را برای شهرنشینان به یک کابوس بی‌پایان تبدیل می‌کند.

آیا گریزی از این وضعیت هست؟

گرمای فعلی که در اواخر مرداد آن را تجربه می‌کنیم، ترکیبی از یک رویداد طبیعی (اینرسی حرارتی زمین) و یک فاجعه برنامه‌ریزی‌شده شهری (جزایر گرمایی و دفع بی‌رویه حرارت کولرها) است. برای عبور از این وضعیت، بازگشت به معماری همساز با اقلیم، افزایش سطوح نفوذپذیر و فضای سبز (برای افزایش نرخ تبخیر و تعرق) و استفاده از فناوری‌های خنک‌سازی نوین که دفع حرارت کمتری دارند، تنها راهکار بلندمدت برای مقابله با تابستان‌های همیشه داغ است؛ آن‌هم در شرایطی که فاکتور گرمایش زمین که باعث افزایش موج‌های گرما در فصل تابستان در سال‌های اخیر شده است را نادیده بگیریم!

منابع: weather، noaa، epa، mdpi

۲۲۷۲۲۷