Šta je urbano toplotno ostrvo? Ukratko, uzrokovano je materijalima i gustinom koji čine gradove inherentno toplijim – rastuća zabrinutost za arhitekte i dizajnere
U Feniksu, efekat urbanih toplotnih ostrva pogoršava efekte klimatskih promena; neki stručnjaci veruju da bi grad uskoro mogao postati neprikladan za život. Malo gradova je izgrađeno za sve ekstremnije uslove toplote koje izazivaju klimatske promene. Arhitekte i urbanisti su pod sve većim pritiskom da kreiraju zgrade, javne prostore i druge urbane okoline koje mogu štititi ljude tokom ekstremnih temperatura. Pasivni dizajn, vodene karakteristike, senka i zelenilo, i tehnologija za analizu mikroklimata su alati koje dizajneri mogu koristiti da pripreme gradove za sve topliju budućnost. Klimatske promene podstiču ekstremne vremenske uslove širom sveta. Tokom poslednjeg meseca, došlo je do katastrofalnih poplava u Vermontu i Južnoj Koreji, besnih šumskih požara širom Kanade (u zemlji trenutno ima 881 aktivan požar), i masovnih talasa vrućine koji pogađaju zapadne i jugozapadne Sjedinjene Američke Države, kao i delove Evrope. Neizbežno, ekstremna toplota i porast temperatura postali su zastrašujuća stvarnost. 2022. godine izveštavalo se o toploti toliko ekstremnoj da je razbila 7.000 rekorda širom Sjedinjenih Američkih Država, a talasi vrućine u Evropi su izazvali širom sveta sušu i više od 61.000 smrtnih slučajeva.
Važan aspekt koji nedostaje u ovim izveštajima, međutim, jeste da svetski gradovi dodatno pogoršavaju problem. Gradovi su izgrađeni sa elementima – od materijala koji apsorbuju toplotu do manjka drveća za senku i zelenilo – što ih čini mnogo toplijim od okolnih ruralnih područja, rezultirajući onim što meteorolozi nazivaju “efektom urbanih toplotnih ostrva”. Ali šta je urbano toplotno ostrvo; zašto se ona formiraju; šta arhitekte mogu učiniti da ih spreče; i kako tehnologija može pomoći?
Šta su urbana toplotna ostrva?
Kada pomislite na najveće svetske gradove, verovatno zamislite visoke čelične nebodere, betonske parkinge i gužve ljudi koji razgledaju izloge na trotoarima. Sve ovo su savršeni sastojci za stvaranje urbanih toplotnih ostrva.
To je zato što tokom dana tamne površine poput asfalta deluju kao “sunđeri za toplotu”, apsorbujući mnogo više solarne radijacije od svetlijih površina, dok visoke zgrade blokiraju vetar i pružaju više prilika za refleksiju sunčeve svetlosti. Noću, sva ova akumulirana toplota polako se oslobađa u vazduh, dodajući se dodatnom otpadnom toplotom od hiljada klima uređaja koje stanovnici grada koriste kako bi se zaštitili od vrućine.
“Sve to znači da se naši gradovi zapravo ne hlade noću koliko bi trebalo”, kaže dr. Ariane Middel, docent na Univerzitetu u Arizoni (ASU). Godinama istražuje i simulira urbano zagrevanje kao deo svoje grupe za istraživanje klime pod nazivom The SHaDe Lab. Većina njenog rada trenutno se bazira u Feniksu – gradu koji bi uskoro mogao postati neprikladan za život zbog klimatskih promena pogoršanih efektom urbanih toplotnih ostrva.
“Ovo je problem o kojem su ljudi u gradskim vlastima postali sve svesniji”, kaže David Hondula, docent na ASU i direktor Kancelarije za odgovor na toplotu i ublažavanje u gradu Feniksu – prvog javno finansiranog kabineta te vrste u Sjedinjenim Američkim Državama. “Ono što nije bilo jasno jeste ko je odgovoran za suočavanje s izazovima u našim gradovima vezanim za toplotu.”
Sa svojim timom, Hondula je posebno zadužen za borbu protiv ekstremne toplote u gradu pre nego što bude kasno. Nedavni projekti uključuju pilot program “Hladnog asfalta” grada, koji je sproveden u saradnji sa ASU-om i koji je pokazao da reflektujući premazi na asfaltu smanjuju prosečne površinske temperature za 10,5 do 12 stepeni Farenhajta u poređenju sa tradicionalnim asfaltom u podne i tokom popodnevnih sati.
Borba protiv ekstremne toplote je nešto što bi svaka druga gradska vlada trebala mudro replicirati – i što pre, to bolje: Do 2050. godine, predviđa se da će urbano stanovništvo više nego udvostručiti svoju trenutnu veličinu, a gotovo sedam od deset ljudi na svetu će živeti u gradovima. To znači da će, kako klimatske promene stvaraju sve ekstremnije toplotne talase, mnoge više zajednice biti u opasnosti.
Dobra vest je da se gradovi suočavaju s izazovom pronalaženja interdisciplinarnih rešenja.
Septembar 2022. godine označio je prvo okupljanje glavnih gradskih službenika za toplotu iz gradova širom sveta, koje je organizovao Adrienne Arsht-Rockefeller Foundation Resilience Center Atlantskog saveta, koji je predvodio globalni savez za otpornost na ekstremnu toplotu. Na događaju je grupa političkih donosilaca odluka delila izazove prilagođavanja surovim stvarnostima klimatskih promena; događaj je obeležio objavljivanje izveštaja neprofitne organizacije pod nazivom “Vrući gradovi, hladne ekonomije: Uticaj ekstremne toplote na globalne gradove”, koji istražuje uticaj globalnog zagrevanja u 12 glavnih urbanih područja. Dok su neki gradovi dalje sa mapiranjem i analizom, dele fokus na proširenje infrastrukture za hlađenje, posebno mikroparkova i krošnji drveća.
Smanjenje uticaja toplote kroz dizajn
Nisu samo gradske vlade te koje mogu napraviti razliku; arhitekte i dizajneri sve više dobijaju zadatke da ublaže efekte urbanih toplotnih ostrva. Zadaci se mogu kretati od optimizacije orijentacije zgrada do nečeg tako jednostavnog kao dodavanje više vodenih karakteristika u gradskim parkovima ili bojanje krovova svetlijim bojama kako bi reflektovali toplotu.
Pri dizajniranju izlaza Yaesu stanice u Tokiju, tim kompanije Nikken Sekkei održavao je nisko krov na centralnom trgu kako bi stvorio put za vetar koji dolazi iz Tokijskog zaliva ka unutrašnjim oblastima.
Pasivni dizajn je ključna komponenta u smanjenju toplote. Podsticanje prirodne ventilacije unutar zgrada, na primer, može smanjiti upotrebu klima uređaja i održavati toplotu vani tokom sunčanih dana. I nije samo reč o tome šta se dešava unutar zgrada: Podsticanje prirodne ventilacije između zgrada takođe ima velik uticaj. “Ne mislim da mnogi ljudi veruju da je naše urbano okruženje najbolje što može biti”, kaže Hajime Aoyagi, nadzornik odeljenja za dizajn u kompaniji Nikken Sekkei, japanskoj firmi koja se rangira kao druga najveća arhitektonska praksa na svetu.
On objašnjava da je za tim kompanije Nikken Sekkei ključno planirati projekte za smanjenje toplote od samog početka. Dizajniranje zgrada od održivih građevinskih materijala poput drveta može pomoći u ublažavanju efekta urbanih toplotnih ostrva, jer drvo ima mnogo niži termički kapacitet od betona. Takođe, veoma je efikasno postaviti zgrade tako da izbegavaju prekomernu akumulaciju toplote.
“Budući da smo firma koja često učestvuje u razvoju velikih projekata i ima tendenciju da radi na projektima na više lokacija u Tokiju istovremeno, možemo dizajnirati iz šire perspektive”, kaže Aoyagi. “Učestvovali smo u razvoju izlaza Yaesu stanice u Tokiju i namerno smo održavali niski krov na centralnom trgu kako bismo stvorili put za vetar iz Tokijskog zaliva prema unutrašnjim oblastima.”
Autodesk Forma analiza mikroklimata prikazuje približno percepirane temperature na Place Dauphine u Parizu.
Za doktorku Middel, stvaranje senke je najvažniji faktor koji arhitekte treba da uzmu u obzir prilikom projektovanja gradova danas. “Kada razmatrate kako ljudi doživljavaju toplotu, ne radi se samo o temperaturi vazduha”, kaže ona. “Takođe morate razmotriti radijacionu temperaturu, koja meri opterećenje toplote na ljudskom telu. To je snažno uslovljeno dostupnošću senke. Ako ste u senci, osećate se mnogo udobnije nego ako ste na suncu, bez obzira odakle ta senka dolazi. To znači da arhitekte treba koristiti zgrade, drveće ili čak fotovoltaičke nadstrešnice da stvore senku gde god je to moguće.”
Nepridržavanje ovog principa je rizična strategija. Kako se sve više sertifikata za građevinske objekte poput LEED i smernica poput londonskih smernica za termalnu udobnost počinju nagrađivati merama za smanjenje toplote, nepoštovanje toplotnih uslova u gradu može rezultirati skupim prepravkama godinama kasnije.
Na kratki rok, to može čak dovesti do toga da se urbani dizajni potpuno ignoriraju. “Imali smo projekt sa veoma popularnim parkom koji je redizajniran kako bi imao ovu stazu koja vodi prema njemu”, kaže dr. Middel. “To znači da stanovnici kvarta ne bi morali koristiti svoje automobile da bi došli do parka. Zvuči sjajno, zar ne? Ispostavilo se da niko ne bi koristio tu stazu. Nije se ponašala na način na koji su arhitekte grada očekivale, i kada smo izmerili uslove toplote pomoću naših meteoroloških instrumenata, znali smo zašto. Nije bilo senke nimalo, i bilo je neprijatno šetati po njoj. Popravka ovog problema bila bi dugotrajan i skup proces.”
Uloga tehnologije
Tehnologija za analizu mikroklimata može pomoći da se eliminiše nagađanje prilikom dizajniranja projekta za ublažavanje efekta urbanih toplotnih ostrva. “Tehnologija može pomoći da pokrećete scenarije, kao što su gde posaditi drveće kako bi imalo maksimalan efekat na toplotu”, kaže dr. Middel. “Više ne morate da ih sadite na licu mesta, pa da vidite šta će se desiti. Sve to možete simulirati na računaru prvo.”
Formina analiza mikroklimata u Phoenix Art muzeju prikazuje približno percepirane temperature.
Korišćenjem alatki kao što je Autodesk Forma, na primer, arhitekte i urbanisti mogu kreirati simulacije i lako testirati strategije za smanjenje toplote tokom faza planiranja i dizajna. Mogu se kreirati mape termalne udobnosti za određeni datum i vreme, tako da svako može videti kako će određeno mesto reagovati na ekstremne temperature. Takođe se mogu generisati mape toplote koje pokazuju tačno kada će spoljni prostori poput javnih parkova i trgovima biti najviše i najmanje upotrebljivi tokom dana. Korišćenje ovih tehnologija zajedno može osigurati da se gradovi razvijaju tako da budu hladniji, što je brže i efikasnije moguće.
“Najvažnija stvar je delovati odmah”, kaže Hondula. “Toplota nije izolovan problem za bilo koga. Moramo preduzimati korake danas, jer će grad budućnosti za 30 ili 40 godina uglavnom biti oblikovan odlukama koje donosimo u narednih pet do deset godina. Sa širokom primenom tehnologija za hlađenje poput drveća i reflektujućih površina, neki modeli sugerišu da bismo u budućnosti mogli dobiti grad koji je hladniji nego što je danas, čak i uz nastavak globalnog zagrevanja. To je veoma ohrabrujući znak.”
Napomena: Trenutno, Autodesk Forma analiza mikroklimata nije u mogućnosti da podrži efekte različitih vrsta tla ili građevinskih materijala, već pretpostavlja da je temperatura ovih površina jednaka temperaturi vazduha. Ovi scenariji su kreirani koristeći 95-ti percentil najtoplijih klimatskih rezultata na osnovu meteoroloških podataka poslednjih osam godina.
Izvor: Autodesk
