في المدن في جميع أنحاء العالم ، والأشجار كثيرا ما زرعت للمساعدة في التحكم في درجات الحرارة والتخفيف من آثار "جزيرة الحرارة الحضرية". ولكن بينما تم استدعاء الأشجار "مكيفات الهواء الطبيعةفي الممارسة العملية ، غالباً ما يواجه العلماء صعوبة في إظهار خصائص التبريد الخاصة بهم.

تتمثل الطريقة الأكثر وضوحًا لقياس تأثير التبريد للأشجار في مقارنة درجة حرارة الهواء في الحدائق مع تلك الموجودة في الشوارع القريبة. ولكن هذه الطريقة غالبا ما تأتي مع نتائج مخيبة للآمال: حتى في الحدائق الكبيرة المورقة ، تكون درجة حرارة الهواء خلال النهار أقل من 1 ° C أقل برودة من الشوارع المليئة بالألوان ، وفي الليل يمكن أن تكون درجة الحرارة في الحدائق أعلى بالفعل.

لشرح هذا التناقض ، نحتاج إلى التفكير بمزيد من الوضوح حول فيزياء التدفقات الحرارية في مدننا ، وحجم القياسات التي نتخذها.

أيام شادي

من الناحية النظرية ، يمكن أن تساعد الأشجار على توفير التبريد بطريقتين: من خلال توفير الظل ، ومن خلال عملية تعرف باسم التبخر. محليا ، توفر الأشجار معظم تأثير التبريد عن طريق التظليل. يعتمد مدى شعورنا بالدفء في الواقع بدرجة أقل على درجة حرارة الهواء المحلي ، وأكثر من ذلك على مقدار الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي نبعثه إلى محيطنا وتمتصه منه. مظلة الشجرة تعمل كالمظلة ، تحجبها حتى 90٪ من أشعة الشمس ، وزيادة كمية الحرارة التي نفقدها لمحيطنا من خلال تبريد الأرض تحتنا.

الظل يبرد الأرض. رولاند اينوس, مؤلف المنصوص

بشكل عام ، يمكن للظلال التي توفرها الأشجار أن تقلل من درجة حرارة مكافئنا من الناحية الفسيولوجية (أي مدى شعورنا بالدفء المحيط بنا) بين سبعة و 15 ° C، اعتمادا على خط العرض لدينا. لذا فليس من المستغرب ، في ذروة الصيف ، أن الناس يتشوقون إلى البرودة اللطيفة للظل الذي توفره حدائق لندن والشوارع الباريسية والساحات المتوسطية.

يمكن للأشجار أيضًا تبريد المباني - خاصةً عند زراعتها من الشرق أو الغرب - لأن ظلالها تمنع الإشعاع الشمسي من اختراق النوافذ أو تسخين الجدران الخارجية. تجريبي التحقيقات والدراسات النمذجة في الولايات المتحدة الأمريكية أظهرت أن الظل من الأشجار يمكن أن يقلل من تكاليف تكييف الهواء للمنازل المنفصلة بنسبة 20٪ إلى 30٪.

لكن تكييف الهواء أكثر شيوعًا في بعض الأماكن منه في أماكن أخرى: على سبيل المثال ، في حين ثلاثة من أصل أربعة الأسر المعيشية الأسترالية لديها مكيف هواء ، فهي أقل شيوعًا في شمال أوروبا ، مما يجعل السكان هناك أكثر عرضة لأضرار الحرارة الحضرية. أثناء موجة حرارة 2003 الأوروبية ، كان هناك سجلت 70,000 المزيد من الوفيات، مقارنة مع فترات بارد يعادل. نحن بحاجة ماسة إلى مزيد من الأبحاث لمعرفة مقدار الظل الذي يمكن أن تهدئه الأشجار من تهدئة المنازل المدرجات والمباني السكنية ، حيث يعيش الكثير من الناس الأقل ثراءً.

ضرب الحرارة

يمكن أيضًا استخدام الأشجار لمعالجة مشكلة أكبر: جزيرة الحرارة الحضرية. خلال فترات الهدوء ، الطقس المشمس ، ودرجة حرارة الهواء في المدن يمكن أن تثار أعلى من المناطق الريفية المحيطة بها حتى 7 ° C ، خاصة في الليل. في المدن ، تمتص الأسطح القاسية والظلام من الطوب تقريباً جميع الإشعاعات القصيرة الموجة الواردة من الشمس ، تسخين إلى ما بين 40 ° C و 60 ° C ، وتخزين الطاقة التي يتم إطلاقها بعد ذلك في الهواء خلال الليل ، عندما يمكن احتجازها في أودية الشوارع الضيقة.

التبخر في العمل. رولاند اينوس, مؤلف المنصوص

تستطيع الأشجار الحضرية مواجهة هذه العملية من خلال اعتراض الإشعاع قبل أن تصل إلى الأرض ، واستخدام الطاقة في التبخر. يحدث التبخر عندما تصطدم أشعة الشمس بمظلة الأشجار ، مما يؤدي إلى تبخر الماء من الأوراق. هذا يبردهم - تمامًا كما يبرد التعرق بشرتنا - وبالتالي يقلل من كمية الطاقة المتبقية لتدفئة الهواء.

آثار التبخر يمكن تقديرها بطريقتين. أولاً ، يمكنك قياس درجة حرارة مظلة الشجرة ، وهي عادة أكثر برودة بكثير من السطوح المبنية - فقط 2 ° C إلى 3 ° C أعلى من درجة حرارة الهواء. لسوء الحظ ، لا يمكننا أن ندعي حقًا أن هذا الاختلاف في درجات الحرارة دليل على قدرة التبريد ؛ ستكون الأوراق أكثر برودة من الأسطح المبنية حتى لو لم تكن تفقد الماء ، لأنها مبردة بفعالية أكبر الحمل الحراري.

الطريقة الأفضل هي حساب تأثير التبريد لشجرة مباشرة ، عن طريق قياس كمية المياه التي تفقدها. يمكنك القيام بذلك عن طريق قياس النسغ تتدفق حتى الجذع ، أو فقدان الماء من أوراق واحدة. توضح هذه الطرق أن مظلات الأشجار يمكنها تحويل أكثر من 60٪ من الإشعاع الوارد إلى التبخر. حتى شجرة الكمثرى الصغيرة (عالية 4m) - وهي من الأنواع المزروعة بشكل شائع في شمال أوروبا - يمكنها توفيرها 6kW من التبريد: ما يعادل اثنين من وحدات تكييف الهواء الصغيرة.

ولكن هناك مشكلة: الأشجار توفر فقط تأثير التبريد هذا عندما تنمو جيدًا. عن طريق قياس فقدان الماء من الأوراق الفردية ، أظهرنا لم يوفر هذا التفرق ، أشجار البرقوق وأوراق التفاح السلطعونية البطيئة سوى ربع تأثير التبريد لأجاص Callery. ما هو أكثر من ذلك ، يمكن تقليل فعالية الأشجار إلى حد كبير إذا كانت ظروف النمو سيئة. لقد وجدنا أن نضح كثرى الكمثرى يمكن تخفيضه بعامل خمسة ، إذا كانت الجذور تنمو من خلال تربة مضغوطة أو ذات تهوية جيدة. هناك حاجة إلى مزيد من البحث حول الأداء النسبي للأشجار الكبيرة والصغيرة ، سواء كانت مزروعة في الشوارع أو في الحدائق العامة.

تتمثل إحدى الصعوبات النهائية في معرفة قوة التبريد للأشجار في تحديد مقدار التبخر في شجرة ما الذي سيقلل فعليًا درجة حرارة الهواء. كما في كثير من الأحيان في العلوم ، هناك حاجة إلى نهج النمذجة ، مع علماء الفيزياء والمهندسين وعلماء الأحياء العمل معا. نحن بحاجة إلى وضع أشجار واقعية في نماذج مناخية إقليمية مفصلة ، والتي يمكن أن تحاكي الحركات اليومية المعقدة للهواء والطاقة عبر المدينة. عندها فقط يمكننا تحديد الفوائد الإقليمية للغابات الحضرية ، والتوصل إلى كيفية استخدام الأشجار لجعل مدننا أماكن أكثر برودة وأكثر متعة للعيش فيها.

نبذة عن الكاتب

رولاند اينوس ، أستاذ الميكانيكا الحيوية ، جامعة هال. إنه مهتم بالطرق التي تتفاعل بها الكائنات الحية مع العالم المادي ، وخاصة في الهندسة الإنشائية. لقد بحث في التصميم الميكانيكي لأجنحة الحشرات وأنظمة جذور النباتات والدفاعات الميكانيكية للأعشاب ، ولكنه أصبح مفتونًا بالأخشاب مؤخرًا.

تم نشر هذه المقالة في الأصل المحادثة. إقرأ ال المقال الأصلي.

كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ

at سوق InnerSelf و Amazon