كم عدد الأشجار اللازمة لتبريد مدينة؟

وتشهد المدن في مختلف أنحاء العالم ارتفاعاً متزايداً في درجات الحرارة الخطيرة مع تفاقم ارتفاع درجات الحرارة بسبب الخرسانة والإسفلت في المناطق الحضرية.

وتعد برامج زراعة الأشجار وسيلة شائعة قائمة على الطبيعة لتبريد المدن، ولكن هذه المبادرات كانت تستند إلى حد كبير على التخمين والاستقراء.

وتقدم دراسة نشرت يوم الاثنين في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم أداة جديدة لمخططي المدن وصناع القرار لتحديد أهداف أكثر تحديداً وقائمة على العلم لتخضير المدن على نطاق واسع.

أجرى الدراسة جيا وانج، وويكي تشو، ويوجو تشيان في الأكاديمية الصينية للعلوم، وشارك في تأليفها ستيوارد بيكيت، عالم البيئة الحضرية في معهد كاري لدراسات النظم البيئية.

كما أوضح بيكيت ، “تقدم الأشجار العديد من الفوائد للمدن، والتبريد هو أحد هذه الفوائد”، “الأشجار جيدة في التبريد لأنها تضخ الكثير من الماء من الأرض إلى الهواء، وعندما يتبخر هذا الماء على سطح الورقة، فإنه يمتص كمية هائلة من الحرارة. هذه هي مجرد فيزياء التبخر.

الظل الذي توفره الأشجار يساعد أيضًا في التبريد“.

التأثيرات المبردة للأشجار الحضرية

حتى الآن، تركز أغلب الدراسات التي تقيس التأثيرات المبردة للأشجار الحضرية على المستوى المحلي، مثل شارع أو حي معين.

فعندما تتوسع مظلة الأشجار الحضرية بنسبة 1%، على سبيل المثال، قد تنخفض درجات الحرارة القريبة بمقدار 0.04 إلى 0.57 درجة مئوية.

كما قال بيكيت “إن هذا أمر قيِّم، ولكن المخططين وصناع القرار يفكرون في المدينة بأكملها”، “إنهم يسألون، “ما مقدار غطاء الأشجار الذي نحتاجه للمدينة بأكملها؟ ماذا سيحدث عندما نوسع نطاقه؟” ولم تكن هذه المعلومات متاحة”.

ولم يكن من الواضح ما إذا كان من الممكن استقراء النتائج الدقيقة على نطاق المدينة.

لذا، شرع الباحثون في تحديد كيفية تغير كفاءة الأشجار في التبريد ــ الانخفاض في درجة الحرارة المرتبط بزيادة بنسبة 1% في غطاء الأشجار الحضرية ــ عبر مناطق أكبر.

أربع مدن ذات مناخات مختلفة

قام الفريق بتحليل صور الأقمار الصناعية وبيانات درجات الحرارة من أربع مدن ذات مناخات مختلفة للغاية: بكين وشنتشن في الصين، وبالتيمور وساكرامنتو في الولايات المتحدة. تقع بالتيمور وبكين في منطقة مناخ معتدل، وشنتشن شبه استوائي، وتقع ساكرامنتو في منطقة مناخ البحر الأبيض المتوسط.

في البداية، قسم الباحثون كل مدينة إلى وحدات بكسل بحجم كتلة المدينة تقريبًا. وقاموا بقياس درجة حرارة سطح الأرض لكل وحدة بكسل والمساحة المغطاة بالأشجار.

ثم أجروا نفس التحليلات على أقسام أكبر وأكبر من كل مدينة، على مستوى الحي، ومستوى المدينة، وما بعد ذلك.

وأخيرًا، حسبوا كيف تغيرت العلاقة الرياضية بين المساحات الخضراء ودرجة الحرارة – كفاءة التبريد – على مقاييس مختلفة.
وبشكل عام، اكتشف الفريق أن كفاءة التبريد للأشجار الحضرية زادت على نطاقات أكبر.

لكنها فعلت ذلك بمعدل أبطأ في أحجام الوحدات الأكبر.

ففي بكين، على سبيل المثال، تؤدي زيادة بنسبة 1% في غطاء الأشجار على مستوى الكتلة إلى انخفاض درجة الحرارة بنحو 0.06 درجة، في حين أن زيادة بنسبة 1% في غطاء الأشجار على مستوى المدينة يمكن أن تؤدي إلى انخفاض درجة الحرارة بنحو 0.18 درجة.

ويبدو أن الفائدة الإضافية على نطاقات أكبر تأتي من القدرة على تضمين مجموعات كبيرة من الأشجار، التي تتمتع بقدرة تبريد أكبر.

وبقدر أعظم من الوضوح بشأن العلاقات بين المساحة وغطاء مظلة الأشجار وتأثيرات التبريد، تتيح الدراسة التنبؤ بتأثيرات التبريد على نطاق المدينة بأكملها، مما يوفر أداة قيمة للمديرين لتحديد أهداف مظلة الأشجار الحضرية للحد من الحرارة الشديدة.

قانون القوة عبر المقاييس

ويشير المؤلف المشارك ويتشي تشو إلى أننا “وجدنا أن كفاءة التبريد تتبع قانون القوة عبر المقاييس – من مقاييس صغيرة تصل إلى 120 مترًا في 120 مترًا إلى مقاييس كبيرة مثل المناطق التي تغطي المدينة بأكملها، وتظل العلاقة قائمة في جميع المدن الأربع التي تمت دراستها، والتي تقع في مناخات مختلفة للغاية، وهذا يشير إلى أنه يمكن استخدامها للتنبؤ بكمية الغطاء الشجري الإضافي اللازم لتحقيق أهداف محددة للتخفيف من حدة الحرارة والتكيف مع المناخ في المدن في جميع أنحاء العالم”.

على سبيل المثال، يقدر المؤلفون أن مدينة بالتيمور يمكنها خفض درجات حرارة سطح الأرض بمقدار 0.23 درجة مئوية إذا زادت من غطاء الأشجار بنسبة 1%. ولتحقيق تبريد قدره 1.5 درجة مئوية ، ستحتاج إلى زيادة غطاء الأشجار بنسبة 6.39%.

وفي حين تقدم الورقة معلومات أساسية لاتخاذ القرارات على المستوى البلدي، يحذر بيكيت من أن مخططي المدن قد يحتاجون أيضاً إلى العمل على نطاقات أصغر لضمان توزيع الأشجار الحضرية ــ وفوائدها المحتملة ــ بشكل عادل في جميع أنحاء المدينة، وبمشاركة المجتمع المحلي.

وقال بيكيت “إن هذه الدراسة لا تخبرك بالمكان المناسب لزراعة الأشجار، وهذا نوع آخر من التحليل، والذي لابد وأن يتضمن قدراً أكبر كثيراً من المعلومات الاجتماعية والتفاعل مع المجتمعات أو مع أصحاب الممتلكات الأفراد”.

واقترح بيكيت أن الخطوات التالية قد تشمل توسيع نطاق التحليل ليشمل مدنًا أخرى ذات أنواع مختلفة من المناخ، وفحص مدى نجاح هذا الحل القائم على الطبيعة في المستقبل مع تسبب تغير المناخ في زيادة حرارة وجفاف بعض المناطق.