«Теплові острови» у місті – це додаткові 5-10 градусів до спеки

В Україну прийшла справжня літня спека – синоптики прогнозують температуру до +40°C у багатьох областях. Тим часом Європа вже кілька тижнів потерпає від рекордних хвиль тепла: у червні в Іспанії та Франції температура сягала понад +40°C, Італія вводила режим надзвичайного стану через пожежі та спеку, а в Німеччині та Польщі метеорологи фіксують найспекотніший початок літа за десятиліття. США теж не лишилися осторонь – західні та південні штати знову б’ють температурні рекорди, в Аризоні та Техасі температура доходить до +45°C.

Такі аномальні показники стають дедалі частішими на тлі глобальних змін клімату. Але найболючіше і найдошкульніше вони б'ють по містянах. Мегаполіси отримали навіть окреме поняття «міські теплові острови» (urban heat islands англійською). І ці острови не про полегшення, а про тепловий шок. Як вони виникають, що небезпечного несуть та як українські міста готуються (спойлер, – ніяк) до життя в умовах надвисоких температур, – далі у матеріалі.

Що таке «міський тепловий острів»? І звідки з’явилось це поняття?

Термін «міський тепловий острів» описує явище, коли середня температура в місті вища, ніж у прилеглих сільських або природних зонах. Та навіть у межах міста виникають свої «острови в островах», де фіксуються вищі показники, аніж на околицях, приміром… Це явище почали вивчати з середини XX століття. Тоді ж почали описувати й моделювати можливі наслідки. Сучасна наука оперує цим поняттям уже кілька десятиліть, і воно стало стандартом у міському плануванні та кліматології.

Чому це важливо? В Європі (за даними Єврокомісії) понад 75% населення живе в містах. Експерти попереджають, що в умовах глобального потепління міські теплові острови можуть стати головним фактором ризику для здоров’я мешканців міст. У США понад 80% населення живе в урбанізованих зонах. Агентство EPA (Агентство з охорони навколишнього середовища в США, – ред.) веде спеціальну програму з моніторингу й протидії тепловим островам.

Відмінність температури між містом з тепловим островом і навколишньою територією може сягати від 1–3°C у помірних умовах до 5–10°C у спекотну пору або в умовах мегаполісів. Це означає, що під час хвилі спеки, як зараз, коли сільська місцевість прогрівається до +33°C, у місті температура може сягати 38–40°C з плюсом.

Кліматологи й урбаністи пояснюють появу теплових островів доволі просто: міста буквально затримують та акумулюють тепло. Їхні штучні поверхні – асфальт, бетон, черепиця, цегла – вбирають сонячне проміння вдень і дуже повільно віддають його вночі. Чорний асфальт або темні дахи особливо ефективно накопичують тепло: дослідження показують, що такі поверхні можуть нагрітися на 10–20°C вище затемпературу повітря. Як зазначають автори огляду в журналі Nature, саме високе поглинання тепла міськими покриттями є одним із ключових факторів перегріву.

Ще одна причина – транспорт і вся інфраструктура, що його обслуговує. Життя біля доріг та розв'язок стає розпеченим у прямому сенсі слова. Адже, більше доріг, парковок і розв’язок у місті, відповідно менше зелені, яка могла б знижувати температуру через тінь і випаровування. Автомобілі та кондиціонери виділяють додаткове тепло, яке додає «плюсів» до температури в місті. У спекотний день кондиціонери буквально «виганяють» тепло на вулицю з приміщень – і місто нагрівається ще сильніше.

Велике значення має й те, як організовано простір. Високі будівлі, хмарочоси та щільна забудова створюють своєрідні «каньйони» (з’явився і відповідний новий термін – «теплові міські каньйони»), які погано провітрюються. Вітер слабшає, а гаряче повітря «зависає» між стінами. Це помітно навіть у менших містах: чим вужча забудова кварталу, тим важче там дихається у спеку.

Крім того, у теплових островах міст майже повністю перекрито природний колообіг води: асфальт і тротуарна плитка не дають волозі вбиратися у ґрунт і випаровуватися, а саме випаровування – один із головних природних «кондиціонерів». Відсутність газонів, клумб і дерев значно зменшує це охолодження. Європейська агенція знавколишнього середовища підкреслює: навіть невелике збільшення кількості дерев може знижувати температуру в місті на кілька градусів.

Загалом, тепловий острів – це наслідок того, як люди проєктують і використовують міський простір. Це не просто про погоду і не стільки кліматичні зміни: це про наслідки наших рішень – від вибору покриття до того, скільки зелені ми залишаємо для себе і для міста.

Про шкоду для здоров’я та екологічні проблеми

Урбаністи й лікарі дедалі частіше називають теплові острови «прихованою смертельною загрозою». У США, приміром, підрахували, що екстремальна спека – найсмертоносніший погодний фактор, який забирає більше життів, ніж урагани, повені чи торнадо разом узяті.

Під час хвиль спеки найсильніше страждають люди старшого віку, діти, люди з хронічними серцево-судинними й легеневими захворюваннями. Але ризики є для всіх – навіть молоді й здорові люди можуть отримати тепловий удар, виснаження, судоми чи знепритомніти просто на вулиці.

Небезпечним також є й нічний ефект теплових островів. На відміну від сільської місцевості, де температура зазвичай падає вночі й дає можливість тілу відпочити, міські квартали буквально не встигають охолонути. Це значить, що організм не має шансу «скинути» накопичене тепло за добу, лишаючись під постійним тепловим стресом. Лікарі наголошують: саме нічні температури сильно корелюють зі смертністю під час хвиль спеки.

Вплив спеки не обмежується фізіологією. Дослідження показують, що високі температури змінюють й психічний стан людей. Зокрема, спека підсилює роздратування й агресію, а ще асоціюється зі збільшенням випадків домашнього насильства, нападів і зловживання психоактивними речовинами. Є дані, що у школах у спекотні дні учні демонструють гірші результати тестів – спека позначається навіть на здатності концентруватися й засвоювати інформацію.

Окремий шар проблеми – якість повітря. Підвищена температура стимулює утворення озону на рівні землі, а це шкідливо для дихальної системи. Забруднення «зависає» між будинками через погану вентиляцію міських каньйонів. Замість того, щоб розсіюватися, чадний газ, оксиди азоту й дрібні частки накопичуються, особливо в районах, перевантажених транспортом. Такий «коктейль» у спеку стає ще більш отруйним.

Не забуваємо, що й навантаження на електромережі зростає через кондиціонери, а отже збільшуються викиди парникових газів там, де енергія виробляється з викопного палива. Це своєрідне замкнене коло: чим спекотніше місто, тим більше воно споживає енергії – і тим сильніше розігрівається.

Теплові острови шкодять не лише людям. Відомо, що через спеку щороку в американських містах гинуть сотні тисяч дерев – їхні корені не витримують перегріву та посухи. У Європі міські служби вже вимушені змінювати породи дерев на більш стійкі до спеки.

Ще одна проблема: гарячі дахи й тротуари також підігрівають дощову воду, яка потім через зливову каналізацію потрапляє в річки, ставки й озера. Це різко підвищуєтемпературу води в міських водоймах і викликає тепловий стрес і навіть масову загибель риби. Екологи наголошують: під час сильної зливи вода зі спекотного асфальту може нагріти струмок чи річку на понад 10 градусів буквально за годину – це катастрофа для водних організмів. Так, як це сталось у струмку в Сідар-Рапідс, штат Айова, де після літньої зливи температура піднялась 10,5°C за одну годину.

Дослідження доводять, що теплові острови – це проблема, яка стосується здоров’я, безпеки, економіки та екології одночасно. І що більшими стають міста, що більше ми вкриваємо землю асфальтом і бетоном, то гострішою буде ця проблема.

Про теплові острови України

В Україні про ефект міських теплових островів заговорили ще до початку повномасштабного російського вторгнення. Київ, Харків, Львів, Івано-Франківськ, Запоріжжя, Кривий Ріг ставали об’єктами досліджень, які чітко показували різницю між температурою в забудованих районах і в зелених зонах.

Для Києва аналіз показував найвищі температури у щільно забудованих районах із мінімумом зелені – на правобережних масивах, Солом’янці, Подолі, а також у промислових зонах. У Харкові науковці досліджували карти теплового навантаження і фіксували різницю в кілька градусів між центральними кварталами й периферією.

Попри те, що наукові установи не раз публікували ці дані, вони майже не ставали основою для зміни політики. Містобудівні норми дуже рідко враховують потребузберігати зелені коридори чи створювати нові парки. Натомість містяни знають про щільну забудову без достатньої кількості дерев, вирубку старих скверів заради паркінгів і торгових центрів. Як результат – улітку центральні частини багатьох міст буквально перетворюються на розжарені плити, а мешканці шукають рятівний клаптик тіні.

Кліматологи неодноразово попереджали про ризики. Кандидатка географічних наук, завідувачка відділу прикладної метеорології та кліматології Українського гідрометеорологічного інституту Віра Балабух у коментарі зазначала: в Україні зростає ризик теплового стресу в містах через глобальне потепління та хаотичну забудову без зелених зон. Найбільше під загрозою великі міста – Харків, Київ, Дніпро, Одеса, Львів, Запоріжжя, Донецьк. У них через ефект міського острова тепла температура може бути на 5 і більше градусів вищою, ніж у передмісті.

За словами Балабух, особливо гостро проблема постає там, де практично немає парків і скверів. «Влітку спекотні періоди стають довшими, що підвищує смертність і навантаження на організм. А в містах без парків, скверів і дерев ситуація значно гірша», – підкреслює кліматологиня.

Окрема проблема – асфальт і великі парковки, що створюють власні «теплові мініострови». На прикладі Києва Балабух пояснює: майже при кожному супермаркеті з’являються величезні парковки, які у спеку розігріваються до високих температур і віддають тепло в повітря. А під час дощу вся вода швидко стікає з асфальту, навантажуючи зливову каналізацію і провокуючи підтоплення.

Для порівняння, у Німеччині законом передбачено, що великі будівлі мають облаштовувати зелені дахи, які утримують дощову воду й знижують навантаження на інфраструктуру. Такі зелені дахи вже є у всіх німецьких містах і сягають значних площ, як-от у Штутгарті. На такі проєкти держава передбачає пільги в оподаткуванні. Це приклад державної політики, якої в Україні досі бракує.

Урбаністи й екологи не раз наголошували: без зміни підходів українські міста ставатимуть усе менш придатними для комфортного життя. Є прогноз, що через глобальне потепління спека в Україні триватиме довше, частішатимуть тропічні ночі, тепловий стрес у містах посилюватиметься. Крім того, через знищення лісосмуг, особливо на півдні, зростає ризик пилових бур.

А після 24 лютого 2022 року до старих проблем додалися нові й дуже серйозні. Вторгнення Росії призвело до масштабної руйнації міського простору, знищення парків і скверів, вигорання зелених насаджень через обстріли й пожежі. У багатьох південних і східних регіонах гостро стоїть проблема з водопостачанням, що само по собі критично для охолодження міста. Проблеми з електроенергією роблять кондиціонери недоступними у пікові моменти спеки, особливо для вразливих категорій людей. А ще додається забруднення повітря від вибухів, пожеж і руйнувань.

Міста, які й до війни мали серйозні екологічні й кліматичні проблеми, сьогодні отримали ще більше викликів, а ресурси на їх подолання скоротилися. Науковці й урбаністи одностайні: щоб зробити міське середовище безпечнішим і комфортнішим у спеку, потрібна системна зміна підходів до планування й відбудови. Але швидко змінити ситуацію буде, очевидно, дуже важко.

Що робити?

В Європі та США давно шукають способи зробити міста стійкішими до спеки. Ключова ідея – зменшувати поверхні, що нагріваються, збільшувати кількість зелені та змінювати матеріали в будівництві. Одне з найпростіших рішень – дерева. Дослідження показують, що вулиці з достатньою кількістю дерев можуть знизити температуру повітря на 5–6°C, а поверхні під кронами залишаються прохолоднішими на 11–25°C. При цьому листяні дерева дають тінь влітку, але не блокують сонце взимку

Ще один перевірений підхід – так звані «прохолодні» або «холодні» дахи. У Чикаго, приміром, міська рада має власний зелений дах на адміністративній будівлі: рослини знижують температуру поверхні та покращують утримання дощової води. Загалом у США та Європі активно використовують два варіанти – зелені дахи й дахи зі сітловідбивальним покриттям або просто пофарбовані в білий.

Білий або сітловідбивальний дах може зменшити температуру поверхні будівлі на десятки градусів порівняно з чорним асфальтовим дахом і відбивати понад 75% сонячних променів, тоді як звичайна темна покрівля – лише до 26%.У Лондоні дослідження під час спеки 2018 року показало, що холодні дахи можуть знизити середню температуру повітря на рівні вулиці на 1,2 °C – і навіть до 2 °C у найбільш перегрітих районах.

Ще одна практика – використання світлих матеріалів для доріг і тротуарів. Світлий бетон відбиває до 50% більше світла, ніж звичайний асфальт, що значно знижує температуру поверхні. Однак важливо враховувати й відбите випромінювання – у щільній забудові воно може нагрівати сусідні стіни, якщо не використовувати спеціальне скло чи озеленення.

Колір даху, як ми вже знаємо, має значення. У багатьох європейських містах за законом великі будівлі повинні мати зелені дахи. У Данії, Німеччині та Польщі планувальний підхід передбачає розвиток міст смугами з урахуванням гідрографічної мережі та зелених зон, щоб уникати концентричної забудови, яка посилює тепловий ефект.

Ще один напрям – управління дощовими водами через так звані «проникні» поверхні. У понад 30 країнах використовують спеціальну технологію, коли вода проходить крізь покриття й випаровується поступово, охолоджуючи поверхню. Також популярні «зелені» парковки, де встановлюють бетонні плити з отворами для трави і додають рослинність.

Для України такі підходи можуть бути дуже корисними. Наші міста часто мають величезні асфальтовані площі, мінімум дерев і хаотичну забудову. Але водночас – і свої парадокси. Наприклад, у Києві одна з найболючіших міських тем щороку – це косіння трави в розпал спеки. На сайті КМДА навіть з’явилася петиція про заборону Київзеленбуду. Комунальні служби чомусь обирають найспекотніші дні, щоб підстригти газон, іноді залишаючи землю буквально «голою» під палючим сонцем. До того ж часто використовують бензинові косарки, що додають і шуму, і викидів – у дні, коли люди й так виснажені нічними повітряними тривогами. Це типовий приклад того, як неузгодженість міської політики з екологічними реаліями створює ще більші ризики. І поки в інших країнах зелені зони стають головним щитом проти перегріву міст, у нас навіть наявну зелень іноді знищують – хай і з найкращими намірами.

Навіть прості кроки – зелені дахи чи використання світлих матеріалів для тротуарів – можуть знизити температуру на вулицях на кілька градусів і суттєво покращити комфорт і безпеку під час спеки. Але для цього потрібно змінювати норми, підходи до планування й у підсумку – бачення міста як простору для життя, а не просто для забудови.

Добре, що в Україні тема теплових островів нарешті виходить із наукових кабінетів у публічний простір і викликає дедалі більший інтерес не лише серед екологів чи урбаністів, а й серед громади. Є й обнадійливий момент, хоч і гіркий за своєю причиною: повномасштабна війна вже зараз змушує думати про відновлення й ревіталізацію зруйнованих та покалічених війною міст. І дуже важливо, щоб у ці проєкти одразу закладали сучасні, «зелені» підходи – такі, що зроблять українські міста не просто відбудованими, а справді комфортними для життя. Іншого шансу для того, аби міста перетворювались на зелені оази, в нас може й не бути. Це шанс і водночас необхідність – імпульс, який має стати справжнім каталізатором змін.

Ярина Скуратівська, Київ

Перше фото: Кирило Чуботін