Посилення теплового стресу для населення урбанізованих територій на фоні глобальних кліматичних змін

І.О. Святогоров

doi:10.32347/2411-4049.2024.1.49-59

Автор(и)

І.О. Святогоров Аспірант кафедри технологій захисту навколишнього середовища та охорони праці Київського національного університету будівництва і архітектури, Київ, Україна https://orcid.org/0009-0005-2793-1520

DOI:

https://doi.org/10.32347/2411-4049.2024.1.49-59

Ключові слова:

урбанізовані території, кліматичні зміни, тепловий купол, відносна вологість, тепловий стрес

Анотація

Поєднання високої температури і відносної вологості атмосферного повітря створює тепловий стрес, що має серйозний вплив на навколишнє середовище, суспільство та здоров’я населення на урбанізованих територіях. На прикладі м. Києва в роботі було досліджено багаторічні зміни теплового стресу в залежності від глобальних кліматичних змін. Вивчалися осереднені місячні багаторічні кліматичні дані міського середовища, починаючи з 1981 року, на підставі моніторингових даних з використанням інструментарію Copernicus Climate Change Service та даних Центральної геофізичної обсерваторії імені Бориса Срезневського. Прогнозна динаміка температури за звичайним та за вологим термометром була досліджена за допомогою програмного забезпечення OriginPro8. Наведено дані щодо залежності частоти та нерівномірності випадіння опадів протягом останніх десятиліть. Отримано залежності величини теплового індексу (НІ) від температури та вологості повітря для різних періодів спостережень. Протягом останнього десятиліття в м. Києві спостерігалося значне збільшення середнього теплового стресу та частоти днів і подій із екстремальним тепловим стресом. За отриманими прогнозними оцінками, у 2050 році тепловий індекс має підвищитися майже на 30%, а ризик для здоров’я населення на прибудинковій території та для робітників відкритого повітря буде трактуватися рівнями «високий» при відносній вологості повітря 80%; «помірний» при відносній вологості повітря 50% і «низький» при відносній вологості повітря 20%. Прогнозна динаміка температури за звичайним та за вологим термометром у липні наприкінці різних періодів складає: 2021–2030 рр. – 24,136°С і 26,24°С; 2030–2050 рр. – 26,371°С і 28,918°С відповідно при інших рівних умовах міського середовища. Додаткова можливість впливу на тепловий купол з'являється вже на стадії проєктування, завдяки варіативності розміщення проєктованих будинків на генеральному плані і формоутворення окремих будівель, у правильному співвідношенні площі зелених насаджень до кам’яних поверхонь фасадів і замощення. Дані дослідження стануть в нагоді для можливого зменшення величини теплового куполу над містом при плануванні і реконструкції житлового фонду та розробці заходів кліматичної нейтральності міст України.

Посилання

Rosenzweig, C., Solecki, W., Romero-Lankao, P., Mehrotra, S., Dhakal, S., Bowman, T., & Ibrahim, S. A. (2015). Climate Change and Cities: Second Assessment Report of the Urban Climate Change Research Network (ARC3.2). Cambridge, UK and New York: Cambridge University Press.

Gasparrini, A., Guo, Y., Hashizume, M., Lavigne, E., Zanobetti, A., Schwartz, J., Tobias, A., Tong, S., Rocklöv, J., Forsberg, B., Leone, M., De Sario, M., Bell, M. L., Guo, Y.-L. L., Wu, C.-f., Kan, H., Yi, S.-M., de Sousa Zanotti Stagliorio Coelho, M., Saldiva, P. H. N., Honda, Y., Kim, H., & Armstrong, B. (2015). Mortality risk attributable to high and low ambient temperature: A multicountry observational study. Lancet, 386(9991), 369–375. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(14)62114-0

Li, J., Chen, Y. D., Gan, T. Y., & Lau, N.-C. (2018). Elevated increases in human-perceived temperature under climate warming. Nature Climate Change, 8(1), 43–47. https://doi.org/10.1038/s41558-017-0036-2

Matthews, T. K., Wilby, R. L., & Murphy, C. (2017). Communicating the deadly consequences of global warming for human heat stress. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 114(15), 3861–3866. https://doi.org/10.1073/pnas.1617526114

Zhao, L., Oppenheimer, M., Zhu, Q., Baldwin, J. W., Ebi, K. L., Bou-Zeid, E., Guan, K., & Liu, X. (2018). Interactions between urban heat islands and heat waves. Environmental Research Letters, 13(3), 034003. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aa9f73

Fujibe, F. (2003). Long-term surface wind changes in the Tokyo metropolitan area in the afternoon of sunny days in the warm season. Journal of the Meteorological Society of Japan, 81(1), 141–149. https://doi.org/10.2151/jmsj.81.141

Wang, Y., Li, Y., Sabatino, S. D., Martilli, A., & Chan, P. W. (2018). Effects of anthropogenic heat due to air-conditioning systems on an extreme high temperature event in Hong Kong. Environmental Research Letters, 13(3), 034015. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aaa848

Hatvani-Kovacs, G., Belusko, M., Skinner, N., Pockett, J., & Boland, J. (2016). Heat stress risk and resilience in the urban environment. Sustainable Cities and Society, 26, 278–288. https://doi.org/10.1016/j.scs.2016.06.019

Karl, T. R., & Trenberth, K. E. (2003). Modern global climate change. Science, 302(5651), 1719–1723. https://doi.org/10.1126/science.1090228

Zhang, B., Gao, J.-x., & Yang, Y. (2014). The cooling effect of urban green spaces as a contribution to energy-saving and emission-reduction: A case study in Beijing, China. Building and Environment, 76, 37–43. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2014.03.003

Dunne, J. P., Stouffer, R. J., & John, J. G. (2013). Reductions in labour capacity from heat stress under climate warming. Nature Climate Change, 3(6), 563–566. https://doi.org/10.1038/nclimate1827

Zander, K. K., Botzen, W. J. W., Oppermann, E., Kjellstrom, T., & Garnett, S. T. (2015). Heat stress causes substantial labour productivity loss in Australia. Nature Climate Change, 5(7), 647–651. https://doi.org/10.1038/nclimate2623

G. J. Steeneveld, S. Koopmans, B. G. Heusinkveld, L. W. A. van Hove, A. A. M. Holtslag (2011). Quantifying urban heat island effects and human comfort for cities of variable size and urban morphology in the Netherlands. JGR: Atmospheres, 116(D20), https://doi.org/10.1029/2011JD015988

G. J. Steeneveld, L. W. A. van Hove, C. M. J. Jacobs, A. A. M., Bert G. Heusinkveld (2012). Holtslag Spatial variability of the Rotterdam urban heat island as influenced by urban land use. JGR: Atmospheres, 119(2), 667-692. https://doi.org/10.1002/2012JD019399

Congyuan Li, Ning Zhang (2020). Analysis of the Daytime Urban Heat Island Mechanism in East China. JGR: Atmospheres, 126(12), e2020JD034066. https://doi.org/10.1029/2020JD034066

Ming Luo, Ngar-Cheung Lau (2018). Increasing Heat Stress in Urban Areas of Eastern China: Acceleration by Urbanization. Research Letter, 45(23), 13,060-13,069. https://doi.org/10.1029/2018GL080306

Balcerak, E. (2014). Statistical analysis describes urban heat island effect in Europe. Eos, 95(6), 60-60. https://doi.org/10.1002/2014EO060010

The Global Liveability Index 2023. Retrieved from https://www.eiu.com/n/campaigns/global-liveability-index-2023/

Fischer, E. M., Oleson, K. W., Lawrence, D. M. (2012). Contrasting urban and rural heat stress responses to climate change. Geophysical Research Letters, Climet, 39, 3. https://doi.org/10.1029/2011GL050576

Willett, K. M., and S. C. Sherwood (2012). Exceedance of heat index thresholds for 15 regions under a warming climate using the wet-bulb globe temperature. Int. J. Climatol., 32, 161–177. https://doi.org/10.1002/joc.2257

DSTU 9190:2022 Energy efficiency of buildings. Method for calculating energy consumption during heating, cooling, ventilation, lighting and hot water supply.

Climate Data Store. Retrieved from https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/software/app-era5-explorer

Borys Sreznevsky Central Geophysical Observatory. Retrieved from http://www.cgo-sreznevskyi.kyiv.ua/uk/diialnist/meteorolohichna/meteorolohichni-dani-meteostantsii-kyiv-na-9-hodynu-ranku