Кратко: городские острова тепла (UHI) — это разность температур между городской и прилегающей сельской территорией; интенсивность определяется как $\Delta T=T_{urban}-T_{rural}$. Разберу причины и последствия на примере европейских и африканских городов, с акцентом на влияние климата, архитектуры и социальной структуры на интенсивность явления и здоровье населения.
Причины UHI (обобщённо)
- Наличие тёплых материалов и покрытий: асфальт, бетон, темные крыши — низкий альбедо и высокая теплоёмкость, медленно отдают тепло ночью.
- Уменьшение растительности и испарительного охлаждения (энергия идёт в нагрев поверхностей, а не на испарение).
- Урбанистическая геометрия (каньон улицы) задерживает излучение и препятствует циркуляции воздуха.
- Антропогенные теплоисточники: транспорт, кондиционирование, промышленность.
- Климатические особенности: засушливые регионы имеют большие суточные амплитуды, влажные — высокую теплопереносность в сочетании с высокой влажностью.
Отличия между европейскими и африканскими городами
Климат
- Европа (умеренный/субтропический): базовые температуры ниже; UHI особенно выражен ночью и усиливает эффекты летних волн тепла. Типичные $\Delta T$ в городах Европы — порядка $1$-$5^{\circ }C$, в отдельных ночных ситуациях — до $6$-$8^{\circ }C$.
- Африка (тропики/субтропики/пустыни): фоновые температуры выше; влажные прибрежные города (напр., Лагос) испытывают высокую тепло- и влажностную нагрузку, сухие города (напр., Каир) — высокий ночной нагрев поверхностей. Тепловой стресс усиливается комбинацией температуры и влажности; критична влажно-температурная мера (например, влажный термометр — wet-bulb).
Архитектура и городская структура
- Европа: плотные исторические центры с высокими зданиями создают каньоны, уменьшающие ночное охлаждение; однако в развитых городах широкое распространение деревьев, парковых зон и регламентов по материалам (светлые покрытия, зелёные крыши) частично смягчают UHI. Высокая доля кондиционирования в Западной Европе уменьшает внутреннюю тепловую нагрузку населения, но отдаёт тепло наружу.
- Африка: быстрый рост городов и неформальная застройка часто приводят к высокой плотности, малой доле зелёных зон, тонким металлическим/тонкостенным крышам и плохой вентиляции жилья — всё это усиливает внутреннее и наружное тепло. В некоторых африканских городах наблюдается быстрее нарастающий UHI из‑за строительства без инфраструктуры и массового покрытия естественных почв.
Социальная структура и уязвимость
- Доходы и доступ к кондиционированию: в Европе большее покрытие кондиционерами и здравоохранением, но уязвимы пожилые люди; известно, что европейские волны тепла (например, волна 2003 г.) привели к сотням тысяч сверхсмертей в городе и за его пределами — значительная доля погибших в городах.
- В Африке многие живут в условиях низкой адаптивной способности: бедные кварталы, ограниченный доступ к охладительным средствам, воды и медпомощи; это повышает смертность и заболеваемость при экстремальной жаре. Кроме того, рабочие на открытом воздухе (строительство, транспорт) особенно подвержены риску.
- Социальная изоляция (пожилые одинокие люди) и плохая информированность усиливают риск.
Здоровье населения — механизмы и последствия
- Прямые эффекты: тепловой перегрев, тепловой удар, дегидратация.
- Усиление хронических заболеваний: сердечно‑сосудистые и респираторные обострения.
- Косвенные эффекты: повышение концентрации озона и некоторых продуктов горения при тёплой погоде ухудшает дыхательные болезни; ночной UHI препятствует восстановлению организма (меньше ночного охлаждения).
- Влияние влажности: при высоких влажностях тепловая нагрузка экспоненциально возрастает; при влажном термометре (wet‑bulb) около $35^{\circ }C$ наступает физиологический предел, при котором человек не может охлаждаться потоотделением. Это особенно критично для прибрежных африканских мегаполисов.
Примеры
- Париж/Барселона/Милан: умеренный фон + высокая плотность = ночные $\Delta T$ в несколько градусов; крупные волны тепла приводят к росту смертности у пожилых и хронических больных. Меры: зелёные коридоры, алебедо‑покрытия, система оповещений.
- Каир: аридная область, плотная застройка, мало зелёных зон — сильный дневной и ночной нагрев, особенно в бедных районах с металлочерепицей; повышенная заболеваемость и трудности с охлаждением.
- Лагос/Акра: высокая влажность + высокая плотность и неформальная застройка — сильный тепловой стресс с высоким риском для уличных работников и людей без доступа к воде/охлаждению.
Ключевые количественные ориентиры (приблизительно)
- Типичная городская интенсивность: $\Delta T\approx 1$–$5^{\circ }C$; экстремально до $8$–$10^{\circ }C$.
- Экстремальные волны тепла в Европе в 2003 г. связаны с порядка $\sim 70,000$ дополнительных смертей по Европе (пример оценки).
- Критический влажно‑температурный предел для выживания ~$35^{\circ }C$ wet‑bulb.
Коротко о смягчении (важно для здоровья)
- Биофизические меры: увеличение городской зелени и тени, водоёмов, светлые поверхности/покрытия, зелёные крыши, пермеабилити почв.
- Архитектурные решения: адекватная вентиляция, теплоотражающие покрытия, пассивное охлаждение.
- Социальные меры: целевые программы для уязвимых (охлаждающие центры, доступ к воде), ранние предупреждения и планы эвакуации/помощи.
- Энергетическая политика: эффективное кондиционирование и декарбонизация энергетики, чтобы не усиливать локальный нагрев.
Выводы
- Климат задаёт исходный уровень риска (высокие фоновые температуры и влажность в Африке делают UHI более опасным), архитектура и материалы формируют интенсивность UHI, а социальная структура определяет адаптивную способность и здоровье населения.
- Для уменьшения здоровья‑связанных последствий требуются сочетанные технические (урбанистические и строительные) и социальные меры, ориентированные на уязвимые группы.