Тепловая ловушка: почему города стали задыхаться от жары и как их спасти

Так, по оценке исследователей, в период с 30 мая по 4 сентября 2022 года 61672 смерти были связаны с жарой, а южные страны достигли самых высоких показателей смертности: Италия — 295 смертей на миллион человек, Греция — 280, Испания — 237 и Португалия — 211, преимущественно среди пожилых (80+) людей.

Очевидно, что перегрев городской среды также влияет и на местные экосистемы. Уличное наблюдение позволяет заметить, что городские деревья и растения имеют иной цикл, чем в естественных биомах — они расцветают раньше, чем вне города. Касается это не только растений, но насекомых-вредителей. Исследования показывают, что в городской среде чаще происходят вспышки вредителей и связано это также с более высокой температурой. Так, например, случилось в городе Роли (США), где в жарких районах города численность насекомых-вредителей была в 13 раз выше, чем в прохладных местах при прочих равных условиях. Исследователи также предполагают, что подобный рост вредителей ждёт леса и вне городов, поскольку эффект теплового острова в городе сопоставим с глобальным потеплением в следующие 50 лет.

Чем отличается изменение климата и тепловой остров в городе

Изменение климата — это глобальный процесс, связанный с многими факторами, в том числе выбросами парниковых газов. Однако эффект городского теплового острова — это локальный процесс, зависящий от того, какое окружение в городе и чем он живёт. Оба этих процесса влияют и усугубляют друг друга, и оба нужно смягчать и адаптироваться к ним.

Почему нас не спасут кондиционеры

На самом деле, кондиционеры способствуют тепловому загрязнению города. Охлаждая квартиру или свой автомобиль, мы лишь выводим тепло изнутри наружу, ухудшая существующую ситуацию. Также высокий спрос на кондиционеры перегружает электросеть, повышая стоимость электроэнергии, а главное приводит к дополнительному выбросу тепла на электростанции и выбросам парниковых газов. Получается замкнутый круг — выбрасывая тепло наружу, мы делаем города жарче, а чем больше топлива сжигается для работы кондиционеров, тем жарче становится на планете, тем больше используем мы кондиционер… К тому же, если вы живете на юге России, то вы знаете, что кондиционеры могут перестать работать, как и вся энергосеть в результате веерных отключений.

Планировать прохладу: новая роль горожан, властей и урбанисто

На подобные городские вопросы часто ищут ответ в простом масштабировании инфраструктуры: если не хватает энергии — нужно производить больше энергии, если сети не выдерживают нагрузки — их нужно обновлять и расширять, а если они перегреваются — их нужно охлаждать. Подобные решения называют экстенсивными, когда они подразумевают использование большего количества ресурсов. Эти решения краткосрочные и лишь усугубляют проблему. Долгосрочные интенсивные решения, когда эффективность используемым ресурсов увеличивается за счёт модернизации и лучшей организации системы, сложнее в планировании и финансировании, но имеют значительную выгоду в долгосрочной перспективе.

Первый долгосрочный способ борьбы с нагревом города — это озеленение. Растения имеют большее альбедо, создают тень, не давая нагреваться поверхности и воздуху, а также охлаждают воздух за счёт транспирации. Эффект озеленения явно виден, если сравнить разные улицы. На озелененных улицах будет больший пешеходный поток, чем на открытых улицах, из-за более мягкого микроклимата.

И это касается озеленения не только улиц, но и зданий. Зеленые стены из ветвящихся растений и крыши также ограничивают тепловой поток как летом, так и зимой.

Зелёные крыши против тепловых островов

Вообще, использование зелени в зданиях не новое явление — первым упоминанием подобной идеи могут быть найдены в легенде о Висячих садах Семирамиды. Подобие зеленых крыш можно увидеть и в художественных произведениях, как жилище Бильбо и Фродо — Бэг Энд из произведения «Властелин колец». Дома как бы похожи на полуземлянку с зеленью на его крыше, что напоминает скандинавские дома с дерновыми крышами, которые защищают от холодной погоды.

Однако современные зеленые крыши на зданиях в городе появились в Германии в XX веке.

Сегодня зеленые крыши постепенно внедряют во многих городах: в одних, как Берлин, они становятся частью строительного кодекса и обязательными для новых проектов, а другие города, как Сингапур, называют городом-садом из-за бесчисленной зелени, в том числе на зданиях.

Растения на крыше выступают теплоизоляторами (не дают перегреваться чердаку летом и мерзнуть зимой), они повышают уровень влажности в атмосфере и удерживают дождевую воду, снижая нагрузку на городские ливневки, и делают воздух чище.

В зависимости от глубины почвы зелёные крыши делятся на интенсивные (тяжёлые) и экстенсивные (лёгкие). Первые имеют глубокую почву (от 20 см и больше) и подходят для кустов и даже деревьев. На такой крыше можно высадить полноценный сад с местами отдыха. Однако такие крыши — это сложные инженерные решения, они должны включать особую защиту крыши от повреждения корнями, иметь дренаж и систему орошения, а также само по себе здание должно быть рассчитано на такое, поскольку это дополнительный вес в 500–700 килограммов на квадратный метр.

Экстенсивные крыши подходят для небольших растений: трав, злаков, мхов, но чаще всего седумов из-за их неприхотливости и устойчивости к засухе. Экстенсивные крыши не требуют большого ухода, относительно просты в установке и всё ещё защищают дома от перегрева, хоть и в меньшей степени.

От асфальта к отражению: как материалы влияют на городскую температуру

Озеленение, в особенности зеленые крыши и стены — это сложный инженерный проект, который помимо инженерных решений, зачастую требует годы на согласование, финансово затратен и требует расчётов, чтобы убедиться в том, что здание выдержит дополнительную нагрузку. Некоторые города экспериментируют с использованием разных материалов и покрытий для увеличения альбедо, например, красят крыши белой краской (холодные крыши), покрывают светлой краской асфальт (холодное дорожное покрытие), или заменяют покрытия на пропускающие влагу, позволяя охлаждаться за счёт испарений. Есть и другие приемы, как использование фонтанов, уличных распылителей для увлажнения воздуха, создание искусственной тени с помощью навесов или, например уличных галерей с арками.

Это хорошие решения, которые можно широко внедрить за короткий срок, и они не требуют больших затрат. Но минусы таких решений — это то, что они нуждаются в частом обслуживании: регулярной перекраски, в особенности дорог, с которых быстро будет сходить краска под колесами машин. У краски всего лишь одна функция, а вот деревья, напротив, не только отражают солнечный свет, но также увлажняют и очищают воздух, удерживают дождевую воду, снижают ветер и просто радуют глаз.

Кроме того, такие решения не являются адаптивными. Так, исследование более 3000 городов показывают, что перегрев городов имеет двойственный эффект на смертность, снижая ее показатель, связанный с холодом, в 2 раза и увеличивая связанный с жарой — на 11,7%. При сравнении абсолютных чисел снижение смертности от холода в 4.4 раза превышает увеличение смертности от жары.

Из этого не следует, что с городской жарой вовсе не нужно бороться, она всё так же приносит дискомфорт и опасна для человека, а волны жары бывают даже в таких северных городах, как Москва или Санкт-Петербург. Однако борьба с ней должна быть адаптивной. Например, использование лиственных деревьев для озеленения, поскольку зимой они теряют листву и перестают создавать тень, или использование зелёных крыш не только защищает от летней жары, но также слой почвы является изолирующим слоем, снижающим потери тепла зимой. Белая же краска подходит больше городам с жарким климатом и мягкой зимой, как Лос-Анджелес, где она и так широко применяется.

Как автомобили и дороги превращают город в печь

Другим важным источником теплового загрязнения в городе после зданий являются дороги. Многим знакомо ощущение, когда в жаркий летний день асфальт будто испаряется под ногами — от него идет горячий воздух, которым тяжело дышать. Асфальт, бетон и другие покрытия плохо отражают солнечную радиацию, не способны самостоятельно охлаждаться, в отличие от растений, нагревают окружающий воздух и остывают затем всю ночь. В некоторых местах асфальт может нагреваться до 60 градусов и выше, делая прогулку в таком месте невыносимой.

Чтобы уменьшить это негативное воздействие, надо сокращать асфальтированную площадь в городе. В первую очередь это означает сокращение автомобильных дорог и парковочных мест и создание доступной пешеходной среды.

Например, во многих городах существующие реки и каналы были убраны под землю для строительства дорог, как, например, в нидерландском городе Утрехт. Не так давно его власти восстановили существовавший канал.

Конечно, возникает вопрос, как передвигаться по городу, если мы будем убирать автомобильную инфраструктуру. Ответом на него станет более эффективное планирование городского пространства. Планировщики прошлого разделяли город на зоны: спальные и рабочие районы, а также места для отдыха. Примеров этому множество — от американских субурбии до советских микрорайонов. Даже сегодня многие города разделены на зоны: люди живут в одном районе, а на работу могут ехать в другой, тратя значительное время в пути. Регулярные перемещения людей из пригорода или других населённых пунктов в город, на работу или учебу называют маятниковой миграцией. Она служит одной из причин пиковой нагрузки на транспорт в утреннее и вечернее время.

Российский жилой комплекс, американская субурбия и гипермаркет в пригородах как пример строгого зонирования территории, требующие много места для дорог и парковок.

Стимулирование автомобилизации лишь усугубляет ситуацию, ведь для дорог и парковочных мест мы вынуждены забирать пространство города, делая его менее плотным и увеличивая расстояния. Это явление не только ведет к перегреванию городов, но и является источником многих социальных проблем, включая изоляцию и неравенство уязвимых групп, риски для здоровья горожан из-за загрязнения воздуха, шума, недостатка зелени и пониженной физической активности. Для их решения нужно сделать так, чтобы горожане могли не преодолевать большие расстояния ради базовых вещей: работы, покупок продуктов, отдыха, организовав ихв шаговой доступности. 15-минутный‌, полицентричный город, город в шаговой доступности — данный подход называют по-разному, но суть его одна — предоставить людям необходимую инфраструктуру, до которой они смогут добраться пешком не более чем за 10–15 минут.

Так, исследователи предлагают отказаться от разделения города на зоны, поскольку так они находятся очень далеко друг от друга, но вместо этого использовать смешанную застройку, в которой в одном квартале соседствуют офисные и жилые дома, первые этажи используются для бизнеса, есть место для парков, спортивных площадок и других мест для отдыха. Такая застройка также подразумевает неширокие улицы, чтобы их было удобно пересекать, здания средней этажности (4–7 этажей), вдоль которых комфортно ходить, а также легко подняться и спуститься, даже если не работает лифт, и безбарьерную инфраструктуру — пандусы, лифты, пешеходные переходы с плавным спуском. Такое планирование решает потребности разных людей:

• молодые родители могут отпустить ребенка одного до школы, не переживая об опасных улицах, не тратят время на дорогу до парка для прогулки и могут зайти в продуктовый на первом этаже, экономя время, чтобы провести его с семьей;
• студенты могут снять жилье вблизи университета, сходить в кафе или бар после учебы, или найти работу рядом с учебой и жильем;
• офисные работники, если работают рядом с домом, могут собраться в обеденное время дома и больше проводить время с семьей;
• пожилые и люди с ограниченными возможностями могут самостоятельно дойти до магазина, поликлиники, библиотеки, встретиться с друзьями и остаются социально активными без изоляции дома;
• малый бизнес получает постоянный поток пешеходов, склонных к спонтанным покупкам, экономит на аренде помещения и рекламе.

В случае, если всё-таки необходимо в другой район, эффективный общественный транспорт требует меньше вложений и инфраструктуры, чем автомобили. Например, трамваи требуют значительно меньше места, поскольку едут по рельсам и имеют четкую траекторию, а также трамвайные пути можно озеленять, что позволяет смягчать микроклимат города.

Город без дорог и небоскребов?

В городе дорог точно не должно быть. Дороги связывают населенные пункты и созданы исключительно для автомобилей, в городах же — улицы. У них есть разные функции, включая транзит автомобилей, но она не обязательна для всего города. Такой подход не означает, что в городе не должно быть автомобилей — они всё ещё нужны, однако у людей должна быть альтернатива. То же касается и разного типа зданий. В одном районе прекрасно могут сочетаться дома разной этажности, в нём могут быть как таунхаусы, так и 10-этажные дома элитной недвижимости или небоскребы. Важно, чтобы пространства с разными функциями не концентрировались в одном месте, а были размещены по всему городу.

Никто не принуждает полностью отказаться от автомобиля. Однако сокращение автомобилей в городе идет во благо в том числе самим автомобилистам, которым не нужно конкурировать за парковочные места и стоять в пробке. Аналогично обстоят дела с грузовыми перевозками внутри города.

Цена вопроса

Многие города по всему миру сталкиваются с погодными бедствиями, засухой с жарой, которые сменяются на проливной дождь, топящий города. Не говоря о том, что автомобили наносят вред здоровью выхлопами, а также являются главной причиной тяжёлых и смертоносных аварий. Деревья и растения могут экономить значительный объем городского бюджета за счёт экономии на охлаждении, они уменьшают риски потопов во время дождя, а также очищают воздух, снижая риски для здоровья и снимая нагрузку на медицинское обслуживание. Также деревья генерируют деньги — нам нравится ходить вдоль озеленённых улиц, в тени древесной кроны прохладно, деревья контролируют ветер, и они просто красивые. А чем больше гуляющих людей по улице, тем потенциально больше может заработать бизнес на этой улице и заплатить налогов.

Город будущего начинается с сада

Озеленение важно для современного города, как канализация, электричество и дороги, и климатические изменения подчеркивают важность зеленой инфраструктуры, особенно сильно влияя на города, которые не могут или не хотят адаптироваться. Однако до сих пор многими проектировщиками, городскими властями и горожанами зелень воспринимается как приятная, но необязательная опция, которой нередко пренебрегают, убирая из градостроительных проектов из-за сложности, повреждая деревья во время ремонтных работ или неумело обрезая все ветки деревьев.

Последнее называется топпинг — грубый способ кронирования (обрезки) дерева со срезанием верхушки и большей части веток. Это является огромным стрессом для дерева, после которого оно зачастую погибает в скором времени. По этой причине топпинг не применяют в других странах и запрещен в ЕС. Взамен него используют санитарную и формирующую обрезку под контролем арбориста.

Наши города отражают наши приоритеты. Когда мы отдаём приоритет автомобилям, мы получаем город, непригодный для жизни людей: шумный, грязный, опасный и жаркий. Если же мы строим город для людей, многие предлагаемые урбанистами решения могуть показаться дорогими в моменте, и городская администрация, девелоперы и бизнесмены оказываются не готовы к «рискам», а нередко у них просто нет ресурсов для иного подхода.

Однако урбанизм и городское планирование — это не про то, что умные инженеры решили, как будет лучше, или что десяток человек в городской администрации решают, как будут жить миллионы горожан. Важным аспектом урбанизма является участие горожан. Например, многие города экспериментируют с временным озеленением, как Хельсинки, в котором второй год подряд устанавливаются парлеты с деревьями на летний сезон.

Подобные инициативы могут быть и от жителей. Так, например, питерские активисты использовали парковочные места для озеленения улицы. Местные жители могут также защитить деревья от неграмотного обращения, как жительница Великого Новгорода.

Жители лучше знают проблемы своего района: где лучше гулять, а где — опасно; где все переходят дорогу, хотя там нет перехода, где никто не ходит, потому что там вечный ветер и палящее солнце; где приятно гулять с детьми, а где не проехать с коляской. Решения, предлагаемые местными жителями, гибкие и могут быстро применяться, в отличие от планирования городской администрации, которое может занимать годы. Кроме того, низовые инициативы могут быстро показывать результат, что может уже мотивировать город на фундаментальные изменения.