התמודדות עם חום העיר: כיצד תכנון עירוני יכול לצמצם את תופעת אי החום העירוני

האם אי פעם יצאתם מחוץ לעיר ביום קיץ לוהט והרגשתם ירידה משמעותית בטמפרטורה? אם כן, חוויתם ממקור ראשון את תופעת אי החום העירוני. תופעה זו, בה אזורים עירוניים חמים משמעותית מאזורים כפריים סמוכים, היא אתגר משמעותי בתכנון ערים מודרניות. במאמר זה נצלול לעומק ההיבטים השונים של תופעת אי החום העירוני ונבחן כיצד ניתן לצמצם אותה ביעילות כבר בשלבים המוקדמים של התכנון.

1. מבוא: מהי תופעת אי החום העירוני ומדוע היא חשובה?

תופעת אי החום העירוני (UHIE) נוצרת כתוצאה מהשינוי בנוף הטבעי על ידי פיתוח עירוני. כאשר אנו מחליפים צמחייה במשטחים אטומים כמו אספלט ובטון, אנו פוגעים בתהליכי הקירור הטבעיים של אידוי והצללה. משטחים אלו סופגים ומאגרים חום בצורה משמעותית יותר ממשטחים טבעיים.

היקף התופעה:

• מחקרים בארצות הברית מראים כי טמפרטורות בערים בשעות היום גבוהות בכ-0.56 עד 3.89 מעלות צלזיוס, ובלילה גבוהות בכ-1.11 עד 2.78 מעלות צלזיוס בהשוואה לאזורים כפריים סמוכים.

• הבדלי טמפרטורה יכולים להיות קיצוניים עוד יותר באזורים מפותחים מאוד, ולהגיע ל-8.33 עד 11.11 מעלות צלזיוס יותר מאזורים מיוערים בשעות אחר הצהריים.

• בלילה, כאשר חומרים עירוניים משחררים לאט את החום שנספג במהלך היום, הבדלי הטמפרטורה יכולים להגיע עד 12 מעלות צלזיוס.

סוגי איי חום עירוניים:

• איי חום פני השטח: קשורים לטמפרטורת משטחים כמו כבישים וגגות, לרוב מורגשים ביום.

• איי חום אטמוספריים: מתייחסים לאוויר החם יותר באזורים עירוניים, לרוב מורגשים בלילה.

• איי חום תוך-עירוניים: הבדלי טמפרטורה בתוך העיר עצמה, המעידים על השפעה לא אחידה וצורך בפתרונות ממוקדים.

העקביות במחקרים שונים ברחבי העולם מחזקת את ההבנה כי מדובר בתופעה בעלת השלכות גלובליות, המושפעת מגורמים מקומיים כמו גודל העיר, צפיפות, אקלים ומבנה פיזי. ההבנה שאיי חום תוך-עירוניים קיימים מדגישה את הפוטנציאל להחריף אי-שוויון חברתי בתוך העיר.

מדוע תופעת אי החום העירוני חשובה בתכנון עירוני?

הטמפרטורות הגבוהות בערים אינן רק עניין של אי נוחות, אלא בעלות השלכות מרחיקות לכת:

• בריאות הציבור: עלייה בסיכון למחלות הקשורות לחום (התייבשות, מכת חום), במיוחד בקרב אוכלוסיות פגיעות. החמרת מצבי נשימה עקב אינטראקציה עם מזהמי אוויר.

• צריכת אנרגיה: טמפרטורות גבוהות מובילות לביקוש מוגבר למיזוג אוויר, לעלייה בצריכת חשמל וחשבונות גבוהים יותר. כל עלייה של מעלה אחת צלזיוס בטמפרטורה עלולה להגדיל את הביקוש לאנרגיה ב-0.5% עד 5%.

• איכות אוויר ושינויי אקלים: צריכת אנרגיה מוגברת, לרוב ממקורות מבוססי דלקים מאובנים, מובילה לפליטת מזהמי אוויר וגזי חממה, המחריפים את שינויי האקלים ומעגל החום העירוני.

• נוחות ופריון: חום קיצוני פוגע בנוחות במרחבים חיצוניים ועלול להשפיע לרעה על פריון העבודה ויכולות קוגניטיביות.

• צדק סביבתי: ההשפעות מורגשות באופן לא פרופורציונלי בקהילות מוחלשות, שלעתים קרובות חשופות יותר לטמפרטורות גבוהות ובעלות פחות משאבים להתמודדות.

תופעת אי החום העירוני היא אתגר מורכב המחייב פתרונות הוליסטיים המשולבים בתכנון העירוני. טיפול בה הכרחי ליצירת ערים בנות קיימא, עמידות ושוויוניות.

תפקיד התכנון העירוני:

תכנון עירוני אחראי מחייב שילוב יזום של אסטרטגיות קירור כבר בשלבים המוקדמים ביותר – תכניות אב, תקנות ייעוד ועוד. גישה פרואקטיבית זו יעילה וחסכונית יותר מאשר תיקון בדיעבד. היא מאפשרת תכנון הממזער את ייצור החום וממקסם קירור טבעי, תוך התחשבות בחלוקה מרחבית של שטחים ירוקים, כיוון בניינים וחומרי בנייה ברמה מקרו.

2. הבנת המדע מאחורי איי חום עירוניים: גורמים, סוגים והשפעות

הבנת הגורמים לתופעת אי החום העירוני חיונית לפיתוח אסטרטגיות צמצום יעילות. הגורמים העיקריים כוללים:

• צמצום שטחים טבעיים: פחות צמחייה ומקווי מים בערים מפחיתים הצללה וקירור באמצעות אידוי.

• מאפייני חומרים עירוניים: חומרים כמו אספלט ובטון סופגים ומאגרים יותר חום ממשטחים טבעיים עקב אלבדו נמוך וקיבולת חום גבוהה.

• גיאומטריה עירונית: מבנה העיר, גובה הבניינים והמרחקים ביניהם, משפיעים על זרימת האוויר ולכידת חום ב"קניונים עירוניים".

• חום אנתרופוגני: חום הנוצר מפעילות אנושית, כמו מכלי רכב, יחידות מיזוג אוויר ותעשייה.

• מזג אוויר וגיאוגרפיה: תנאים מטאורולוגיים כמו מזג אוויר רגוע ובהיר מחריפים את התופעה; רוחות וכיסוי עננים מדכאים אותה.

• אפקט החממה העירוני: ריכוז גבוה יותר של מזהמים ואדי מים באטמוספרה העירונית לוכד קרינה תרמית.

האינטראקציה המורכבת בין גורמים אלו יוצרת מעגל משוב בו חום מוגבר מגביר את השימוש במיזוג אוויר, שמייצר עוד יותר חום.

סוגי איי חום עירוניים (כפי שהוזכר במבוא): איי חום פני שטח, איי חום אטמוספריים, ואיי חום תוך-עירוניים.

השפעות איי חום עירוניים (הרחבה על המבוא):

מעבר לסיכונים הבריאותיים, צריכת האנרגיה המוגברת וההשפעה על איכות האוויר ושינויי אקלים, תופעת אי החום העירוני משפיעה גם על:

• איכות המים ומערכות אקולוגיות: העלאת טמפרטורת מי נגר עירוני הפוגעת במערכות אקולוגיות מימיות.

• נוחות ופריון: פגיעה בנוחות במרחבים חיצוניים וירידה פוטנציאלית בפריון.

ההשפעות הנרחבות של תופעת אי החום העירוני מדגישות את הצורך הדחוף לטפל בה באופן מקיף.

3. שילוב צמצום תופעת אי החום העירוני בתכנון עירוני מוקדם: אסטרטגיות ומדיניות

שילוב אסטרטגיות צמצום בשלבים המוקדמים של התכנון הוא קריטי. אי תכנון מוקדם עלול להוביל לפתרונות יקרים ופחות יעילים בהמשך.

מסגרות מדיניות ורגולציה:

• תקנות ייעוד: קידום שטחים ירוקים (דרישות כיסוי עצים, שטחי פארקים), עידוד משטחים חדירים, תמרוץ/חיוב גגות קרירים.

• תקנות בנייה: קביעת תקנים ליעילות אנרגטית וחומרי קירוי מחזירי אור.

• תכניות אב לייעור עירוני: יעדים להגדלת כיסוי עצים, בחירת מינים מתאימים, ניהול ותחזוקה.

• שילוב בתכניות מקיפות ואקלימיות: הכללת יעדי צמצום תופעת אי החום העירוני במסגרות תכנון רחבות יותר.

• עקרונות "צמיחה חכמה": קידום פיתוח קומפקטי ומעורב שימושים, שימור שטחים ירוקים, ויצירת שכונות הניתנות להליכה.

גישות תכנון אסטרטגי:

• מיפוי איי חום: שימוש בטכניקות מתאימות לזיהוי אזורים חמים וקביעת סדרי עדיפויות.

• מתן עדיפות לשוויון חום: מיקוד אמצעי צמצום בשכונות מוחלשות עם אוכלוסיות פגיעות.

• אסטרטגיות "אי קריר": מיקום אסטרטגי של פארקים ומאגרי מים ליצירת אזורי קירור מקומיים.

• התחשבות בגיאומטריה עירונית: תכנון גובה ומרחקים בין בניינים ליצירת מסדרונות רוח ואוורור.

• קידום פיתוח מעורב שימושים וצפיפויות: הפחתת הצורך בתחבורה ופליטות חום נלוות.

תכנון אסטרטגי מבוסס נתונים, עם דגש על שוויון, הוא המפתח לצמצום יעיל וצודק של תופעת אי החום העירוני.

4. אסטרטגיות תכנון מפורטות ודוגמאות מהעולם

ניתן ליישם מגוון רחב של אסטרטגיות בשלבי התכנון המפורט:

4.1 מינוף תשתיות ירוקות:

• פארקים ושטחים פתוחים: מספקים צל, מפחיתים טמפרטורות ומקררים אוויר באמצעות אידוי. פארקים גדולים יכולים להפחית טמפרטורה בסביבתם בכ-2 עד 3 מעלות צלזיוס.

  • דוגמאות: "עיר בטבע" בסינגפור (הרחבת פארקים, נטיעת עצים, שילוב צמחייה בבניינים), אסטרטגיית היער העירוני של מלבורן (הגדלת כיסוי עצים), הפארקים הגדולים של לונדון (השפעת קירור מוכחת).

• גגות וקירות ירוקים: כיסוי גגות/קירות בצמחייה מספק צל, קירור באמצעות אידוי, ומפחית עומסי קירור בבניינים.

  • דוגמאות: חוק הגגות הירוקים של טורונטו (חובה בפיתוחים חדשים, תמריצים בקיימים), תוכנית LUSH בסינגפור (עידוד גינון אנכי בגורדי שחקים), פריז (קידום התקנת גגות ירוקים).

• עצים וצמחייה ברחובות: נטיעת עצים מספקת צל ישיר וקירור באמצעות אידוי, ומפחיתה טמפרטורות פני שטח ואוויר.

  • דוגמאות: פרויקט היער העירוני בסרטוגה ספרינגס, ניו יורק (מיפוי ופיתוח תוכנית אב לעצים), בוסטון (הקמת חטיבת ייעור להגדלת כיסוי עצים), פיניקס (שיפור תחנות אוטובוס להצללה מרבית).

    
    

4.2 שימוש בחומרים קרירים:

• גגות קרירים: מחזירים יותר אור שמש וסופגים פחות חום מגגות קונבנציונליים, שומרים על פני הגג קרירים יותר ומפחיתים העברת חום לבניין.

  • דוגמאות: תוכנית NYC CoolRoofs בניו יורק (ציפוי מיליוני מטרים רבועים של גגות בציפוי מחזיר אור), תוכנית התמריצים לגגות אקולוגיים בטורונטו (תמיכה בהתקנת גגות קרירים).

• משטחים קרירים: מדרכות וכבישים עם החזרה סולארית גבוהה יותר נשארים קרירים יותר, מפחיתים טמפרטורות פני שטח ואוויר בסביבתם. (הטקסט לא סיפק דוגמאות ספציפיות שאינן מישראל ליישום בקנה מידה עירוני נרחב).

  
  

4.3 מיטוב גיאומטריה עירונית וצפיפות בנייה:

• צורה ומבנה עירוני: מבנה רשת מדויק עלול להגביר הצטברות חום לעומת מבנה לא סדיר. תכנון גובה ומרחקים בין בניינים מאפשר זרימת אוויר טובה יותר.

  • דוגמה: מחקר השווה ערים עם מבנה רשת (ניו יורק, שיקגו) לערים עם דפוס לא סדיר (בוסטון, לונדון) והדגיש את השפעת המרקם העירוני.

• כיוון בניינים: תכנון כיוון הבניינים למקסם הצללה טבעית מפחית חום בפנים הבניין ומוריד את הצורך במיזוג אוויר.

• צפיפות בנייה: צפיפות גבוהה יכולה להוביל לריכוז שטחים סופגי חום, אך פיתוחים צפופים ומתוכננים היטב עם שטחים ירוקים ואוורור נאות יכולים להיות יעילים יותר באנרגיה.

  
  

4.4 שילוב מאפייני מים:

• מקווי מים: אגמים, בריכות ונהרות מקררים את הסביבה הסובבת באמצעות אידוי.

  • דוגמה: מחקר בנאגויה, יפן, הראה את השפעת הקירור של פארק עם מקווי מים על העיר הסובבת.

• מזרקות ומאפייני מים: מספקים קירור מקומי באמצעות אידוי במרחבים ציבוריים.

• מערכות קירור עירוניות: התזה או קירור אידוי במרחבים ציבוריים מפחיתים ישירות את הטמפרטורה המקומית.

• 
  

4.5 קידום תחבורה בת קיימא:

• הפחתת תנועת כלי רכב ממונעי בעירה: עידוד הליכה, רכיבה על אופניים ותחבורה ציבורית מפחית חום אנתרופוגני. הגבלת מהירות והפיכת רחובות למדרחובים תורמים לסביבה קרירה יותר.

• שיפור מערכות תחבורה ציבורית: השקעה בתחבורה ציבורית מעודדת מעבר מכלי רכב פרטיים ומפחיתה פליטות חום. תכנון תחנות מוצללות מסייע לנוסעים.

  • דוגמה: פיניקס, אריזונה, שיפרה את תחנות האוטובוס שלה כדי לספק צל מרבי.

• צמיחה חכמה ותכנון שימושי קרקע: פיתוחים קומפקטיים ומעורבי שימושים מפחיתים את הצורך בנסיעות ובהסתמכות על כלי רכב, ובכך מורידים פליטות חום נלוות.

• 
  

5. מסקנות: חשיבות התכנון היזום

דוח זה סקר מגוון אסטרטגיות לצמצום תופעת אי החום העירוני בשלבי התכנון השונים: תשתיות ירוקות, חומרים קרירים, מיטוב גיאומטריה, שילוב מים וקידום תחבורה בת קיימא. הגישה היעילה ביותר היא אסטרטגיה משולבת, המותאמת למאפיינים הספציפיים של כל עיר ומשלבת מספר התערבויות במקביל.

צמצום יזום של תופעת אי החום העירוני אינו רק עניין של קיימות סביבתית, אלא הכרח לבריאות הציבור, יעילות אנרגטית וצדק חברתי. לנוכח העיור המואץ ושינויי האקלים, מתכנני ערים וקובעי מדיניות חייבים לפעול באופן יזום כדי להגן על תושביהם מפני ההשפעות השליליות של איי חום עירוניים ולבנות ערים נוחות, בריאות ועמידות יותר.

טבלה 1: דוגמאות מהעולם לאסטרטגיות לצמצום תופעת אי החום העירוני

עיר	סוג אסטרטגיה	יישום ספציפי	מקור(ות)
סינגפור	תשתית ירוקה, גגות קרירים	יישום בניינים ירוקים, הגדלת שטחים ירוקים (פארקים לאומיים, גנים, גגות ירוקים בגורדי שחקים), שימוש בציפויים קרירים. תוכנית "עיר בטבע" 2030 שואפת לשטח ירוק נוסף ולנטיעת עצים. תוכנית LUSH מעודדת גינון אנכי. תוכנית "ערים ירוקות" כוללת ציפויים קרירים וחוות עירוניות על הגגות. תעודת Green Mark מתגמלת פרקטיקות בנייה בנות קיימא.	20, 23, 24, 25, 26
מלבורן, אוסטרליה	תשתית ירוקה	אסטרטגיית היער העירוני: הגדלת כיסוי הצמרות, שיפור בריאות צמחייה, הגברת מגוון ביולוגי. נטיעת אלפי עצים בשנה, מיפוי היער העירוני.	22
לונדון, בריטניה	תשתית ירוקה	פארקים גדולים המספקים אפקט קירור משמעותי על תופעת אי החום העירוני.	15
טורונטו, קנדה	תשתית ירוקה, גגות קרירים	חוק הגגות הירוקים (חובה בפיתוחים חדשים, תמריצים בקיימים), תוכנית תמריצים לגגות אקולוגיים (תמיכה בהתקנת גגות קרירים).	29, 34
פריז, צרפת	תשתית ירוקה	אסטרטגיה להגדלת שטחים ירוקים, כולל גגות ירוקים.	30
סרטוגה ספרינגס, ניו יורק, ארה"ב	תשתית ירוקה	פרויקט יער עירוני בשיתוף עם ארגון ללא מטרות רווח מקומי: מיפוי עצים ופיתוח תוכנית אב ליער עירוני.	35
בוסטון, מסצ'וסטס, ארה"ב	תשתית ירוקה	הקמת חטיבת ייעור חדשה במחלקת הפארקים והנופש: שמירה והגדלת חופת העצים ברחבי העירייה.	38
פיניקס, אריזונה, ארה"ב	תחבורה בת קיימא	שיפור תחנות אוטובוס: תכנון להצללה מרבית לנוסעים.	40
ניו יורק, ארה"ב	גגות קרירים	תוכנית NYC CoolRoofs: יוזמה וולונטרית לציפוי גגות בציפוי לבן ומחזיר אור.	33