Table of Contents
The Expanding Urban Footprint and its Atmospheric Consequences
إن التحضر هو أحد أكثر التحولات التي يقوم عليها الإنسان في سطح الأرض، حيث أن المناطق الحضرية الكبرى تتسع لاستيعاب السكان المتزايدين، واستبدال المناظر الطبيعية التي تسودها أسطح غير سليمة مثل النظم الإيكولوجية المحلية، والزجاج يغيّران النظم الإيكولوجية المحلية بصورة أساسية، ومن أهم النتائج التي كثيرا ما تتجاهلها هذه التحولات، تغيير أنماط التهطال المحلية، ولا تكتفي المدن ببحث هياكلها الأساسية الحيوية.
والعلاقة بين البيئات المبنية وسقوط الأمطار معقدة، ويقودها مزيج من العوامل الحرارية والهيرودينامية والكيميائية، إذ لم يعد فهم هذا التفاعل يمثل عملية أكاديمية بل كان ضرورة عملية للمهندسين المدنيين والمخططين الحضريين وواضعي السياسات الذين كلفوا بحماية الملايين من السكان من الفيضانات، وشح المياه، وفشل الهياكل الأساسية، ونظرا لأن تغير المناخ يضاعف تواتر الأحداث الجوية البالغة الشدة، فإن الضرورة القصوى هي أن تُطِّدِّدِّد المدن التي يمكن أن تتبِّدِّدِّدِّد أنماطا أنماطاً.
الآليات التي تؤدي إلى تغيرات في التهيؤ الحضري
The Urban Heat Island Effect and Convective Rainfall
ويظهر أثر جزيرة الحرارة الحضرية أن أكثر التغييرات في الغلاف الجوي توثيقاً جيداً التي تحدثها المدن، وأن الأسطح الحضرية - السقفية، وقوارب السيارات، والهياكل الخرسانية - التي تصيبها نسبة أقل من البطن (المصدر الانكمائي) ونسبة الحرارة أعلى من الغطاء النباتي الطبيعي، وتستوعب هذه الأسطح في بعض الأحيان كميات كبيرة من الإشعاع الشمسي وتطلقها ببطء في الليل، مما يجعل المدن أكثر دفئاً من المناطق الريفية المحيطة بها(16).
وعلاوة على ذلك، فإن تقريب المشهد الحضري - بمبانيه الطويلة والمرتفعات المتنوعة - المفقودة والبطيئة في أنماط الرياح - قد يتسبب هذا السحب الهوائي في أن تدوم نظم العواصف أكثر من مدينة، وتطيل أمد هطول الأمطار، وتزيد من التكديس الكامل.
البيوت الحضرية مثل كلود كوندينس
وفوق الحرارة والريح، فإن الهواء فوق المدن مُهزّب بجزئات من الهباء البشري، من عودتها إلى العادم، والانبعاثات الصناعية، وغبار البناء، والأنشطة البشرية الأخرى، وهذه الجسيمات تُستخدم كثافة من النواة السحابية، و البذور المصغرة التي تدور حولها المياه، وينخفض فيها قطرات الغيوم، وفي جو أنظف، تُقلّتّت تركيزات في المناطق الحضرية.
التغيرات في توزيع مياه الأمطار وشباك البحار
ولا تتماثل آثار التحضر في جميع المواسم أو المواقع الجغرافية، ففي المدن المدارية ودون المدارية، يمكن أن يمتد أثر الوحدويات الهوائية إلى موسم الأمطار أو يزيد من تواتر العواصف المتناقلة بعد الظهر، وفي المناطق المعتدلة، كثيرا ما يكون التأثير أكثر وضوحا خلال أشهر الصيف عندما يكون عدم الاستقرار هو الأعلى.
أوجه الضعف في الهياكل الأساسية الحيوية
مياه العواصف والفيضانات الحضرية
إن أكثر النتائج الحقيقية وأكثرها تكلفة من أنماط التهطال المتغيرة هي غالبية نظم تصريف مياه الأمطار، وسرعان ما تتحول نظم التصريف الداعمة إلى نظم احتياطية ذات حجم أكبر من حيث الحجم، وتصل إلى أقصى حد ممكن إلى مستويات أعلى من سرعة تسرب المياه، وتصل إلى ما ينجم عن ذلك من تقلبات في قاعات المياه في المدن.
ممرات النقل والصلاحية
فالطرق والسكك الحديدية وممرات المرافق العامة معرضة للفيضانات بشكل خاص، إذ أن الطرق غير المأهولة تشكل مخاطر أمان فورية على السائقين والمستجيبين الأولين، وتعطل سلاسل الإمداد، وتربط السكان في الأحياء المنخفضة، كما أن خطوط التوابع الكهربائية والاتصالات الموجودة في المناطق المعرضة للفيضانات يمكن أن تفشل، وتتحول إلى انقطاع في الطاقة الكهربائية، وتحتاج تكلفة يوم واحد من اختلال الهياكل الأساسية إلى شبكة رئيسية من وسائل النقل الحضري.
إمدادات المياه ونوعيتها
فالتحضر لا يؤثر على توقيت وشدة هطول الأمطار فحسب بل أيضا على نوعية المياه التي تصل إلى خزانات ونباتات معالجة، بل إن زيادة الأسطح غير المزروعة تعجل بالهروب، وتتحمل الملوثات - النفط، والمعادن الثقيلة، ومبيدات الآفات، والرسوبية - مباشرة إلى المجاري المائية والبحيرات دون تذبذب طبيعي، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف العلاج من قبل المواد المائية.
استراتيجيات البنى التحتية المتوافقة
البنية التحتية الخضراء والتنمية المنخفضة الأثر
"وإنّها تُستخدم في وضعية "الدبابات الرمادية، فإنّ المدن في العالم تُنشئ البنية التحتية الخضراء، وتطورات منخفضة الأثر، وتُسجّل العمليات الطبيعية لإدارة مياه العاصفة في مصدرها، وتركيبها في الزوابق، وتركيبها في ممرّات التّحويلات الحيوية، وضبطها في السقف الأخضر، وضبطها
رصد وتوقع الاندماج في الوقت الحقيقي
وتزداد الهياكل الأساسية الثابتة عدم ملاءمة المناخ الدينامي، إذ إن تكامل شبكات الاستشعار، والبيانات الرادارية الجوية، ونماذج التعلم الآلي، يتيح للمدن القدرة على التنبؤ بالعواصف الحضرية والاستجابة لها في الوقت الحقيقي، ويمكن لنظم المياه العواصف الذكية أن تعدل المرتفعات الويلية، وتنشط المضخات، وتبقي على الأعمدة قبل حدوث حدث متوقع، كما أن المدن مثل كوبنهاغن قد وضعت نظما متقدمة للإنذار المبكر من أجل تكيف الفيضانات المتوقعة في الشوارع.
رسوم التكيف وتكنولوجيات السطح المُثلج
ومع ذلك، فإن معالجة الأسباب الجذرية لتأثيرات الأشعة فوق البنفسجية - التي تسببها السقوط - يمكن أن تخفف من تأثيرها على التهطال، فإن تكنولوجيات الرصفة الجيدة والمواد المحتوية على سقف مائل (أسطح الماء) تؤدي إلى الحد من درجات الحرارة السطحية، مما يقلل من التدرج الحراري الذي يضاهي العواصف المتجانسة، وفي حين أن الفوائد التي تعود على كفاءة الطاقة والتخفيف من الحرارة قد ثبتت جزئيا، فإن أثر التوسع الحضري على زيادة الأمطار.
الحداد وتخطيط استخدام الأراضي وإدارة عمليات الإعادة
إن قرارات البنية التحتية هي قرارات أساسية بشأن استخدام الأراضي، ومنع التنمية في الفيضانات، والحفاظ على الأراضي الرطبة وممرات الصرف الطبيعي، وتستلزم الاحتفاظ بمياه الأمطار في الموقع للتطورات الجديدة أدوات قوية، وتستكشف بعض المدن شبكات " الغليان " التي تخصص عمداً حيزاً للمياه في المشهد، مثل نظم قناة أمستردام أو أجنحة المياه في روتردام.
دراسات حالة في التكيف مع التمهيد الحضري
برنامج سان فرانسيسكو لتحسين المجاري
وقد استثمرت سان فرانسيسكو، مع نظام المجاري المشتركة القديم، استثمارا كبيرا في الاستيلاء على مياه الأمطار ومعالجتها، ويتضمن برنامج تحسين نظام المجاري في المدينة الهياكل الأساسية الخضراء، وأنفاق التخزين، ومرافق المعالجة المحسنة لمعالجة التدفقات المتزايدة من مستجمعات المياه الحضرية والعواصف الأكثر كثافة، وينظر البرنامج صراحة في سيناريوهات المناخ والتحضر في المستقبل في معايير تصميمه، باستخدام نماذج بديلة تبلغ 2045 هدفا من تقديرات ما قبل البدايات.
برنامج مياه سنغافورة
إن سنغافورة، وهي دولة جزرية متحضرة بشكل كثيف وذات مساحة محدودة من الأراضي وسقوط الأمطار المرتفعة، قد قادت برنامج المياه النظيفة والجميلة والنظيفة، وهذه المبادرة الوطنية تحول مجرى التصريف والكنال إلى أنهار طبيعية، والأراضي الرطبة، والأماكن الترفيهية التي تدير مياه العواصف، وتعزز التنوع البيولوجي، وتحسن نوعية الحياة، ويكمن نجاح البرنامج في تكامل الإدارة المائية مع تصميم الهياكل الأساسية الحضرية
برنامج القدرة على التكيف في مدينة نيويورك
وبعد إعصار ساندي وتزايد الفيضانات الداخلية، أطلقت مدينة نيويورك برنامج التكيف مع السحابة، مستوحاة من نهج كوبنهاغن، ويبني البرنامج سمات لا مركزية لإدارة مياه العواصف، مثل الحدائق المطرية، والمصفوفات الموزعة، والحيــران الأقل أرضا، التي تتعرض لخطر كبير من الفيضانات، وتصمم المشاريع بمواد العضلة التي يبثها جيش الدفاع الإسرائيلي والتي تُشكل مواطنين حضريين مؤثرين على التكيف مع تغير المناخ.
The Path Forward: Integrating Climate and Urban Science
فالأدلة واضحة: فالتحضر ليس خلفية سلبية للطقس بل هو عامل تغيير نشط، ويجب أن تعمل العلوم الأرضية والتخصصات الهندسية في مجال التوحيد، وينبغي للمخططين الحضريين أن يتعاونوا مع علماء الأرصاد الجوية وعلماء المناخ لوضع توقعات مبدئية محددة للمواقع تُمثل تغيرات في استخدام الأراضي على الصعيد المحلي، وينبغي تحديث مدونات البناء بحيث تعكس منحنى غير ثابت في جمع البيانات.
فالتحضر وتغير المناخ يعزز كل منهما الآخر، فمع نمو المدن، يعدل المناخ المحلي والإقليمي، الذي يتطلب بدوره هياكل أساسية أكثر قوة، ويتطلب كسر هذه الدورة إعادة التفكير في كيفية تصميمنا وتمويلنا وإدارة نظم المياه الحضرية، والمدن التي تنجح هي التي تعامل الغلاف الجوي كنظام دينامي ومترابط، وتبني البنية التحتية مرنة بما يكفي للارتفاع في عالم سريع التغير، ولكن الاستثمار في النظم الإيكولوجية المتدهورة، هو قدر أكبر من الخسائر في الأرواح.
بناء مستقبل حضري
والتفاعل بين التحضر والتهطال مثال عميق على عالم الأنثروبوسفيري حيث لم تعد الأعمال البشرية منفصلة عن النظم الطبيعية، ومن خلال الاعتراف بأن المدن هي صانعة لطقس، يمكننا أن نتجاوز مجرد الاستجابة للأحداث المتطرفة، بل أن نشكل بصورة استباقية بيئةنا من أجل المرونة والاستدامة، وهذا يعني تصميم الأحياء التي تتنفس، والأسطح الخضراء التي تبرد، والرصفات التي تهدر، والسياسات التي تحمي كلا الشعب والنظم الإيكولوجية التي تعتمد عليها.