بررسی و تحلیل آسایش اقلیمی شهری در شرایط حال و آینده مبتنی بر سناریوهای تغییر اقلیم و روش های رگرسیونی در یک منطقه ساحلی

مقدمه افزایش دما ناشی از فعالیت های انسانی و نوع ساختار محیط شهری بر جزیره گرمایی تاثیر می گذارد. آب و هوای شدید، آسایش اقلیمی را در زیستگاه انسان تغییر می دهد که باعث می شود دوره آسایش اقلیمی با ویژگی های متفاوت در مناطق مختلف وجود داشته باشد و بر سلامت و آسایش انسان و همچنین الگوی توسعه گردشگری تاثیر بگذارد. با توجه به تاثیر گرمایش جهانی و تغییرات پارامترهای اقلیمی در توسعه شهری امروزی و لزوم ایجاد پایداری اکولوژیکی بین طبیعت و مصنوعات انسانی، بحث و بررسی در مورد تاثیر عوامل خرد اقلیمی بر آسایش محیطی و حرارتی در فضاهای شهری به عنوان یکی از عوامل مهم در فضاهای شهری با کیفیت مطرح شده است. مناطق شمالی ایران دارای قلمرو وسیع و شرایط توپوگرافی و اقلیمی متنوع هستند. در همین حال، مناطق جنوبی دریای خزر سرشار از عوارض طبیعی و منابع مختلف گردشگری هستند. با گرم شدن آب و هوای جهانی، مطالعه آسایش اقلیم گردشگری در این مناطق باید بیشتر مورد توجه قرار گیرد و به یکی از موضوعات مهم مطالعه اقلیم سکونتگاه های انسانی و همچنین مطالعه منابع اقلیم گردشگری تبدیل شود. با این حال، تحقیقات فعلی در مورد آسایش اقلیمی در ایران، به ویژه در مناطق شمالی ایران، بسیار اندک است و مطالعات کمی در مورد تحلیل شرایط آسایش تحت شرایط آب و هوایی سخت در دوره زمانی حال و آینده و بررسی تغییرات احتمالی انجام شده است. بنابراین، در این مطالعه، شرایط آسایش اقلیمی و آسایش انسانی با توجه به سناریوهای گرمایش جهانی و تغییر اقلیم در مناطق جنوبی دریای خزر مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش­ها منطقه مورد مطالعه شامل شهر بابلسر (شکل ۱)، یکی از شهرهای ساحلی استان مازندران در شمال ایران است که بین سواحل جنوبی دریای خزر و رشته کوه البرز در طول جغرافیایی ۵۲ درجه و ۳۹ دقیقه و ۳۰ دقیقه و عرض جغرافیایی ۳۶ درجه و ۴۳ دقیقه واقع شده و مساحتی در حدود ۶/۲۴۸ کیلومتر مربع دارد. به دلیل کم ارتفاع بودن این منطقه (۲۱- متر پایین تر از سطح دریا)، فصل تابستان دارای آب و هوای گرم و مرطوب بوده (اغلب شرجی)، زمستان های معتدل و مرطوب را تجربه می کند و به ندرت دچار یخبندان می شود. مقدار میانگین درازمدت دما و بارش سالانه این شهر به ترتیب ۸/۱۷ درجه سانتی گراد و ۹۳۹ میلی متر است.  به دلیل مجاورت با دریای خزر، خدمات گردشگری در این شهر توسعه یافته و یکی از بهترین مقاصد گردشگری (حدود ۶ میلیون گردشگر در سال) در ایران است. تغییر اقلیم و گرمایش جهانی بیشتر موجب وقوع رویدادها و استرس های شدید شده است و در بررسی شرایط و الگوی تغییرات در سری داده های اقلیمی و گردشگری می بایست علاوه بر بررسی میانگین داده ها، مقادیر شدید و حدی سری زمانی داده ها که موجب ناراحتی و استرس های شدید می شود نیز مورد توجه قرار گیرد. لذا هدف اصلی این مطالعه، بررسی و شناسایی الگوها و روندهای زمانی عدم آسایش حرارت بر اساس شاخص های مختلف آسایش- ناراحتی و متاثر از تغییر در پارامترهای اقلیمی در دوره تاریخی ۱۹۸۷-۲۰۱۶ و بر اساس سناریوهای اقلیمی آینده (SSP۱۲۶، SSP۲۴۵ و SSP۵۸۵) از مدل اقلیمی GFDL-ESM۴ در دو دوره ۲۰۲۰-۲۰۵۹ (آینده ی نزدیک) و ۲۰۶۰-۲۰۹۹ (آینده ی دور) در شهر ساحلی و گردشگرپذیر بابلسر، واقع در مناطق شمالی ایران و سواحل جنوبی دریای خزر است. برای این منظور، مقادیر مختلف (به ویژه مقادیر حدی) دمای روزانه، رطوبت نسبی و سرعت باد در فصول مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سپس شاخص های آسایش - ناراحتی شامل شاخص دمای موثر (ET)، شاخص دما و رطوبت (THI) و شاخص زیست اقلیمی بیکر (Cp) برای تمام سناریوها و دوره های زمانی مورد مطالعه محاسبه و روند تغییرات بر روی مقادیر مختلف این شاخص ها (خصوصا دنباله های حدی داده ها) و همچنین متغیرهای اقلیمی مورد مطالعه در دوره تاریخی و بر اساس سناریوهای مختلف آینده با استفاده از روش رگرسیون چندک بررسی شد.   نتایج و بحث بررسی روند پارامترهای اقلیمی و شاخص های آسایش اقلیمی نشان داده است که در دوره تاریخی، دما و سرعت باد در تمام فصول افزایش یافته، اما رطوبت نسبی کاهش یافته است. طبق سناریوی خوش بینانه، مقادیر مختلف دما و سرعت باد در دوره آینده نزدیک (۲۰۲۰-۲۰۵۹) (با شیب ۵۴/۰ درجه سانتی گراد در هر دهه و ۰۳/۰ متر بر ثانیه) افزایش خواهد یافت؛ در حالی که برای دوره آینده دور، تنها افزایش قابل توجه در زمستان (۴/۰درجه سانتی گراد در هر دهه) همچنان وجود خواهد داشت. با این حال، رطوبت نسبی در آینده نزدیک در بهار و تابستان افزایش می یابد، اما در آینده دور، مقادیر رطوبت نسبی در بهار و زمستان کاهش اما در تابستان افزایش خواهد یافت. با این حال، هیچ روند قابل توجهی بر اساس این سناریو در پاییز مشاهده نخواهد شد. بنابراین، می توان گفت در صورت برقراری شرایط خوش بینانه برای دوره آینده، می توانیم شاهد عدم تغییر در دماهای بالا و افزایش روزهای بدون تنش گرمایی، به ویژه در تابستان (کاهش رطوبت هوا) باشیم. همچنین، از آنجایی که باد در خنک سازی محیط نقش دارد، افزایش سرعت باد بر اساس این سناریو به همراه تغییر اندک دما می تواند تنش گرمایی را کاهش دهد. طبق سناریوی میانگین، دما در هر دو دوره افزایش خواهد یافت (به ترتیب ۵/۰، ۴۴/۰، ۵/۰ و ۳/۰ درجه سانتی گراد در هر دهه)، در حالی که رطوبت نسبی در فصول بهار و زمستان افزایش خواهد یافت (۶/۱ ٪ و ۲/۲ ٪ در هر دهه) اما در آینده نزدیک در تابستان و پاییز کاهش خواهد یافت (به ترتیب ۴/۱- ٪ و ۳/۰ ٪ در هر دهه). با این حال، روند کاهشی برای سرعت باد در زمستان (۳۴/۰- متر بر ثانیه در هر دهه) و روند افزایشی در بهار و پاییز (آینده دور) (۱۸/۰ و ۰۵/۰ متر بر ثانیه در هر دهه) مشاهده خواهد شد. اما طبق سناریوی بدبینانه، مقادیر دما در تمام فصول افزایش خواهد یافت (به ترتیب ۷/۰، ۵/۰، ۷۵/۰ و ۱ درجه سانتی گراد در هر دهه) در حالی که رطوبت نسبی در زمستان افزایش خواهد یافت (۸/۱درصد در هر دهه)، اما در سایر فصول (بهار، تابستان و پاییز، به ترتیب ۷/۰-، ۵/۲- و ۶/۰- درصد در هر دهه) کاهش می یابد. با این حال، افزایش احتمالی سرعت باد در تابستان، پاییز و زمستان (به ترتیب ۱/۰، ۰۷/۰ و ۳/۰ متر بر ثانیه در هر دهه) (عمدتا در آینده دور) رخ خواهد داد. بنابراین، اگر شرایط اقلیمی به همین منوال ادامه یابد یا در جهت تولید بیشتر CO۲ و گازهای گلخانه ای حرکت کند، می توان شاهد افزایش تعداد روزهای با عدم آسایش اقلیمی در آینده نزدیک بود. شاخص های آسایش اقلیمی (ET، THI و Cp) در تمام فصول در دوره تاریخی افزایش یافته اند. طبق سناریوی خوش بینانه، شاخص های ET و THI در آینده نزدیک فقط در بهار، تابستان و زمستان افزایش می یابند، در حالی که در پاییز تغییری ایجاد نمی شود. اما در آینده دور، افزایش قابل توجهی در اکثر فصول (به جز تابستان) برای این شاخص رخ خواهد داد. عدم افزایش تغییرات (برای ET و THI) و کاهش (برای Cp) در تابستان بر اساس شرایط خوش بینانه، نشان دهنده عدم افزایش شرایط عدم آسایش حرارتی در این فصل گرم سال است. با این  حال، بر اساس سناریوی میانگین و بدبینانه، شاخص های ET و THI به طور قابل توجهی افزایش می یابند، اما شاخص Cp به طور قابل توجهی کاهش می یابد (افزایش شرایط گرم و داغ). شدت تغییرات برای مقادیر بالای ET و THI بیشتر خواهد بود که نشان دهنده افزایش قابل توجه تعداد روزهای با استرس بالا و استرس حرارتی است و به سمت سناریوی بدبینانه و آینده دور، تعداد روزهای گرم و داغ افزایش می یابد. بر اساس دو سناریوی میانگین و بدبینانه، در آینده نزدیک، تعداد روزهای گرم و داغ و شرایط عدم آسایش در بیشتر موارد افزایش می یابد، اما در آینده دور، علاوه بر افزایش تعداد روزهای با عدم آسایش حرارتی، تعداد روزهای با شرایط سرد و شرایط آسایش نیز کاهش می یابد و روزها تمایل به گرم تر شدن خواهند داشت. نتیجه­گیری نتایج مطالعه نشان داده است که دوره عدم آسایش بر اساس و تحت­تاثیر تغییرات متغیرهای هواشناسی و اقلیمی موثر بر هر شاخص عدم آسایش رخ خواهد داد و آگاهی از شرایط آب و هوایی مرتبط با دوره های سطوح بالای عدم آسایش حرارتی به مدیریت و کاهش استرس گرمایی از طریق توسعه سیستم های هشدار اولیه کمک خواهد کرد. تعداد روزهایی که شرایط استرس گرمایی بالایی (شرایط گرم و شرجی) دارند، به طور بالقوه به سمت سناریوهای بدبینانه افزایش می یابد و احتمال عدم آسایش انسانی ناشی از گرمای زیاد (و گاهی رطوبت نسبی بالا) نه تنها در ماه های گرم سال بلکه در ماه های سرد نیز افزایش می یابد. در حالی که شرایط سرد و خنک کاهش می یابد. نتایج مطالعه در مقیاس فصلی نشان داده است که دوره ی ناراحتی بر پایه و تحت­تاثیر تغییرات در متغیرهای هواشناسی و اقلیم شناسی موثر بر هر شاخص ناراحتی رخ خواهد داد و آگاهی از شرایط آب و هوایی مرتبط با دوره های مربوط به سطوح ناراحتی حرارتی بالا به مدیریت و کاهش استرس گرمایی از طریق توسعه سیستم های هشدار اولیه کمک خواهد کرد. بنابراین، نتایج این مطالعه به دلیل اهمیت و تاثیر مستقیم پارامترهای اقلیمی بر سلامت انسان بسیار مهم است و مسئولان شهری باید استراتژی های زیست محیطی را برای کاهش اثرات گرما در شهر طراحی و ایجاد کنند. با این حال، به دلیل کمبود ایستگاه های هواشناسی با تراکم بالا در منطقه، تجزیه و تحلیل به ناچار در یک ایستگاه اما در مقیاس های زمانی مختلف انجام شد و این موضوع نتایج را محدود کرده است. بنابراین، پیشنهاد می شود در مطالعات آینده، بررسی ها در مقیاس مکانی - زمانی و با چندین مدل اقلیمی انجام شود.

کلیدواژه ها:

تنش گرمایی ، رگرسیون چندک ، شاخص ناراحتی ، منطقه ساحلی ، ناراحتی حرارتی