Blog Archives

ภูมิอากาศในเมือง

ภูมิอากาศในเมือง

ภูมิอากาศในเมือง  หมายถึง สภาพอากาศภายในพื้นที่เมืองซึ่งแตกต่างจากพื้นที่ชนบทโดยรอบ  ความเป็นเมืองในโลกมีพื้นที่ประมาณร้อยละ  1  ของพื้นผิวโลก  สภาวะปัจจุบัน  ภูมิอากาศในเมืองเริ่มส่งผลกระทบต่อภูมิอากาศโลกแล้วทั้งนี้เพราะกิจกรรมทั้งหลายที่ส่งผลกระทบต่อสภาวะภูมิอากาศโลกมักเป็นกิจกรรมที่เกิดในเมือง  การศึกษาเรื่องภูมิอากาศในเมืองจึงเป็นเรื่องใกล้ตัวอย่างยิ่งและส่งผลกระทบต่อทั้งโลกและมนุษย์ที่ควรติดตามศึกษาในรายละเอียดอย่างใกล้ชิด

องค์ประกอบหลักของภูมิอากาศในเมือง

               กลไกการเกิดภูมิอากาศในเมืองแสดงในรูปที่ 1     องค์ประกอบหลักที่มีความสัมพันธ์เกี่ยวเนื่องกันมีดังต่อไปนี้

 1

รูปที่ 1  ลักษณะภูมิอากาศในเมือง

  1. รังสีจากดวงอาทิตย์

รังสีจากดวงอาทิตย์ส่งผลต่อ ปริมาณความร้อนในเมืองซึ่งขึ้นอยู่กับมุมของดวงอาทิตย์  ความสูงของอาคาร  และเงาของอาคาร  ความร้อนที่เข้าสะสมสู่อาคารขึ้นอยู่กับที่ตั้งของอาคาร  อาคารที่ตั้งอยู่กลางแจ้งเดี่ยว ๆ  การแผ่รังสีความร้อนจะขึ้นอยู่กับ  การจัดตัว(ทิศทาง)ของผนัง  ระยะเวลารับแสงแดดใน 1  วัน

  1. อุณหภูมิ

มีผลสืบเนื่องมาจากการแผ่รังสีประกอบกับวัสดุที่ใช้สร้างเมือง  ตลอดจนรูปลักษณ์และกิจกรรมของเมือง  โดยทั่วไปแล้วส่วนต่าง ๆ ของเมืองจะมีอุณหภูมิแตกต่างกัน  ย่านอุตสาหกรรมจะมีอุณหภูมิสูงกว่าย่านพักอาศัย  ส่วนบริเวณสวนสาธารณะในเขตเมืองหรือบริเวณที่มีพันธุ์ไม้ปกคลุมจะมีอากาศที่เย็นมีอุณหภูมิต่ำ  ดังนั้นถ้ามีสวนสาธารณะตั้งอยู่ในเมืองได้ก็จัดได้ว่ามีร่มกันความร้อนตัวเมืองที่อยู่รอบ ๆ  สวนได้  การสร้างสวนสาธารณะขนาดใหญ่ (large park) หรือแนวกันชนความร้อน (Green belt)   จะช่วยลดอุณหภูมิในเวลากลางสันได้อย่างมาก   นอกจากนี้ยังพบว่าเมืองเก่าที่มีต้นไม้ปกคลุมอยู่มากจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าย่านเมืองใหม่ที่มีต้นไม้ปกคลุมน้อยกว่า

  1. ลม

โดยทั่วไปแล้วความเป็นเมืองมีผลยับยั้งความเร็วลมในระดับผิวดิน  จากรูปตัดแสดงความเร็วลม (wind velocity profile)ในเขตเมืองและนอกเขตเมือง  ในพื้นที่เล็ก ๆ อาจมีลมแปรปรวน(ความเร็วลมไม่แน่นอน)ได้  ซึ่งลักษณะของพื้นที่ดังกล่าวขึ้นอยู่กับขนาด  ระยะห่างและการจัดเรียงตัวของอาคาร

  1. หมอกและหยาดน้ำฟ้า

การเกิดหมอกในเมืองอาจเป็น  2  เท่าของพื้นที่นอกเมือง  ทั้งนี้เป็นผลเนื่องมาจากการรวมตัวของมลพิษในเมือง  ไอน้ำในอากาศมีส่วนทำให้เกิดหมอกที่ระดับดินบริเวณชายฝั่งทะเล  หรือริมแม่น้ำ(river vallays)  จะมีไอน้ำในอากาศมากเมื่อกระทบกับกระแสไอเย็นของมวลอากาศจะส่งผลให้บริเวณดังกล่าวมีโอกาสเกิดหมอกได้มากกว่าในเมือง  นอกจากนี้แล้วความร้อนจากอาคารและความแข็งกระด้างของผนังอาคารก็มีส่วนในการลดการเกิดหมอกอีกด้วย

  1. มลพิษทางอากาศ

แม้ว่าสภาวะมลพิษจะปกคลุมไปทั่วทั้งพื้นที่เมืองภายใต้ชั้นบรรยากาศ  แต่ความเข้มของมลพิษจะแตกต่างกันไปตามแต่ละพื้นที่เมือง ในเขตเมืองชั้นในนั้นจะมีความเข้มของมลพิษมาก  ดังรูปที่ 3   ปัจจัยสองประการที่มีผลต่อการแผ่ขยายของสภาวะมลพิษ  คือ  (1)  ธรรมชาติของที่ตั้งของแหล่งผลิตมลพิษ  และ (2)  การเปลี่ยนแปลงส่วนผสมของบรรยากาศโดยรอบเมือง  ในช่วงที่อากาศมีลมแปรปรวน(ไม่เสถียร)มลพิษจะถูกผสมในอากาศเหนือเมือง  จากนั้นจะถูกปัดเป่าออกไปสู่บริเวณอับลม

2

รูปที่ 2  รูปตัดความเร็วลมเขตในเมืองและนอกเมือง

3

รูปที่  3 รูปตัดเมืองและมลพิษในและนอกเมือง

ในช่วงสภาวะอากาศสงบ  มลพิษมีแนวโน้มปกคลุมอยู่โดยรอบแหล่งผลิตมลพิษเป็นระยะเวลายาวนาน  และรวมกันเป็นมวลอากาศมลพิษเหนือบรรยากาศเมืองมีชื่อเรียกว่า particulates ซึ่งเป็นอัตรายต่อสุขภาพ  และเห็นได้ชัดในรูป  ฝุ่นคลุมเมือง (dust dome)  ดังรูปที่ 4  อนุภาค(ขนาด)ของเม็ดฝุ่นจะมีขนาดไม่เท่ากัน  ฝุ่นเม็ดใหญ่จะอยู่ใกล้กับแหล่งผลิตฝุ่น  ฝุ่นเม็ดขนาดกลางจะยังคงลอยอยู่ในอากาศได้หลายวันและแพร่กระจายไปได้ไกลกว่า  ส่วนฝุ่นที่มีอนุภาคเล็กจะแฝงลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศทั่งเขตเมือง  ฝุ่นที่มีขนาดเล็กกว่า 1  ไมครอนอาจลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศได้หลายสัปดาห์ถึงหลายเดือนอันเนื่องมาจากมีกระแสลมในเมืองช่วยพยุงผงฝุ่นเหล่านี้ไว้

4

รูปที่  4  ฝุ่นคลุมเมือง (dust dome)

เกาะความร้อนแห่งเมือง (The Urban Heat Island)

                เกาะความร้อนแห่งเมือง (Uban Heat Island UHI) เป็นชื่อเรียกภูมิอากาศในเมืองขนาดใหญ่ซึ่งมีความแตกต่างกันของอุณหภูมิในเขตเมืองกับพื้นที่ชนบทนอกเมือง ที่มีลักษณะเป็นเส้นโค้งที่ใช้แสดงความแตกต่างทางอุณหภูมิคล้ายคลึงกับรูปเกาะ  ดังรูปที่  5  ซึ่งเป็นภาพตัดขวางของเมืองแสดงให้เห้นเส้นอุณหภูมิบริเวณกลางเมือง  ชานเมือง  และเขตนอกเมือง  จากรูปดังกล่าวจะเห็นว่าบริเวณกลางเมืองเส้นอุณหภูมิสูงคล้ายยอดภูเขาหรือเกาะ

5

รูปที่  5 ลักษณะเกาะความร้อนแห่งเมือง  (Urban Heat Island, UHI)

เกาะความร้อนแห่งเมือง  (The Urban Heat Island) บางครั้งจะเรียกว่า หย่อมความร้อนในเมือง เกิดจากการเปลี่ยนภูมิทัศน์อันเนื่องมาจากกระบวนการการเป็นเมืองซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิทัศน์ให้ซับซ้อนขึ้น  ทั้งที่เกิดจากรูปแบบ  วัสดุ  และกิจกรรมที่แตกต่างไปจากที่เป็นในพื้นที่ชนบท    พลังงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานความร้อนที่ไหลเข้าเมืองมากกว่าที่จะถ่ายเทออกไปจากเมือง  ภายในพื้นที่เมืองจะมีอุณหภูมิสูงขึ้น  รูปแบบทางพื้นที่ของอุณหภูมิที่สูงขึ้นนี้มักจะกระจุกตัวอยู่ที่ศูนย์กลางของเมืองมีชื่อเฉพาะเรียกว่า  หย่อมความร้อนหรือเกาะแห่งความร้อน (heat island)  จากการศึกษาพบว่าหย่อมความร้อนนี้จะแปรผันตามขนาดของเมืองหรือจำนวนประชากรในเมือง  และสภาพภูมิอากาศท้องถิ่น

สาเหตุหลักของเกาะความร้อนของเมือง

จากรายงานการศึกษาการเกิดปรากฏการณ์  เกาะความร้อนแห่งเมืองเกือบทั่วโลกที่ผ่านมา  พบว่าสาเหตุเกิดจากสภาพความเป็นเมืองที่มีรูปแบบแบบการใช้ที่ดินที่หลากหลาย  สาเหตุหลัก  3  ประการที่ก่อให้เกิดเกาะแห่งความร้อน  คือ

  1. การเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินในเมือง ซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนพื้นที่ชนบทที่มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นพื้นที่สีเขียวของพืชพรรณกลายเป็นพื้นที่เมืองที่เต็มไปด้วยสิ่งก่อสร้าง  การดูดซับและเก็บความร้อนจากดวงอาทิตย์ไว้ที่หลังคาสิ่งก่อสร้างอาคาร  พื้นผิวที่เป็นคอนกรีต  หิน  ยางมะตอย  ในเวลากลางวัน  และคายความร้อนที่เก็บไว้สู่อากาศภายนอกอีกครั้งในเวลากลางคืนเป็นสาเหตุหลักที่ก่อให้เกิดเกาะความร้อนแห่งเมือง
  2. การบริโภคพลังงานในเมือง ในประเทศที่เจริญแล้วประชากร  1  คนจะบริโภคพลังงานประมาณ  5-10  กิโลวัตต์  ทั้งกลางวันและกลางคืน  เครื่องอำนวยความสะดวกของมนุษย์  เช่น  รถยนต์  ครื่องใช้ไฟฟ้า  และหลอดไฟ ตลอดจนเครื่องปรับอากาศล้วนคายความร้อนออกมาทั้งสิ้น
  3. การปล่อยก๊าซเรือนกระจกของเมือง ประกอบด้วยก๊าซคาร์บอนด์ไดออกไซค์ ไนโตรเจนออกไซค์  รวมทั้งฝุ่นละออง  ส่งผลให้ชั้นบรรยากาศที่ปกคลุมเมืองหนาขึ้น

สถานที่ที่ทำให้เกิดความร้อนเทียมมากสุดมักเป็นย่านศูนย์กลางเมืองที่มีตึกหนาแน่น  ตึกหรืออาคารทั้งอาคารสำนักงาน  อาคารชุด  ละโรงงานต่าง ๆ  ล้วนบริโภคพลังงานและคายความร้อนออกมาอย่างเปล่าประโยชน์คิดเป็นปริมาณ  1-10 %  ของปริมาณความร้อนจากดวงอาทิตย์  แม้พื้นที่เมืองจะมีน้อยกว่าร้อยละ  1 ของพื้นผิวโลกแต่เป็นสาเหตุหลักที่ก่อให้เกิดปัญหาโลกร้อนได้  เพราะ ประชากรในเมืองซึ่งกระจายกันพักอาศัยอยู่ในเมืองใหญ่ทั่วโลก  ประชากรในเมืองหรือคนเมืองโดยรวมแล้วมีประมาณร้อยละ  50  ของพลเมืองโลก(คาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็นร้อยละ  60  ในปี ค.ศ. 2030  ส่วนประเทศไทยมีความเป็นเมืองประมาณร้อยละ  28  ) คนเมืองเหล่านี้บริโภคพลังงานของโลกร้อยละ  75  ซึ่งจะก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกประมาณร้อยละ  80

 

ผลกระทบของเกาะแห่งความร้อน

เกาะความร้อนแห่งเมือง (UHI) มีอิทธิพลโดยตรงต่อสุขอนามัย  และความอยู่เป็นสุขของประชากรเมือง  ในสหรัฐอเมริกามีคนตายเฉลี่ย  1000 คนจากความร้อน (extreme heat) นอกจากนี้เกาะความร้อนมีลักษณะเฉพาะตัวในการเพิ่มอุณหภูมิซึ่งส่งผลให้เพิ่มขนาดและช่วงความยาวคลื่อนความร้อนในเมือง  งานวิจัยของมหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกิ้น  ชี้ให้เห็นว่า  ความร้อนมีส่วนเพิ่มภาวะเสี่ยงของอัตราการตายของประชากรในเมืองแถบ mid-latitude และ high-latitude  ในปี ค.ศ.  1995  คลื่นความร้อนได้คร่าชีวิตชาวเมืองชิคาโกไปกว่า  700  คน  นอกจากนี้เกาะความร้อนยังมีผลทางอ้อมในการเพิ่มการใช้เครื่องปรับอากาศและตู้เย็นอีกด้วย

เกาะความร้อนแห่งเมืองยังมีอิทธิพลต่อลักษณะภูมิอากาศอื่น ๆ  เช่น ฝนและลมอีกด้วย

– ฝน

ความร้อนที่ถูกปล่อยออกจากเมืองและฝุ่นละอองในบรรยากาศมีส่วนทำให้ฝนตกในเมืองมากขึ้น  ตัวอย่างเช่น  ที่ตูรินและเนเปิล  มีการสังเกตุพบฝนปรอย ๆ บ่อยมาก  ที่ชิคาโก  พบว่าฝนตกในช่วงวันทำงานมากว่าระหว่างวันหยุด  ส่วนที่เมืองดีทรอยจัดเป็นเมืองอุตสาหกรรมที่ได้ชื่อว่าผลิตรถยนต์มากที่สุดแห่งหนึ่งของโลก  พบว่า  ปริมาณน้ำฝนประจำปีสูงกว่าบริเวณชนบทนอกเมือง  8  นิ้ว

– ลม

ความแตกต่างของอุณหภูมิในเมืองมีส่วนทำให้เกิดปรากฏการณ์ของลมแปรปรวนอีกด้วยโดยเฉพาะบริเวณระหว่างมุมของอาคารสูงซึ่งมีลักษณะเหมือนกับหุบเหวลึก

 

หนทางแก้ปัญหา

ในปัจจุบันมีหลักฐานที่เชื่อถือได้ว่า  ก๊าซคร์บอนไดออกไซค์ที่กระจายในชั้นบรรยากาศส่งผลให้เกิดสภาวะภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง(climate change) ในสหราชอาณาจักร (UK) มีความพยายามตั้งเป้าลดก๊าซคาร์บอนไดออกไซค์แล้ว  ในระดับนานาชาติ(ระดับโลก) ได้มีการตั้งกลุ่มผู้นำด้านภูมิอากาศในเมืองใหญ่ (Large Cities Climate Leasership Group)  หรือที่รู้จักกันในนาม C40 cities    พยายามหามาตรการให้ชาวเมืองลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศ  หนทางที่ช่วยได้แก่

  • ออกข้อบังคับการสร้างอาคารจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานสากล
  • ใช้พลังงานในอาคาร(ที่มีอยู่)ให้มีประสิทธิภาพ
  • ใช้อาหารท้องถิ่นเพื่อลดการใช้พลังงานในการขนส่ง
  • สร้างชุมชนที่ยั่งยืน (sustainable communities) เพื่อลดความต้องการในการเดินทาง
  • ใช้วัตถุสะท้อนแสงหรือสีขาวสะท้อนแสงสำหรับอาคารหรือถนน เพื่อสะท้อนความร้อนออกจากเมือง
  • เพิ่มพื้นที่สีเขียว
  • ใช้พลังงานทดแทน เช่น  พลังงานลม  แสงอาทิตย์  เป็นต้น

 

อ้างอิง

Marsh , William M.  1983.  Landscape Planning : Environmental Application 3 rd.ed.  John Wiley & Sons. ,Inc. , New York.

[on line] 10/7/2550.  Climate Change and a Global Cityhttp://www.nasa.gov.research/project/metroeasy/

[on line] 10/7/2550.  Urban Heat Island- Small Town,Australia(Climate Change).  http://www.earthsci.unimelb.edu.au/~jon/WWW/deniliquin.html.

[on line] 10/7/2550.  Urban Heat Island- Melborne,Australia(Climate Change).  http://www.earthsci.unimelb.edu.au/~jon/WWW/uhi.htmmelb.html.

[on line] 10/8/2550.  City Mayor:World’s largest urban area in 2006. http://www.citymayers.com/statistics/urban_2006_1.html.

[on line] 10/8/2550. Greenhouse gas-Wikipedia,the free encyclopediahttp://en.wikipedia.org/wiki/Greenhouse_gas

[on line] 10/8/2550.  C40Cities-Climate Leadership Group-Cities and Climate change.  http://www.c40cite=ies.org/climatechange.jsp.

 

Advertisements
%d bloggers like this: