معماری اقلیمی؛ آخرین سنگر شهرها در مقابله با خشکسالی

 شهرهای گرم و خشک همواره با مشکلاتی از قبیل کمبود آب، دمای بالا، جزیره گرمایی شهری و فشار انرژی برای سرمایش روبه‌رو هستند. برنامه‌ریزی پاسخگو و قرار دادن وضعیت آب‌وهوایی در قلب تصمیم‌گیری‌ها، از معماری اقلیمی و زیرساخت‌های سبز گرفته تا مدیریت هوشمند آب و انرژی راهبردی است که می‌تواند شهرها را در رویارویی با این مشکلات یاری دهد.

در شهرهای گرم و خشک، مدیریت منابع آب اهمیت حیاتی دارد. جمع‌آوری و بازیافت آب باران، استفاده از آب خاکستری و توسعه سیستم‌های آبیاری هوشمند از جمله اقداماتی هستند که می‌توانند فشار بر منابع محدود را کاهش دهند. معماری اقلیمی نیز نقش مهمی ایفا می‌کند؛ طراحی ساختمان‌ها با تهویه طبیعی، سایه‌بان‌ها، مصالح بازتاب‌دهنده نور خورشید و استفاده از حیاط‌های مرکزی موجب کاهش تبادل حرارتی ناخواسته می‌شود.

زیرساخت‌های سبز و طبیعت‌محور نیز به کاهش دما و بهبود کیفیت هوا کمک می‌کنند. ایجاد پارک‌ها و فضاهای سبز مقاوم به خشکی، درختکاری هدفمند و راهکارهای بر پایه طبیعت می‌توانند دمای سطحی را کاهش و آسایش حرارتی شهروندان را افزایش دهند. فناوری‌های نوین همچون انرژی خورشیدی، سامانه‌های پایش دما و مدیریت هوشمند مصرف انرژی ابزارهای کلیدی برای ارتقای تاب‌آوری شهری هستند که روزبه‌روز گسترده‌تر و پیشرفته‌تر می‌شوند و نقش پررنگ‌تری در طراحی و مدیریت شهرهای آینده ایفا می‌کنند. این فناوری‌ها علاوه‌بر کاهش وابستگی به منابع محدود و پرهزینه، امکان پیش‌بینی و واکنش سریع به شرایط اقلیمی را نیز فراهم می‌سازند.

استفاده از پنل‌های خورشیدی در مناطق گرم و خشک می‌تواند بخش بزرگی از نیاز انرژی شهرها را تأمین کند و فشار بر شبکه‌های سنتی برق را کاهش دهد. سامانه‌های پایش دما با جمع‌آوری داده‌های لحظه‌ای از سطح شهر، به مدیران شهری این امکان را می‌دهند که نقاط بحرانی جزیره گرمایی را شناسایی کنند و اقدامات فوری همچون افزایش پوشش گیاهی یا ایجاد سایه‌بان‌های شهری را در همان مناطق اجرا کنند.

مدیریت هوشمند مصرف انرژی نیز با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و اینترنت اشیا، الگوهای مصرف را تحلیل و بهینه‌سازی می‌کند. این کار نه‌تنها هزینه‌های انرژی خانوارها و کسب‌وکارها را کاهش می‌دهد، بلکه به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و ارتقای کیفیت زندگی شهری منجر می‌شود. بررسی تجربه شهرهایی همچون تامانسورت، مادرید، مصدر و ریاض نشان می‌دهد که چگونه این فناوری‌ها و راهبردها در عمل به ارتقای تاب‌آوری و پایداری شهری منجر شده‌اند.

ریاض؛ خنک‌سازی شهری در یکی از داغ‌ترین پایتخت‌ها

ریاض با میانگین دمای تابستانی بالای ۴۵ درجه سانتی‌گراد و رشد سریع شهری، یکی از نمونه‌های بارز شهرهایی است که نیازمند برنامه‌ریزی پاسخگو به شرایط آب‌وهوایی است. پروژه‌های خنک‌سازی ریاض بر درختکاری هدفمند، استفاده از مصالح سرد و بازتاب‌دهنده در ساختمان‌های جدید، سایه‌دارسازی مسیرهای پیاده‌روی و اصلاح بافت شهری متمرکز است. «ریاض سبز» یکی از چهار برنامه کلیدی چشم‌انداز ۲۰۳۰ عربستان است که با هدف افزایش سرانه فضای سبز از ۱.۷ مترمربع به ۲۸ مترمربع برای هر شهروند طراحی شده است. در این پروژه بیش از ۷.۵ میلیون درخت مقاوم به خشکی کاشته می‌شود و سیستم‌های آبیاری هوشمند با استفاده از آب بازیافتی و خاکستری به کار گرفته شده‌اند.

برنامه‌های درختکاری به‌صورت هدفمند و بر اساس نقشه‌های دمای سطح زمین انجام می‌شود. گونه‌های گیاهی مقاوم به خشکی همچون اقاقیای چتری و کهور پاکستانی انتخاب شده‌اند تا نیاز آبی پایین داشته باشند و در عین حال سایه مؤثر ایجاد کنند. درختان در امتداد خیابان‌ها و مسیرهای پرتردد کاشته شده‌اند تا جریان هوای خنک ایجاد کنند و دمای سطح آسفالت را کاهش دهند.

پروژه‌های سبز در ریاض با اولویت‌بندی مناطق داغ و سنجش اثرات واقعی اجرا می‌شوند. داده‌های رسمی نشان می‌دهند که سرمایه‌گذاری در ریاض سبز تاکنون بیش از ۱۵ میلیارد دلار برآورد شده است. این سرمایه‌گذاری با هدف افزایش سرانه فضای سبز از ۱.۷ مترمربع به ۲۸ مترمربع برای هر شهروند طراحی شده است.

نتایج اولیه نشان می‌دهد که این اقدامات نه‌تنها دمای سطحی را در مناطق تحت پوشش تا ۲ تا ۳ درجه سانتی‌گراد کاهش داده‌اند، بلکه بار سرمایشی ساختمان‌ها را حدود ۱۵ درصد کم کرده‌اند. ریاض سبز با کاهش بیماری‌های مرتبط با گرما، افزایش ارزش املاک تا ۱۲ درصد و کاهش هزینه‌های سلامت عمومی تا ۸ درصد، به الگویی برای دیگر شهرهای گرم و خشک جهان تبدیل شده است.

ریاض از سال ۲۰۲۴ به‌عنوان بخشی از راهبردهای رسمی چشم‌انداز ۲۰۳۰ در پروژه‌های ساختمانی خود از مصالحی با ضریب بازتاب بالا استفاده می‌کند. این مصالح با انعکاس بخش بیشتری از تابش خورشید، جذب گرما را کاهش می‌دهند. در خیابان‌ها و پیاده‌روها، بتن‌های بازتاب‌دهنده و آسفالت‌های اصلاح‌شده با رنگ روشن به کار رفته‌اند و توانسته‌اند دمای سطح را در ساعات اوج تابش تا دو درجه سانتی‌گراد پایین بیاورند. در ساختمان‌ها نیز بام‌های سفید و پوشش‌های سرامیکی بازتاب‌دهنده نصب شده‌اند که بار سرمایشی ساختمان‌ها را کاهش می‌دهند. مدل‌سازی‌های انرژی نشان داده‌اند که این اقدامات می‌توانند بار سرمایشی ساختمان‌ها را تا ۱۵ درصد کاهش دهند و مصرف برق مرتبط با تهویه مطبوع را در مقیاس شهری حدود ۱.۲ تراوات‌ساعت در سال پایین بیاورند.

یکی از اقدامات مهم در ریاض، ایجاد سایه‌بان‌های گسترده در مسیرهای پیاده‌روی و ایستگاه‌های حمل‌ونقل عمومی است. سایه‌بان‌ها با طراحی ساده و استفاده از مصالح سبک‌وزن همچون فولاد ضدزنگ و پارچه‌های مقاوم به اشعه فرابنفش ساخته شده‌اند و ترکیب آن‌ها با درختکاری موجب شده است که دمای محیطی در مسیرهای پیاده‌روی تا دو درجه سانتی‌گراد کاهش پیدا کند. این اقدام به‌طور مستقیم بر افزایش استفاده از حمل‌ونقل عمومی و کاهش وابستگی به خودروهای شخصی اثر گذاشته است.

اصلاح بافت شهری در ریاض شامل بازطراحی خیابان‌ها، تغییر جهت‌گیری ساختمان‌ها و ایجاد فضاهای باز برای تهویه طبیعی است. خیابان‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که جریان باد تقویت شود و تهویه طبیعی در محلات افزایش پیدا کند. تراکم ساختمانی نیز در بعضی مناطق کاهش پیدا کرده تا امکان نفوذ باد فراهم شود.

گزارش جامع «گرما و پتانسیل کاهش آن در ریاض» که در سال ۲۰۲۴ توسط دانشگاه نیو ساوت ولز و آزمایشگاه لارنس برکلی با همکاری کمیسیون سلطنتی شهر ریاض منتشر شد، نشان می‌دهد که ترکیب راهکارهای مختلف همچون درختکاری هدفمند، استفاده از مصالح سرد و بازتاب‌دهنده، سایه‌دارسازی مسیرهای پیاده‌روی و اصلاح بافت شهری، اثر هم‌افزای قابل‌توجهی در کاهش گرمایش شهری دارد.

پژوهش‌های دانشگاهی درباره پروژه ریاض سبز تأیید می‌کنند که افزایش پوشش گیاهی با برنامه‌ریزی فضایی دقیق، نقش کلیدی در کاهش شدت جزیره گرمایی شهری دارد. داده‌های سنجش از دور نشان داده‌اند که پس از اجرای فازهای اولیه این پروژه، شاخص دمای سطح زمین در مناطق تحت پوشش سبز جدید، به‌طور متوسط ۱.۸ درجه سانتی‌گراد کاهش پیدا کرده است. علاوه بر این، کیفیت هوای محلی بهبود پیدا کرده است و شاخص‌های سلامت شهری همچون کاهش موارد بیماری‌های تنفسی و قلبی مرتبط با گرما، روندی مثبت نشان داده‌اند.

مطالعات سیاست‌محور در چهارچوب چشم‌انداز ۲۰۳۰ عربستان نشان می‌دهند که اگر در پروژه‌های بزرگ همچون ریاض سبز، عدالت فضایی در نظر گرفته نشود، خطر افزایش شکاف‌های اجتماعی وجود دارد. به همین دلیل، ادغام نظریه عدالت فضایی در ارزیابی سیاست‌ها توصیه شده است. این رویکرد تضمین می‌کند که مناطق کم‌برخوردار نیز از مزایای خنک‌سازی شهری بهره‌مند شوند. تجربه ریاض نشان می‌دهد که خنک‌سازی شهری در اقلیم‌های بسیار گرم فقط با یک اقدام محدود امکان‌پذیر نیست، بلکه نیازمند ترکیب چند راهکار فنی، اجتماعی و سیاستی است.

تامانسورت؛ راهکارهای طبیعت‌محور برای شهری خشک

پروژه «فضای سبز شهر خشک» در شهر جدید تامانسورت مراکش واقع در حدود ۱۰ کیلومتری شمال‌غربی شهر مراکش بین سال‌های ۲۰۲۳ تا ۲۰۲۵ به‌عنوان یک مطالعه و اجرای آزمایشی برای توسعه اکوشهر در مناطق خشک شکل گرفت. این موقعیت جغرافیایی به‌دلیل قرار گرفتن در اقلیم نیمه‌خشک و بیابانی با بارش سالانه کمتر از ۲۵۰ میلی‌متر و میانگین دمای تابستانی بالای ۳۸ درجه سانتی‌گراد، انتخاب شد تا نمونه‌ای واقعی از چالش‌های توسعه شهری در مناطق خشک باشد. پروژه توسط گروه معماری منظر و طراحی محیطی دانشگاه دلفت هلند با همکاری پژوهشگران بین‌المللی و دانشگاه فناوری مونتری مکزیک طراحی و زیر نظر شهرداری مراکش و وزارت مسکن و توسعه شهری مراکش اجرا شد.

هدف اصلی پروژه بررسی امکان ایجاد شهری پایدار در شرایط اقلیمی خشک و کم‌آب بود که بتواند با ترکیب راهکارهای طبیعت‌محور و طراحی شهری نوین، همزمان کیفیت زندگی ساکنان را ارتقا دهد و فشار ناشی از رشد جمعیت و کمبود منابع را مدیریت کند. برآورد هزینه‌های مستقیم پروژه در بازه ۲۰۲۳ تا ۲۰۲۵ حدود ۴.۵ میلیون یورو است که شامل طراحی، اجرای کمربند سبز، ایجاد پارک‌های خطی، سامانه‌های مدیریت آب و بازطراحی بافت شهری در چند محله منتخب می‌شود. بخش عمده‌ای از این بودجه صرف زیرساخت‌های سبز و سامانه‌های آبیاری هوشمند شده و حدود ۲۰ درصد آن به فعالیت‌های اجتماعی‌اقتصادی همچون ایجاد بازارچه‌های محلی و کارگاه‌های کشاورزی شهری اختصاص پیدا کرده است.

ایجاد کمربند سبز پیرامونی با گونه‌های مقاوم به خشکی همچون سدر مراکشی و اقاقیای بیابانی نخستین اقدام برای کاهش گردوغبار و تثبیت خاک بود. طراحی کمربند سبز به‌صورت حلقه‌ای با عرض متوسط ۵۰ تا ۷۰ متر انجام شد و تراکم کاشت در هر هکتار حدود ۳۵۰ اصله درخت بود. داده‌های پایش اقلیمی نشان دادند که این اقدام توانسته دمای محیطی در حاشیه شهر را نزدیک به دو درجه سانتی‌گراد کاهش دهد و میزان ذرات معلق پی‌ام ۱۰ را در ایستگاه‌های سنجش هوای اطراف شهر تا ۱۵ درصد پایین بیاورد.

داخل شهر، پارک‌های خطی در امتداد محورهای اصلی و مسیرهای پیاده‌روی طراحی شدند تا نقش ریه‌های سبز شهری را ایفا کنند و به‌عنوان کانال‌های تهویه طبیعی عمل کنند. این پارک‌ها با گونه‌های گیاهی مقاوم به خشکی و پوشش‌های گیاهی چندلایه شامل درختان سایه‌دار، درختچه‌ها و گیاهان پوششی ساخته شدند. برای تأمین آب پارک‌ها، سیستم‌های آبیاری قطره‌ای با راندمان بالای ۹۰ درصد نصب شد و منابع آبی از آب خاکستری بازیافتی خانگی و مخازن جمع‌آوری آب باران تأمین شد.

باغ‌های محلی کوچک نیز در محله‌های مسکونی ایجاد شدند که علاوه‌بر کارکرد زیست‌محیطی، به‌عنوان فضاهای اجتماعی و آموزشی برای ساکنان عمل می‌کنند. این اقدامات موجب شده است سرانه فضای سبز در محله‌های منتخب از حدود دو مترمربع به نه مترمربع افزایش و دمای سطح زمین در این مناطق تا ۱.۸ درجه سانتی‌گراد کاهش پیدا کند. شاخص آسایش حرارتی در ساعات اوج تابش خورشید نیز بهبود پیدا کرده است.

در کنار این اقدامات، سامانه‌های مدیریت آب شامل جمع‌آوری آب باران و استفاده از آب بازیافتی در ساختمان‌های جدید نصب شد که مصرف آب شهری را تا ۳۰ درصد کاهش داده است. همچنین، با بازطراحی بافت شهری و تغییر جهت‌گیری خیابان‌ها و کاهش تراکم ساختمانی، جریان باد تقویت شد و دمای سطحی در محله‌های بازطراحی‌شده تا ۱.۵ درجه سانتی‌گراد کاهش پیدا کرده است. ایجاد بازارچه‌های محلی و کارگاه‌های کشاورزی شهری در تامانسورت موجب شد نرخ اشتغال در محلات تحت پوشش پروژه نزدیک به ۱۰ درصد رشد کند و وابستگی اقتصادی به مراکش مرکزی کاهش پیدا کند. از نظر اقتصادی نیز ارزش املاک در مناطق سبز شده تا ۱۰ درصد افزایش پیدا کرد.

نتایج این پروژه نشان داد که ترکیب اقدامات طبیعت‌محور و طراحی شهری پایدار می‌تواند در شرایط خشک و کم‌آب، دمای سطح زمین را تا سه درجه سانتی‌گراد کاهش دهد، مصرف آب را به میزان قابل‌توجهی پایین بیاورد و کیفیت زندگی شهری را ارتقا دهد. تجربه تامانسورت نشان می‌دهد که در سخت‌ترین اقلیم‌ها نیز می‌توان با سیاست‌گذاری علمی و طراحی دقیق، شهری پایدار و تاب‌آور ساخت.

در طول بازه ۲۰۲۳ تا ۲۰۲۵ همکاران مکزیکی و اروپایی داده‌های اقلیمی، اجتماعی و اقتصادی شهر را به‌طور دقیق جمع‌آوری و تحلیل کردند. این داده‌ها شامل اندازه‌گیری دمای سطح زمین با تصاویر ماهواره‌ای، سنجش کیفیت هوا، بررسی الگوهای مصرف آب و انرژی و تحلیل وضعیت اشتغال و درآمد خانوارها بود. در حال حاضر تجربه تامانسورت در محافل علمی و سیاست‌گذاری شهری به‌عنوان یک نمونه بین‌المللی برای توسعه اکوشهرها در مناطق خشک مطرح است و در کتاب‌ها و کنفرانس‌های تخصصی به‌عنوان الگویی برای مناطق خشک شمال آفریقا و خاورمیانه معرفی می‌شود.