Varjukõnnitee pakub ülekuumenevatelele linnadele leevendust

Kuumalainete sagenedes muutuvad ka linnad ühe sagedamini talumatult kuumaks. Mõnusama elukeskkonna loomisel mängib võtmerolli kõrghaljastus, kuid piiratud vahendite korral võiks mõelda jahekoridoride loomisele, leiavad inimeste soojusmugavust modelleerinud Tartu Ülikooli teadlased.

Linnad muutuvad inimtekkeliste muutuste tõttu kuumemaks kogu maailmas. Prognooside kohaselt suureneb äärmuslike kuumalainete sagedus, kestus ja intensiivsus. Seejuures aitab linnade areng kaasa soojussaare efektile, mille mõjul tõuseb temperatuur paiguti ümbritsevast veel palju kõrgemaks, kirjutavad Valentina Sagris, Jaak Jagus ja Isaac Buo.

Viimasel ajal on teadlased hakanud kasutama ka mõistet linnade ülekuumenemine. Linnade temperatuur tõuseb üha sagedamini nii kõrgele, et ohustab linnaelanike tervist ja heaolu. Soojusliku mugavuse tagamine kujutab murekohta ka inimeste mobiilsuse edendamise seisukohalt, pärssides näiteks jalgsi käimist ja jalgrattaga liikumist.

Soojuslik mugavus on psühholoogiline seisund, mis väljendab inimese rahulolu termilise keskkonnaga. Peamised soojusmugavust mõjutavad tegurid on keha metabolism, rõivaste isolatsioon, ümbritseva õhu temperatuur, tuule kiirus ja suhteline õhuniiskus. Samuti ootused selle kohta, mis on mugav või mitte, võivad inimestel olla väga erinevad, sõltuvalt aktiivsuse tüübist ja intensiivsusest, treenituse tasemest ja individuaalsetest eelistustes.

Termilise ebamugavuse vähendamisel on asendamatu abinõu varjulise keskkonna loomine. Varju võib näha väärtusliku tarbeesemena, mis kaitseb ultraviolettkiirguse eest, vähendab lühi- ja pikalainelisest kiirgusest tulenevat pindade ülekuumenemist ning keha kuumastressi. Puude vari tõstab ka tänavapiltide esteetilist kvaliteeti ja suurendab kaudselt inimeste füüsilist aktiivsust.

Nii on paljud linnad üle maailma, eriti need, mis asuvad kuumas ja kuivas kliimas, keskendunud oma elanike soojusliku mugavuse loomiseks just puuvarjude loomisele. Näiteks Austraalias asuva Victoria osariigi valitsus seadis 2050. aastaks eesmärgi suurendada Põhja-Melbourne'is puuvõrade katvust praeguselt 14 protsendilt 40 protsendini. Brisbane ja Bendigo lähtuvad aga varjukõnniteede kontseptsioonist, mille kohaselt mängivad puud võtmerolli pendelrände mugavamaks muutmisel.

Sarnase idee võttis aluseks USA-s Arizonas asuv Phoenixi linn. Tänava kõrghaljastusse tehtavate investeeringute tulemusel peaks olema 2030. aastaks kaetud puudega neljandik linna territooriumist. Puudega luuakse sajast jahedast koridorist koosnev võrgustik, mis ühendab eri linnaosi ja aitab kaasa linna kliimmeetmete kava täitmisele. Ühtlasi paneb linn rõhku sotsiaalmajandusliku võrdsuse tagamisele, misläbi suurendatakse kõrghaljastust oluliselt majanduslikult ebasoodsas olukorras olevates kogukondades.

Teaduspõhised otsused

Varjukeskse ülekuumenemise leevendusplaanide elluviimiseks on vaja aga üksikasjalikku teavet olemasoleva hoonestatud keskkonna ja varjude tekke kohta. Õhutemperatuuri ja -niiskuse kõrval kasutavad teadlased termilise mugavuse mõõtmiseks ja modelleerimiseks keskmist kiirgustemperatuuri (MRT).

Keskmise kiirgustemperatuuri (MRT) mõistet kasutatakse keskkonna erinevatelt pindadelt soojuse ja inimkeha vahelise energiavahetuse kvantifitseerimiseks, et mõista, kuidas kiirgusvood mõjutavad isiklikku soojusmugavust. MRT kasutatakse nii majade sisekliima kui ka väliskeskkonna kvalitatiivseks ja kvantitatiivseks hindamiseks.

MRT on põhiline sisendparameeter paljude biometeoroloogiliste näitajate, näiteks füsioloogilise ekvivalentse temperatuuri ja universaalse termilise kliimaindeksi arvutamisel. Keskmine soojuskiirguse voog on otseselt mõõdetav kuuest püromeetrist (radiomeetritest) komplekti abil, mille andurid on suunatud kuude põhisuunda: üles, alla ja nelja horisontaaltasapinna põhisuunda. Alternativiina kasutatakse ka keratermomeetrit.

Tänu kaardistamistehnoloogia arengule saab sinna kõrvale võtta hoonestuse ja kolmemõõtmelised Lidari-punktpilvede andmestikud. See võimaldab teadlastel mudeldada nii varje kui ka MRT-d. Mudelid, nagu päikese pikalainelise kiirgustiheduse geomeetria mudel, on võimelised simuleerima suure eraldusvõimega enk ruumiliselt väga täpseid varjude piirkondi, kiirgusvooge ja MRT-d suurtel aladel. Rootsis asuva Göteborgi Ülikooli varasema töö põhjal sobib paljudes linnades MRT kaardistamiseks SOLWEIG-i mudel.

Arizona näide

Tartu Ülikooli doktorandil Isaac Buol avanes tänu DORA pluss doktorantide mobiilsustoetusele võimalus osaleda Arizona osariigi ülikooli (USA) SHaDE labori teadustöös. Koostöös SHaDE labori ja Tartu Ülikooli geograafia osakonna teadlastegavõeti ette enneolematult ulatuslik SOLWEIGi mudeli valideerimine.

Selle õigsuses veendumiseks võtsid teadlased aluseks 763 vaatlust, mis tehti mobiilse inim-biometeoroloogijaaamaga MaRTy. Aparaat mõõdab soojuskiirguse voogusid kuuest suunast. Vaatlusandmeid koguti Tempe linnas 60 vaatluskohas kolme suve jooksul. Nende põhjal koostasid teadlased tunnipõhised keskmise kiirgustemperatuuri kaardid ühe suurima piirkonna kohta, millele on SOLWEIG-i mudelit kunagi rakendatud.

Ühtlasi oli uuring esimene, mis eraldas puude varju hoonete varjust, analüüsides kõnniteede varjukatet, et tuvastada linnaosad, mis ei vasta minimaalse varjukatvuse lävendile.

SOLWEIG-i mudel ennustas MRT-d kõige paremini nn tänavakanjonites, kus ruutkeskmine kõrvalekalle ulatus 4,4 °C-ni. Avatud aladel oli see 6,2 °C ja puude all 5,4 °C . Hinnangud on lähedal ISO 7726 kuumastressi standardis sätestatud lävele ±5°C. Puude all võivad olla saadud hinnangud ebatäpsemad, kuna Lidari mõõtmise ajal registreeriti puuvõra kuju ja tihedust väiksema eraldusvõimega. Avatud aladel võib aga mudel alahinnata lühilaine- ja pikalainevoogu.

Täpsemalt koostasid teadlased igatunnised MRT- ja varjukaardid 27. juuniks 2012, mis oli tüüpiline selge, kuiv ja tuulevaikne suvepäev. Kõrgeim keskmine kiirgustemperatuur ulatus mudeli kohaselt sel päeval 83 °C-ni kell 16.00 päikesele avatud kohtas. Madalaim temperatuur oli mudeli kohaselt 41 °C ja seda varjulises kohas.

Kõnniteede varjatuse analüüs näitas, et soovitatavale 20 protsendilisele minimaalsele varjutusele vastas vaid kaheksa protsenti kõnniteedest. Kuna seda on 50 protsendist märksa vähem, polnud vaatluse alla võetud linnapiirkond kõige kuumemal ajal inimesele talutav.

Olukord oli parem kesklinnas, kus pakkusid kõrghooned puudest rohkem ja võisid vähendada seeläbi keskmist kiirgustemperatuuri tõhusamalt. Väljaspool kesklinna oli kõnnitee varjukate halvem, sest Tempe elamupiirkondades on madalad hooned, laiad teed ja suur osa kõnniteedest taevale avatud. Kuigi kõrghaljastuse varju osakaal oli hoonestuse omast suurem, ei andnud need varju sama palju kui kesklinna kõrghooned.

Praktilised õppetunnid

Uuringu tulemused aitavad planeerida omavalitsustel jahedaid koridori, et parandada inimeste soojusmugavust. Värsked teadmised võivad olla hüppelauaks linnaplaneerimise edasiseks täiustamiseks ja uuringute jätkamiseks. Näiteks saab kõnniteedele tehtud varjuanalüüsi korrata avalikes kohtades, nagu parkides, laste mänguväljakutel ja vabaõhuspordiürituste toimumispaikades.

Arizona Osariigiülikooli linnakliima uurimisrühm koos Isaac Buoga uuris reisijate kuumusega kokkupuute vähendamist. Selleks lõimisid nad MRT-kaardid reisimise simulatsioonimudelisse ja vaatasid erinevaid liikuvusstenaariume. Neist üks keskendus hoonestuse omaduste muutmisele, et muuta majad jahedamaks, teine aga reisikäitumise muutmisele. Reisikäitumise muutmine hõlmab siinkohal üleminekut suurema soojuskoormusega lühematelt marsruutidelt pikematele, kuid jahedamatele marsruutidele.

Teadlased leidsid, et inimeste liikluse suunamine jahedatesse koridoridesse on kümme korda tõhusam, kui hoonestuse soojusomaduste muutmine. Teadlased soovitavad, et piiratud leevendusvahendite korral tuleks eelistada suurema koormusega koridoride parendamisele. Suurima jahutava efekti annab linna keskkonda ja reisikäitumise muutused üheskoos. Saadud tulemustest võiks olla kasu ka Eesti linnade planeerimisel.

Autorid: Valentina Sagris, Jaak Jagus ja Isaac Buo (TÜ)

Artikkel on algselt ilmunud Novaatoris.