Августовска вечер, около 21:00 ч. В центъра, край ЦУМ, Георги усеща тягостната жега – асфалтът още излъчва силна топлина, а термометърът показва 26,4 °C. Само няколко километра по-нагоре, до Боянската църква, Мария диша по-свеж въздух при 23,5 °C. Двамата са в един и същ град, но преживяват напълно различни вечери в центъра и в периферията под Витоша – резултат от ефекта на градския топлинен остров.
Градовете в България са засегнати все по-осезаемо от въздействието на климатичните промени, от по-дълги горещи вълни, от повишени температури и натрупване на топлина в плътно застроените зони. София не прави изключение от тази тенденция. В този контекст новите технологии като градските цифрови двойници се очертават като ключов инструмент за диагностика и управление на градския топлинен остров. За възможностите разказва д-р инж. Лидия Витанова, изследовател в GATE институт и част от авторския екип на Климатека.
Защо градът е по-горещ?
Градски остров на топлина е разликата в температура на въздуха между града и околните райони. Едни от основните факторите, които влияят на острова са генерираната от човешката дейност топлина, увеличената консумация на енергия, трафикът, презастрояването, намаляването на зелените зони и паркове, липсата на водни басейни, лошото градско планиране, пренаселването, недоброто усвояване на общи и неизползвани площи, използването на неподходящи строителни материали и влиянието на локалния климат и релеф.
Резултатите от изследването показват, че в централните части на София околоРуски паметник, площад Македония, районите около църквата „Св. Неделя“ и Лъвов мост, както и в жилищните комплекси Зона Б-5 и Б-3, както и в индустриалните зони, температурата на земната повърхност е с 3–6°C по-висока в сравнение със зелените и периферни квартали, като Бояна, Драгалевци, Симеоново, Бенковски и др. Това се дължи основно на високата плътност на застрояване, наличието на големи площи с асфалт и бетон и ограничените зелени пространства, които водят до натрупване и по-бавно отдаване на топлина.
През август 2018 г., в 21:00 ч. в центъра на София е отчетен ефект от градски топлинен остров с приблизително 3–6°C разлика спрямо крайградските райони. Това се обяснява с факта, че през нощта сградите и настилките в централните зони отдават натрупаната през деня топлина, докато периферните и по-зелените квартали се охлаждат значително по-бързо.
В 16:00 ч. температурите в центъра на града варират между 27 и 28°C, като ефектът от топлинния остров е по-слабо изразен, тъй като разликата между централни и периферни райони е по-малка в най-горещата част на деня. За сметка на това, именно тогава ефектът е по-отчетлив в квартали като Младост, Дружба, Суха река и Левски Г. Това е резултат от специфичната комбинация между гъсто жилищно застрояване, големи открити асфалтови пространства и относително по-малко зелени площи, което усилва локалния нагревателен ефект.
Тези наблюдения подчертават необходимостта от по-детайлно пространствено и времево разбиране на климатичните процеси в града. Именно тук данните могат да бъдат обогатени чрез прилагането на градски цифров двойник на София. Той позволява интегриране на климатични симулации с пространствени данни за сградите, инфраструктурата и зелените площи, като по този начин се създава динамична картина на ефекта от градския топлинен остров.
Какво е градски цифров двойник?
Двойникът е триизмерно копие на реален град, обогатено с различни данни – за сгради, инфраструктура, потребление на енергия, температури, транспорт, зелени площи и други характеристики на градската среда. Неговата сила е не само във визуализацията, а в способността да се правят симулации и прогнози – тоест да се изследва как градът ще реагира в различни ситуации.
Цифровият двойник локализира най-уязвимите към прегряване зони в града. Той идентифицира „горещите точки“ в реално време чрез пространствен анализ на температури, енергийна плътност, засенчване и движение на въздуха.
Симулациите показват къде определени промени, като засаждане на дървета, изграждане на зелени фасади или инсталиране на градски охладителни системи биха имали най-голям ефект. По този начин отговорните институции могат да планират и инвестират в зелени коридори, сенчести алеи и охладителни станции на “правилните места”, които да имат реален охлаждащ ефект за града.
Подходът позволява рискът от градски топлинен остров и горещи вълни да се интегрира в дългосрочните стратегии за устойчивост, обществено здраве и социална защита, като се отчита: гъстотата на населението в засегнатите зони; наличие на чувствителни групи (деца, възрастни, болни); достъпът до климатизирани обществени пространства и медицинска помощ.
Използването на цифровия градски двойник позволява и друга важна предпоставка за справяне на общините и институциите с горещините, а именно възможност за симулация на бъдещи климатични сценарии, които да им показват как честотата, продължителността и интензитетът на горещите вълни ще се отразят на конкретни квартали и инфраструктура.
Това предполага и по-лесният и точен избор на устойчиво градско планиране, чрез подбор на материали с ниска топлинна абсорбция, подобряване на вентилацията между сгради и оптимизиране на градската плътност.
Енергийното потребление също може да бъде оптимизирано чрез анализ на взаимовръзките между климатичните условия, енергийната ефективност на сградите и нуждата от охлаждане.
Визуалните карти и отворените данни, могат да допринесат за по-добра информираност и ангажиране на гражданите – например да предприемат определени мерки в случай на екстремни горещини.
Климатичните симулации на София могат да служат не само на общините. От тях могат да се възползват иенергийните дружества, болници, училища, строителни компании и дори търговски оператори.
Пътят към по-умни и адаптивни градове
Климатичните промени вече не са бъдеща заплаха, а настояща реалност – горещи вълни, градски топлинни острови и екстремни явления влияят пряко на нашето ежедневие. Затова градовете трябва не само да наблюдават тези процеси, но и да предприемат превантивни мерки.
Цифровите двойници дават възможност да се откроят уязвимостите, да се моделират различни сценарии и да се оценяват решения за адаптация. Те обединяват научни данни, технологии и градско планиране в подкрепа на енергийната ефективност, общественото здраве и устойчивото развитие.
Изследването за София използва данни от 2018 г. – климатични симулации, застрояване, земеползване и енергийно потребление. Методологията може да бъде приложена и към 2024 г., ако се осигурят нови данни. Това открива възможности за партньорства с институции и бизнес, които могат да допринесат с актуална информация.
Следващата стъпка е включване на по-богати източници, по-прецизни и разнообразни данни – като реално енергийно потребление, сензори в реално време и социално-икономически показатели. Това ще позволи разработването на по-надеждни модели и разработки, по-добри прогнози за горещи вълни и по-обосновано планиране на устойчиви политики за градската среда и климатично изменение.
Цифровите двойници показват, че решения има – остава въпросът дали София ще ги използва навреме.
(Текстът е със съкращения, а целият може да прочетете ТУК)