Dlaczego pada w centrum miasta, a na peryferiach jest sucho? "Mokra wyspa"

Miasta na całym świecie wywierają znaczący wpływ na lokalne warunki pogodowe, co zostało potwierdzone przez badania naukowe prowadzone m.in. na Uniwersytecie Illinois Urbana-Champaign. Jednym z najbardziej znanych zjawisk jest efekt miejskiej wyspy ciepła (UHI), które sprawia, że miasta są znacznie cieplejsze niż otaczające je tereny wiejskie. Zjawisko to wynika z zastępowania naturalnych krajobrazów betonowymi i asfaltowymi powierzchniami, które pochłaniają i zatrzymują ciepło.

Badania potwierdziły, że urbanizacja wpływa nie tylko na temperaturę, ale także na inne aspekty klimatu lokalnego, takie jak wilgotność, wiatr, strukturę warstwy granicznej, formowanie się chmur czy rozpraszanie zanieczyszczeń powietrza. Dwutlenek siarki (SO₂), dwutlenek azotu (NO₂), tlenek węgla (CO) i ozon (O₃), mają istotny wpływ na temperaturę powierzchni ziemi (LST) w miastach takich jak Chicago, San Francisco i Phoenix.

Najnowsze odkrycia naukowców wykazały, że urbanizacja może wpływać także na lokalne opady. Ciepło generowane przez miasta oraz zanieczyszczenia powietrza prowadzą do zwiększonego parowania i kondensacji, co skutkuje większymi opadami w miastach w porównaniu do otaczających je terenów wiejskich. Zjawisko to, znane jako "miejskie mokre wyspy", zostało potwierdzone w badaniu obejmującym ponad 1000 miast na całym świecie, przeprowadzonym przez naukowców z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Naukowcy, korzystając z danych satelitarnych z lat 2001-2020, przeanalizowali opady w 1056 miastach na całym świecie oraz w ich bezpośrednim sąsiedztwie. Z badań wynika, że ponad 60 proc. miast doświadcza więcej opadów niż otaczające je tereny. Zjawisko to jest określane mianem "mokrych wysp". Jednym z przykładów są Ho Chi Minh i Sydney, gdzie opady były średnio o ponad 100 milimetrów większe niż na obszarach poza miastem. Z drugiej strony, miasta takie jak Seattle czy Rio de Janeiro znalazły się wśród tych, gdzie odnotowano najmniejsze ilości opadów, tworząc tzw. "suche wyspy".

Choć wcześniej pojedyncze miasta były badane pod kątem ich wpływu na opady, obecne wyniki pokazują, że jest to globalny trend. Zdaniem Dev Niyogi z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin, głównego autora badania, ważne jest, aby traktować miasta i opady jako elementy wzajemnie na siebie oddziałujące.

Istnieje kilka czynników, które sprawiają, że miasta mogą zarówno zwiększać, jak i zmniejszać opady. Ciepło gromadzone w budynkach i nawierzchniach asfaltowych powoduje unoszenie się powietrza, które sprawia, że powstają chmury deszczowe. Dodatkowo, struktura miejska, poprzez gęstość zabudowy, może spowalniać przemieszczanie się układów pogodowych, prowadząc do dłuższych opadów nad miastami.

Warto również zaznaczyć, że zanieczyszczenia powietrza również odgrywają znaczącą rolę. Mogą sprzyjać formowaniu się chmur, ale jednocześnie mogą ograniczać opady poprzez obniżenie temperatury atmosfery. Utwardzone powierzchnie, które nie mają roślinności, redukują parowanie wody, a to prowadzi do mniejszej zawartości wilgoci w powietrzu.

Wpływ miasta na opady zależy w dużej mierze od jego wielkości oraz lokalizacji geograficznej. Większe, bardziej zaludnione miasta częściej stają się "mokrymi wyspami". Zjawisko to jest najbardziej widoczne w strefach umiarkowanych, tropikalnych oraz nadmorskich. W regionach górskich różnice w opadach są mniejsze.

Co ciekawe, w ciągu ostatnich dwóch dekad różnica w ilości opadów pomiędzy "mokrymi wyspami" a ich otoczeniem prawie się podwoiła - z 37 do 62 milimetrów rocznie. Ten wzrost przypisuje się szybkiemu rozwojowi miast oraz rosnącym temperaturom wynikającym ze zmian klimatycznych, które zwiększają ilość pary wodnej w atmosferze. Z kolei w miastach będących "suchymi wyspami" nie odnotowano istotnych zmian w tym okresie.

Obecne modele pogodowe nie uwzględniają w pełni wpływu miast na lokalne opady, ale Dev Niyogi uważa, że w przyszłości urbanistyka może uwzględniać ten czynnik. Miasta, które borykają się z problemem powodzi, mogłyby podjąć kroki w celu ograniczenia ilości opadów, natomiast te, które cierpią na niedobory wody, mogłyby zaplanować rozwój w taki sposób, aby sprzyjać większym opadom.

Strategie dla miast borykających się z powodziami obejmują instalację zielonych dachów i ścian, które mogą pomóc w absorpcji wody deszczowej, zmniejszając ilość wody spływającej do systemów kanalizacyjnych. Użycie przepuszczalnych nawierzchni, które pozwalają wodzie przenikać do gleby, zamiast spływać po powierzchni, może zmniejszyć ryzyko powodzi. Tworzenie miejskich terenów podmokłych, które mogą działać jako naturalne zbiorniki retencyjne, również pomaga w kontrolowaniu przepływu wody deszczowej.

Z kolei miasta cierpiące na niedobory wody mogą skorzystać z sadzenia drzew i tworzenia miejskich lasów, które zwiększą wilgotność powietrza i będą sprzyjać formowaniu się chmur deszczowych. Instalacja systemów zbierania wody deszczowej na budynkach i w przestrzeniach publicznych może pomóc w gromadzeniu wody do późniejszego wykorzystania. Użycie jasnych, odbijających powierzchni na budynkach i drogach może zmniejszyć efekt miejskiej wyspy ciepła, co może sprzyjać większym opadom.

Przeczytaj również:

Macie dość upałów i gwałtownych opadów? Niedługo będzie gorzej

Ciepło już było. Kolejny rekord wskazuje na prawdziwe piekło na Ziemi

Czy Antarktyda była kiedyś pozbawiona lodu? Krajobraz wyglądał zupełnie inaczej