ปรากฏการณ์โดมความร้อน หรือ เกาะความร้อน
หรือ เกาะความร้อนเมือง (Urban heat island: UHI)

ความหมาย

ปรากฏการณ์ที่พื้นที่ในมหานคร มีอุณหภูมิสูงกว่าบริเวณโดยรอบอย่างมีนัย ความแตกต่างของอุณหภูมิที่สูงกว่าดังกล่าวจะชัดเจนในตอนกลางคืนมากกว่าตอนกลางวัน ในฤดูหนาวมากกว่าฤดูร้อน และเมื่อไม่มีลมหรือมีลมพัดอ่อน

ปรากฏการณ์นี้เป็นที่รู้จักมากว่าร้อยปี และคาดว่าจำนวนประชากรที่ได้รับผลกระทบอาจมากถึงครึ่งหนึ่งของประชากรโลกภายในปลายศตวรรษนี้

การเพิ่มสูงของอุณหภูมิเฉลี่ยยังส่งผลให้เกิดความต้องการพลังงาน พลังงานไฟฟ้าเพื่อทำความเย็นสูงขึ้น ทำให้เกิดการขยายกำลังการผลิตไฟฟ้า ซึ่งมีผลกระทบต่อเนื่องถึงปัญหาการขาดแคลนน้ำในหน้าแล้ง ที่จะใช้ผลิตไฟฟ้า และอุปโภคบริโภค 

ในเมืองใหญ่มักขาดต้นไม้ ขาดร่มเงา เต็มไปด้วยกระจกและอาคารบ้านเรือนที่สะท้อนแสงอาทิตย์ในยามกลางวัน จนทวีความร้อนขึ้นเป็น โดม หรือ เกาะ ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าบริเวณโดยรอบ
 

ต้นไม้ขนาดใหญ่ มีพลังในการดูดซับความร้อนจากแสงอาทิตย์เป็นอย่างดี สังเกตุจากเวลาเราเข้าไปในร่มไทรหรือโพธิ์ต้นใหญ่ จะรู้สึกเย็นขึ้นมาเพราะอุณภูมิใต้ร่มไม้ใหญ่ในตอนกลางวันนั้นต่ำกว่าบริเวณที่โดนแสงแดดโดยตรง 2-3 องศาโดยประมาณ

การที่เมืองใหญ่ๆขาดตันไม้ จึงเกิดการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นความร้อน  แสงแดดจะกระทบกับพื้นดินและสิ่งก่อสร้างโดยตรง กลายเป็นความร้อนในวัตถุ และถ่ายเทออกสู่อากาศ รอบๆอีกที เมื่อรวมตัวกันปริมาณมาก จะกลายเป็นโดมความร้อนสูงครอบเมืองไว้

อิทธิพลความร้อนของโดมความร้อน  ยังสามารถแผ่ออกในทิศทางตามลมได้ไกลถึงสามสิบกิโลเมตร
โดยอากาศในโดมของเกาะร้อน จะสูงกว่าในบริเวณอื่น  3-6 องศา
 

ปรากฏการณ์การณ์โดมความร้อน เป็นปัญหาใหญ่และใกล้ตัว ที่คนมักจะมองข้ามและมักสับสนกับภาวะโลกร้อน ทั้งที่เป็นคนละกรณี การเกิดปรากฎการณ์โดมความร้อนนั้น โดยเฉพาะกรุงเทพซี่งเป็นเมืองที่มีปัญหาโดมความร้อนสูงเมืองหนึ่ง  มีการแก้ปัญหาในปลายทางโดยการใช้เครื่องปรับอากาศ โดยมีการสำรวจพบว่า กว่า 50% ขอวพลังงานไฟฟ้าที่คนกรุงเทพใช้ไปนั้น ใช้เพื่อจ่ายไฟให้เครื่องปรับอากาศทั้งนั้น และการผลิตพลังงานไฟฟ้าขนาดนี้มาป้อนกรุงเทพ  จะทำให้เกิดการปลดปล่อยกาซ Co2 หลายล้านตันต่อปี

สาเหตุของปรากฎการณ์โดมความร้อน

สาเหตุหลักที่การร้อนขึ้นในช่วงกลางคืน เกิดจากการที่อาคารต่างๆ ปิดกั้นความร้อนจากภาคพื้นดินไม่ให้แผ่ขึ้นสู่ท้องฟ้าตอนกลางคืน(ที่เย็นกว่า)   

เหตุผลอีก 2 ประการได้แก่

1) คุณสมบัติด้านความร้อนของผิววัสดุของสิ่งปลูกสร้างและการขาดการระเหยคายน้ำ(evapotranspiration) ในบริเวณเมือง

วัสดุที่ใช้โดยทั่วไปในเมือง เช่น คอนกรีตและแอสฟัลต์ มีคุณสมบัติในการรับความร้อนที่ต่างกันมาก รวมทั้งคุณสมบัติในการจุความร้อนและคุณสมบัติในการนำความร้อน และคุณสมบัติของอัตราส่วนรังสีสะท้อน (albedo) และสภาพการเปล่งรังสี(emissivity) มากกว่าบริเวณโดยรอบเมือง

ปัจจัยต่างๆ เหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนความสมดุลของพลังงาน (energy balance) ในเขตเมืองซึ่งเป็นเหตุให้อุณหภูมิในเมืองสูงกว่าพื้นที่ชานเมืองหรือพื้นที่ชนบท ความสมดุลของพลังงานยังถูกกระทบจากการขาดพืชพรรณในพื้นที่ในเมืองที่จะช่วยให้เย็นลงจากการระเหยคายน้ำของต้นไม้

2) “ปรากฏการณ์เรขาคณิต” (geometric effects) นั่นคือ
อาคารสูงจำนวนมากในย่านกลางเมืองเป็น ผิวเชิงอเนก ที่รับการสะท้อนและการดูดซับแสงอาทิตย์ ทำให้บริเวณในเมืองร้อนขึ้น ซึ่งเรียกกันว่า “ปรากฏการณ์หุบผา” (canyon effect)  ได้แก่ การบังลมซึ่งทำให้ไม่เกิดความเย็นจากการพาความร้อน (convection) ความร้อนที่ปล่อยออกจากเครื่องปรับอากาศของอาคาร โรงงานอุตสาหกรรมและแหล่งก่อความร้อนอื่นๆ ในเมืองมีส่วนทำให้เกิดปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมืองได้เช่นกัน รวมทั้งบริเวณที่มีประชากรหนาแน่นในเมืองก็มีส่วนด้วยเช่นกัน นอกจากนี้มลภาวะในรูปต่างๆ ก็มีส่วนเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของบรรยากาศด้วย

ภาพความร้อนของนครแอตแลนตา รัฐจอร์เจีย 
สีน้ำเงินแสดงอุณหภูมิที่เย็น แดงอุ่น และขาวร้อน
อุณหภูมิช่วงเวลากลางวันจะตกเพียงประมาณ 26.7°C (80°F)
แต่อุณหภูมิผิวพื้นบางแห่งสูงถึง 47.8°C (118°F)

ผลกระทบจากปรากฎการณ์โดมความร้ิอน

1) ส่งอิทธิพลต่อสุขภาพและความผาสุกของประชากรในเมือง
ในสหรัฐฯ ประเทศเดียว โดยเฉลี่ยมีผู้เสียชีวิตถึง 1,000 คนจากความร้อนจัด (Changnon et al., 1996),

2) เพิ่มอุณหภูมิและเพิ่มขนาดความเนิ่นนานของคลื่นความร้อน ( heat wave) ที่เกิดในเมือง
ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าอัตราการเสียชีวิตสูงสุดในช่วงการเกิดคลื่นความร้อนจะเป็นสัดส่วนรับกันกับช่วงที่มีอุณหภูมิสูงสุด (Buechley et al., 1972)  

งานวิจัยในสหรัฐฯ แสดงให้เห็นว่าความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิที่สุดโต่งและการตายในสหรัฐฯ ในรายงานชื่อ “โครงการว่าด้วยสุขภาพที่ได้รับผลกระทบจากเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมของโลก” ที่มหาวิทยาลัยจอนส์ฮอปกินส์ (JHU) พบว่า ความร้อนมักเพิ่มความเสี่ยงในการเสียชีวิตมากในเมืองที่อยู่ในเส้นละติจูดปานกลางและละติจูดสูงที่มีความผันผวนของอุณหภูมิมาก

ตัวอย่างเช่น
เมื่อนครชิคาโกและนิวยอร์กที่ได้ประสบกับภาวะอุณหภูมิในฤดูร้อนสูงผิดปรกติ ความเจ็บป่วยและการเสียชีวิตสามารถคาดได้ว่าจะสูงตามไปด้วย ตรงข้ามกับประเทศที่มีไม่มีการผันผวนของอุณหภูมิตลอดปีมาก จะมีความเสี่ยงด้านสุขภาพจากคลื่นความร้อนของสาธารณชนน้อยกว่า งานวิจัยของ JHU แสดงให้เห็นว่าประชากรของเมืองในตอนใต้ของประเทศ เช่นไมอามีซึ่งคุ้นกับสภาพวะอากาศร้อนประสบปัญหาน้อยกว่า

3) เพิ่มความสิ้นเปลืองพลังงานสำหรับเครื่องปรับอากาศและตู้เย็นในเมืองที่มีอากาศร้อน
กลุ่มผู้ศึกษาปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมืองได้ทำการประมาณความสิ้นเปลืองดังกล่าวในนครลอสแอนเจลิส แคลิฟอร์เนียว่าตกถึงประมาณ 100 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ต่อปี  ในขณะที่เมืองในเขตหนาว เช่น ชิคาโกกลับมีค่าใช้จ่ายสำหรับพลังงานเชื้อเพลิงสำหรับความอบอุ่นลดลงในฤดูหนาว

4) ผลกระทบระดับที่สองต่อการอุตุนิยมท้องถิ่น ซึ่งรวมถึงการเปลี่ยนรูปแบบของลมประจำถิ่น การเกิดเมฆ หมอก ความชื้นและอัตราของหยาดน้ำฟ้า 

5) อิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของพืชพรรณท้องถิ่นตามฤดูการปลูก
ฤดูเพาะปลูกในเมืองต่างๆ 70 เมืองในภาคตะออกเฉียงเหนือของสหรัฐฯ มีความยาวนานมากขึ้นประมาณ 15 วัน เมื่อเทียบกับพื้นที่ชนบทขอบเมืองที่อยู่นอกอิทธิพลของปรากฏการณ์เกาะความร้อนของเมือง
 

การแก้ปัญหา 

1) เริ่มต้นที่ต้นไม้ขนาดใหญ่ที่มีร่มเงา สามารถฟอกอากาศ ดูดซับแสงอาทิตย์ ลดความร้อนในเมืองได้อย่างมีประสิทธิผลสูง เพราะต้นไม้ขนาดใหญ่ มีพลังในการดูดซับความร้อนจากแสงอาทิตย์เป็นอย่างดี สังเกตุจากเวลาเราเข้าไปในร่มไทรหรือโพธิ์ต้นใหญ่ จะรู้สึกเย็นขึ้นมาเพราะอุณภูมิใต้ร่มไม้ใหญ่ในตอนกลางวันนั้นต่ำกว่าบริเวณที่โดนแสงแดดโดยตรง 2-3 องศาโดยประมาณ  

2) ทำความเย็นตามพื้นที่ต่างๆ ที่สูงสุด ได้แก่ การปลูกต้นไม้ถนน ตามด้วยหลังคาเขียว หรือสวนหลังคา หลังคาที่เป็นสีอ่อน และการปลูกพืชพรรณในที่ว่าง ในแง่ของค่าใช้จ่ายต่อประโยชน์ที่ได้ พบว่าการใช้พื้นผิวสีอ่อน หลังคาสีอ่อนและการปลูกต้นไม้ถนน มีค่าใช้จ่ายต่ออุณหภูมิที่ลดต่ำสุด
 

ผลกระทบของปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมืองอาจบรรเทาได้เล็กน้อยด้วยการใช้วัสดุที่มีผิวพื้นสีขาว หรือที่เป็นวัสดุสะท้อนความร้อนมาใช้ในการก่อสร้างอาคารบ้านเรือน ลานและถนนซึ่งเป็นการเพิ่มอัตรส่วนรังสีสะท้อน (albedo) โดยรวมของเมือง การเปลี่ยนกระจกประดับอาคาร การเลือกใช้วัสดุ การจัดผังเมืองให้มีการถ่ายเทอากาศ เป็นหนทางที่ช่วยลดปรากฎการณ์นี้ได้ทั้งสิ้น

เรียบเรียงจาก : 

วิกิพีเดีย และ https://www.tgo.or.th/และ https://mrvop.wordpress.com/2011/04/01/uhi/