Города США всё чаще сталкиваются с угрозой, выходящей за рамки просто жаркой погоды или задымлённого воздуха. Новое исследование, проведённое в Университете Оклахомы, показывает, что «сложные явления» — периоды, когда условия, характерные для тепловых волн, совпадают с высоким уровнем загрязнения воздуха, — становятся всё более частыми и интенсивными в городских районах по всей территории Соединённых Штатов.
Согласно Национальной метеорологической службе, экстремальная жара является самым смертоносным погодным явлением в стране, ежегодно уносящим больше жизней, чем любое другое. Ченхао Ван, доктор философии, профессор Школы метеорологии и кафедры географии и устойчивого развития окружающей среды в Оклахомском университете, изучил сочетание экстремальной жары и загрязнения воздуха в городских условиях.
Результаты исследования для лаборатории устойчивых городских перспектив (SURF) Вана опубликованы в смежных исследованиях, посвящённых отдельным источникам загрязнения. Они показывают, что страна сталкивается с растущим тепловым стрессом и загрязнением, представляющими серьёзную угрозу для здоровья населения и устойчивости городов.
«Сложные эпизоды жары и загрязнения воздуха возникают, когда экстремальная жара и высокий уровень загрязнения происходят одновременно. Они представляют растущую угрозу для здоровья населения, особенно для городских жителей», — сказал Ван.
В целом, Ван и его команда обнаружили, что в городах США чаще и интенсивнее происходит наложение экстремальной жары на вредные загрязнители воздуха, чем в окружающих сельских районах. Результаты опубликованы в Urban Climate и сосредоточены на комплексном воздействии жары и озонового загрязнения. Исследование показало, что, хотя городские волны жары были более частыми, интенсивными и продолжительными, чем в сельских районах, уровень озона был выше в сельской местности. Когда жара и озоновые явления действительно совпадали, в 88,8% городов наблюдалась более высокая совокупная интенсивность жары и озона, чем в сельских районах.
В другом исследовании, опубликованном в Environmental Research, Ван и его команда изучили данные о температуре и загрязнении мелкими частицами за 23 года. «Мельчайшие частицы, или PM₂.5, настолько малы, что могут проникать глубоко в дыхательную систему и попадать в кровоток, а воздействие связано с неблагоприятными последствиями для здоровья, такими как респираторные инфекции и сердечно-сосудистые заболевания», — сказала Джессика Леффель, магистр наук в Школе метеорологии и лаборатории SURF, и ведущий автор этой работы.
Когда волны жары и эпизоды загрязнения PM₂.5 совпадали, почти в 98% городов наблюдались более частые и интенсивные сложные явления, а более чем в половине случаев — более длительная продолжительность.
Пространственные закономерности тесно соответствовали эпизодам загрязнения PM₂.5, что позволяет предположить, что загрязнение воздуха играет доминирующую роль в формировании этих наложений. В западных США в последние годы увеличилось количество дней с загрязнением PM₂.5 и сложными явлениями, что частично обусловлено дымом от лесных пожаров.
«Связанные с лесными пожарами PM₂.5 часто исключаются из оценок качества воздуха в соответствии с Правилом исключительных событий Агентства по охране окружающей среды США, что может скрывать истинную нагрузку на здоровье в эти периоды», — сказала Леффель. «Интеграция PM₂.5, связанного с лесными пожарами, в оценки качества воздуха могла бы лучше согласовать политику с рисками для здоровья населения».
Ключевым фактором, способствующим возникновению этих опасных сложных явлений, является эффект городского теплового острова, когда города теплее, чем окружающие сельские районы, из-за таких факторов, как непроницаемые поверхности, меньшее количество деревьев и плотная застройка, удерживающая тепло. В то время как сельские регионы остывают ночью, в городах сохраняется жара ещё долгое время после захода солнца, поскольку асфальт и здания продолжают излучать накопленное тепло.
Не менее важно то, что повышенные выбросы загрязняющих веществ от транспорта, промышленности и использования энергии в городах усугубляют проблемы с качеством воздуха, создавая условия, при которых жара и загрязнители взаимодействуют, усиливая риски для здоровья.
Для борьбы с этой проблемой потребуются конкретные региональные стратегии, учитывающие местные факторы, связанные со сложными явлениями. Изменения в городах могут включать посадку городских деревьев, зелёные крыши или использование отражающих материалов. В сельских районах, где большое количество асфальта не является фактором, способствующим сложным явлениям, необходимы другие стратегии смягчения последствий и политики защиты.
Предоставлено Университетом Оклахомы.