เรียนรู้เกาะความร้อนของเมือง (Urban Heat Island) ด้วยกิจกรรม GLOBE

     เราคงจำได้ว่าในปี พ.ศ. 2566 ที่ผ่านมา อุณหภูมิอากาศทั่วทุกภาคของประเทศไทยร้อนมาก และเรามีค่าใช้จ่ายสูงขึ้นจากการทำให้มีอุณหภูมิเหมาะสมต่อการใช้ชีวิตประจำวัน ปีนี้เราวางแผนเตรียมรับมือกับฤดูร้อนที่จะมาเยือนกันอย่างไรบ้าง กรมอุตุนิยมวิทยาออกประกาศว่า “ปีนี้คาดการณ์ฤดูร้อนของประเทศไทยจะเริ่มประมาณต้นสัปดาห์ที่ 4 ของเดือนกุมภาพันธ์ ช้ากว่าปกติประมาณ 1 - 2 สัปดาห์ และจะสิ้นสุดในช่วงปลายเดือนพฤษภาคม โดยลักษณะอากาศจะร้อนอบอ้าวโดยทั่วไป และมีอากาศร้อนจัดในหลายพื้นที่ โดยอุณหภูมิสูงที่สุด 43.0 - 44.5 องศาเซลเซียส อุณหภูมิสูงสุดเฉลี่ยบริเวณประเทศไทยตอนบน 36.0 - 37.0 องศาเซลเซียส ซึ่งจะสูงกว่าค่าปกติ 1.0 - 1.5 องศาเซลเซียส (ค่าปกติ 35.4 องศาเซลเซียส) และจะสูงกว่าปีที่ผ่านมา (ช่วงฤดูร้อนปี พ.ศ. 2566 อุณหภูมิสูงสุดเฉลี่ย 35.8 องศาเซลเซียส)” การคาดการณ์ดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าปีนี้จะร้อนกว่าปีที่ผ่านมา แล้วเราจะจัดการลดอุณหภูมิในแต่ละพื้นที่อย่างไร แหล่งข้อมูลหลายแหล่งแนะนำให้เพิ่มพื้นที่สีเขียวในเมือง เรามักได้ยินการรณรงค์ให้เพิ่มพื้นที่สีเขียวเพื่อช่วยกักเก็บคาร์บอนที่เป็นตัวการสำคัญที่ทำให้โลกร้อน ลดมลพิษอากาศ (ฝุ่น ควัน สารระเหยต่าง ๆ) นอกเหนือจากประโยชน์ดังกล่าวแล้ว พื้นที่สีเขียวยังช่วยลดอุณหภูมิอากาศได้ด้วย มีการพบว่าบริเวณเมืองนิวยอร์กในฤดูร้อนจะมีอุณหภูมิอากาศสูงกว่าบริเวณพื้นที่สีเขียวที่เป็นพื้นที่ป่าหรือพื้นที่เกษตรกรรมมากถึง 4 องศาเซลเซียส เราเรียกปรากฏการณ์ที่อุณหภูมิอากาศในเมืองสูงกว่าพื้นที่โดยรอบเมืองนี้ว่า ปรากฏการณ์เกาะความร้อน (Urban Heat Island) (ภาพ 1)

ภาพ 1 ปรากฏการณ์เกาะความร้อน ที่มา: My Nasa Data (2024)

     ปรากฏการณ์เกาะความร้อนเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดินจากพื้นที่สีเขียวเป็นอาคารสิ่งก่อสร้าง ที่อยู่อาศัย ตึกสูง พื้นผิวที่ปกคลุมดินที่เป็นวัสดุสีเข้มจากการพัฒนาเมือง ทำให้ความร้อนจากแสงอาทิตย์ถูกดูดซับไว้ในตอนกลางวัน และปล่อยความร้อนออกมาในเวลากลางคืน เมืองจึงมีอุณหภูมิสูงในเวลากลางคืน อุณหภูมิที่สูงขึ้นของบริเวณชุมชนหนาแน่นของเมืองจะเพิ่มการใช้เครื่องปรับอากาศเพื่อปรับอุณหภูมิภายในอาคารให้เหมาะแก่การทำกิจกรรมของมนุษย์ จึงทำให้เกิดการสะสมของพลังงานความร้อนตามอาคาร และการสูญเสียพื้นที่สีเขียวภายในเมืองยังทำให้ตัวช่วยที่ทำให้อุณหภูมิอากาศต่ำลงเนื่องจากการคายน้ำของพืชลดลง ปรากฏการณ์เกาะความร้อนส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมทั้งกายภาพและชีวภาพ และส่งผลต่อการดำรงชีวิต เช่น ภาวะขาดน้ำ ความเครียดจากความร้อน การจัดการความร้อนที่เพิ่มขึ้นจากปรากฏการณ์เกาะความร้อนสามารถจัดการได้โดยการวางผังเมือง เพิ่มพื้นที่สีเขียว การใช้วัสดุสีอ่อนเพื่อลดการดูดกลืนแสง และการออกแบบสิ่งก่อสร้างและอาคารที่คำนึงถึงทิศทางลม

การศึกษาเกี่ยวกับปรากฏการณ์เกาะความร้อน เรียนรู้จากโครงการ GLOBE ได้อย่างไร

     โครงการ GLOBE ได้แนะนำหลักวิธีการตรวจวัดที่เกี่ยวข้องกับเมืองในการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสภาพภูมิอากาศและสิ่งแวดล้อมของเมือง การประยุกต์ใช้หลักวิธีการตรวจวัดดิน (ลักษณะของดิน การแทรกซึมน้ำของดิน ความชื้นในดิน อุณหภูมิดิน) น้ำ (อุณหภูมิน้ำ) บรรยากาศ (อุณหภูมิอากาศ เมฆ หยาดน้ำฟ้า อุณหภูมิพื้นผิว ความชื้นสัมพัทธ์อากาศ) และสิ่งมีชีวิต/สิ่งปกคลุมดิน (ชีวมิติ สิ่งปกคลุมดิน) (ภาพ 2 ก) ซึ่งการจะใช้หลักวิธีการตรวจวัดใดนั้น จะขึ้นอยู่กับประเด็นที่ต้องการศึกษา ตัวอย่างเช่น พื้นที่สีเขียวในเมืองจะศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต/สิ่งปกคลุมดินและบรรยากาศ วัฏจักรพลังงานจะศึกษาความสัมพันธ์เกี่ยวกับปัจจัยบรรยากาศ การขยายของเมืองจะศึกษาความสัมพันธ์เกี่ยวกับสิ่งปกคลุมดิน วัฏจักรน้ำจะศึกษาความสัมพันธ์เกี่ยวกับปัจจัยบรรยากาศ ดินในเมืองจะศึกษาความสัมพันธ์เกี่ยวกับปัจจัยบรรยากาศ (ภาพ 2 ข)

ภาพ 2 ก หลักวิธีการตรวจวัดเกี่ยวกับเมือง

ภาพ 2 ข ประเด็นศึกษาวิจัยเกี่ยวกับเมือง ที่มา: GLOBE Program (2024)

ภาพจาก: https://www.eartheconomics.org/uhi

บทความนี้ขอเสนอชุดหลักวิธีการตรวจวัดที่ศึกษาปรากฏการณ์เกาะความร้อนซึ่งจะศึกษาปัจจัยด้านสิ่งปกคลุมดิน บรรยากาศ

หลักวิธีการตรวจวัดที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์เกาะความร้อนในเมือง (Urban Heat Island)

บรรยากาศ มีหลักวิธีการตรวจวัด ดังนี้

• อุณหภูมิอากาศ วัสดุและสิ่งก่อสร้างในเมืองมีผลต่อปริมาณความร้อนที่แผ่ออกจากพื้นผิวโลก ความร้อนที่แผ่ออกมานี้จะส่งผลกับอุณหภูมิอากาศ และส่งผลกระทบต่อเนื่องไปยังด้านอื่นของสิ่งแวดล้อม
• เมฆ ปริมาณเมฆปกคลุมในบริเวณเมืองมีผลต่อสมดุลพลังงานระหว่างพื้นดินและอากาศ เช่น อุณหภูมิผิวดิน ความชื้นสัมพัทธ์อากาศ และหยาดน้ำฟ้า เมืองยังส่งผลต่อการก่อตัวของเมฆ เนื่องจากจำกัดอัตราการระเหยของน้ำและอัตราการคายน้ำของพืช
• หยาดน้ำฟ้า บริเวณที่มีสิ่งปกคลุมดินที่เกิดจากมนุษย์สร้างขึ้น เช่น คอนกรีต หรือยางมะตอย จะมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดน้ำท่วมจากหยาดน้ำฟ้ามากกว่าบริเวณที่มีสิ่งปกคลุมดินตามธรรมชาติ
• อุณหภูมิพื้นผิว เป็นปัจจัยสำคัญที่จะใช้ประเมินการเกิดและความรุนแรงของปรากฏการณ์เกาะความร้อน อุณหภูมิพื้นผิวเป็นปัจจัยสำคัญที่จะใช้ประมาณสมดุลพลังงานของชุมชนเมือง เพราะเป็นปัจจัยที่ควบคุมการถ่ายเทความร้อนจากพื้นดินไปสู่อากาศที่เรียกว่าความร้อนสัมผัส
• ความชื้นสัมพัทธ์อากาศ การระเหยของน้ำช่วยลดอุณหภูมิของเมือง หากสิ่งที่ปกคลุมพื้นผิวเมืองจำพวกยางมะตอยและคอนกรีต ซึ่งไม่สามารถอุ้มน้ำได้ จะจำกัดอัตราการระเหยของน้ำจากผิวดินและดินชั้นล่าง อัตราการระเหยของน้ำที่น้อยลงจะส่งผลต่อความชื้นสัมพัทธ์อากาศในสภาพแวดล้อมเมือง

ภาพจาก: https://www.nlc.org/article/2023/02/13/urban-heat-island-effect-solutions-and-funding/

สิ่งมีชีวิต/สิ่งปกคลุมดิน มีหลักวิธีการตรวจวัด ดังนี้

• ชีวมิติ การตรวจวัดความสูงของต้นไม้และเรือนยอดในสภาพแวดล้อมเมือง ทำให้เข้าใจถึงปริมาณมากหรือน้อยของร่มเงาทางธรรมชาติว่ามีผลต่ออุณหภูมิพื้นผิว ความชื้น และภาระความร้อนของอาคารอย่างไร
• สิ่งปกคลุมดิน เมื่อพื้นที่ธรรมชาติได้กลายเป็นเมือง พืชพรรณที่ปกคลุมดินกลายเป็นพื้นผิวชนิดอื่น จึงจำเป็นที่จะต้องทราบว่าการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวส่งผลอย่างไรกับอุณหภูมิ อัตราส่วนรังสีสะท้อน สัมประสิทธิ์การปล่อยรังสี และสมดุลพลังงานระหว่างพื้นดินและอากาศ ความรู้ที่ได้จะช่วยในการขยายเมืองให้ได้รับผลกระทบทางนิเวศน้อยที่สุด

นักเรียนในโครงการ GLOBE ได้ประยุกต์ใช้หลักวิธีการตรวจวัดดังกล่าวทำงานวิจัยเกี่ยวกับปรากฏการณ์เกาะความร้อน ตัวอย่างงานวิจัยนักเรียนที่เกี่ยวกับปรากฏการณ์เกาะความร้อน ดังนี้

• Exploring the Relationship Between Land Cover Classifications and Urban Heat Island Intensity (https://www.globe.gov/do-globe/research-resources/student-research-reports/-/projectdetail/10157/exploring-the-relationship-between-land-cover-classifications-and-urban-heat-island-intensity)
• Assessing the Effects of Surface Temperature and Tree Coverage in Select Suburban Parks Assessing the Effects of Surface Temperature and Tree Coverage in Select Suburban Parks (https://www.globe.gov/do-globe/research-resources/student-research-reports/-/projectdetail/globe/assessing-the-effects-of-surface-temperature-and-tree-coverage-in-select-suburban-parks)

ปัจจุบันทั่วโลกได้พัฒนาและขยายขนาดเมือง การอพยพและเพิ่มจำนวนประชากรในเมืองใหญ่ ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงการใช้ประโยชน์ที่ดินและการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น และส่งผลต่อสภาพแวดล้อมและคุณภาพชีวิตของมนุษย์ การสร้างความเข้าใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์เกาะความร้อน ใช้องค์ความรู้รับมือและจัดการกับผลที่จะเกิดตามมา จะเป็นประโยชน์ต่อการดำรงชีวิตของสมาชิกที่อาศัยในเมืองนั้น

สามารถศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับปรากฏการณ์เกาะความร้อนได้ที่

• The GLOBE Program: Urban Heat Island Effect Surface Temperature Intensive Observation Period (https://www.globe.gov/web/surface-temperature-field-campaign)

บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของนิตยสาร สสวท. ปีที่ 52 ฉบับที่ 246 มกราคม – กุมภาพันธ์ 2567

ผู้อ่านสามารถติดตามบทความที่น่าสนใจเพิ่มเติมได้ที่ https://emagazine.ipst.ac.th/246/32/

บรรณานุกรม

GLOBE Program. Urban Heat Island Effect Surface Temperature Intensive Observation Period. Retrieved February 7, 2024, from https://www.globe.gov/web/ surface-temperature-field-campaign.

GLOBE Program. Urban Protocol Bundle. Retrieved February 7, 2024, from https://www.globe.gov/web/earth-systems/bundles/air-quality-bundle.

My Nasa Data. Urban Heat Islands. Retrieved February 7, 2024, from https://mynasadata.larc.nasa.gov/basic-page/urban-heat-islands.

กรมอุตุนิยมวิทยา. การคาดหมายลักษณะอากาศช่วงฤดูร้อนของประเทศไทย พ.ศ.2567. สืบค้นเมื่อ 7 กุมภาพันธ์ 2567. จาก http://climate.tmd.go.th/content/file/2954.

สำนักงานนโยบายและแผนทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม. ปรากฏการณ์ “เกาะความร้อน” เรื่องใกล้ตัวของคนเมือง สืบค้นเมื่อ 7 กุมภาพันธ์ 2567 จาก https://www.onep.go.th/%E0%B8%9B%E0%B8%A3%E0%B8%B2%E0%B8%81%E0%B8%8F%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B8%93%E0%B9%8C%20%E0%B9%80%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%B0%E0%B8%84%E0%B8%A7%E0%B8%B2%E0%B8%A1%E0%B8%A3%E0%B9%89%%20E0%B8%AD/.