Upał nie wszędzie zabija tak samo. Mapa pokaże najgorsze miejsca

Termometr na dworcu autobusowym pokazuje 37 st. C, więc całe miasto ma 37 st. C? Dla lekarza, urbanisty albo osoby próbującej ustalić, gdzie fala upałów wyrządzi największe szkody, już niekoniecznie. Kilka ulic dalej mogą zmienić się wysokość budynków, ilość asfaltu, dostęp do cienia, wilgotność i wiatr. Naukowcy z USA stworzyli więc model, który dzieli metropolię na kwadraty o powierzchni około 1 km kw. i pokazuje, jak naprawdę zmieniają się warunki cieplne wewnątrz miasta.

Projekt nazywa się HUMID-Atlanta, czyli High-resolution Urban Meteorology for Impacts Dataset for Atlanta Metropolitan Region. Przygotowali go naukowcy z NSF National Center for Atmospheric Research, Emory University i University of North Carolina at Chapel Hill. Bazę opisali w czasopiśmie Scientific Data, a teraz pokazują, do czego można ją wykorzystać w praktyce.

Najprościej mówiąc, naukowcy nie chcą już traktować Atlanty jak jednego punktu na mapie pogodowej. Zbiór obejmuje lata 2010-2023 i ma rozdzielczość 1 km x 1 km. Badacze odtworzyli więc warunki pogodowe w tysiącach fragmentów aglomeracji, zamiast przypisywać całemu obszarowi pomiar z kilku stacji meteorologicznych. To szalenie istotne, bo miasto samo tworzy własną pogodę.

Szeroka ulica bez drzew zachowuje się inaczej niż osiedle pełne zieleni. Wysokie budynki mogą odcinać wiatr, ale też tworzyć cień. Beton i asfalt nagrzewają się w dzień i długo oddają energię nocą. Wilgotność potrafi natomiast sprawić, że identyczna temperatura zaczyna być dla organizmu znacznie bardziej obciążająca. Podczas tegorocznych upałów w Polsce dobrze było widać, że nawet w obrębie jednego miasta dostęp do chłodu jest bardzo nierówny. HUMID próbuje te różnice zamienić w konkretne dane.

Pierwsza wersja HUMID już wcześniej obejmowała całe kontynentalne Stany Zjednoczone z rozdzielczością 1 km, ale była znacznie prostsza. W przypadku Atlanty naukowcy dołożyli model WRF-Urban, czyli specjalną wersję systemu Weather Research and Forecasting przygotowaną do symulowania pogody w miastach.

Model dostaje informacje o typie zabudowy, gęstości miasta czy wysokości budynków. Dzięki temu może uwzględnić np. to, że w jednym miejscu wiatr swobodnie przepływa, a kilkaset metrów dalej zostaje ograniczony przez gęstą zabudowę. Do tego dochodzą rzeczywiste obserwacje meteorologiczne. Temperatura i wilgotność z symulacji zostały dodatkowo skorygowane za pomocą uczenia maszynowego. Efektem nie jest więc po prostu kolejna mapa temperatury powierzchni widzianej przez satelitę. HUMID-Atlanta opisuje warunki w powietrzu, w którym rzeczywiście znajduje się człowiek.

Co jeszcze ciekawsze, baza nie kończy się na samej temperaturze. Naukowcy obliczają kilka różnych wskaźników stresu cieplnego, w tym klasyczny Heat Index, Humidex, temperaturę mokrego termometru WBGT, Universal Thermal Climate Index oraz temperaturę odczuwalną. Każdy z nich patrzy na upał trochę inaczej. Jest to ważne, ponieważ 35 st. C przy suchym powietrzu i lekkim wietrze nie oznacza dla organizmu tego samego, co 35 st. C przy wysokiej wilgotności i niemal całkowitym braku ruchu powietrza.

Dlatego właśnie informacje o samych maksymalnych temperaturach mogą ukrywać najniebezpieczniejsze miejsca. Właśnie tutaj nowa mapa zaczyna robić się naprawdę ciekawa. Dane meteorologiczne można zestawić z informacjami o hospitalizacjach i sprawdzić, czy konkretne kombinacje temperatury, wilgotności, wiatru oraz rodzaju zabudowy powodują nagły wzrost liczby pacjentów.

Pierwszym konkretnym zastosowaniem nowego rozwiązania jest ostre uszkodzenie nerek. Zespół kierowany przez Andrew Newmana z NSF NCAR wspólnie z badaczami Emory University wykorzystuje HUMID-Atlanta, aby dokładniej sprawdzić zależność między falami gorąca a przypadkami acute kidney injury, czyli gwałtownego pogorszenia funkcjonowania nerek.

To schorzenie jest jednym z problemów zdrowotnych związanych z ekstremalnym upałem i odwodnieniem. Dotychczas takie analizy często miały jednak dość poważną wadę. Pacjenta mieszkającego w centrum, na przedmieściach i na terenach bardziej wiejskich można było przypisać do bardzo podobnych danych pogodowych, mimo że jego rzeczywista ekspozycja na gorąco wyglądała zupełnie inaczej.

Teraz badacze mogą cofnąć się do konkretnego dnia i fragmentu aglomeracji, a następnie sprawdzić, jakie warunki panowały właśnie tam. Jeżeli okaże się, że określone dzielnice regularnie generują więcej przypadków problemów zdrowotnych podczas fal gorąca, miasto dostaje znacznie konkretniejszą informację, niż po prostu komunikat, że będzie upalnie.

I właśnie zastosowania praktyczne mogą być najważniejszą częścią całego projektu. Jeśli wiadomo, że podczas określonego typu pogody szczególnie niebezpieczna robi się konkretna część miasta, można tam skierować pomoc wcześniej.

Może to oznaczać otwarcie punktów chłodzenia, wysyłanie ostrzeżeń do mieszkańców, zmianę godzin pracy części usług, przygotowanie szpitali albo działania długoterminowe: sadzenie drzew, tworzenie zacienionych przestrzeni czy przebudowę ulic. Polskie miasta również zaczynają tworzyć tzw. Miejsca Chłodu. Problem w tym, że samo postawienie ich gdzieś w mieście nie musi oznaczać, że znajdą się tam, gdzie są najbardziej potrzebne. Dane o rozdzielczości kilometra mogą pomóc tę decyzję podjąć znacznie rozsądniej.

Podobnie jest z zielenią. Wiemy już, że roślinność może realnie obniżać obciążenie cieplne budynków, ale w skali całego miasta najważniejsze staje się pytanie, gdzie każda taka interwencja da największy efekt?

Nowa wersja HUMID obejmuje obecnie aglomerację Atlanty. Nie można więc otworzyć tej mapy i sprawdzić, która ulica w Krakowie, Warszawie czy Wrocławiu będzie najniebezpieczniejsza podczas kolejnej fali upałów.

Naukowcy już jednak rozszerzyli dane dla Atlanty do 2025 r. i rozmawiają o zastosowaniu tej samej metody w innych dużych miastach. Docelowo chcą przygotować podobne dane dla całych kontynentalnych Stanów Zjednoczonych, a w dalszej perspektywie nawet dla innych części świata.

Przeczytaj także:

System mógłby też przestać patrzeć wyłącznie w przeszłość. Tzu-Shun Lin, główny autor pracy, wskazuje możliwość wykorzystania tej metody do prognozowania warunków podczas przyszłych fal gorąca. Wtedy z bazy historycznych danych zrobiłby się system wczesnego ostrzegania, który nie mówi tylko, że jutro będzie 39 st. C, ale również, że w tych częściach miasta sytuacja może być szczególnie groźna.

I właśnie tego dziś brakuje w wielu ostrzeżeniach pogodowych. Upał nadal opisujemy jedną liczbą dla miasta liczącego setki kilometrów kwadratowych. Tymczasem dla człowieka różnica między ulicą pełną drzew a nagrzanym parkingiem otoczonym betonem może być znacznie ważniejsza, niż różnica między 35 a 36 st. C na oficjalnej stacji pogodowej.

*Źródło grafiki wprowadzającej: Xurzon, Getty Images, Canva Pro