پیشبرد شهرهای بدون کربن از طریق زیرساخت سبز شهری در کرج
پیشبرد شهرهای بدون کربن از طریق زیرساخت سبز شهری در کرج (به انگلیسی: Advancing Zero-Carbon Cities through Urban Green Infrastructure in Karaj, Iran) مقاله‌ای پژوهشی از مهسا سلیمی، محسن کافی و مهدی خان‌سفید است که در سال ۲۰۲۵ در نشریه Journal of Contemporary Urban Affairs منتشر شده است. این پژوهش ظرفیت زیرساخت سبز شهری را برای کاهش دمای سطح زمین، افزایش پوشش گیاهی و بهبود شاخص‌های مرتبط با کربن در منطقه یک شهر کرج بررسی می‌کند. در این مطالعه، ترکیبی از تحلیل تصاویر ماهواره‌ای و شبیه‌سازی اقلیم خردمقیاس برای ارزیابی تأثیر بام‌های سبز، دیوارهای سبز، پوشش خزه‌ای و پنل‌های ریزجلبکی به کار گرفته شده است.[۱]
مشخصات پژوهش
| عنوان | مشخصات |
|---|---|
| عنوان فارسی | پیشبرد شهرهای بدون کربن از طریق زیرساخت سبز شهری در کرج |
| عنوان انگلیسی | Advancing Zero-Carbon Cities through Urban Green Infrastructure in Karaj, Iran |
| نویسندگان | مهسا سلیمی، محسن کافی و مهدی خان‌سفید |
| وابستگی سازمانی نویسندگان | گروه علوم باغبانی و معماری منظر، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران |
| سال انتشار | ۲۰۲۵ |
| نشریه | Journal of Contemporary Urban Affairs |
| دوره و شماره | دوره ۹، شماره ۲ |
| صفحات | ۵۶۶ تا ۵۸۳ |
| نوع مقاله | پژوهشی |
| ناشر | دانشگاه آلانیا، ترکیه |
| زبان مقاله | انگلیسی |
| شناسه DOI | 10.25034/ijcua.2025.v9n2-12 |
| دسترسی به متن کامل | دریافت فایل کامل مقاله |
هدف و مسئله پژوهش
این پژوهش با هدف بررسی نقش زیرساخت سبز شهری در کاهش آثار زیست‌محیطی توسعه متراکم شهری و کمک به تحقق الگوی شهر بدون کربن انجام شده است. نویسندگان معتقدند شهرهای واقع در مناطق خشک و نیمه‌خشک، به دلیل محدودیت پوشش گیاهی، افزایش تراکم ساختمانی و رشد فعالیت‌های شهری، با چالش‌هایی مانند افزایش دمای سطح زمین، تشدید جزیره حرارتی شهری و افزایش آلاینده‌های جوی روبه‌رو هستند.
منطقه یک کرج به‌عنوان محدوده مطالعه انتخاب شده است؛ منطقه‌ای که به گزارش مقاله، با تراکم جمعیتی و ساختمانی بالا و کمبود فضای سبز سرانه مواجه است. پژوهشگران در پی پاسخ به این پرسش بوده‌اند که آیا ترکیب راهکارهای مختلف زیرساخت سبز، به‌ویژه روش‌هایی که به زمین افقی گسترده نیاز ندارند، می‌تواند شاخص‌های پوشش گیاهی، دمای سطح زمین و وضعیت کربن را در چنین محدوده‌ای بهبود دهد.
مقاله همچنین به کمبود مطالعاتی اشاره می‌کند که داده‌های سنجش از دور را با مدل‌سازی اقلیم خردمقیاس در شهرهای نیمه‌خشک خاورمیانه ترکیب کرده باشند. از این منظر، مطالعه کرج تلاشی برای بررسی امکان استفاده از راهکارهای ترکیبی سبز در بافت متراکم شهری است.[۱]
روش پژوهش
پژوهش از روش ترکیبی تحلیل داده‌های ماهواره‌ای و شبیه‌سازی محیطی استفاده کرده است. محدوده مطالعه، منطقه یک شهرداری کرج با مساحتی در حدود ۱۲٫۵ کیلومتر مربع است. بر اساس اطلاعات ارائه‌شده در مقاله، جمعیت این منطقه در سال ۲۰۲۴ بیش از ۱۶۳ هزار نفر و سرانه فضای سبز آن حدود ۴٫۲ مترمربع بوده است. همچنین، تحلیل شاخص پوشش گیاهی نشان داده است که ۱۱٫۳ درصد از مساحت منطقه از پوشش گیاهی با تراکم متوسط تا زیاد برخوردار بوده است.
برای ارزیابی وضعیت محیطی، سه شاخص اصلی بررسی شده‌اند:
- **شاخص پوشش گیاهی تفاضلی نرمال‌شده (NDVI):** برای بررسی میزان و تغییرات پوشش گیاهی، با استفاده از داده‌های ماهواره MODIS؛
- **دمای سطح زمین (LST):** برای ارزیابی وضعیت حرارتی سطح شهر، با استفاده از تصاویر ماهواره Landsat-8؛
- **غلظت مونوکسید کربن (CO):** با استفاده از داده‌های ماهواره Sentinel-5P، به‌عنوان شاخص جانشین برای برآورد تغییرات مرتبط با دی‌اکسید کربن.
داده‌های ماهواره‌ای مربوط به بازه زمانی اکتبر ۲۰۲۴ تا مارس ۲۰۲۵ از طریق بستر Google Earth Engine استخراج و پردازش شده‌اند. برای تحلیل مکانی و تهیه نقشه‌ها از نرم‌افزار QGIS و برای شبیه‌سازی شرایط اقلیمی در مقیاس محله و ساختمان از نرم‌افزار ENVI-met نسخه ۵٫۱ استفاده شده است.
در مرحله بعد، دو سناریو با یکدیگر مقایسه شده‌اند:
- **سناریوی الف؛ وضعیت موجود:** شرایط فعلی منطقه با میزان محدود زیرساخت سبز؛
- **سناریوی ب؛ وضعیت مداخله پیشنهادی:** افزودن مجموعه‌ای از عناصر زیرساخت سبز شامل بام‌های سبز، دیوارهای پوشیده از گیاه، پوشش‌های خزه‌ای و سامانه‌های پنل ریزجلبکی.
برای تعیین محل و میزان مداخلات، ویژگی‌هایی مانند مساحت بام‌ها، جهت نمای ساختمان‌ها، شرایط کالبدی و امکان اجرای پوشش گیاهی در نظر گرفته شده است. سپس نتایج دو سناریو از نظر تغییرات پوشش گیاهی، دمای سطح زمین و شاخص‌های مرتبط با کربن مقایسه شده‌اند.[۱]
یافته‌های پژوهش
وضعیت پوشش گیاهی و فضای سبز منطقه
بر اساس اطلاعات مقاله، منطقه یک کرج با وجود تراکم بالای جمعیت و ساخت‌وساز، از نظر فضای سبز سرانه و پوشش گیاهی با محدودیت روبه‌رو است. سرانه فضای سبز این منطقه حدود ۴٫۲ مترمربع گزارش شده و تنها ۱۱٫۳ درصد از مساحت آن دارای پوشش گیاهی با تراکم متوسط تا زیاد بوده است.
نتایج شبیه‌سازی سناریوی مداخله نشان می‌دهد که ترکیب زیرساخت‌های سبز افقی و عمودی می‌تواند شاخص پوشش گیاهی منطقه را بهبود دهد. مقدار میانگین شاخص NDVI در مقایسه دو سناریو از ۰٫۲۱ به ۰٫۳۸ افزایش یافته است؛ تغییری که معادل رشد نسبی حدود ۸۱ درصدی این شاخص است.
نویسندگان، استفاده از بام‌های سبز و دیوارهای سبز را برای افزایش پوشش گیاهی در محدوده‌هایی که امکان توسعه پارک‌ها و فضاهای سبز گسترده وجود ندارد، از راهکارهای قابل بررسی معرفی کرده‌اند.[۱]
تأثیر زیرساخت سبز بر کاهش دمای سطح زمین
یکی از یافته‌های اصلی پژوهش، کاهش دمای سطح زمین در سناریوی مداخله است. بر اساس نتایج شبیه‌سازی، میانگین دمای سطح زمین در محدوده مورد مطالعه حدود ۴٫۱ درجه سانتی‌گراد کاهش یافته است. مقاله این تغییر را معادل کاهش نسبی ۱۲٫۳ درصدی دمای سطح زمین معرفی می‌کند.
میزان کاهش دما در همه انواع زیرساخت سبز یکسان نبوده است. بر اساس نتایج ارائه‌شده، بیشترین کاهش موضعی دما در برخی نقاط به حدود ۶٫۳ درجه سانتی‌گراد رسیده است. همچنین، پنل‌های ریزجلبکی در برخی نقاط دارای دمای اولیه بالا، کاهش دمایی حدود ۲٫۲ درجه سانتی‌گراد ایجاد کرده‌اند.
در جدول مقایسه‌ای مقاله، میزان متوسط کاهش دمای سطح زمین برای انواع مداخلات به این صورت گزارش شده است:
| نوع زیرساخت سبز | مساحت مداخله (مترمربع) | میانگین کاهش دما (درجه سانتی‌گراد) |
|---|---|---|
| بام سبز | ۴۲٬۰۰۰ | ۲٫۸ |
| دیوار سبز | ۱۵٬۵۰۰ | ۱٫۶ |
| پنل ریزجلبکی | ۷٬۸۰۰ | ۰٫۹ |
| پوشش خزه‌ای | ۹٬۲۰۰ | ۱٫۴ |
بر اساس تفسیر نویسندگان، سایه‌اندازی، تبخیر و تعرق و تغییر ویژگی‌های حرارتی سطح از جمله سازوکارهایی هستند که می‌توانند در کاهش دمای محیط شهری نقش داشته باشند. این نتایج بر اهمیت ترکیب مداخلات سبز در سطوح افقی و عمودی ساختمان‌ها تأکید می‌کند.[۱]
تغییرات شاخص‌های مرتبط با کربن
پژوهشگران برای بررسی تغییرات مرتبط با کربن از داده‌های مونوکسید کربن ماهواره Sentinel-5P استفاده کرده‌اند. در سناریوی مداخله، مقدار شاخص مورد استفاده برای برآورد وضعیت کربن از ۴۴۱٫۸ به ۴۲۱٫۴ واحد گزارش‌شده در مقاله کاهش یافته است؛ تغییری که نویسندگان آن را معادل کاهش ۴٫۶ درصدی معرفی کرده‌اند.
با این حال، این نتیجه باید با توجه به روش اندازه‌گیری مقاله تفسیر شود. داده ماهواره‌ای مورد استفاده مستقیماً غلظت دی‌اکسید کربن را اندازه‌گیری نمی‌کند، بلکه غلظت مونوکسید کربن به‌عنوان شاخص جانشین برای برآورد تغییرات مرتبط با دی‌اکسید کربن به کار رفته است. مقاله نیز تصریح می‌کند که به دلیل نبود داده‌های زمینی کافی برای اندازه‌گیری مستقیم CO₂، امکان اعتبارسنجی کامل این شاخص فراهم نبوده است.
در نتایج شبیه‌سازی، کاهش موضعی شاخص‌های مرتبط با کربن برای انواع مختلف زیرساخت سبز نیز گزارش شده است. نویسندگان پنل‌های ریزجلبکی و پوشش‌های خزه‌ای را به دلیل ظرفیت جذب کربن و امکان استفاده در سطوح محدود شهری، از گزینه‌های قابل بررسی معرفی می‌کنند.[۱]
الگوی پیشنهادی زیرساخت سبز شهری
یکی از بخش‌های کاربردی پژوهش، پیشنهاد ترکیبی از عناصر سبز متناسب با ویژگی‌های کالبدی منطقه یک کرج است. در این الگو، به جای اتکا به توسعه پارک‌ها و فضاهای سبز افقی، از سطوح ساختمان‌ها، بام‌ها، نماها و فضاهای عمومی برای گسترش پوشش گیاهی استفاده می‌شود.
مداخلات پیشنهادی مقاله شامل موارد زیر است:
- **بام‌های سبز:** استفاده از بام‌های مسطح با مساحت بیش از ۱۰۰ مترمربع و شرایط سازه‌ای مناسب برای ایجاد پوشش گیاهی؛
- **دیوارهای سبز:** نصب پوشش گیاهی در نماهای مناسب، به‌ویژه نماهای رو به جنوب ساختمان‌های بلندمرتبه؛
- **پنل‌های ریزجلبکی:** استفاده از سامانه‌های زیستی مبتنی بر ریزجلبک در ساختمان‌های عمومی و نهادی؛
- **پوشش‌های خزه‌ای:** استفاده از پنل‌های خزه در فضاهای پیاده‌رو، تقاطع‌ها و سطوح مناسب شهری.
در طراحی سناریوی پیشنهادی، مساحت بام‌های سبز ۴۲ هزار مترمربع، دیوارهای سبز ۱۵ هزار و ۵۰۰ مترمربع، پنل‌های ریزجلبکی ۷ هزار و ۸۰۰ مترمربع و پوشش‌های خزه‌ای ۹ هزار و ۲۰۰ مترمربع در نظر گرفته شده است.
مقاله همچنین استفاده از گونه‌های گیاهی و زیستی سازگار با اقلیم خشک و نیمه‌خشک را مطرح می‌کند. در فهرست پیشنهادی آن، گیاهانی مانند خرفه، تاج‌خروس، سورگوم و سدوم، در کنار گونه‌هایی از خزه‌ها و ریزجلبک‌هایی مانند کلرلا و اسپیرولینا معرفی شده‌اند.[۱]
محدودیت‌های پژوهش
نویسندگان به چند محدودیت در مطالعه اشاره کرده‌اند. نخست آنکه استفاده از داده‌های مونوکسید کربن به‌عنوان شاخص جانشین دی‌اکسید کربن، به‌ویژه در نبود اندازه‌گیری زمینی مستقیم، با عدم‌قطعیت همراه است. دوم آنکه مدل‌سازی ENVI-met با وجود امکان بررسی تغییرات اقلیمی در مقیاس خرد، نمی‌تواند همه پیچیدگی‌های فرایندهای جوی، تغییرات روزانه و تعاملات سطح و جو را به‌طور کامل بازنمایی کند.
از سوی دیگر، سناریوهای زیرساخت سبز در این پژوهش به‌صورت مدل‌سازی‌شده بررسی شده‌اند و نتایج آن‌ها حاصل اجرای واقعی و پایش بلندمدت این تأسیسات در سطح شهر نیست. هزینه اجرا، نگهداری و موانع نهادی و مقرراتی نیز از جمله موضوعاتی هستند که به ارزیابی‌های تکمیلی نیاز دارند.
نویسندگان پیشنهاد می‌کنند در مطالعات بعدی، دوره‌های کامل سالانه، ایستگاه‌های زمینی سنجش دی‌اکسید کربن، تحلیل هزینه و فایده و اجرای آزمایشی واقعی در نقاط مختلف شهر مورد توجه قرار گیرد.[۱]
اهمیت پژوهش برای استان البرز
این پژوهش از آن جهت برای استان البرز اهمیت دارد که یکی از مسائل توسعه شهری کرج، محدودیت فضا برای گسترش فضای سبز در بافت‌های متراکم و افزایش فشارهای زیست‌محیطی ناشی از توسعه شهری است. مطالعه منطقه یک کرج نشان می‌دهد که برای بهبود شرایط محیطی شهر، می‌توان علاوه بر ایجاد و توسعه پارک‌ها و فضاهای سبز عمومی، از ظرفیت بام‌ها، نماها و سایر سطوح ساخته‌شده نیز استفاده کرد.
از دیگر جنبه‌های مهم پژوهش، توجه به تناسب راهکارهای سبز با اقلیم نیمه‌خشک کرج است. استفاده از گونه‌های گیاهی سازگار با شرایط اقلیمی و ترکیب پوشش گیاهی افقی و عمودی می‌تواند در طراحی مداخلات شهری مورد توجه قرار گیرد.
نتایج این مطالعه همچنین برای برنامه‌ریزی شهری و مدیریت فضای سبز کرج قابل استفاده است؛ با این ملاحظه که ارقام ارائه‌شده، نتایج یک سناریوی مدل‌سازی‌شده در منطقه یک هستند و برای تصمیم‌گیری اجرایی در سایر مناطق شهر، به بررسی‌های محلی، ارزیابی اقتصادی، سنجش نیاز آبی و پایش میدانی نیاز است.[۱]