Opracowanie: dr Joanna Wieczorek, IMGW-PIB CMM

W upalne dni dopływ bezpośredniego promieniowania słonecznego ma największy wpływ na rzeczywiste obciążenie organizmu i nasze odczucia termiczne. Poszukiwanie cienia to jedna ze strategii radzenia sobie z upałem. Jeśli przebywamy w mieście, w labiryncie nagrzanych powierzchni z niewielkim przewietrzaniem to pobyt w cieniu może nie przynieść oczekiwanej ulgi – tj. sprowadzić nas w warunki termicznego komfortu, ale z pewnością pomoże nieco zniwelować odczucie gorąca w naszym otoczeniu.

Znaczenie cienia

Ile może dać nam cień? Albo jaka konkretnie będzie różnica obciążenia organizmu w dniu upalnym i słonecznym, a takim z większym zachmurzeniem, które nieco ograniczy natężenie promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni ziemi? Posługujemy się modelami, więc jesteśmy to w stanie teoretycznie oszacować. W tym celu skorzystamy z modelu bilansu cieplnego ciała człowieka wg Fiali, policzymy średnią temperaturę promieniowania (Tmrt, RayMan) i wartość wskaźnika Universal Thermal Climate Index (UTCI) w terenie otwartym. Otrzymany wynik wskaże nam jaki byłby poziom reakcji fizjologicznych w organizmie – w porównaniu do tych obserwowanych w warunkach eksperymentalnych, i w jakim tempie następowałyby fizjologiczne zmiany w organizmie – czyli możemy ocenić z jakim obciążeniem w danych warunkach musi zmierzyć się układ wewnętrznej termoregulacji. Więcej o wskaźniku https://www.igipz.pan.pl/tl_files/igipz/ZGiK/opracowania/indywidualne/blazejczyk/UTCI-1.pdf

Unikanie bezpośredniej ekspozycji na promieniowanie słoneczne w godzinach południowych może realnie zniwelować obciążenie organizmu gorącem. Nawet o jedną klasę. I to w warunkach dnia ekstremalnie gorącego, gdy wartość pomiarowa temperatury powietrza (mierzonej w cieniu) przekracza 36 stopni Celsjusza! Nasze symulacje dotyczyły terenu otwartego (nie rozważaliśmy promieniowania cieplnego obiektów otoczeniu) i suchej masy powietrza – taka najczęściej napływa nad Polskę z południa Europy i kojarzy się z dniami upalnymi. To, że silnego obciążenia gorącem (UTCI>32°C) możemy doświadczyć nie tylko w dni upalne (Ta>30°C) pokażemy w innym wpisie.

A jakie wspomniana redukcja obciążenia w cieniu – o klasę UTCI, będzie miała fizjologiczne znaczenie? Zmęczenie upałem będzie postępowało wolniej; odczuwalnie „ekstremalnie” lub „bardzo gorąco” pojawi się przy dłuższej ekspozycji, w jej czasie pocenie się będzie przebiegać z niego mniejszym natężeniem, choć i tak znacznym, natomiast jest szansa, że uda się nam nadążyć z uzupełnianiem płynów. W ten sposób uda się również – przy lepszej wydolności procesów fizjologicznych – zniwelować postępujący wzrost temperatury wewnętrznej ciała, a więc z większym prawdopodobieństwem uniknąć przykrych skutków przegrzania, jak skurcze cieplne, bądź tych bardziej poważnych, bezpośrednio zagrażających naszemu zdrowiu. Cień ma znaczenie. Więcej o poziomie reakcji przy danej wartości UTCI w tabeli 5 https://www.igipz.pan.pl/tl_files/igipz/ZGiK/opracowania/indywidualne/blazejczyk/UTCI-1.pdf

A na Brackiej w Krakowie…

Akurat na Brackiej północno-południowa ekspozycja ulicy oraz jej szerokość gwarantują, że chociaż część dna „kanionu ulicznego” będzie zacieniona przez dłuższy czas letniego dnia. Przebywanie w ulicznym kanionie rodzi inne komplikacje – nawet w cieniu te sztuczne i słabo wentylowane powierzchnie będą się nagrzewać, kumulować i oddawać ciepło. Ale zważając na przemieszczanie się po mieście i tak lepiej wybrać Bracką niż przejście przez Rynek, pomiędzy Sukiennicami a Bazyliką Mariacką. Tam większy obszar cienia od Sukiennic dopiero wieczorem.

Obszary zacienione w Krakowie w dniu 1 sierpnia 2017 roku

12 UTC/ 14:00 czasu urzędowego

18 UTC/ 20:00 czasu urzędowego

W przestrzeni miejskiej cienia najlepiej poszukiwać w dobrze wentylowanych przestrzeniach, nieograniczonych zwartą zabudową. W centralnej części Krakowa najlepszym miejscem do odpoczynku od upału mogą okazać się Planty. Zieleń miejska jest jednym ze skutecznych metod melioracji klimatu.

Termiczny cień

Jak działa cień termiczny dobrze widać na poniższym filmie. Korony drzew nie są całkowicie nieprzepuszczalne dla padających promieni słonecznych ale skutecznie będą ograniczać część jego dopływu, ograniczając w ten sposób transfer energii cieplnej. Zatem poza poprawą jakości powietrza, zieleń miejska, a także inne obiekty tzw „małej architektury”, poprzez formowanie zacienienia mają istotne znaczenie w redukcji nagrzewania się powierzchni terenu. A to przekłada się na mniej obciążające środowisko termiczne. Choć w sytuacji dużej wilgotności paradoksalnie okresami obciążenie termiczne w przestrzeniach zielonych może okresowo wzrastać. Można się przekonać odwiedzając wybraną palmiarnię czy pawilon tropikalny w ogrodzie zoologicznym.

“Thermal Shadow” https://www.youtube.com/watch?v=vwZZ8mAhFFM

To, co dokładnie obserwujemy na filmie to chłodniejsza powierzchnia (w obszarze cienia) kamiennej ściany, która uległa mniejszemu nagrzaniu z powodu zasłonięcia jej przez stojącego na pierwszym planie mężczyznę. Obraz przypomina ten, jaki uzyskujemy z kamery termowizyjnej, gdzie obiekty emitujące więcej energii (o wyższej temperaturze powierzchni) obserwowane są jako jaśniejsze. Efekt cienia termicznego utrzyma się jedynie kilka minut, jeśli usuniemy obiekt zasłaniający powierzchnię.

W praktyce poza miejscami stale zacienionymi przez roślinność nieco lepszych warunków termicznych można poszukiwać w podcieniach budynków, przejściach z markizami, w sąsiedztwie altan, porośniętych roślinnością ścian budynków czy pomników. I na stosowanie rozwiązań przesłaniających, w postaci małej architektury decyduje się coraz więcej miast. Bez wątpienia jest to dobry kierunek w perspektywie adaptacji przestrzeni do zmiany klimatu. A, że na efekty – uzyskanie odpowiedniego stopnia rozwoju zieleni, trzeba będzie chwilę poczekać te działania warto realizować z wyprzedzeniem.

Obciążenie gorącem a punkty na egzaminie

Może się wydawać, że „szybki dojazd” czy stosunkowo krótkie przemieszczanie się w przestrzeni miejskiej – by dotrzeć do kolejnego klimatyzowanego pomieszczenia, czyli jedynie krótkotrwały pobyt w warunkach silnego obciążenia gorącem na zewnątrz, raczej nie narazi nas na życiowo znaczące konsekwencje.

Badania przeprowadzone na grupie niemal 100 japońskich studentów demonstrują, że nawet taka ekspozycja, przy stosunkowo niewielkim poziomie aktywności jak chodzenie, może okazać się na tyle męcząca, że uzyskiwane wyniki prostych testów sprawności umysłowej będą słabsze, rzędu 5% względem próby kontrolnej dla danej grupy. Zwłaszcza u osób, które poprzedzającej nocy spały krócej niż 5 godzin (co w warunkach nocy upalnej może nie być kwestią złego wyboru co rzeczywistych możliwości). W innych badaniach potwierdzono poprzednio, że mózg reaguje na obciążenie gorącem, co ma istotny wpływ na nasze zdolności poznawcze. W jakim stopniu mogą one zaważyć na naszych wyborach? Zapewne zależnie od egzaminu, choć redukcja wyniku o 5% może stanowić istotną różnicę…

Test 1 – kontrolny dla grup A,B,C w pomieszczeniu klimatyzowanym; grupa A – pozostawała w pomieszczeniu klimatyzowanym w ciągu całego eksperymentu, w przerwach między testami przemieszczała się po pomieszczeniu, grupa B – wychodziła w na zewnątrz i 15min spędzała w pozycji siedzącej, grupa C – wychodziła w na zewnątrz i 15min spędzała chodząc po terenie, [Asano et al., 2022]

Polecamy takie wybory, by jak najczęściej unikać niepotrzebnego eksponowania organizmu na nadmierne obciążenie cieplne, a o przebiegu i wynikach całego eksperymentu można przeczytać w publikacji https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360132322001391