تحولات جغرافیایی و گسترش شهر نشینی در عصر حاضر
فرزانه جعفری همبری، توانانیوز ـ گسترش شهرنشینی یکی از مهم‌ترین تحولات جغرافیایی عصر حاضر است. توسعه کالبدی شهرها، تغییر کاربری اراضی، کاهش پوشش گیاهی و افزایش سطوح نفوذناپذیر، روابط میان سطح...
فرزانه جعفری همبری، توانانیوز ـ گسترش شهرنشینی یکی از مهم‌ترین تحولات جغرافیایی عصر حاضر است. توسعه کالبدی شهرها، تغییر کاربری اراضی، کاهش پوشش گیاهی و افزایش سطوح نفوذناپذیر، روابط میان سطح زمین و جو را دگرگون می‌کنند. در سال‌های اخیر، پژوهشگران توجه بیشتری به این پرسش داشته‌اند که آیا شهرها تنها در برابر بارش‌های حدی آسیب‌پذیرند یا خود نیز می‌توانند بر شدت و توزیع مکانی بارش اثر بگذارند.
مقاله مروری Co-evolution of cities and extreme rainfall در مجله علمی Nature Cities در ۱ اکتبر ۲۰۲۶ منتشر شد. این مقاله شواهد مشاهداتی، نظری و مدل‌سازی را درباره تعامل شهرها و سامانه‌های بارشی جمع‌بندی می‌کند و بر ضرورت وارد کردن این برهم‌کنش در ارزیابی خطر سیلاب، مدیریت منابع آب و برنامه‌ریزی شهری تأکید دارد.
۲. سازوکارهای اثرگذاری شهر بر جو
نخست، جزیره حرارتی شهری است. ساختمان‌ها، آسفالت و بتن انرژی خورشیدی را جذب و ذخیره می‌کنند و گرمای ناشی از فعالیت‌های انسانی نیز بر تراز انرژی شهر می‌افزاید. اختلاف دمای شهر و پیرامون آن می‌تواند بر جریان‌های محلی هوا و ساختار لایه مرزی جو اثر بگذارد.
دوم، تغییر زبری سطح است. ساختمان‌ها جریان باد را منحرف می‌کنند و آشفتگی هوا را تغییر می‌دهند. این تغییرات ممکن است در شرایط خاص بر همگرایی هوا و حرکت عمودی آن تأثیر بگذارند.
سوم، تغییر پوشش زمین است. جایگزینی خاک و پوشش گیاهی با سطوح نفوذناپذیر، تبخیر و تعرق را کاهش می‌دهد و رواناب را افزایش می‌دهد. در مقابل، پوشش گیاهی از طریق تبخیر و تعرق می‌تواند به خنک شدن سطح کمک کند.
چهارم، ذرات معلق و آلودگی‌های جوی هستند که می‌توانند بر ویژگی‌های ابر و فرایندهای میکروفیزیکی آن اثر بگذارند؛ بااین‌حال، جهت و اندازه این اثر به شرایط جوی و ویژگی ذرات وابسته است.
۳. شواهد کمی در مقیاس جهانی
پژوهشی با عنوان Rapid urbanization is associated with pronounced intensification of extreme precipitation در ۱۵ اوت ۲۰۲۶ در مجله Journal of Environmental Management منتشر شد. این پژوهش ۹۲۲۷ شهر را در دوره ۲۰۰۰ تا ۲۰۱۹ بررسی کرد و داده‌های بارش، سطوح نفوذناپذیر، شاخص پوشش گیاهی و متغیرهای اقلیمی را به کار گرفت.
نتایج نشان داد شاخص مقدار بارش حدی مورد بررسی، در میان الگوهای مختلف توسعه شهری به‌طور متوسط روند افزایشی معادل ۹۹٫۳ میلی‌متر در هر دهه داشته است. در شهرهایی که گسترش سریع سطوح نفوذناپذیر با کاهش قابل‌توجه پوشش گیاهی همراه بود، مقدار افزایش به ۱۳۵٫۴ میلی‌متر در هر دهه رسید.
این ارقام به شاخص و چارچوب آماری همان مطالعه مربوط‌اند و نباید به‌عنوان افزایش یکسان بارش در تمام شهرهای جهان تفسیر شوند. پژوهشگران همچنین گزارش کردند که تغییرات سطوح نفوذناپذیر و پوشش گیاهی در کنار هم حدود ۸ درصد از واریانس توضیح‌داده‌شده را تبیین می‌کنند. تغییرپذیری اقلیم در روند زمینهای نقش دارد و مسیر توسعه شهری به تفاوت میان شهرها کمک می‌کند.
۴. رابطه بارش حدی و سیلاب شهری
شدت بارش به‌تنهایی برای توضیح میزان خسارت کافی نیست. بارش شدید ممکن است در یک شهر با شبکه زهکشی مناسب و زمینهای نفوذپذیر پیامد محدودتری داشته باشد، اما در شهری با مسیل‌های مسدود، سطوح بتنی گسترده و زیرساخت ناکافی، آب‌گرفتگی وسیعی ایجاد کند.
برای تحلیل خطر سیلاب باید چهار مؤلفه را از هم تفکیک کرد:
مخاطره: احتمال و شدت رخداد، مانند بارش حدی یا طغیان رودخانه.
مواجهه: حضور جمعیت و دارایی‌ها در محدوده خطر.
آسیب‌پذیری: میزان حساسیت افراد، ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها به خسارت.
ظرفیت مقابله: توانایی زیرساخت‌ها و نهادها برای کاهش پیامدها و بازیابی پس از حادثه.
این تفکیک از نظر جغرافیایی اهمیت دارد؛ زیرا دو منطقه با مخاطره مشابه می‌توانند به دلیل تفاوت در تراکم جمعیت، کیفیت ساختمان‌ها و دسترسی به خدمات اضطراری، خسارت‌های بسیار متفاوتی تجربه کنند.
۵. مطالعه موردی در شنژن چین
مقاله‌ای در مجله Scientific Reports در ۲۰ مه ۲۰۲۶، خطر آب‌گرفتگی در سکونتگاه‌های موسوم به «روستاهای شهری» شنژن را در ارتباط با بارش شدید بررسی کرد. پژوهشگران ۶۲۳ واحد مطالعاتی را در حوضه‌های رودخانه لانگ‌گانگ و شنژن تحلیل کردند.
در این مطالعه، ارتفاع پایین زمین و ویژگی‌های کالبدی خیابان‌ها از عوامل مهم توضیح‌دهنده تفاوت خطر بودند. تحلیل چندمقیاسی نشان داد تفاوت شکل و ساختار سکونتگاه با محیط پیرامون می‌تواند در مسیرهای رواناب و آسیب‌پذیری نقش داشته باشد. پژوهشگران از الگوریتم یادگیری ماشین XGBoost و روش تبیین‌پذیری SHAP برای بررسی سهم عوامل و روابط غیرخطی استفاده کردند.
این مطالعه نشان می‌دهد حتی در یک شهر واحد، خطر آب‌گرفتگی در مقیاس محله می‌تواند تفاوت زیادی داشته باشد. بنابراین، میانگین‌های شهری برای شناسایی همه نقاط پرخطر کافی نیستند و تحلیل محلی ضروری است.
۶. روش‌های پژوهش جغرافیایی
برای بررسی رابطه شهرنشینی و بارش حدی می‌توان داده‌های ایستگاه‌های هواشناسی، رادار باران‌سنجی، تصاویر ماهواره‌ای، مدل رقومی ارتفاع و نقشه‌های کاربری اراضی را تلفیق کرد. سامانه اطلاعات جغرافیایی یا GIS امکان هم‌پوشانی این لایه‌ها و شناسایی مناطق حساس را فراهم می‌کند.
سنجش از دور برای تشخیص گسترش سطوح نفوذناپذیر و تغییر پوشش گیاهی مفید است. داده‌های بارش ساعتی نیز به شناسایی رخدادهای کوتاه‌مدت کمک می‌کنند که ممکن است در آمار بارش روزانه به‌خوبی نمایان نشوند.
در تحلیل آماری باید اثر عواملی مانند توپوگرافی، تغییرات اقلیمی، روندهای منطقه‌ای و تغییر محل یا کیفیت ایستگاه‌های اندازه‌گیری کنترل شود. همبستگی میان شهرنشینی و افزایش بارش به‌تنهایی اثبات‌کننده رابطه علّی نیست؛ نتیجه‌گیری معتبر به طراحی پژوهش و ارزیابی عدم‌قطعیت نیاز دارد.
۷. راهکارهای برنامه‌ریزی و مدیریت شهری
حفظ مسیل‌ها، روددره‌ها، تالاب‌ها و دشت‌های سیلابی از اقدامات اساسی است. این فضاها می‌توانند مسیر طبیعی جریان آب را حفظ کنند و از افزایش مواجهه جمعیت با سیلاب جلوگیری کنند.
زیرساخت‌های سبز و راهکارهای «شهر اسفنجی»، مانند باغ‌های بارانی، بام‌های سبز، سطوح نفوذپذیر و فضاهای ذخیره موقت آب، می‌توانند در مکان‌های مناسب بخشی از رواناب را کنترل کنند. بااین‌حال، کارایی آن‌ها به ظرفیت خاک، شدت بارش، شرایط اقلیمی و نگهداری وابسته است و جایگزین کامل شبکه زهکشی یا مدیریت سیلاب‌های بزرگ نیست.
همچنین لازم است نقشه‌های خطر با ضوابط ساخت‌وساز، برنامه‌های توسعه شهری و سامانه‌های هشدار سریع پیوند بخورند. ارزیابی خطر باید گروه‌های آسیب‌پذیر، زیرساخت‌های حیاتی و دسترسی به مسیرهای امن را نیز در نظر بگیرد.
۸. اهمیت موضوع برای ایران
این چارچوب برای شهرهای ایران، از جمله تهران، شیراز، مشهد و شهرهای ساحلی شمال کشور، کاربرد پژوهشی دارد. بااین‌حال، شرایط هر شهر متفاوت است. در تهران، توپوگرافی، مسیر مسیل‌ها، توسعه دامنه‌ها و تراکم کالبدی اهمیت دارند؛ در شهرهای خشک و نیمه‌خشک، بارش کوتاه‌مدت شدید می‌تواند به رواناب سریع منجر شود؛ و در شهرهای ساحلی، بارش، وضعیت رودخانه‌ها و شرایط پایین‌دست ممکن است هم‌زمان بر خطر اثر بگذارند.
برای ارزیابی دقیق این وضعیت باید داده‌های محلی و سری‌های زمانی کافی گردآوری شود. نتایج جهانی را نمی‌توان بدون بررسی شرایط منطقه‌ای مستقیماً به همه شهرهای ایران تعمیم داد.
۹. جمع‌بندی
پژوهش‌های جدید نشان می‌دهند توسعه شهری و بارش‌های حدی را باید به‌صورت یک سامانه متعامل مطالعه کرد. شکل شهر، پوشش زمین، توپوگرافی، زیرساخت‌ها و تغییرات اقلیمی هر یک بخشی از فرایند شکل‌گیری خطر را توضیح می‌دهند. ترکیب داده‌های اقلیمی با GIS، سنجش از دور و تحلیل‌های آماری می‌تواند مبنای دقیق‌تری برای برنامه‌ریزی فضایی و کاهش خسارت را فراهم کند.