Штучний інтелект на службі кліматологів: аналіз 138 міст Індії розкрив таємниці мікроклімату передмість

Тінь від дерев є одним із найшвидших способів зробити спеку терпимішою, оскільки вона блокує прямі сонячні промені та захищає людей на вулиці.

Джерело: phys.org

Нове дослідження, яке провели фахівці з Індійського технологічного інституту Гандінагар, додає до міського планування важливе запитання: чому за однакової важливості озеленення та сама стратегія охолоджує одні міські райони ефективніше за інші. У роботі, опублікованій у журналі Nature Communications, науковці проаналізували 138 індійських міст за період з 2003 по 2020 рік у зонах тропічних саван, напівпосушливих степів та вологих субтропіків. Замість вимірювання лише температури поверхні землі, команда реконструювала індекс спеки, який поєднує температуру й вологість, відображаючи реальні відчуття людського тіла.

Для створення детальних карт індексу спеки з роздільною здатністю в один кілометр учені використали масштабування з урахуванням екстремальних значень погодних умов. В аналізі поєднали кілька супутникових та міських наборів даних, де рослинність оцінювали через покращений індекс рослинності, індекс площі листя та частку поглиненої фотосинтетично активної радіації. Ці три метрики відображають рівень зелені, щільність листя та фізіологічну активність насаджень. Нічне освітлення слугувало індикатором щільності забудови, а локальні кліматичні зони допомогли описати міську морфологію. Потім за допомогою інструментів розтлумачувального штучного інтелекту команда визначила, які саме чинники штовхали індекс спеки вгору чи вниз і де виникали критичні пороги.

Доцент Індійського технологічного інституту Гандінагар та провідний автор дослідження Удіт Бхатія зазначив, що універсальні цільові показники висаджування дерев ігнорують частину проблеми. Містам потрібні стратегії озеленення, розроблені з одночасним урахуванням затінення, вологості та вентиляції повітря. Головний висновок полягає в тому, що рослинний покрив не є незмінною змінною, адже структура та активність крон впливають на вологу спеку по-різному. У 138 містах дослідники зафіксували, що рослинність знижувала прогнозований моделлю індекс спеки лише після досягнення певних показників щільності крон. Водночас висока фізіологічна активність листя у вологих і компактних міських центрах призводила до підвищення індексу спеки.

Причина цього явища є фізичною та інтуїтивно зрозумілою, адже дерева охолоджують довкілля через тінь та евапотранспірацію (випаровування води рослинами). У сухому повітрі цей процес є надзвичайно корисним, оскільки волога легко випаровується в атмосферу, яка здатна її поглинати. Проте у вологих і щільно забудованих кварталах додаткова волога залишається заблокованою біля поверхні землі, через що індекс спеки зростає, навіть якщо тінь приносить тимчасове полегшення на рівні вулиці. Провідна авторка роботи Ангана Борах із Департаменту цивільного будівництва Індійського технологічного інституту Гандінагар підкреслила, що міста мають озеленюватися, але архітекторам потрібно чітко обирати тип зелені, її кількість та правильне місце для висаджування.

Для індійських міст головний висновок полягає не в уповільненні темпів озеленення, а в наданні йому кліматичної відповідності. Тінисті дерева, парки, придорожні насадження, відкриті простори та вентиляційні коридори повинні плануватися як єдина взаємопов'язана система. У вологих і густонаселених районах вибір видів рослин, відстань між кронами, обрізання гілок, полив та геометрія вулиць мають вирішальне значення, оскільки вони впливають на швидкість розсіювання вологи. Це має сильне соціальне значення, адже люди, які найбільше потерпають від небезпечної спеки, часто живуть або працюють у щільних, погано провітрюваних кварталах і мають обмежений доступ до кондиціонування.

Автори застерігають, що дослідження виконано на міському рівні з кілометровою роздільною здатністю, тому воно поки що не створює покрокових інструкцій для кожного окремого дерева чи виду. Удіт Бхатія додав, що інструменти штучного інтелекту роблять складні взаємодії між кліматом і містом легшими для розуміння політиками, що відповідає зобов’язанням країни на Саміті впливу штучного інтелекту в Індії 2026 щодо розгортання технологій для суспільного блага. Наступним кроком стане об'єднання цих масштабних моделей із детальнішими даними на рівні окремих рослин і вулиць. Головний посил роботи конструктивний: дерева залишаються обов'язковими для адаптації, але озеленення працюватиме найкраще тоді, коли воно забезпечуватиме тінь, контролюватиме вологість і залишатиме простір для руху повітря.