Vo svete môžeme pozorovať kontinuálny trend rastu mestskej populácie. Kým v roku 1950 to bolo 30 % svetovej populácie, v roku 2018 narástla miera urbanizácie na 55 % a odhady OSN hovoria, že do roku 2050 bude 68 % svetovej populácie bývať v mestách. Nárast mestskej populácie prináša so sebou okrem iného aj budovanie nových zastavaných areálov, ktoré vznikajú na miestach, kde bola pôvodne obvykle orná pôda, lesy, či iné zelené plochy. Proces, pri ktorom sa povrch pôdy prekryje nepriepustnými povrchmi, teda napr. postaví sa tu budova, či vybuduje asfaltová cesta, sa nazýva v angličtine soil sealing. V slovenčine ho môžeme preložiť ako zapečatenie pôdy, či prekrytie pôdy. Odborná komunita poukazuje na negatíva tohto javu, nakoľko obmedzuje pozitívne funkcie pôdy a  prispieva k zmene mikroklímy danej lokality, zrážková voda nie je zadržaná v krajine, ale rýchlo stečie do kanalizácie, či v prípade upchatej kanalizácie sa môže hromadiť na lokalitách, ako napr. cestné podjazdy, podchody, či úpätia svahov. Preto je trendom nahradzovanie nepriepustných povrchov napr. polopriepustnými, či tvorba vodozádržných opatrení v krajine.

V súvislosti s mestským prostredím a prekrytými areálmi z hľadiska klímy mesta sa hovorí o tzv. mestskom ostrove tepla. Ten je charakterizovaný ako klimatický fenomén, ktorý sa vyskytuje v urbanizovaných areáloch a vyznačuje sa ich vyššou teplotou v porovnaní s okolitou vidieckou krajinou. Prvý krát bol tento jav opísaný už v 19. storočí, kedy Luke Howard v Londýne pozorovaním a meraním zistil rozdiely v teplote vzduchu medzi mestským a priľahlým vidieckym prostredím. Samotný pojem „mestský ostrov tepla“ sa však objavil prvýkrát až v 40. rokoch 20. storočia, kedy ho použili autori Balchin a Pye na príklade mesta Bath v Anglicku. Mesto možno teda charakterizovať ako ostrov relatívne teplejšieho vzduchu v mori relatívne chladnejšieho vzduchu.

Mestský ostrov tepla vzniká ako dôsledok nahrádzania prírodnej krajiny umelými materiálmi. Hlavné príčiny sú spájané s vyššou absorbciou slnečného žiarenia vďaka viacnásobnému odrazu a pohlcovaniu žiarenia stenami budov a vertikálnych povrchov v meste, zadržiavaním infračerveného žiarenia v uzavretých uliciach, väčšou absorpciou tepla dláždenými a umelými povrchmi v meste ako aj produkcii tepla z dopravy, výrobných procesov, či vykurovania [1]. Ako je spomenuté v prvom odseku, pri vysokom zastúpení umelých povrchov je voda pomerne rýchlo odvedená do kanalizácie a schopnosť ochladzovania okolitého vzduchu vďaka jej výparu je v takomto druhu prostredia omnoho nižšia. Rovnako množstvo stromov v meste ovplyvňuje klímu miest a mikroklímu jednotlivých častí mesta. Výskum mestského ostrovu tepla naberá na dôležitosti aj v kontexte globálnej klimatickej zmeny, pri ktorej dochádza k celkovému otepľovaniu zemskej atmosféry a nárastu intenzity extrémnych fenoménov počasia, okrem iného aj letných vĺn horúčav [2]. Mestský ostrov tepla sa prejavuje nielen v teplote vzduchu, ale aj teplote povrchov a taktiež teplote pod zemou – v teplote pôdy, či podzemnej vody.

Podstatný rozdiel medzi nezastavanou pôdou s vegetáciou a antropogénnymi povrchmi spočíva v tom, že prehriate umelé povrchy v urbanizovanom prostredí akumulujú veľké množstvo tepla, ktorým ohrievajú okolie v podobe sálavej výmeny tepla, aj po západe slnka. Naopak vegetácia v letných horúčavách teplo neakumuluje. Po efektívnom znížení priameho žiarenia (v čase negatívnej energetickej bilancie) a po západe slnka, sa pomerne rýchlo ochladzuje a nepôsobí tak ako sekundárny zdroj tepla. Mestský ostrov tepla sa teda najvýraznejšie prejavuje vo večerných a nočných hodinách, kedy sa nezastavaná vidiecka krajina ochladzuje rýchlejšie ako zastavaná mestská krajina. A treba dodať, že vo všeobecnosti platí vzťah medzi veľkosťou mesta a intenzitou mestského ostrovu tepla: v prípade Bratislavy sa teda vo večerných a nočných hodinách môžu prejavovať medzi centrom mesta a jeho okrajmi rozdiely niekoľko stupňov Celzia – to pôsobí negatívne na komfort ľudí, či schopnosť regenerácie organizmu počas spánku, najmä počas letných nocí.

Stromy sú z hľadiska mikroklímy dôležité aj preto, lebo vytvárajú tieň a poskytujú ľuďom úkryt pred priamym slnečným žiarením. Ďalším dôležitým pozitívnym efektom stromov je evapotranspirácia, kedy sa výparom vody zo stromu ochladzuje jeho okolie.  Tento efekt môže byť ešte významnejší ako priame tienenie. Veľký strom dokáže vypariť až 350 - 400 litrov vody za deň. To je podobný ochladzujúci efekt, ako keby boli pustené štyri klimatizačné jednotky po dobu 20 hodín. Výskumy v Kalifornii ukázali, že napr. v mestských štvrtiach, v ktorých rástli staré stromy bola teplota vzduchu o 2 - 4°C nižšia ako vo štvrtiach bez stromov [3]. Okrem toho stromy pri svojom dýchaní absorbujú oxid uhličitý (CO2) a produkujú kyslík. Pôsobia taktiež ako filter nečistôt a chránia pôdu pred eróziou. Ak chceme poukázať na tieto ich vlastnosti v prípade Bratislavy, stačí si predstaviť, na ktorom z bratislavských námestí sa cítime počas horúceho letného dňa príjemnejšie: na Hlavnom, či Hviezdoslavovom námestí?

Pre zmierňovanie negatív mestského ostrova tepla je dôležitá aj úloha väčších zelených plôch tvorených stromami – teda napr. parkov, či lesov v blízkosti mesta. Tie totiž pôsobia ako lokálne ostrovy chladu v rámci mestského ostrovu tepla. V poslednej dobe sa v rámci adaptačných opatrení na zmenu klímy sústreďuje pozornosť samospráv, vedeckej komunity, či urbanistov na dostupnosť takýchto lokálnych ostrovov chladu pre mestské obyvateľstvo. Aj Bratislava má svoje lokálne ostrovy chladu: sú to napr. Horský park, Sitina, Medická záhrada, či územie mestských lesov. A okrem iných aj oblasť lesov a zelene pozdĺž Dunaja: od Pečnianskeho lesa, cez Sad Janka Kráľa, oblasť Lida, ktorému sa budeme venovať v tomto texte, Soví les a pokračujúce pásmo lužných lesov po oboch stranách Dunaja. S trochou zveličenia by sme mohli povedať, že v tomto prípade je to celé „súostrovie“ chladnejších území, v ktorom môžeme nájsť počas horúcich dní azyl pred  horúčavami.

V tomto texte chcem bližšie poukázať na oblasť Lida a jeho potenciál byť chladnejším miestom uprostred mesta. Preto som vykonal terénne merania teploty vzduchu, pozriem sa na teploty povrchov získaných zo satelitných dát a modelované hodnoty teploty vzduchu pri súčasnom stave lokality a pri navrhovanej výstavbe.


Obr. 1: Body terénnych meraní teploty vzduchu z dňa 21.7.2022

Terénne merania som uskutočnil dňa 21.7. 2022. Bol to deň v rámci vlny horúčav, kedy v ôsmich po sebe idúcich dňoch od 18. do 25. júla bola na stanici Bratislava-letisko nameraná maximálna denná teplota vzduchu nad 30 °C. 21.7. bol najteplejším dňom z vlny horúčav, kedy bola na bratislavskom letisku nameraná maximálna teplota až 36,4 °C. Merania som uskutočnil v podvečerných hodinách medzi 17:15 a 17:40. Vybral som si trasu so štyrmi bodmi meraní smerom zo zastavanej časti Petržalky z križovatky ulíc Šustekova a Lužná (bod č. 1) cez oblasť Lida (bod č. 2 v lesíku pri Kočánkovej), k Dunaju (bod č. 3 v lužnom lese pri Dunaji) a potom cez starý most do starého mesta na Primaciálne námestie (bod č. 4). Zvolený profil meraní názorne ukázal teplotné rozdiely medzi lokalitami, ktoré sú znázornené v mapke na obr. 1. Lokality meraní sú fotograficky dokumentované na obr. 2. Najteplejšou bola husto zastavaná lokalita v starom meste na Primaciálnom námestí s teplotou 35,8 °C. Druhou najteplejšou bola zastavaná zóna ulíc Lužná a Šustekova v bratislavskej Petržalke (35 °C). Oproti týmto lokalitám sú prírodné lokality o čosi chladnejšie: bod č. 2 v lesíku pri Kočánkovej mal 32,8 °C a na bode č. 3 v hustejšom lese v tesnej blízkosti Dunaja sme namerali 31,9 °C. Rozdiel medzi najteplejšou a najchladnejšou lokalitou je teda takmer 4 °C a z meraní môžeme konštatovať, že lokalita Lida je lokálnym ostrovom chladu.
Obr. 2.: Fotografie bodov terénnych meraní teploty vzduchu.
Šustekova/Lužná ul.

Lesík pri Kočánkovej

Obr. 2.: Fotografie bodov terénnych meraní teploty vzduchu. Les pri Dunaji

Primaciálne námestie

Ďalším zdrojom, ktorý nám môže vypovedať o mestskom ostrove tepla, sú družicové snímky. Z nich je možné vypočítať teplotu povrchov. Treba ale upozorniť, že teplota povrchu a teplota vzduchu nie je to isté a nemusia tesne korešpondovať – avšak aj teploty povrchov do istej miery odrážajú náš teplotný komfort – stačí si predstaviť rozdiel v tom, či stojíme na rozpálenom parkovisku, kde teplota asfaltu môže mať v lete aj 50 °C, alebo sa nachádzame napr. na trávnatom povrchu s povrchovou teplotou 25 °C. Demonštráciu v rozdieloch povrchových teplôt môžeme vidieť na mape v obr. 3. Je to mapa teploty povrchu, ktorá je odvodená zo snímky satelitnej misie Landsat 8, ktorá bola zosnímaná 22.4.2018 v poludňajších hodinách. Hoci bol apríl, jednalo sa na dané ročné obdobie o nezvyčajne teplý deň, kedy maximálna teplota vzduchu na stanici Bratislava-letisko dosiahla 27,8 °C. Z mapy môžeme pozorovať, že najchladnejšiu teplotu povrchu mal Dunaj, medzi 15-16 °C. Pásmo od Pečnianskeho lesa cez Sad Janka Kráľa, Lido a lužné lesy pozdĺž Dunaja ukazovalo teplotu povrchu medzi 21 – 23 °C. Teploty povrchov na sídlisku v Petržalke sa pohybovali zväčša v rozmedzí 26-28 °C. Teploty povrchov v historickom jadre Bratislavy presahovali 29 °C a najvyššie teploty v danej mape možno pozorovať na veľkých parkoviskách pri Auparku a Inchebe, kde prevyšovali 30 °C. Aj teploty povrchu teda poukazujú na fakt, že Lido spolu so Sadom Janka Kráľa, či lužnými lesmi za Prístavným mostom patria k chladnejším lokalitám, ktoré sú využiteľné ako „útočisko“ v horúcich dňoch (nielen) počas leta.

Obr. 3.: Teploty povrchu dňa 22.4.2018 odvodené zo satelitnej snímky Landsat 8

Tretím zdrojom, ktorým demonštrujem význam oblasti z hľadiska mestskej klímy, je modelovanie teploty vzduchu. Tu bol použitý model MUKLIMO_3, ktorý bol vyvinutý Nemeckou meteorologickou službou a ktorý je primárne určený na skúmanie klímy mesta. Na SHMÚ sme tento model využívali pri výskume klímy viacerých slovenských miest. Modeloval som priebeh teploty vybraného letného dňa (18.8.2018) z vlny horúčav, ktorá zasiahla Bratislavu v auguste 2018. Jedným z podkladov do modelu je krajinná pokrývka, resp. využitie krajiny. Tu som model spustil v dvoch variantoch: pri súčasnom využití krajiny (teda s lokalitou Lida sčasti pokrytou lesom, záhradami) a pri stave po predpokladanej výstavbe v oblasti Lida. Porovnaním dvoch behov modelu môžeme odhadnúť aký vplyv by mala výstavba na teplotu vzduchu v lokalite. Pri pohľade na modelované teplotné pole (obr. 4) o 18. hodine (tu je ukážka už so zahrnutou predpokladanou výstavbou na Lide) môžeme opäť pozorovať relatívne teplejšie a chladnejšie lokality: najteplejšie je v pásme od historického jadra mesta smerom na východ, kde modelovaná teplota dosahuje až okolo 32 °C. Naopak najchladnejšie sú oblasti malokarpatských lesov s teplotami medzi 26 – 27 °C. K chladnejším lokalitám taktiež územie pri Dunaji a v priľahlých lužných lesoch s modelovanými teplotami okolo 28 °C – 29 °C. Naproti tomu zástavba v Petržalke a rovnako aj predpokladaná zástavba na Lide má modelované teploty okolo 30 – 31 °C. Z obr. 5 ukazujúceho rozdiel medzi modelom s predpokladanou zástavbou na Lide a modelom poukazujúcim na súčasný stav môžeme vidieť, že modelovaný rozdiel v teplotách o 18. hodine dosahuje 1 °C. Ak konfrontujeme výsledky modelu a meraní, pri ktorých bol teplotný rozdiel medzi bodom č. 2 na Kočánkovej a zástavbou v Petržalke 2,2 °C, môžeme predpokladať, že model rozdiely trochu podhodnocuje, a teda v realite po uskutočnení výstavby by sa teplota oproti lesnatej časti Lida zdvihla vo večerných hodinách ešte o trochu viac ako 1°C.

Obr. 4.: Výstupy z modelu MUKLIMO_3 – modelovaná teplota vzduchu pre modelový deň 18.8.2018 o 18. hodine so zahrnutou predpokladanou výstavbou na lokalite Lido

Obr. 5: Modelovaný teplotný rozdiel medzi stavom po výstavbe a súčasným stavom na lokalite Lido pre modelový deň 18.8.2018 o 18. hodine

V tomto príspevku som sa snažil poukázať na problematiku mestskej klímy, príčiny prehrievania miest a možné opatrenia na zmiernenie mestského ostrovu tepla aj v súvislosti s klimatickou zmenou, ktorá bude prinášať čoraz teplejšie letá a intenzívnejšie vlny horúčav. Snahou dobrého územného plánovania by mal byť trvalo udržateľný rozvoj miest: samozrejme, je potrebné stavať nové byty, administratívne, či priemyselné areály, avšak je potrebné myslieť aj na kvalitu života obyvateľstva v už existujúcich zastavaných areáloch. Úloha parkov, lesa, či zelených plôch, týchto lokálnych ostrovov chladu, sa ukazuje najmä počas letných horúčav ako čoraz dôležitejšia, a to nielen z hľadiska klimatického, ale aj rekreačného, estetického a podobne. Niekto môže namietať, že Lido je len zanedbaný priestor a divočina uprostred mesta. Na záver si teda dovolím ako protiargument citovať slová, ktoré napísal americký mysliteľ D. H. Thoreau vo svojej eseji Chôdza: „Keď sa chcem zrekreovať, vyhľadávam tie najtemnejšie, najhustejšie a najväčšie lesy a tiež miesta, ktoré bežnému človeku pripadajú len ako pochmúrne močariny. Tam vstupujem do svätyne – sanctum sanctorum. Tam je sila Prírody, jej esencia, špik jej kostí. Prales rastie na panenskej pôde a tá istá zem, ktorá je dobrá pre stromy, je dobrá aj pre človeka. Aby človek prospieval, potrebuje práve toľko akrov lúky, koľko potrebuje jeho pole navážok hnoja. Tam je to, z čoho čerpá. Mesto ochraňujú nielen spravodliví ľudia, ktorí v ňom žijú, ale hlavne lesy a močariny, ktoré ho obklopujú. V meste, nad ktorým sa vypína prapôvodný les, zatiaľ čo ďalší takýto hnije pod ním, nevyrastú len zemiaky a kukurica, ale aj básnici a filozofi pre budúce veky. Z takejto pôdy vyrástli Homér, Konfucius a ďalší, a z takejto divočiny prichádza aj Reformátor, ktorý sa živí kobylkami a medom divých včiel.“[4] V Bratislave a jej okolí je našťastie ešte dosť lesov a vodných plôch, ktoré majú potenciál zmierňovať dopady klimatickej zmeny. Je dôležité ich chrániť aj pre tých, čo tu budú po nás.

Zdroje:

[1] Stewart, D. I. & Oke, T. R. (2012). Local climate zones for urban temperature studies. Bulletin of the American Meteorological Society, 93, 1879–1900.
[2] Lapin, M., Šťastný, P., Turňa, M. & Čepčeková, E. (2016). High temperatures and heat waves in Slovakia. Meteorologický časopis, 19, 3–10.
[3] Scott, K. I., Simpson, J. R., & McPherson, E. G. (1999). Effects of tree cover on parking lot microclimate and vehicle emissions. Journal of Arboriculture, 25(3), 129-142.
[4] Thoreau, D.H. Štyri eseje. Vydal Marek Šulík, 2009, str. 137-138. .

Ing. Juraj Holec, PhD.
Vedecký pracovník Slovenského hydrometeorologického ústavu v Bratislave. Je geograf. Dlhodobo sa zaoberá problemtikou  tepelných ostrovov v mestách.