آیا گرمای شدید هوا می‌تواند یک شهر را غیرقابل‌سکونت و بدن انسان را از کار بیاندازد؟

شهرآرانیوز - تغییرات آب و هوایی در بیشتر نقاط دنیا باعث بروز گرمای شدید هوا شده است. برخی از مدل‌های آب‌وهوایی پیش‌بینی می‌کنند که بخش‌هایی از کره زمین در قرن آینده برای انسان غیرقابل سکونت خواهند شد. اما چیزی که یک مکان را غیرقابل سکونت می‌کند، فقط بالارفتن دما نیست. حتی محاسبه رطوبت نیز به طور کامل محدودیت‌های بدن انسان در گرمای شدید را توضیح نمی‌دهد. تحمل و تاب‌آوری دربرابر گرما می‌تواند از فردی به فرد دیگر متفاوت باشد.

هرچه دمای جهانی آهسته‌تر بالا می‌رود و مخاطرات آب‌و‌هوایی شدیدتر و پیش‌بینی‌ناپذیرتر می‌شوند، درک محدودیت‌های ما و آنچه که آن‌ها را تعیین می‌کند، اهمیت بیشتری خواهد داشت.

کامیلو مورا، محقق آب‌وهوا در دانشگاه هاوایی می‌گوید: «شما فکر می‌کنید که در این لحظه تاریخی، ما باید بین خوب و بد انتخاب کنیم. اما اکنون، وقتی صحبت از گرمای شدید به میان می‌آید، «انتخاب‌ها بیشتر از این‌ها هستند».

مورا و تیمش در مطالعه‌ای که سال ۲۰۱۷ در Nature Climate Change منتشر شد، صد‌ها رویداد گرمای شدید در سراسر جهان را تجزیه و تحلیل کردند تا مشخص کنند چه ترکیبی از گرما و رطوبت به احتمال زیاد کشنده هستند و این شرایط در آینده در کدام مناطق رخ می‌دهد. آن‌ها دریافتند که در حال حاضر تقریباً ۳۰ درصد از جمعیت جهان هر ساله حداقل ۲۰ روز با ترکیب مرگ‌بار گرما و رطوبت در تماسند، اما این وضعیت تا سال ۲۱۰۰ و حتی با سیاست‌های کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای تقریباً نیمی از جمعیت جهان را درگیر می‌کند.

طبق گزارش technologyreview محققان دیگری نیز نتیجه گرفته‌اند که تغییرات آب و هوایی باعث افزایش سریع و چندصدبرابری احتمال وقوع موج‌های گرمایی شدید و مسئول بیش از یک سوم مرگ‌و‌میر‌های مرتبط با گرما هستند. ما درحال تغییردادن سیاره‌مان هستیم، اما تا چه حد می‌توانیم شرایط جدید را تحمل کنیم؟

بدن انسان برای حفظ دمای خودش از چه ابزاری استفاده می‌کند؟

دمای بدن انسان‌ها، به‌عنوان پستاندارانی خون‌گرم، چیزی حدود ۹۸ درجه فارنهایت (۳۷ درجه سانتی‌گراد) است. بدن ما طوری طراحی شده است که تقریباً در همین دما کار می‌کند، بنابراین تعادل ثابتی بین از دست دادن حرارت و به دست آوردن آن وجود دارد. مشکلات زمانی شروع می‌شود که بدن ما نتواند به اندازه کافی سریعاً حرارت از دست بدهد. زمانی که درجه حرارت مرکزی بدن شما بیش از حد بالا می‌رود، از اعضا تا آنزیم‌ها ممکن است از کار بیفتند. لیز هانا، پژوهشگر سابق بهداشت عمومی در دانشگاه ملی استرالیا، که درباره دمای شدید کار می‌کند، گفته است: «دمای شدید، مشکلات جدی برای کلیه و قلب و حتی مغز به‌وجود می‌آورد.»

بدن ما در محیط‌های گرم بیشترین تلاش را برای حفظ دمای مرکزی خود انجام می‌دهد. بدن ما برای این کار یک ابزار قدرتمند دارد: تعریق. عرقی که بدن ما تولید می‌کند، بخار می‌شود و حرارت را از پوستمان می‌گیرد و شما را سرد می‌کند. رطوبت هوا این روش سردشدن را با مشکل روبه‌رو می‌کند. اگر هوا به اندازه‌ای مرطوب باشد که بخار آب زیادی در آن وجود داشته باشد، آن‌گاه عرق نمی‌تواند به سرعت بخار شود و تعریق زیادی صورت نمی‌گیرد.

محققانی مانند مورا و تیمش معمولا از معیار‌هایی مانند شاخص گرما یا دمای حباب مرطوب استفاده می‌کنند تا نحوه تعامل گرما و رطوبت بیش از حد را بررسی کنند. به این ترتیب، آن‌ها می‌توانند روی یک عدد متمرکز شوند تا شرایط غیرقابل زندگی را شناسایی کنند.

شاخص گرما چیزی است که احتمالاً در گزارش‌های هواشناسی دیده‌اید. این شاخص، گرما و رطوبت را برای نشان‌دادن آب‌و‌هوایی که ما احساس می‌کنیم تعیین می‌کند. دمای حباب مرطوب به معنای واقعی کلمه همان چیزی است که یک دماسنج در صورت پیچیده‌شدن یک پارچه مرطوب دور آن اندازه می‌گیرد. (دمای پیش‌بینی‌شده از نظر فنی دمای حباب خشک است، زیرا با یک دماسنج خشک اندازه‌گیری می‌شود.) دمای حباب مرطوب می‌تواند تخمین بزند که اگر دائماً عرق‌ کنید، دمای پوست شما چقدر خواهد بود.

زک شلادر، فیزیولوژیست دانشگاه بلومینگتون ایندیانا، می‌گوید دمای حباب مرطوب (۳۵ درجه سانتی‌گراد یا حدود ۹۵ درجه فارنهایت) تقریباً حد مطلق تحمل بدن انسان است. بالاتر از این دما، بدن شما نمی‌تواند گرمای محیط را به اندازه کافی برای حفظ دمای هسته خود از دست بدهد. این بدان معنا نیست که گرما فوراً شما را می‌کشد، اما اگر نتوانید به سرعت خنک شوید، آسیب به مغز و اندام‌ها شروع می‌شود.

شرایطی که می‌تواند منجر به دمای حباب مرطوب شود، بسیار متفاوت است. بدون باد و آسمان آفتابی، منطقه‌ای با رطوبت ۵۰ درصد به دمای غیرقابل‌زندگی حباب مرطوب می‌رسد، در حالی که در هوای اغلب خشک، برای رسیدن به این حد، دما باید به بالای ۱۳۰ درجه فارنهایت برسد.

برخی از مدل‌های آب‌وهوایی پیش‌بینی می‌کنند تا اواسط قرن بیست‌ویکم دمای حباب‌های مرطوب به بالای ۹۵ درجه فارنهایت می‌رسد. سایر محققان می‌گویند که ما همین الان هم در این شرایط زندگی می‌کنیم. در مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۰ منتشر شد، محققان نشان دادند که برخی از مناطق نیمه‌گرمسیری قبلاً چنین شرایطی را گزارش کرده‌اند.

در حالی که اکثر محققان موافقند که دمای ۹۵ درجه فارنهایت حباب مرطوب برای اکثر انسان‌ها غیرقابل زندگی است، واقعیت این است که شرایط کمتر شدید نیز می‌تواند کشنده باشد. ما روی زمین فقط چندبار به دمای حباب مرطوب رسیده‌ایم، اما گرما هرساله باعث مرگ چندین نفر در سراسر جهان می‌شود.

هانا، محقق بهداشت عمومی استرالیا، می‌گوید: «این شرایط برای همه ما ممکن است رخ دهد؛ در این میان برخی، بیشتر از دیگران در معرض خطر هستند. کودکان و افراد مسن معمولاً نمی‌توانند دمای بدن خود را به خوبیِ بزرگسالان تنظیم کنند. افرادی که از دارو‌های خاص استفاده می‌کنند هم توانایی تعریق کمی دارند.»

تحمل گرما در افراد می‌تواند در طول زمان تغییر کند. بدن شما می‌تواند با قرار گرفتن در معرض گرما سازگارتر شود، مانند روشی که می‌تواند خودش را در شرایط کاهش سطح اکسیژن در ارتفاعات بالا سازگار کند.

چه دمایی برای انسان خیلی گرم و خطرناک است؟

برای پاسخ به این سوال محققان دانشگاه پن ایالتی مردان و زنان جوان و سالم را به آزمایشگاه بردند تا آن‌ها فشار گرمایی را در یک محیط کنترل‌شده تجربه کنند. این آزمایش‌ها نشان می‌دهند که ترکیب دما و رطوبت حتی برای سالم‌ترین انسان‌ها هم مضر است.

هر یک از شرکت کنندگان یک قرص تله‌متری کوچک را بلعیدند که دمای عمقی یا دمای مرکزی بدن آن‌ها را اندازه‌گیری می‌کرد. آن‌ها سپس در یک محفظه نشستند و به اندازه کافی حرکت کردند تا حداقل فعالیت‌های زندگی روزمره -مانند پخت و پز و غذا خوردن- را شبیه‌سازی کنند. محققان به آرامی دمای اتاق یا رطوبت را افزایش دادند و دمای مرکزی بدن سوژه را ثبت کردند.

ترکیب دما و رطوبت که در آن دمای مرکزی بدن فرد شروع به بالارفتن می‌کند، «محدودیت محیط بحرانی» نامیده می‌شود. در زیر این محدودیت‌ها، بدن قادر است دمای مرکزی نسبتاً ثابتی را در طول زمان حفظ کند. بالاتر از این محدودیت‌ها، دمای هسته بدن به طور مداوم افزایش می‌یابد و ماندن در این شرایط خطر ابتلا به بیماری‌های مرتبط با گرما را افزایش می‌دهد.

هنگامی که بدن بیش از حد گرم می‌شود، قلب باید سخت‌تر کار کند تا جریان خون را به پوست برساند و گرما را دفع کند. زمانی که عرق می‌کنید، مایعات بدن کاهش می‌یابد. در بدترین حالت، قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض گرما می‌تواند منجر به گرمازدگی شود.

آیا سازگاری بدن با آب و هوا محدودیت‌هایی دارد؟

هانا می‌گوید سازگاری با گرما در طول زمان افزایش می‌یابد: می‌تواند در عرض چند روز شروع شود و یا کل این فرآیند شش هفته یا بیشتر طول بکشد. افرادی که بیشتر با گرما سازگاری دارند، بیشتر عرق می‌کنند و عرق آن‌ها رقیق‌تر است؛ یعنی الکترولیت‌های کمتری را از طریق عرق از دست می‌دهند. این می‌تواند بدن را از کم‌آبی و مشکلات قلبی و کلیوی محافظت کند.

سازگاری به این دلیل است که امواج گرما در مکان‌های خنک‌تر یا امواج گرما در اوایل تابستان بیشتر از شرایط مشابه در مکان‌های گرم‌تر یا اواخر تابستان کشنده هستند. زیرساخت‌ها عامل مهم دیگری در میزان مرگ‌و میر ناشی از امواج گرما هستند. ساکنان مکان‌های خنک‌تر نیز کمتر با گرما سازگاری دارند، بنابراین دمای حباب مرطوب زیر ۹۵ درجه فارنهایت هم می‌تواند کشنده باشد.

هانا خاطرنشان می‌کند که سازگاری با آب‌وهوا محدودیت‌هایی هم دارد. ما نمی‌توانیم در تغییرات اقلیمی‌ای که احتمالاً در دهه‌های آینده ایجاد می‌شود، تکامل پیدا کنیم. محدودیت‌های فیزیولوژیکی مهم هستند، اما ما باید عوامل دیگری مانند رفتار و زیرساخت را نیز در نظر بگیریم.

هانا می‌گوید: اگر بیرون از خانه هستید یا در خارج از خانه کار می‌کنید، لازم نیست دما به اندازه‌ای گرم باشد که کشنده باشد. از کل انرژی‌ای که برای انجام یک کار مصرف می‌کنید، خواه مسابقه دویدن باشد یا شستن ظروف، ۲۰ ٪ صرف حرکت‌دادن عضلات شما می‌شود و ۸۰ ٪ دیگر به گرما تبدیل می‌شود؛ بنابراین حرکت بیشتر به معنای گرمای بیشتری است که بدن شما از شر آن خلاص می‌شود.

هانا که در استرالیا زندگی می‌کند، با چگونگی تأثیر گرمای شدید بر مردم و جوامع آشناست. استرالیا یکی از گرم‌ترین کشور‌های روی زمین است. او می‌گوی‌د: «جهان در حال گرم شدن است. این وضعیت فراتر از آن چیزی است که فیزیولوژی طبیعی ما می‌تواند با آن کنار بیاید.»

گرمای زیاد هوا چه بلایی سر بدنمان می‌آورد؟

بالارفتن دما اغلب منجر به گرمازدگی می شود. سایر بیماری های مرتبط با گرما عبارتند از:

گرمازدگی
خستگی ناشی از گرما
گرفتگی عضلات
ورم ناشی از گرما
غش‌کردن

دمای بالا می‌تواند برای بدن خطرناک باشد. در محدوده ۳۲ تا ۴۰ درجه سانتیگراد، ممکن است گرمازدگی یا خستگی را تجربه کنید. بین ۴۰ تا ۵۴ درجه سانتیگراد، احتمال گرمازدگی بیشتر می‌شود و در این شرایط باید فعالیت‌های‌تان را محدود کنید.