อาคารเชิงนิเวศ Acros Fukuoka ในฟุกุโอกะประเทศญี่ปุ่นมีหลังคาเขียวที่มีชื่อเสียงที่สุดแห่งหนึ่งของโลก ห้องปฏิบัติการ GRIT ที่มหาวิทยาลัยโตรอนโตกำลังทำงานเพื่อนำหลังคาสีเขียวมาสู่เมืองและที่อื่น ๆ เพื่อต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Shutterstock)

ฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อนปี 2017 เป็นช่วงที่มีฝนตกชุกที่สุดเป็นประวัติการณ์ในอเมริกาเหนือตะวันออก และทั้งโลกก็จับตาดูเมืองฮุสตัน ซึ่งพายุเฮอริเคนฮาร์วีย์ทำให้เกิดอุทกภัยครั้งใหญ่

ปริมาณน้ำฝนในฤดูใบไม้ผลิ ทำลายสถิติ ในสถานที่เช่นโตรอนโตซึ่งมีฝนตก 44.6 มิลลิเมตรใน 24 ชั่วโมง ฝนที่ตกลงมาก่อนหน้านั้นในฤดูใบไม้ผลิทำให้โครงสร้างพื้นฐานของสตอร์มวอเตอร์ในเมืองที่ใหญ่ที่สุดของแคนาดาล้น นำไปสู่น้ำท่วมถนนในตัวเมืองที่พลุกพล่าน

การขยายตัวของเมืองในหลายเมืองในอเมริกาเหนือได้นำไปสู่การสูญเสียพื้นผิวที่ซึมผ่านได้อย่างรวดเร็วซึ่งน้ำสามารถระบายได้อย่างอิสระ เมื่อรวมกับจำนวนประชากรหลักในตัวเมืองที่เพิ่มขึ้นในเมืองต่างๆ เช่น โทรอนโต นั่นหมายความว่าระบบน้ำฝนและท่อระบายน้ำในสถานที่ต้องจัดการน้ำมากกว่าในทศวรรษที่ผ่านมา

นอกจากนี้ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโลกนั้นเชื่อมโยงกับเหตุการณ์สภาพอากาศที่รุนแรงทั่วโลกแนวโน้มที่อาจแย่ลงหากภาวะโลกร้อนไม่ได้ถูกควบคุม

หลาย ๆ เมืองนั้น ไม่พร้อม เพื่อจัดการกับปริมาณน้ำฝนที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนเนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานของพายุน้ำฝนไม่เพียงพอและล้าสมัย

คนขับรถบรรทุกพ่วงเดินผ่านน่านน้ำท่วมขังหลังจากจอดรถบน Don Valley Parkway ในโตรอนโตหลังจากเกิดพายุฝนในเดือนกรกฎาคม 2013 THE CANADIAN PRESS / Frank Gunn

ร้อยละยี่สิบสามของท่อระบายน้ำเสียในเมืองโตรอนโตรวมกันซึ่งหมายความว่าทั้งพายุของเมืองและการไหลของน้ำเสียรวมกันภายในท่อเดียวสู่โรงบำบัดน้ำเสีย ในช่วงที่มีฝนตกหนักปริมาณของพายุในท่อระบายน้ำสามารถเข้าถึงความจุและล้นไปตามถนนของโตรอนโตและเข้าไปในทะเลสาบและแม่น้ำ

นั่นหมายถึงการป้องกันไม่ให้เกิดน้ำท่วมในเขตตัวเมืองมีการปล่อยสิ่งปฏิกูล - ไม่ผ่านการบำบัดลงในแหล่งน้ำที่อนุญาตให้ว่ายน้ำและกีฬาสันทนาการอื่น ๆ

กับ ปริมาณน้ำฝนที่เพิ่มขึ้นทั่วโลกมันเป็นเวลาสำคัญในการตรวจสอบว่าเมืองสามารถดัดแปลงโครงสร้างพื้นฐานของอาคารที่มีอยู่เพื่อบรรเทาความเสียหายจากน้ำท่วมและจัดการกับ stormwater ในลักษณะที่ยั่งยืนมากขึ้นได้อย่างไร

เทคโนโลยีโครงสร้างพื้นฐานสีเขียวเช่นทางเดินที่ซึมซับได้ bioswales, อ่างเก็บน้ำและหลังคาสีเขียวปัจจุบันได้รับการแนะนำให้เผชิญหน้ากับสภาพอากาศที่รุนแรง

หลังคาเขียวเพื่อการจัดการพายุ

หลังคาเขียวเป็นโครงสร้างพื้นฐานสีเขียวGI) ตัวเลือกที่สามารถใช้ได้กับหลังคาทุกขนาดที่รับน้ำหนักได้ ประโยชน์ของหลังคาสีเขียวขยายออกไปไกลเกินกว่าความสวยงามที่ดึงดูดใจ

การศึกษาทำโดยวิศวกรโยธาแห่งมหาวิทยาลัยโตรอนโต Jenny Hill และผู้ร่วมวิจัย ที่ห้องปฏิบัติการทดสอบนวัตกรรมหลังคาเขียวของโรงเรียน (ห้องแล็บ GRIT) แสดงให้เห็นว่าหลังคาเขียวมีความสามารถในการดักจับปริมาณน้ำฝนโดยเฉลี่ยร้อยละ 70 ในช่วงเวลาหนึ่งช่วยบรรเทาระบบน้ำฝนใต้ดินและปล่อยน้ำฝนกลับสู่ชั้นบรรยากาศ

การศึกษาตรวจสอบตัวแปรการออกแบบหลังคาสีเขียวสี่ที่แสดงถึงแนวทางปฏิบัติทั่วไปอุตสาหกรรม: ชนิดปลูก (succulents หรือหญ้าและพืชดอกออกดอก), แทนดิน (แร่, ปุ๋ยหมักไม้), ความลึกของการปลูก (10 เซนติเมตรหรือ 15 เซนติเมตร) และตารางการชลประทาน ( ไม่มีทุกวันหรือใช้งานเซ็นเซอร์) และปัจจัยทั้งสี่นี้มีผลต่อการกักเก็บน้ำอย่างไร

ตารางการรดน้ำได้แสดงให้เห็นว่ามีผลกระทบมากที่สุดโดยความสามารถในการกักเก็บเพิ่มขึ้นจาก 50 เปอร์เซ็นต์พร้อมการชลประทานรายวันเป็น 70 เปอร์เซ็นต์ต่อวินาทีโดยใช้เซ็นเซอร์หรือไม่มีการชลประทาน กล่าวอีกนัยหนึ่งหลังคาที่ไม่ได้รับการรดน้ำหรือรดน้ำเฉพาะเมื่อดินของพวกเขาถึงระดับความชื้นที่กำหนดไว้ล่วงหน้ามีความจุมากขึ้นในการดูดซับ stormwater

นอกจากนี้การศึกษายังคำนวณค่าสัมประสิทธิ์การไหลบ่าสูงสุดใหม่ - ค่าคงที่ที่ใช้ในการคำนวณความสามารถของหลังคาสีเขียวเพื่อกักเก็บน้ำ - สำหรับหลังคาสีเขียวให้มีค่าประมาณ 0.1-0.15, 85 ถึง 90 ลดลงร้อยละ

นักออกแบบและวิศวกรใช้ตัวเลข 0.5 (การลดเปอร์เซ็นต์ 50 เป็นเปอร์เซ็นต์) เป็นประจำเพื่อประเมินประสิทธิภาพหลังคาเขียว ความแตกต่างระหว่างการปฏิบัติของอุตสาหกรรมและการค้นพบจากหลักฐานระดับภูมิภาคแสดงให้เห็นถึงความจำเป็นในการวิจัยเพิ่มเติม

พืช succulents บนชั้นดาดฟ้าและพืชดอกบนหลังคาสีเขียวของห้องปฏิบัติการ GRIT GRIT Lab ของมหาวิทยาลัยโตรอนโต

ตัวแปรที่สำคัญที่สุดอันดับสองสำหรับการกักเก็บน้ำฝนคือการทดแทนดิน วัสดุปลูกหลังคาสีเขียวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดเป็นไปตามแนวทางจากสมาคมวิจัยการพัฒนาและการก่อสร้างของเยอรมัน (FLL).

FLL แนะนำให้ใช้มวลรวมของแร่เนื่องจากมันคิดว่าจะทนนานและแข็งกว่าสารทดแทนดินทางชีวภาพ แต่ข้อเสนอแนะนี้ถูกท้าทายโดย การวิจัยวันนี้.

ฮิลล์และทีมของเธอเปรียบเทียบวัสดุปลูกแร่กับปุ๋ยหมักไม้ ปุ๋ยหมักมีประสิทธิภาพสูงกว่าแร่ธาตุโดย 10 ร้อยละ (70 ร้อยละเมื่อเทียบกับปริมาณน้ำฝนร้อยละ 60 ที่เก็บไว้) ในเตียงที่ไม่มีการชลประทานและมี การบีบอัดน้อยที่สุดหรือทำลายลงเมื่อเวลาผ่านไป

การค้นพบที่สำคัญอีกประการหนึ่งในการศึกษาของฮิลล์แสดงให้เห็นว่าเมื่อชื้นแล้วไม่ว่าจะเป็นการรดน้ำหรือฝนวัสดุปลูกก็มีอิทธิพลอย่างมากต่อการกักเก็บน้ำ ปุ๋ยหมักมีประสิทธิภาพสูงกว่าดินแร่ถึงสามเท่าเมื่ออิ่มตัวเต็มที่ (ปริมาณน้ำฝนร้อยละ 83 เก็บไว้เทียบกับร้อยละ 29)

ใช้ปุ๋ยหมักแทนดินที่ดีกว่า

นั่นหมายความว่าปุ๋ยหมักไม่เพียง แต่ทำงานได้ดีขึ้นในทุกฤดูกาล แต่มันยังทำหน้าที่ได้ดีกว่ามากในฤดูฝนและในช่วงพายุกลับไปกลับมา

ความลึกของการปลูก (10 เซนติเมตรเทียบกับ 15 เซนติเมตร) และตระกูลพืช (succulents กับ ไม้ดอกหญ้าและไม้ล้มลุก) ทั้งคู่แสดงให้เห็นว่ามีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อการกักเก็บน้ำฝนเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุปลูกและกำหนดการรดน้ำ

ดังนั้นโดยไม่สูญเสียการจัดการ stormwater การเลือกพืชสามารถบรรลุเป้าหมายความงามและมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมเช่นความหลากหลายทางชีวภาพและที่อยู่อาศัยของสายพันธุ์

ผึ้งลอยอยู่รอบ ๆ พืชดอกที่สวน GRIT Lab บนดาดฟ้าของ U of T U ของ T GRIT Lab

ข้อ จำกัด ประการหนึ่งสำหรับการก่อสร้างหลังคาเขียวคือการรับน้ำหนักโดยเฉพาะในอาคารที่ไม่ได้สร้างขึ้นเพื่อรองรับน้ำหนักของหลังคาเขียวที่อิ่มตัว ดังนั้นความลึกของการปลูก 10 เซ็นติเมตรเมื่อเทียบกับ 15 จะหมายถึงหลังคาที่มากขึ้นอาจมีสิทธิ์ได้รับการติดตั้งเพิ่มเติม

อย่างไรก็ตามแม้ว่าจานไม้ที่มีความหลากหลายทางชีวภาพรวมถึงหญ้าและพืชสมุนไพรจะเป็นตัวเลือกหลังคาสีเขียวที่สวยงามและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แต่พืชเหล่านี้ต้องการการรดน้ำเพื่อความอยู่รอดในเมืองเช่นโตรอนโต เนื่องจากการชลประทานมีผลกระทบในทางลบต่อการกักเก็บพายุฝนนักออกแบบหลังคาเขียวสามารถพิจารณาพืชที่ทนแล้งได้เช่นเซรุ่ม

อย่างไรก็ตามเมื่อมีการปลูกพืชสมุนไพรในปุ๋ยหมักมากกว่าวัสดุปลูกแร่การลดลงของความสามารถในการกักเก็บพายุฝนสามารถป้องกันได้

การชลประทานแบบออนดีมานด์ที่เปิดใช้งานโดยเซ็นเซอร์ความชื้นในดินสามารถปรับสมดุลการจัดการน้ำกับความพร้อมใช้น้ำสำหรับการเจริญเติบโตของพืช นอกจากนี้ปุ๋ยหมักยังมีน้ำหนักน้อยกว่าวัสดุปลูกแร่อย่างมีนัยสำคัญซึ่งเป็นการเพิ่มโอกาสในการติดตั้งเพิ่มเติม

ดังนั้นฮิลล์และการวิจัยของทีมของเธอในเรื่องของตัวแปรหลังคาเขียวสี่แบบที่แตกต่างกันทำให้เราเข้าใจถึงประโยชน์และข้อ จำกัด ของแต่ละตัวแปรและวิธีรวมกันได้อย่างไร

หลังคาเขียว: โครงสร้างพื้นฐานสีเขียวที่เหมาะสมที่สุด

ในความเห็นของเราในฐานะนักวิจัยที่ GRIT Lab หลังคาสีเขียวเป็นโครงสร้างพื้นฐานสีเขียวในเมืองที่ดีที่สุดเนื่องจากมีฟังก์ชั่นการใช้งานที่หลากหลาย: พวกเขาสามารถดัดแปลงให้เข้ากับอาคารที่มีอยู่เดิมได้ สัตว์ป่าในเมือง และพวกเขาสามารถเพิ่มคุณค่า พื้นที่สาธารณะ เพื่อให้ชาวเมืองได้เพลิดเพลิน นอกจากนี้หลังคาสีเขียวสามารถทำให้สถานที่ที่ไม่เอื้ออำนวยก่อนหน้านี้น่าพอใจและให้พื้นที่กลางแจ้งใหม่สำหรับพนักงานในสำนักงาน

ผีเสื้อล้อมรอบดอกไม้ที่ GRIT Lab หลังคาสีเขียว U ของ T GRIT Lab

ผลการวิจัยล่าสุดเหล่านี้แสดงให้เห็นศักยภาพของหลังคาเขียวอย่างชัดเจน แต่การศึกษาทางวิทยาศาสตร์อย่างละเอียดเกี่ยวกับหลังคาสีเขียวเช่นเดียวกับที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการ GRIT นั้นเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อกำหนดองค์ประกอบหลังคาสีเขียวที่ดีที่สุดเพื่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุด

ตัวอย่างเช่นแม้ว่าประเภทการปลูกมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการกักเก็บพายุฝน แต่พืชสมุนไพรพื้นเมืองมีการแสดงให้เห็นว่ามีมากกว่า น่าดึงดูดสำหรับผึ้งพื้นเมือง และน่าสนใจยิ่งขึ้น ข้อมูลนี้มีความสำคัญ แม้ว่าปัจจุบัน succulents เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม แต่การปลูกเฉพาะ succulents บนหลังคาอาจมีผลกระทบเชิงลบต่อนิเวศวิทยาเมืองในภูมิภาคต่างๆ

ตัวแปรเพิ่มเติมที่ต้องพิจารณาเมื่อออกแบบหลังคาสีเขียวคือตำแหน่งของมัน นักวิจัย GRIT Lab Scott MacIvor และผู้ร่วมวิจัย พบว่าการสร้างความสูงมีความสำคัญ: มีลมพิษผึ้งน้อยลงเมื่อหลังคาเขียวสูงเกินไปและการออกแบบหลังคาเพื่อช่วยผึ้งสูงกว่าแปดชั้นจะไร้ประโยชน์

เมื่อเกิดเหตุการณ์พายุขึ้นบ่อยครั้งและรุนแรงขึ้นสำหรับเทศบาลเมืองที่มีโครงสร้างพื้นฐานของพายุน้ำเค็มที่มีอายุมากขึ้นกำลังดิ้นรนหาวิธีในการบรรเทาผลกระทบ หลังคาเขียวสามารถเป็นส่วนหนึ่งของโซลูชันนี้ได้ แต่หลังคาเขียวทั้งหมดนั้นไม่ได้สร้างเท่ากัน การวิจัยและความรู้ที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็น

เกี่ยวกับผู้แต่ง

Catherine Howell ผู้ช่วยวิจัย GRIT Lab มหาวิทยาลัยโตรอนโต; Jennifer Drake ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยโตรอนโตและ Liat Margolis, รองศาสตราจารย์ภูมิสถาปัตยกรรม มหาวิทยาลัยโตรอนโต

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

สภาพภูมิอากาศการคลังและการลงทุนในแคลิฟอร์เนีย

โดย Jesse M. Keenan
หนังสือเล่มนี้ทำหน้าที่เป็นแนวทางสำหรับรัฐบาลท้องถิ่นและองค์กรเอกชนในขณะที่พวกเขาสำรวจน่านน้ำที่ไม่มีการลงทุนในการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและความยืดหยุ่น หนังสือเล่มนี้ไม่เพียง แต่เป็นคู่มือทรัพยากรสำหรับการระบุแหล่งเงินทุนที่อาจเกิดขึ้น แต่ยังเป็นแผนงานสำหรับการจัดการสินทรัพย์และกระบวนการทางการเงินสาธารณะ มันเน้นการประสานการทำงานจริงระหว่างกลไกการระดมทุนรวมถึงความขัดแย้งที่อาจเกิดขึ้นระหว่างความสนใจและกลยุทธ์ที่แตกต่างกัน ในขณะที่ความสนใจหลักของงานนี้อยู่ที่รัฐแคลิฟอร์เนียหนังสือเล่มนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่กว้างขึ้นเกี่ยวกับวิธีการที่รัฐรัฐบาลท้องถิ่นและองค์กรเอกชนสามารถทำตามขั้นตอนแรกที่สำคัญในการลงทุนในการปรับตัวโดยรวมของสังคมเพื่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ วางจำหน่ายใน Amazon

โซลูชั่นจากธรรมชาติเพื่อการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในเขตเมือง: การเชื่อมโยงระหว่างวิทยาศาสตร์นโยบายและการปฏิบัติ

โดย Nadja Kabisch, Horst Korn, Jutta Stadler, Aletta Bonn
หนังสือเข้าถึงแบบเปิดนี้รวบรวมผลการวิจัยและประสบการณ์จากวิทยาศาสตร์นโยบายและการปฏิบัติเพื่อเน้นและถกเถียงถึงความสำคัญของการแก้ปัญหาตามธรรมชาติต่อการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในเขตเมือง เน้นให้เห็นถึงศักยภาพของแนวทางธรรมชาติในการสร้างประโยชน์หลายด้านให้กับสังคม

การมีส่วนร่วมของผู้เชี่ยวชาญนำเสนอคำแนะนำในการสร้างการทำงานร่วมกันระหว่างกระบวนการนโยบายที่กำลังดำเนินอยู่โครงการทางวิทยาศาสตร์และการดำเนินการจริงของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและมาตรการอนุรักษ์ธรรมชาติในเขตเมืองทั่วโลก วางจำหน่ายใน Amazon

แนวทางที่สำคัญในการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ: วาทกรรมนโยบายและการปฏิบัติ

โดย Silja Klepp, Libertad Chavez-Rodriguez
เล่มที่แก้ไขนี้รวบรวมการวิจัยที่สำคัญเกี่ยวกับวาทกรรมการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศนโยบายและการปฏิบัติจากมุมมองแบบสหวิทยาการ ตัวอย่างจากประเทศต่างๆ ได้แก่ โคลัมเบียเม็กซิโกแคนาดาเยอรมนีรัสเซียแทนซาเนียอินโดนีเซียและหมู่เกาะแปซิฟิกในบทที่อธิบายถึงวิธีการตีความการปรับเปลี่ยนมาตรการและการดำเนินการในระดับรากหญ้าและมาตรการเหล่านี้มีการเปลี่ยนแปลงหรือแทรกแซง อำนาจความสัมพันธ์พหูพจน์ทางกฎหมายและความรู้ (ระบบนิเวศ) ในท้องถิ่น โดยรวมแล้วหนังสือเล่มนี้ได้ท้าทายมุมมองของการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโดยคำนึงถึงประเด็นที่เกี่ยวกับความหลากหลายทางวัฒนธรรมความยุติธรรมด้านสิ่งแวดล้อมและสิทธิมนุษยชนรวมถึงแนวทางสตรีนิยมหรือแนวตัดขวาง วิธีการที่เป็นนวัตกรรมนี้ช่วยให้สามารถวิเคราะห์การกำหนดค่าใหม่ของความรู้และพลังงานที่มีการพัฒนาในชื่อของการปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ วางจำหน่ายใน Amazon

จากสำนักพิมพ์:
การซื้อใน Amazon ไปเพื่อชดใช้ค่าใช้จ่ายในการนำคุณ InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, และ ClimateImpactNews.com ไม่มีค่าใช้จ่ายและไม่มีผู้โฆษณาที่ติดตามพฤติกรรมการท่องเว็บของคุณ แม้ว่าคุณจะคลิกที่ลิงค์ แต่อย่าซื้อผลิตภัณฑ์ที่เลือกเหล่านี้ แต่อย่างอื่นที่คุณซื้อในการเข้าชมครั้งเดียวกันบน Amazon จะจ่ายค่าคอมมิชชั่นให้เราเล็กน้อย ไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับคุณดังนั้นโปรดช่วยสนับสนุนด้วย นอกจากนี้คุณยังสามารถ ใช้ลิงค์นี้ ใช้กับ Amazon ได้ตลอดเวลาเพื่อให้คุณสามารถช่วยสนับสนุนความพยายามของเรา