تأثیر امواج گرمایی بر محصولات کشاورزی، اقتصاد، و بر بدن انسان

تصویر: محصولات ذرت در گرمای زیاد ممکن است آسیب ببیند. عکس AP/ست پرلمن
 موج های گرمایی مرطوب یا خشک هستند، اما تهدیدی برای سلامتی هستند که همه باید آنها را جدی بگیرند.
تابستان 2021 به احتمال زیاد یکی از گرم ترین تابستان های ثبت شده خواهد بود زیرا ده ها شهر در غرب درجه حرارت بالا را تجربه می کنند. گرمای شدید که در بسیاری از مناطق احساس می شود باعث صدها کشته، آتش سوزی و بدتر شدن شرایط خشک سالی در بیش از ده ها کشور و ایالت شده است.
 
این همه گرمای تند و تیز چگونه بر اقتصاد وسیع تر تأثیر می گذارد؟
 
من به عنوان یک اقتصاد دان که تأثیرات و تغییرات آب و هوایی را مطالعه کرده است، مجموعه وسیعی از کارها را بررسی کرده ام که گرما را با نتایج اقتصادی مرتبط می کند. در این جا چهار روش وجود دارد که گرمای شدید از طریق آن ها به اقتصاد آسیب می رساند - و در کنار آنها یک خبر کمی خوب هم ارائه می شود.
 

1- رشد ضربه می بیند

تحقیقات نشان داده است که گرمای شدید می تواند به طور مستقیم به رشد اقتصادی آسیب برساند. به عنوان مثال، یک مطالعه در سال 2018 نشان داد که اقتصاد ایالت های ایالات متحده در تابستان های نسبتاً گرم با سرعت کندتری رشد می کند. داده ها نشان می دهد که رشد سالانه به ازای هر 1 درجه فارنهایت که میانگین دمای تابستان یک ایالت بالاتر از حد نرمال باشد ، 0.15 تا 0.25 واحد درصد کاهش می یابد.
 
کارگران در صنایعِ در معرض آب و هوا مانند صنعت ساختمان سازی وقتی هوا گرم تر است ساعات کم تری کار می کنند. اما همچنین افزایش دمای تابستان باعث کاهش رشد در بسیاری از صنایعی می شود که تمایل به مشاغل داخلی دارند، از جمله خرده فروشی ها، خدمات و امور مالی. وقتی هوا گرم تر است، بهره وری کارگران کمتر است.
بدن سالم بالغ می تواند با گرما سازگار شود، اما افراد مسن و کودکان کمتر قادر به سازگاری هستند.

2- بازده محصولات افت می کند

کشاورزی به وضوح در معرض آب و هوا قرار دارد: به هر حال، محصولات در فضای باز رشد می کنند.
 
در حالی که درجه حرارت در 85 درجه فارنهایت تا 90 درجه فارنهایت (29 تا 32 درجه سانتیگراد) می تواند برای رشد محصول مفید باشد، با بالا رفتن درجه ترموستات ها (با افزایش دمای هوا) بازده به شدت کاهش می یابد. ذرت، سویا و پنبه برخی از محصولاتی هستند که از گرمای شدید به شدت آسیب می بینند. این کاهش عملکرد می تواند برای کشاورزی در همه جا هزینه بر باشد.
 
به عنوان مثال، مطالعه ای که اخیراً انجام دادم نشان داد که 2 درجه سانتیگراد دیگر افزایش گرمایش زمین، سود حاصل از متوسط ​​هکتار زمین کشاورزی در شرق ایالات متحده را کلاً حذف می کند.
 
نمونه بارز این امر سقوط برداشت گندم روسیه در واکنش به موج گرمای این کشور در سال 2010 بود که باعث افزایش قیمت گندم در سراسر جهان شد.
 

3- مصرف انرژی اوج می گیرد

البته وقتی هوا گرم است، مصرف انرژی افزایش می یابد زیرا مردم و مشاغل، تهویه مطبوع و دیگر تجهیزات خنک کننده خود را به طور کامل به کار می اندازند.
 کارگران فضای باز باید تا یک روز کامل در گرما مقاومت کنند تا بدن آنها بتواند با آن سازگار شود.مطالعه ای در سال 2011 نشان داد که فقط یک روز بیشتر با دمای بالای 90 درجه فارنهایت، مصرف سالانه انرژی خانگی را 0.4 درصد افزایش می دهد. تحقیقات اخیر نشان می دهد که مصرف انرژی در مکان هایی که گرمای بیشتری دارند بیشترین افزایش را دارد، احتمالاً به این دلیل که بیشتر خانوارها دارای سیستم تهویه مطبوع هستند.
 
این افزایش مصرف برق در روزهای گرم، شبکه های برقی را درست زمانی که مردم بیشتر به آنها وابسته هستند، تحت فشار قرار می دهد، همان طور که در کالیفرنیا و تگزاس در طول موج گرمای اخیر مشاهده شد. خاموشی ها می تواند برای اقتصاد بسیار پر هزینه باشد، زیرا موجودی مواد غذایی و سایر کالاها می تواند خراب شود و بسیاری از مشاغل یا مجبور به راه انداختن ژنراتور هستند یا تعطیل می شوند. به عنوان مثال، خاموشی های کالیفرنیا در سال 2019 حدود 10 میلیارد دلار هزینه در بر داشته است.
 

4- تحصیلات و درآمد زایی ها متضرر می شوند

تأثیر طولانی مدت آب و هوای داغ روز افزون، شامل چگونگی تأثیر آن بر توانایی یاد گیری کودکان - و در نتیجه تأثیر آن بر درآمد آینده آنها می شود.
 
تحقیقات نشان داده است که هوای گرم در طول سال تحصیلی نمرات آزمون ها را کاهش می دهد. با افزایش دما از 70 درجه فارنهایت (21 درجه سانتی گراد) نمرات ریاضی بیشتر و بیشتر کاهش می یابد. نمرات مربوط به خواندن، در مقابل دماهای بالا مقاوم تر است و کم تر تغییر می کند، که این تحقیق ادعا می کند که بر این پایه استوار است که چگونه مناطق مختلف مغز به گرما واکنش نشان می دهند.
 ما همچنین زودتر از افرادی که به گرما عادت ندارند عرق می کنیم و حداکثر میزان تعریق ما افزایش می یابد. این سازگاری ها توانایی بدن ما را در پخش گرما به محیط بهبود می بخشد.یک مطالعه نشان داد که دانش آموزان در مدارس فاقد تهویه مطبوع به ازای افزایش 1 درجه فارنهایت در دمای متوسط ​​سال تحصیلی 1 درصد کمتر یاد می گیرند. همچنین مشخص شد که دانش آموزان نابالغ به ویژه تحت تأثیرِ سال های گرم مدرسه هستند، زیرا مدارس آنها به ویژه محتمل تر است که دارای تهویه مطبوع نباشد.
 
از دست دادن یاد گیری منجر به درآمد کمتر در طول عمر می شود و این به رشد اقتصادی آینده آسیب می رساند.
 
تأثیر گرمای شدید بر توسعه، در واقع، حتی قبل از تولد ما آغاز می شود. تحقیقات نشان داده است که بزرگ سالانی که در معرض گرمای شدید در دوره جنینی بوده اند در طول عمر خود درآمد کمتری به دست می آورند. هر روز اضافی با دمای متوسط ​​بالای 90 درجه فارنهایت (32 درجه سانتی گراد) درآمد 30 سال بعد را 0.1 درصد کاهش می دهد.
 

تهویه مطبوع می تواند کمک کند - تا حدی

تهویه مطبوع می تواند برخی از این اثرات را خنثی کند.
 
به عنوان مثال، مطالعات نشان داده اند که داشتن یک کولر گازی باعث مرگ کمتر افراد می شود، یاد گیری دانش آموزان به خطر نمی افتد و گرمای شدید بیرون در دوران بارداری به جنین آسیب نمی رساند.
 
با این حال، همه تهویه مطبوع ندارند، به ویژه در مناطق معمولاً سردتر مانند اورگان، واشنگتن و کانادا که امسال درجه حرارت غیر معمول فوق العاده ای را تجربه کرده اند. و بسیاری از مردم نمی توانند مالکیت یا حق اداره آنها را داشته باشند. داده های نظر سنجی از سال 2017 نشان داد که حدود نیمی از خانه ها در شمال غربی اقیانوس آرام فاقد تهویه مطبوع هستند. و حدود 42 درصد از کلاس های درس ایالات متحده فاقد کولر هستند.
 یکی از اولین کارهایی که بدن ما در سازگاری با گرما انجام می دهد، تولید پلاسمای بیشتر است – که قسمت آبکی خون است. این باعث می شود سیستم های گردش خون ما حرارت را به طور مؤثرتری به پوست منتقل کنند تا عرق بتواند آن را از بدن خارج کند.در حالی که نشان داده شده است که امواج گرما باعث می شود خانوارهای بیشتری به نصب تهویه مطبوع بپردازند، اما به سختی می توان آن را به عنوان داروی نجات یافت. تا سال 2100، استفاده بیشتر از تهویه مطبوع می تواند مصرف انرژی مسکونی را 83 درصد در سطح جهانی افزایش دهد. اگر این انرژی از سوخت های فسیلی تأمین شود، می تواند امواج گرمایی را که در وهله اول باعث افزایش تقاضا شده بود تقویت کند.
 
و در جنوب ایالات متحده، جایی که تهویه مطبوع همه جا وجود دارد، تابستان های گرم تر از معمول بیشترین تأثیر را بر رشد اقتصادی ایالت ها می گذارد.
 
به عبارت دیگر ، با افزایش دما، اقتصاد همچنان متضرر خواهد شد.
 

تأثیر گرما و رطوبت بر بدن

 
تصویر: رکورد شکنی گرمای سه رقمی (به فارنهایت) در المپیا، واشنگتن ، در 28 ژوئن 2021.  AP Photo/Ted S. Warren
 با گذران زندگی روزمره مردم، بدن آنها به طور مداوم کار می کند تا دمایی نزدیک به سطح نرمال حدود 98.6 درجه فارنهایت (37 درجه سانتی گراد) را حفظ کند. حدود یک ماه از تابستان رسمی آمریکای شمالی می گذرد، امواج گرما بیشتر مناطق غربی را تاول زده کرده است. پس از موج گرمای هوا در اواسط ماه ژوئن که دمای هوا را به بالای 38 درجه سانتیگراد رساند، کالیفرنیا و جنوب غربی برای دومین بار با ساعت های گرمای بیش از حدی رو به رو هستند.
 
و در اواخر ماه ژوئن، یک گنبد گرمایی شدید به مدت چهار روز بر شمال غربی اقیانوس آرام نشست و رکوردهای دمایی را در اورگان، واشنگتن و بریتیش کلمبیا ثبت کرد. این تأثیرات بیشتر در لیتون، بریتیش کلمبیا مشهود بود، که دمای آن در 29 ژوئن 121 درجه فارنهایت (49.5 درجه سانتی گراد) گزارش شده بود که بسیار بالاتر از حد متوسط ​​آن، 76 درجه فارنهایت (24.4 درجه سانتی گراد)، بود. یک روز بعد، شهر در آتش سوخت.
 
من به عنوان یک فیزیولوژیست ورزشی می دانم که بدن انسان یک ماشین شگفت انگیز است. اما مانند همه ماشین ها، فقط در شرایط خاص به طور مؤثر و ایمن عمل می کند.
 
مردم اغلب بحث می کنند که آیا گرمای مرطوب در مکان هایی مانند فلوریدا یا گرمای خشک در مکان های بیابانی مانند نوادا بدتر است یا خیر. پاسخ این است که هر دو تنظیم می توانند خطرناک باشند. آب و هوای بیابانی گرم به دلیل درجه حرارت شدید استرس زا است، در حالی که آب و هوای مرطوب نیمه گرمسیری نیز استرس زا است زیرا بدن وقتی عرق به سرعت تبخیر نمی شود، در زدودن گرما از خود مشکل دارد. همان طور که حوادث اخیر نشان داده است، داغ، داغ است و فرقی نمی کند.
 

تأثیر رطوبت

آمریکای شمالی دارای طیف وسیعی از آب و هوا است، اما وقتی مردم در مورد گرما صحبت می کنند، اغلب جنوب غربی و جنوب شرقی را مقایسه می کنند. برخی از جوامع در مناطق بیابانی گرم جنوب غربی، مانند لاس وگاس، دارای درجه حرارت متوسط ​​بالا در تابستان، بیش از 100 درجه فارنهایت (38 درجه سانتی گراد)، و رطوبت نسبی به طور معمول در حدود 20 درصد، هستند. این بدان معناست که هوا تقریباً یک پنجم حداکثر مقدار رطوبت را در آن دما و فشار نگه می دارد.
 تعریق اصلی ترین راه بدن برای خنک کردن شما است.در مقابل، مناطق جنوب شرقی مانند اورلاندو، فلوریدا، به طور معمول دارای دمای متوسط ​​در حدود 90 درجه فارنهایت (32.2 درجه سانتی گراد) هستند و رطوبت به طور قاعده مند به 80 درصد می رسد. تنها از نظر دما، بیابان به طور متوسط ​​داغ تر است.
 
با این حال، همچنین مهم است که بدانیم چگونه گرما بر بدن تأثیر می گذارد. گزارشات آب و هوایی اغلب این کار را با استفاده از شاخص گرما انجام می دهند، که محاسبه می کند چگونه بدن انسان شرایطی را که در رطوبت و همچنین گرما در نظر گرفته شده است، درک می کند.
 
تعریق اصلی ترین راه بدن برای خنک کردن شما است. هنگامی که عرق از پوست شما تبخیر می شود، گرمای بدن را نیز با خود می گیرد. اما وقتی رطوبت زیاد است، هوا رطوبت زیادی را در خود نگه می دارد، بنا بر این عرق روی پوست شما باقی می ماند. در حالی که لباس را اشباع می کند و از بدن می چکد، در مقایسه با سرمایش ناشی از تبخیر عرق، می تواند فقط مقدار کمی گرمای بدن را از بین ببرد.
 
در نتیجه، هنگامی که رطوبت را محاسبه می کنیم، قرار گرفتن در معرض گرما در لاس وگاس و اورلاندو بسیار شبیه هم است.
بدن انسان یک ماشین شگفت انگیز است. اما مانند همه ماشین ها، فقط در شرایط خاص به طور مؤثر و ایمن عمل می کند.  
تصویر: جدول، ترکیب خطرناک گرما / رطوبت را نشان می دهد. شاخص گرمای سرویس هوا شناسی ملی، خطر فعالیت بر اساس گرما به اضافه رطوبت را نشان می دهد. NOAA
 

سازگاری افراد و مکان ها با استرس گرمایی

با گذران زندگی روزمره مردم، بدن آنها به طور مداوم کار می کند تا دمایی نزدیک به سطح نرمال حدود 98.6 درجه فارنهایت (37 درجه سانتی گراد) را حفظ کند. در مناطقی که مرتباً فشار گرمایی زیادی را تجربه می کنند، مانند جنوب شرقی و جنوب غربی، اکثر ساختمان ها و خانه ها دارای تهویه مطبوع هستند که به مردم در حفظ دمای سالم کمک می کند.
 
اما در مناطقی که گرما غیر معمول است، مانند شمال غربی اقیانوس آرام، بسیاری از ساختمان ها و اقامتگاه ها فاقد سیستم سرمایش هستند. در نتیجه، مردم در معرض گرمای بیشتری برای مدت زمان طولانی تری در رویدادهایی مانند موج گرمای اواخر ژوئن در منطقه قرار می گیرند تا در مناطقی که هوای گرم، معمول است.
 تا سال 2100، استفاده بیشتر از تهویه مطبوع می تواند مصرف انرژی مسکونی را 83 درصد در سطح جهانی افزایش دهد. اگر این انرژی از سوخت های فسیلی تأمین شود، می تواند امواج گرمایی را که در وهله اول باعث افزایش تقاضا شده بود تقویت کند.همان طور که ساختمان ها و اقامتگاه ها در مناطقی که دائماً در معرض گرما هستند مجهز به پنکه سقفی و تهویه مطبوع هستند، بدن هایی که به طور مرتب در معرض گرما قرار دارند می توانند خود را تطبیق داده، سازگار کرده و توانایی خنک شدن خود را بهبود بخشند. این امر با اولین قرار گرفتن در معرض گرما شروع می شود - به عنوان مثال، شروع تمرینات ورزشی پاییزی در آگوست - اما هفته ها طول می کشد تا به حداکثر میزان برسد.
 
یکی از اولین کارهایی که بدن ما در سازگاری با گرما انجام می دهد، تولید پلاسمای بیشتر است – که قسمت آبکی خون است. این باعث می شود سیستم های گردش خون ما حرارت را به طور مؤثرتری به پوست منتقل کنند تا عرق بتواند آن را از بدن خارج کند.
 
ما همچنین زودتر از افرادی که به گرما عادت ندارند عرق می کنیم و حداکثر میزان تعریق ما افزایش می یابد. این سازگاری ها توانایی بدن ما را در پخش گرما به محیط بهبود می بخشد.
   
تصویر: بروشور محل کار با نکاتی برای سازگاری با گرما. کارگران فضای باز باید تا یک روز کامل در گرما مقاومت کنند تا بدن آنها بتواند با آن سازگار شود. CDC
 حدود 42 درصد از کلاس های درس ایالات متحده فاقد کولر هستند.تغییرات رفتاری راه دیگری برای سازگاری با استرس گرمایی است. از آن جا که ظهر به طور معمول گرم ترین قسمت روز است، منطقی است که از کار بدنی و ورزش در آن موقع اجتناب کنید. وقتی افراد فعال هستند، بدن آنها مواد مغذی - کربوهیدرات، چربی و پروتئین - را به انرژی تجزیه می کند. این، حرکت را تقویت می کند و همچنین گرمای متابولیک تولید می کند که به استرس گرمایی بدن می افزاید.
 
استفاده از سایه یکی دیگر از استراتژی های مهم است. گرمای تابش شده از خورشید بر تنش ناشی از دمای هوای گرم می افزاید. ماندن در سایه می تواند بار حرارتی خارجی را در افرادی که مجبور هستند در طول دوره های گرم دائماً در خارج از منزل باشند به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
 
بسیاری از صدها مورد مرگ و بستری در بیمارستان که کارشناسان به گنبد گرمایی اخیر در شمال غربی نسبت داده اند، احتمالاً نشان می دهد که ساختمان ها در مقایسه با مناطق گرم تر مجهز به امکانات کم تری برای خنک نگه داشتن مردم بوده و ساکنان کمتر با گرما سازگار شده اند.
. ذرت، سویا و پنبه برخی از محصولاتی هستند که از گرمای شدید به شدت آسیب می بینند.

پیر و جوان بیشترین آسیب پذیری را دارند

بدن سالم بالغ می تواند با گرما سازگار شود، اما افراد مسن و کودکان کمتر قادر به سازگاری هستند. با افزایش سن، سیستم قلبی عروقی آنها به گونه ای تغییر می کند که باعث شود خون به طور مؤثرتری پمپ شود. این امر توانایی بدن را برای انتقال حرارت به پوست برای انتقال به محیط کاهش می دهد.
 
کودکان و بزرگ سالان همچنین ممکن است واکنش های عرقی کمتری داشته باشند، که این می تواند پتانسیل خنک شدن آنها را از طریق تعریق کاهش دهد.
 
انسان می تواند بیشتر نواحی زمین را تحمل کند، اما تحمل گرمای شدید به مراحل بیشتری نیاز دارد. اگر در پیش بینی محلی شما موجی از گرما وجود دارد، به دنبال سایه باشید و تنها با افزایش تدریجی فعالیت ها هنگامی که اوضاع خیلی داغ می شود، به امر سازگاری با دما بپردازید. مایعات بیشتری بنوشید تا از دست دادن مایعات بیشتر ناشی از عرق را جبران کنید و در عین حال اطمینان حاصل کنید که بیش از حد هیدراته نمی شوید. و در صورت امکان در گرم ترین ساعات روز از فعالیت در فضای باز خودداری کنید.
 
موج های گرمایی مرطوب یا خشک هستند، اما تهدیدی برای سلامتی هستند که همه باید آنها را جدی بگیرند.
 دانش آموزان در مدارس فاقد تهویه مطبوع به ازای افزایش 1 درجه فارنهایت در دمای متوسط ​​سال تحصیلی 1 درصد کمتر یاد می گیرند. همچنین مشخص شد که دانش آموزان نابالغ به ویژه تحت تأثیرِ سال های گرم مدرسه هستند، زیرا مدارس آنها به ویژه محتمل تر است که دارای تهویه مطبوع نباشد.
منبع: درک لموین، University of Arizona، جان اریک دبلیو اسمیت، Mississippi State University