بمساحة إجمالية تبلغ كيلومترين مربعين فقط، لا تؤثر جسور فرانكفورت على مناخ مدينة فرانكفورت المتوسطة التي تبلغ مساحتها 250 كيلومترًا مربعًا، ولكنها تؤثر فقط على المقياس الصغير

وفقًا لذلك ، تقدم جسور فرانكفورت الكثير من الفوائد بشكل غير مباشر لمناخ المدينة: من خلال تقليل حركة المرور على الطرق ، وري المساحات الخضراء والأشجار في المنطقة الداخلية للمدينة بأكملها وكبديل للترصيف المعتاد للمساحات المفتوحة نتيجة للطلب المتزايد للاسكان

من أجل تحديد النقاط العصبية التي استخدمتها الجسور في فرانكفورت ، تم استخدام خطة المناخ أطلس فرانكفورت وخطة الهواء النظيف الراين-ماين Rhein-Main كأساس

الحمل الحراري والتلوث أعلى في المدينة الداخلية - (1) الحمل الحراري

يوضح أطلس خطة المناخ المناطق الحضرية التي تميل إلى ارتفاع درجة الحرارة في الصيف ، بحيث تصبح شديدة الحرارة للغاية بالنسبة للناس هناك. مقتطفات من أطلس فرانكفورت لخطة المناخ: كلما كان اللون الأحمر أغمق ، زاد ارتفاع درجة الحرارة

الحمل الحراري والتلوث أعلى في المدينة الداخلية - (2) التلوث

تعد خطة قياس النيتروجين على طول محاور المرور الرئيسية في فرانكفورت مؤشرا جيدا على إجمالي التلوث المرتبط بحركة المرور في المناطق الحضرية المعنية.

يظهر قسم الخريطة من تحليل أكسيد النيتروجين في فرانكفورت LRP Frankfurt  المناطق ذات أعلى تلوث باللون الأحمر.

إذا قارنت مساحات التحميل في كلتا الخريطتين، فستجد قسمًا مثاليًا مع شارع ماينتزر لاند Mainzer Landstraße، وهو أمر بالغ الأهمية لكلتا الخطتين

محتوى تحليل المناخ الحضري: كيف تتغير الظروف الحرارية وديناميكية الرياح على طول شارع ماينزرMainzer Landstraße نحو ساحة ريبوبليكPlatz der Republik من خلال بناء جسور فرانكفورت ؟

تم التحقيق في تأثير جسم الجسر بما في ذلك المباني والتخضير الجديد (على الجسور وبجوارها) فيما يتعلق بالحمل الحراري وراحة الرياح. واستُخدمت الأسئلة التالية:

ما هي الفائدة التي يجلبها الجسر من حيث الظروف الحرارية مقارنة بالوضع الحالي ؟

كيف تتغير المعلمات PET ( درجة حرارة معادلة فسيولوجيًا ( وسرعة الرياح في مساحة الطريق أو في منطقة أقرب للمباني ؟

ما هي التأثيرات الديناميكية الهوائية والتعديلات في مجال الرياح التي يسببها الجسر ؟

إلى أي مدى يمتد التأثير الحراري والديناميكي للرياح للجسر بشكل جانبي إلى المباني ؟

يجب أيضًا مراعاة المناطق المجاورة عند تحديد منطقة الدراسة لتأثيرات هيكل الجسر

تم إجراء عمليتي محاكاة لكل من التحليلين القائمين على النموذج.

كان أساس المحاكاة نموذجًا مفصلاً لقسم الجسر والشارع مع المباني الحالية

التحليل الحراري: تمت محاكاة الوضع الحراري في ظل ظروف الأرصاد الجوية ليوم صيفي حار مع ليلة استوائية سابقة

في سيناريو الطقس هذا، تتجاوز درجات الحرارة اليومية القصوى 30 درجة مئوية، في حين أن السماء صافية والرياح الأعلى تهب بشكل ضعيف فقط. في الليل، لا تنخفض درجات الحرارة عن 20 درجة مئوية.

في خطوط العرض المعتدلة ، تكون مثل هذه الأيام الحارة شائعة بشكل خاص في شهري يوليو وأغسطس. تنتشر حمامات السباحة الخارجية وصالات الآيس كريم بكثافة - وتتم زيارة المناطق المظللة بشكل متزايد..

تُستخدم "درجة الحرارة المكافئة من الناحية الفسيولوجية" (PET) لإظهار كيف يشعر الناس بالحرارة في مثل هذه الظروف الجوية - مع أو بدون جسور فرانكفورت

يمكن من حيث المبدأ استخلاص آثار جسور فرانكفورت على خصائص PET من مقارنة مباشرة للنتائج النموذجية للحالة الصفرية والمخطط لها

تظهر المقارنة: بدون الجسر المظلل ، ترتفع درجة حرارة PET إلى 37 درجة في يوم صيفي حار - مع الجسر ، من ناحية أخرى ، تتراوح درجة الحرارة من 27 إلى 29 درجة فقط.

يظهر الوضع في الساعة 3 مساءً. (التوقيت الصيفي)، عندما تسود أعلى درجات الحرارة خلال النهار ويميل الحمل الحراري إلى أن يكون الأكبر. يصف مستوى الارتفاع 2 متر فوق سطح الأرض الظروف في المستوى الأدنى من شارع ماينتزرلاندMainzer Landstraße  ؛ المستوى 10 م فوق سطح الأرض يقابل ارتفاع 2 م فوق صفيحة الجسر.

في المنطقة القريبة من الأرض، يمكن اكتشاف انحرافات درجة الحرارة بسهولة شديدة: بدون هيكل الجسر المظلل، يصل PET  إلى قيم ذروة تبلغ 35 أو حتى 37 درجة مئوية في كل مكان تقريبًا في منطقة شارع ماينتزرلاند Mainzer Landstraße، في حين أن درجات الحرارة مع جسم الجسر الحالي هناك غالبًا ما تكون فقط بين 27 و 29 درجة مئوية.

ومع ذلك، عند مقارنة PET  على لوحة الجسر، لا يمكن ملاحظة الاختلافات على الفور، مما يتطلب شكل تمثيل مختلف...

يمكن إظهار اختلافات PET بين الحالة الفعلية والخطة بشكل أفضل باستخدام ما يسمى بـ «بطاقات الاختلاف»

إذا نظرت إلى PET في المقطع العرضي لـشارع ماينتزرلاند Mainzer Landstraße، فإن قطرات PET الناجمة عن الظلال تحت الجسر مرئية. إن المدى الذي يصبح فيه الجو أكثر احتمالًا هناك في الصيف هائل

تسبب جسور فرانكفورت تعديلًا طفيفًا في مجال الرياح الناتج عن الحرارة.

إذا كان مجال التدفق الأعلى لديه سرعة رياح منخفضة فقط، فإن نظام الرياح الحرارية يتشكل في المدينة في الصيف بسبب الاختلافات في درجات الحرارة والاختلافات الناتجة عن الضغط. نظرًا لهيكل البناء الكثيف في وسط مدينة فرانكفورت، فإن هذا ضعيف جدًا بالفعل في منطقة شارع مانتزرلاند Mainzer Landstraße  حاليا. على سبيل المثال، في أكثر الأوقات سخونة من اليوم (3 مساءً) في مساحة الشارع عند 2 و 10 مترًا فوق مستوى سطح البحر، نادرًا ما تهب الرياح أقوى من 0,8 متر/ثانية - وهو مسار هادئ يتوافق على مقياس بوفورت المكون من 13 مستوى مع فقط قوة الرياح 1 ولا يمكن ملاحظتها للبشر. في الفناء الداخلي للمباني المحيطة والطرق المتقاطعة، لا توجد رياح عمليًا.

كما هو مخطط ، لا يبدو الوضع مختلفًا جوهريًا سواء على المستوى الأدنى أو على جسور فرانكفورت. تظهر سرعات الرياح في مسار شارع مانتزرلاند Mainzer Landstraße  ميلًا نحو انخفاض التهوية مقارنة بالحالة الفعلية - وهذا ليس مفاجئًا في ضوء حقيقة أن جسور فرانكفورت والمباني الإضافية في ساحة ريبوبليك تشكل عقبة أمام الفيض. ومع ذلك ، فمن الأهمية بمكان أن تكون كل من السرعات المطلقة ومقدار الاختزال (عادة أقل من 0.5 م / ث) عند مستوى منخفض بحيث لا يمكن تحت أي ظرف من الظروف افتراض حدوث تدهور ملحوظ أو من الناحية الفسيولوجية في تبادل الهواء. بالطبع ، ينطبق هذا بشكل أكبر على شوارع المصب في المنطقة المجاورة مباشرة لـ شارع مانتزرلاند Mainzer Landstrasse ، حيث تكون الظروف الحرارية الديناميكية أقل تأثراً.

التغير في سرعة الرياح الناجم عن بناء الجسور صغير جدًا في منطقة الدراسة بحيث يصعب على البشر ملاحظته.

استنتاج مؤقت: من وجهة نظر حرارية ، تمثل جسور فرانكفورت إثراءً لمناخ مدينة فرانكفورت

من وجهة نظر حرارية، لا تؤدي جسور فرانكفورت بأي حال من الأحوال إلى تدهور كبير في الوضع الحالي. بدلاً من ذلك، يؤدي ظلها وهيكلها السري وتخضيرها المكثف إلى إثراء مناخي لـ مسار شارع مانتزرلاند Mainzer Landstraße، والذي يمكن نقله إلى أقسام أخرى من الطريق.

بالنسبة لأنظمة الرياح الناتجة عن الحرارة، لا تمثل جسور فرانكفورت أيضًا سوى عقبة بسيطة أمام التدفق، لذلك حتى في الطقس المشمس، لا يتوقع حدوث ضعف ملحوظ في التبادل الجوي.

في فصول الصيف الحارة، تخلق جسور فرانكفورت مناطق راحة رائعة حيث يتم مواجهة الحمل الحراري للمواطنين بشكل فعال من خلال تأثيرات التظليل تحت الجسور وعليها.

تحليل ديناميكي: تمت محاكاة الوضع الديناميكي في ظل ظروف الأرصاد الجوية ليوم غائم مع رياح أقوى وأعلى

تختلف التأثيرات الديناميكية الهوائية لجسور فرانكفورت حسب اتجاه الرياح

يمكن التأكيد على التأثيرات الديناميكية للتدفق لجسور فرانكفورت بشكل أفضل من خلال مقارنة سرعات الرياح المحاكاة للحالة المخططة مع تلك الخاصة بالحالة الصفرية. وبالتالي فإن القيمة 1.5 تعني زيادة في السرعة بنسبة 50٪ ، بينما تعني القيمة 0.75 انخفاضًا بنسبة 25٪ ، مع إخفاء تغييرات طفيفة جدًا في سرعة الرياح أقل من 0.2 م / ث من البداية.

قيم النسبة المعروضة - في ظل فرضية معينة لظروف الرياح الديناميكية - غير مرتبطة بسرعات رياح محددة ، ولكنها تخضع - مثل العمليات المقابلة في الطبيعة - لما يسمى باستقلال رينولدز: إذا قمت بتشكيل النسبة بين اثنين الدول ، فهذا هو الأكثر اختلافًا

لمستويات السرعة القابلة للتطبيق. فقط عندما يكون مجال الرياح المهيمن ضعيفًا جدًا بحيث يصعب اكتشافه في بيئة الشارع ، تكتسب التأثيرات الحرارية الأفضلية على عملية التدفق.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا مقارنة أنماط التدفق المحاكاة للحالة الفعلية والمخططة في عرض المقطع العرضي. يوضح هذا ما إذا كان الاضطراب الذي يحدث قد تم تعديله وإلى أي مدى تم تعديله بواسطة جسور فرانكفورت. تم اختيار شارع مانتزرلاندMainzer Landstraße جنوب غرب ساحة فرانسوا ميتران Francois-Mitterand-Platz  و ساحة ريبوبليكPlatz der Republik  كمقاطع عرضية ، نظرًا لأن هذه أقسام تمثل الجسر بشكل خاص.

تعديل ديناميات التدفق للحالة الفعلية والمقررة (1) عند التدفق من الشمال الشرقي

في العرض العمودي المقطعي، يتضح أن تأثير ديناميكيات التدفق يقتصر على منطقة شارع ماينتزر لاند Mainzer Landstraße : في الشارع الشمالي الغربي من شارع ماينتزر لاند Mainzer Landstraße  وكذلك في تطوير الكتلة المجاورة الجنوبية الشرقية، تتشكل أنظمة الدوامة في الحالة الفعلية، مما يولد حركة عمودية تصاعدية في مضيق الشارع في شارع ماينتزر لاند Mainzer Landstraße . يتم الحفاظ على نمط التدفق هذا إلى حد كبير حتى عندما يتم التخطيط لهيكل الجسر، حيث أن الانحراف الجانبي للرياح أسفل الجسر لا ينتشر في الفضاء الجوي فوقه.

بالنسبة إلى ساحة ريبوبليك Platz der Republik  أيضًا، تكشف المقاطع العرضية أن تأثيرات هيكل الجسر على البيئة المحلية محدودة: وبالتالي، يتميز نمط التدفق في الحالة الفعلية بدوامة حلزونية واضحة في المنطقة الشمالية الغربية من التقاطع، والتي لم تتغير تقريبًا في حالة التخطيط. يتم تعديل نمط التدفق فقط بالقرب من هيكل الجسر حيث تقف المباني عليه، حيث تتشكل دوامة دوارة جنوب شرق مجموعة المبنى بسبب تأثيرات الإزاحة.

تعديل ديناميات التدفق للحالة الفعلية والمقررة (1) عند التدفق من الشمال الشرقي

في العرض العمودي المقطعي، يتضح أن تأثير ديناميكيات التدفق يقتصر على منطقة شارع ماينتزر لاند Mainzer Landstraße : في الشارع الشمالي الغربي من شارع ماينتزر لاند Mainzer Landstraße  وكذلك في تطوير الكتلة المجاورة الجنوبية الشرقية، تتشكل أنظمة الدوامة في الحالة الفعلية، مما يولد حركة عمودية تصاعدية في مضيق الشارع في شارع ماينتزر لاند Mainzer Landstraße . يتم الحفاظ على نمط التدفق هذا إلى حد كبير حتى عندما يتم التخطيط لهيكل الجسر، حيث أن الانحراف الجانبي للرياح أسفل الجسر لا ينتشر في الفضاء الجوي فوقه.

بالنسبة إلى ساحة ريبوبليك Platz der Republik  أيضًا، تكشف المقاطع العرضية أن تأثيرات هيكل الجسر على البيئة المحلية محدودة: وبالتالي، يتميز نمط التدفق في الحالة الفعلية بدوامة حلزونية واضحة في المنطقة الشمالية الغربية من التقاطع، والتي لم تتغير تقريبًا في حالة التخطيط. يتم تعديل نمط التدفق فقط بالقرب من هيكل الجسر حيث تقف المباني عليه، حيث تتشكل دوامة دوارة جنوب شرق مجموعة المبنى بسبب تأثيرات الإزاحة.

تعديل ديناميات التدفق للحالة الفعلية والمقررة 2عند التدفق من الجنوب الشرقي

إذا قارن المرء المقاطع الرأسية الان والحالة المخططة مع التدفق الموازي للطريق من الجنوب الغربي ، فيمكن رؤية الاختلافات في نمط التدفق فقط لمنطقة شارع مانتزرلاند Mainzer Landstraße : بسبب تأثير العائق المنبثق من هيكل الجسر ، في الحالة المخطط لها فوق الجسر ، يكون هناك انخفاض وفي المنطقة السفلية تزيد السرعات. لذلك لا ينبغي افتراض تأثير التهوية المنخفض تحت مستوى الجسر.

الوضع في ساحة ريبوبليك Platz der Republik  أكثر تعقيدًا: هناك، يؤدي مجمع المباني ذات الرياح في الشمال الغربي إلى تشكيل نظام دوامة معقد، والذي لم يتغير تقريبًا في الحالة الحالية والمخطط لها. في كلتا الحالتين، يتم تحفيز التدفق المتقاطع نحو الجنوب الشرقي، والذي بدوره يتم تعديله محليًا بواسطة هيكل الجسر. ويترتب على ذلك أن مستوى السرعة تحت مستوى الجسر وفوقه يتم تقليله محليًا إلى حدٍ ما.

استنتاج مؤقت: يمكن اعتبار جسور فرانكفورت ليست إشكالية من حيث التهوية وحالة جودة الهواء

وفقًا للتوقعات ، تعتبر جسور فرانكفورت كعوائق تدفق إلى تعديلات محلية في مجال الرياح ، وهو ما تم تحديده مسبقًا من خلال المستوى العالي للتطوير في شارع مانتزرلاند Mainzer Landstrasse. تحدث تأثيرات صغيرة ومعقدة للغاية في عمليات التدفق الديناميكي ، مع مناطق ذات سرعة رياح منخفضة وتلك ذات سرعات رياح متزايدة تتوازن مع بعضها البعض.

يمكن أن تتسارع الرياح في بعض الأماكن تحت جسور فرانكفورت ، مما يعني أن مساحة الشارع جيدة التهوية. ومع ذلك ، فإن العديد من أنماط التدفق التي تحدث بالفعل في الحالة الحالية لـ شارع مانتزرلاند Mainzer Landstraße  تميل إلى عدم التأثر بشكل كبير ، والتي يمكن أن تُعزى إلى الطابع العمودي ونفاذية الرياح المرتبطة بجسور فرانكفورت.

على أي حال ، فإن التأثيرات الديناميكية للجسور تقتصر دائمًا على المنطقة المجاورة مباشرة ، ولهذا السبب لا يمكن افتراض آثار بعيدة المدى.

نظرًا لأن شارع مانتزرلاند Mainzer Landstraße  يعتبر مثال "أسوأ حالة" لمسار جسور فرانكفورت نظرًا لتطورها المحيطي الكثيف والشديد بشكل استثنائي ، فمن المحتمل أن يكون لأقسام أخرى - أقل أهمية - من المسار أنماط تدفق مماثلة ومن غير المرجح أن لا يسبب أي تدهور في التأثيرات الديناميكية.

إذا ظهرت ، على عكس التوقعات ، الآثار السلبية في استقصاء المناخ الحضري للنقاط الحرجة الأخرى على طول مسار الجسر ، فهناك أيضًا خيار تزويد جسم الجسر بفتحات هوائية محمية بواسطة درابزين من أجل تحسين التهوية.

بالإضافة إلى التحليلات الحرارية والديناميكية المدروسة، فإن تحقيقات حمل الانبعاث هي أيضًا تحليلات تخطيط أولية حضرية مناخية شائعة - والتي يمكن حذفها هنا بسبب أفق التخطيط الطويل

من المتوقع أن يتطلب مشروع البناء «جسر فرانكفورت» مرحلة تخطيط مدتها 5 سنوات وفترة بناء مدتها 10 سنوات. في هذا الأفق الزمني، من المتوقع حدوث تغيير جذري في مشهد التلوث بسبب التغيير في محركات المركبات في ألمانيا. نظرًا لأن انبعاثات المركبات لا تمثل 100٪، ولكنها لا تزال تسبب غالبية كبيرة من التلوث على الطرق، في الوقت الحالي، لا يمكن إجراء تحليلات خطة صالحة لتأثير جسور فرانكفورت في المستقبل على قاعدة البيانات الحالية.

في حالة استمرار إدخال السيارات الكهربائية ومركبات الهيدروجين إلى المدى المخطط له ، يمكن توقع مثل هذا التحسن الكبير في جودة الهواء في مدننا و أن بناء الجسر يجب أن يكون له تأثير ضئيل للغاية في مثل هذه البيئة "النظيفة" وفقًا لمعايير اليوم .

انخفض مستوى التلوث في ولاية هيسن لسنوات. يجب أن يتحسن الوضع أكثر بحلول الوقت الذي يتم فيه الانتهاء من جسور فرانكفورت - في عام 2037 على أقرب تقدير

انخفض التلوث الناجم عن حركة المرور داخل المدينة بشكل مستمر في العقود الأخيرة. ويرجع ذلك إلى تحسين قيم انبعاثات محركات الاحتراق، التي يجب أن تلبي متطلبات متزايدة الصرامة. ومع ذلك، لا يمكن توقع انخفاض إضافي كبير إلا إذا لم تكن هناك ببساطة محركات احتراق على الطرق. في الوقت الحالي، فإن القيم الحدية للاتحاد الأوروبي في ولاية هيسن - كما هو الحال في بقية ألمانيا - أقل بالفعل من إرشادات منظمة الصحة العالمية.

يتم الترويج للسيارات الكهربائية كبديل خالي من الانبعاثات للمستقبل ، ولكن حتى هذه السيارات لا يمكنها الهروب تمامًا من المسؤولية عن تلوث الجسيمات: والسبب في ذلك هو التآكل العام للمكابح للسيارات - ووفقًا للدراسات ، فإن السيارات الإلكترونية تبلغ حوالي 300 كجم أثقل بسبب البطاريات الكبيرة لمحركات البنزين التقليدية ، بحيث يكون هناك تآكل أكثر عند الكبح من الإطارات المطاطية وبطانات الفرامل. ومع ذلك ، يتم مواجهة هذه المشكلة من خلال زيادة الوزن الخفيف ، وتقنية الاسترداد ، والبحث في المكابح متعددة الأقراص ، بحيث يمكن توقع مستوى معين من الاتجاه بحلول عام 2035.

في فرانكفورت أيضًا، انخفضت مستويات التلوث في السنوات الأخيرة

حقيقة أن القيم المتوسطة السنوية لـ PM10 و PM2.5 لم تكن أقل من القيم الحدية للاتحاد الأوروبي لسنوات عديدة هي مؤشر على أن هواء المدينة في فرانكفورت أصبح أكثر نظافة في السنوات الأخيرة. ومع ذلك ، في الوقت نفسه ، توضح القيم التوجيهية لمنظمة الصحة العالمية ، التي يتم الالتزام بها بشكل متقطع وسيتم تشديدها مرة أخرى في عام 2020 ، أنه لا تزال هناك حاجة كبيرة للعمل لضمان جودة الهواء الصحي في فرانكفورت.

ومع ذلك ، بالنسبة لكل مدينة ، يجب التحقق بشكل منفصل مما إذا كان مفهوم جسور فرانكفورت سيكون له أيضًا تأثير إيجابي - أو على الأقل محايد - على المناخ الحضري هناك

تعاني العديد من المدن من نقص المساكن ونقص المياه لمساحاتها الخضراء ونقص المساحة لأهدافها الطموحة للغاية في التوسع في مجال الطاقة المتجددة.

يمكن أن يساعد مفهوم جسور فرانكفورت هنا - ولكن من أجل التمكن من الإدلاء ببيانات نهائية حول توافقها مع المناخ الحضري ، لا غنى عن محاكاة مناخية مناخية منفصلة للتأثيرات المحتملة لهياكل الجسور لكل مدينة أخرى.

لأنه ليس فقط هيكل بناء المدينة ، ولكن أيضًا العديد من العوامل الأخرى مثل المناخ الإقليمي ، وموقع المدينة في الإغاثة ، وما إلى ذلك ، لها أهمية مركزية لتقييم مشروع بناء البنية التحتية هذا.