Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Ученые из Чжэцзянского университета и Вашингтонского университета сравнили городскую застройку 1990 и 2020 годов, чтобы оценить, как строительство новых зданий изменило доступ солнечного света к старым кварталам.
Исследователи изучили 77 крупных городов материкового Китая. Для каждого из них они построили трехмерную модель застройки и рассчитали положение теней в день зимнего солнцестояния — самый короткий световой день в году. Анализировали прямой солнечный свет на высоте около 1,5 м над землей, вдоль южных фасадов зданий, которые существовали еще в 1990 году.
Затем ученые сравнили результаты для двух периодов. Оказалось, что к 2020 году примерно на 36% территории старых городских районов прямого зимнего солнечного света стало меньше. В этих местах средняя продолжительность освещения сократилась с 5,37 до 3,75 часа в день.
Примерно 7% территории старых районов перешли из категории достаточного освещения в категорию недостаточного. К 2020 году около 17,7% исследованной территории — 1525 км² — получали менее двух часов прямого зимнего солнца в день. Этот порог ученые использовали как ориентир достаточного освещения.
Потери зависели от географического положения и размера города. В северных городах солнце зимой находится ниже над горизонтом, поэтому здания отбрасывают более длинные тени. В Чанчуне средняя продолжительность прямого зимнего освещения в 2020 году составляла всего 1,72 часа в день. В Пекине показатель достигал 5,54 часа — в том числе благодаря ограничениям высоты зданий в историческом центре.
Наиболее заметные изменения обнаружились не в крупнейших мегаполисах, а в городах среднего размера. В Хэфэе доля территории старых районов, где стало меньше зимнего солнца, достигла 61,7%, а в Чанша — 56,6%. Для сравнения, в Пекине она составляла 8,6%, в Шанхае — 17,4%.
По оценке авторов, примерно 16 млн жителей первых этажей жили на территориях, где продолжительность зимнего солнечного освещения сократилась. Около 610 тыс. человек находились в районах, где потери составили от трех до шести часов.
Естественный свет помогает поддерживать циркадные ритмы — внутренние биологические часы, регулирующие сон и бодрствование. Предыдущие исследования связывали доступ к дневному свету с качеством сна и психологическим благополучием. Однако новая работа не оценивала здоровье жителей и не доказывает, что сокращение солнечного освещения непосредственно вызвало у них нарушения сна или другие проблемы.
Авторы также подчеркивают, что уплотнение городов само по себе не обязательно должно приводить к таким потерям. При проектировании новых кварталов можно учитывать направление солнечных лучей, расстояния между зданиями, их высоту и форму. Например, ступенчатые корпуса и более узкие башни способны уменьшить затенение соседних территорий.
При этом исследование имеет ограничения: ученые моделировали прямой солнечный свет только в один день года и не учитывали отраженный свет, балконы, навесы и влияние деревьев. Реконструкция застройки 1990 года также основана на расчетной модели, а не на полном архиве высот каждого здания.
Результаты показывают, что при планировании плотной городской застройки важно учитывать не только количество жилья и эффективность использования земли, но и доступ жителей к солнечному свету. Иначе новые здания могут сделать город вместительнее, одновременно ухудшив условия жизни в уже существующих кварталах.
