Urban Heat Island: Príčiny a dôsledky

Čo je to Urban Heat Island?

Mestské tepelné ostrovy sa, ako už názov napovedá, vyskytujú v metropolitných oblastiach. Je definovaná ako prítomnosť výrazne vyšších teplôt v mestských oblastiach v porovnaní s teplotami v okolitých vidieckych zónach. Mestské tepelné ostrovy sú výraznejšie v zimných a letných mesiacoch, najmä v nočných hodinách a pri nízkych hodnotách vetra. Mestské centrá sú často niekoľko stupňov teplejšie ako okolité, menej rozvinuté oblasti. Počas dňa môže byť tento teplotný rozdiel medzi 1, 8 ° a 5, 4 ° Fahrenheita. Vo večerných hodinách sa tento rozdiel môže zvýšiť až o 20 ° Fahrenheita.

Čo spôsobuje ostrov Urban Heat?

Vyššie teploty mestských tepelných ostrovov možno pripísať ľudskej činnosti, najmä zmenám povrchov pôdy. Rozvoj miest si vyžaduje použitie významných množstiev cementu a asfaltu na účely zastrešenia a na prípravu chodníkov a ciest. Tieto materiály majú tepelné vlastnosti, ktoré absorbujú viac slnečného žiarenia ako povrchy nachádzajúce sa vo vidieckych oblastiach. Okrem toho majú tieto materiály rôzne povrchové radiačné vlastnosti, čo znamená, že emitujú energiu ako tepelné žiarenie alebo teplo.

Mnohé mestské oblasti tiež nemajú zelené pokrytie, napríklad vegetáciu. Rastliny pomáhajú vytvárať evapotranspiráciu, dôležitú fázu vodného cyklu. Počas evapotranspirácie sa uskutočňujú dve výmeny: odparovanie a transpirácia. Pri odparovaní sa voda odparuje z pôdy, vrchov stromov a vodných plôch do okolitého vzduchu. Pri transpirácii sa obsah rastlinnej vody stráca ako para cez stomata listov rastlín. Proces evapotranspirácie pomáha ochladzovať okolitý vzduch. Nielen, že mestá zažívajú nižšiu úroveň evapotranspirácie ako vidiecke oblasti, ale majú aj menej oblastí chladiaceho tieňa a znížené odstraňovanie oxidu uhličitého (skleníkový plyn, ktorý prispieva k zvýšeniu teplôt).

Výskumníci zistili, že mestské tepelné ostrovy sú tiež spôsobené efektom mestského kaňonu. To sa deje kvôli vysokým budovám v tesnej blízkosti, ktoré poskytujú viac povrchov na odrážanie a absorbovanie slnečného svetla. Okrem toho tieto budovy fungujú tak, aby blokovali vietor z mesta. V prípade, že vietor nemôže voľne prúdiť, nedochádza ku konvekčnému chladeniu a znečistenie vzduchu môže stagnovať a stúpať. Zvýšenie absorpcie a odrazu slnečného žiarenia, nahromadenie znečistenia a nedostatok konvekčného chladenia spolu pracujú na zvýšení okolitých teplôt. S rastom mestských teplôt v dôsledku tejto kombinácie udalostí narastá aj úroveň ozónu v meste.

Vplyv mestských tepelných ostrovov na poveternostné podmienky

Okrem zvýšených teplôt ovplyvňujú mestské tepelné ostrovy aj miestne poveternostné podmienky. Niektoré z týchto zmien poveternostných podmienok zahŕňajú: úrovne zrážok, oblačnosť, prítomnosť hmly, vlhkosť a modely vetra. K zvýšeniu zrážok a búrky dochádza, pretože teplejšie teploty vedú k pohybu okolitého vzduchu smerom nahor. Tento vzostupný pohyb má najväčší vplyv medzi 20 a 40 míľami vetra v centre mesta, kde úrovne zrážok môžu byť o 28% väčšie ako v centre mesta.

Počas dňa zažívajú mestské tepelné ostrovy nízky tlak, ktorý umožňuje zbierať vlhký vzduch z okolitých vidieckych oblastí. Tento vlhký vzduch pôsobí proti horúcemu mestskému vzduchu a vytvára ideálne podmienky pre pokrytie oblakom a zvýšenú vlhkosť.

Je však menej pravdepodobné, že by mestské podnebie malo v dôsledku turbulentného miešania v mestskom tepelnom ostrove slabú aktivitu tornáda. Ďalším potenciálnym prínosom mestských tepelných ostrovov je to, že pracujú na zvýšení vegetačného obdobia v blízkych lokalitách. Niektoré štúdie napríklad zistili, že pestovateľské plochy nachádzajúce sa okolo 6, 2 mil mimo hraníc mesta sú predĺžené v priemere o 15 dní.

Vplyv mestských tepelných ostrovov na zvieratá

V niektorých prípadoch priťahujú mestské tepelné ostrovy viac života zvierat. Platí to najmä pre kolonizačné druhy, ako sú mravce, gekoni obyčajní a liška obyčajná. Šedo-hlavná lietajúca líška, napríklad, bola nedávno priťahovaná do Melbourne v Austrálii kvôli zvýšenému indexu tepla v rámci mestských hraníc. Táto zvýšená teplota spôsobila, že zimná klíma mesta je podobná spoločnému biotopu v severných regiónoch.

V ostatných prípadoch mestské tepelné ostrovy negatívne ovplyvňujú dodávky potravín a vody v rámci mestských hraníc. Napríklad povrchová teplota mestských budov je výrazne teplejšia ako okolitý vzduch. Dážď potom uteká z týchto oveľa teplejších budov a zahrieva sa v procese. Tento teplejší odtok sa dostáva do blízkych potokov, riek, jazier a iných vodných plôch. Keď vyhrievaný odtok vstupuje do týchto vodných plôch, zvyšuje sa aj ich teplota. To sa označuje ako tepelné znečistenie a môže zvýšiť teplotu vody až o 20 ° až 30 ° Fahrenheita. Tepelné znečistenie má negatívny vplyv na miestne populácie rýb a zasiela ich do tepelného šoku.

Pretože sa vegetačná vegetačná sezóna často rozširuje v mestských tepelných ostrovoch, ovplyvňujú sa aj dodávky potravín pre iné druhy zvierat. Zvieratá, ktoré sa spoliehajú na určité rastliny ako neoddeliteľnú súčasť svojej stravy, začnú prispôsobovať svoje prirodzené ročné obdobia tak, aby zodpovedali vegetačnému obdobiu. To má zase reťazovú reakciu na iné druhy rastlín a živočíchov v tejto oblasti.

Vplyv mestských tepelných ostrovov na ľudské zdravie

Mestské tepelné ostrovy nielenže ovplyvňujú zdravie životného prostredia a miestnych voľne žijúcich živočíchov, ale aj zdravie ľudí. Zvýšené teploty v meste môžu byť fatálne počas letných horúčav, najmä pre seniorov. Len v USA zomrie každý rok v priemere 1 000 ľudí kvôli extrémnemu teplu, ktoré exponenciálne zvyšujú mestské tepelné ostrovy. Mestskí obyvatelia trpia aj počas horúcich vĺn, pretože mestský tepelný ostrov zabraňuje poklesu nočných teplôt tak, ako to robia vo vidieckych oblastiach. Výskum zistil, že mestské tepelné ostrovy nielen zvyšujú teploty počas horúcich vĺn, ale tiež predlžujú ich trvanie.

Extrémne teploty vedú k tepelným kŕčom, tepelnému úderu a vyčerpaniu tepla. Úpal môže spôsobiť syndróm respiračnej tiesne, zhoršenú pohyblivosť alebo zníženú informovanosť. Jednotlivci s už citlivými zdravotnými stavmi, ako sú diagnózy Parkinsonovej choroby alebo demencie, sú obzvlášť náchylní na výrazne zhoršené kognitívne funkcie počas horúčav. Okrem toho sa odporúča, aby ľudia s diabetom, obezitou, astmou, depriváciou spánku alebo kardiovaskulárnymi poruchami boli vystavení pôsobeniu tepla. V týchto prípadoch môže vystavenie teplom zhoršiť a zintenzívniť symptómy. Ak sú tieto vzniknuté stavy súvisiace s teplom dostatočne závažné, môže dôjsť k trvalému poškodeniu orgánov. Ak jedinec prežije extrémne vlny horúčav s trvalým poškodením orgánov, má zvýšené riziko predčasnej smrti.