Urban Heat Island: vzroki in posledice

Kaj je mestni toplotni otok?

Mestni toplotni otoki se pojavljajo, kot že ime pove, v metropolitanskih območjih. Opredeljen je kot prisotnost bistveno višjih temperatur v mestnih območjih v primerjavi s temperaturami v okoliških podeželskih območjih. Mestni toplotni otoki so bolj vidni v zimskih in poletnih mesecih, zlasti v nočnih urah in ko je raven vetra nizka. Mestna središča so pogosto nekaj stopinj toplejša od okoliških, manj razvitih območij. Čez dan je lahko ta temperaturna razlika med 1, 8 ° in 5, 4 ° F. Zvečer se lahko ta razlika poveča za 20 ° Fahrenheit.

Kaj povzroča urbani toplotni otok?

Višje temperature mestnih toplotnih otokov lahko pripišemo človeški dejavnosti, zlasti spremembam površin. Razvoj mest zahteva uporabo znatnih količin cementa in asfalta za strešne namene ter tlakovanje pločnikov in cest. Ti materiali imajo toplotne lastnosti v razsutem stanju, ki absorbirajo več sončnega sevanja kot površine na podeželju. Poleg tega imajo ti materiali različne površinske sevalne lastnosti, kar pomeni, da oddajajo energijo kot toplotno sevanje ali toploto.

Veliko mestnih območij prav tako nima zelene pokritosti, kot je vegetacija. Rastline pomagajo ustvariti evapotranspiracijo, ki je pomembna faza vodnega cikla. Med evapotranspiracijo pride do dveh izmenjav: izhlapevanja in transpiracije. V izhlapevanju voda izhlapi iz tal, vrhov dreves in vodnih teles v okoliški zrak. V transpiraciji se vsebnost vode v rastlinah izgubi kot hlapi skozi puževe listov rastlin. Proces evapotranspiracije pomaga ohladiti zrak v okolici. Ne samo, da mesta doživljajo nižjo raven evapotranspiracije kot podeželska območja, ampak imajo tudi manj območij hladilne sence in zmanjšano odstranjevanje ogljikovega dioksida (toplogredni plin, ki prispeva k višjim temperaturam).

Raziskovalci so ugotovili, da mestne toplotne otoke povzroča tudi vpliv urbanega kanjona. To se zgodi zaradi visokih zgradb v neposredni bližini, ki zagotavlja več površin za odsevanje in absorpcijo sončne svetlobe. Poleg tega te zgradbe blokirajo veter, ki teče skozi mesto. Kjer veter ne more prosto teči, se konvekcijsko hlajenje ne pojavi in ​​onesnaževanje zraka lahko stagnira in poveča. Povečanje absorpcije in refleksije sončne svetlobe, kopičenje onesnaženja in pomanjkanje konvekcijskega hlajenja delujejo skupaj za povečanje temperature v okolici. Z naraščanjem temperatur v mestih zaradi te kombinacije dogodkov se stopnje ozona v mestu povečujejo.

Vpliv mestnih toplotnih otokov na vremenske pogoje

Poleg naraščajočih temperatur vplivajo tudi mestni toplotni otoki na lokalne vremenske razmere. Nekatere od teh sprememb vremenskih pogojev vključujejo: količine padavin, pokritost oblakov, prisotnost meglice, nivo vlažnosti in vetrne vzorce. Povečana količina padavin in nevihta se pojavita, ker vroče temperature povzročajo navzgor gibanje okoliškega zraka. To gibanje navzgor ima največji vpliv med 20 in 40 miljami vetra od mestnega središča, kjer so lahko padavine za 28% večje od vetra v središču mesta.

Čez dan so mestni toplotni otoki pod nizkim pritiskom, kar omogoča zbiranje vlažnega zraka iz bližnjih podeželskih območij. Ta vlažen zrak preprečuje vroči, urbani zrak in ustvarja idealne pogoje za pokritost oblakov in povečano vlažnost.

Klimatske razmere v mestih so manj verjetno, da bodo zaradi turbulentnega mešanja v mestnem toplotnem otoku imele šibko aktivnost tornada. Druga možna korist mestnih toplotnih otokov je, da si prizadevajo povečati rastne dobe rastlin na bližnjih lokacijah. Nekatere študije so na primer pokazale, da se rastoča območja, ki se nahajajo okoli 6, 2 milj zunaj meja mesta, podaljšajo za povprečno 15 dni.

Vpliv mestnih toplotnih otokov na živali

V nekaterih primerih mestni toplotni otoki privlačijo več živalskega sveta. To še posebej velja za kolonizirajoče vrste, kot so mravlje, skupni domači gekoni in leteča siva glava. Leteča lisica s sivimi glavami je bila na primer pred kratkim privlačna v Melbourne, Avstralija, zaradi povečanega indeksa toplote v mestnih mejah. Zaradi povečane temperature je mestna zimska klima podobna skupnemu habitatu vrste v severnih regijah.

V drugih primerih mestni toplotni otoki negativno vplivajo na oskrbo s hrano in vodo v mestnih mejah. Na primer, temperatura površin mestnih stavb je bistveno bolj vroča od okoliškega zraka. Dež potem teče iz teh veliko bolj vročih stavb, ogreva se v procesu. Ta toplejši odtok prodre v bližnje potoke, reke, jezera in druga vodna telesa. Ko ogreti odtok vstopi v ta vodna telesa, se poveča tudi njihova temperatura. To se imenuje toplotno onesnaženje in lahko poveča temperature vode za kar 20 ° do 30 ° Fahrenheita. Toplotno onesnaževanje negativno vpliva na lokalne populacije rib in jih vnaša v toplotni šok.

Ker je rastna doba rastlin pogosto razširjena na mestnih toplotnih otokih, je prizadeta tudi preskrba s hrano za druge živalske vrste. Živali, ki se zanašajo na določene rastline kot sestavni del svoje prehrane, začnejo prilagajati svoje naravne sezone vzreje, da se ujemajo z rastno sezono rastlin. To pa ima verižno reakcijo na druge rastlinske in živalske vrste na tem območju.

Vpliv mestnih toplotnih otokov na zdravje ljudi

Mestni toplotni otoki ne vplivajo le na zdravje okolja in prosto živeče živali, ampak tudi na zdravje ljudi. Med letnimi vročinskimi valovi so lahko povišane temperature v mestu usodne, zlasti za starejše občane. Samo v ZDA vsako leto zaradi ekstremne toplote umre povprečno 1.000 ljudi, ki jih mestni toplotni otoki eksponentno povečujejo. Mestni prebivalci trpijo tudi v vročinskih valovih, ker mestni toplotni otok preprečuje, da bi se nocne temperature znižale, kot na podeželju. Raziskave so pokazale, da mestni toplotni otoki ne povečujejo samo temperatur med toplotnimi valovi, temveč tudi podaljšujejo njihovo trajanje.

Ekstremne temperature povzročajo toplotne krče, toplotni udar in toplotno izčrpanost. Toplotni kap lahko povzroči sindrom dihalne stiske, moteno gibljivost ali zmanjšano ozaveščenost. Posamezniki z že tako občutljivim zdravstvenim stanjem, kot so diagnoze Parkinsonove bolezni ali demence, so še posebej dovzetni za znatno poslabšano kognitivno delovanje med vročinskimi valovi. Poleg tega je priporočljivo, da osebe z diabetesom, debelostjo, astmo, pomanjkanjem spanja ali kardiovaskularnimi motnjami izpostavijo toploti. V teh primerih lahko izpostavljenost toploti poslabša in okrepi simptome. Če so posledični pogoji, povezani s toploto, dovolj hudi, lahko pride do trajne poškodbe organov. Če posameznik preživi ekstremne vročinske valove s trajnimi poškodbami organov, obstaja večje tveganje za zgodnjo smrt.

Priporočena

Ma Huan, kitajski raziskovalec iz 15. stoletja
2019
Arheološko območje Pompejev - edinstvena mesta na svetu
2019
Etnične skupine Sejšelov
2019