Miejska wyspa ciepła
Miejska wyspa ciepła ( UHI ) to obszar miejski , który jest znacznie cieplejszy niż otaczające go obszary wiejskie w wyniku działalności człowieka . Różnica temperatur jest zwykle większa w nocy niż w ciągu dnia i jest najbardziej widoczna, gdy wiatry są słabe. UHI jest najbardziej widoczne latem i zimą . Główną przyczyną efektu UHI jest modyfikacja powierzchni terenu. Badanie wykazało, że na wyspy ciepła może wpływać bliskość różnych rodzajów pokrycia terenu, tak więc bliskość jałowych terenów powoduje, że tereny miejskie stają się cieplejsze, a bliskość roślinności powoduje, że jest chłodniej. Ciepło odpadowe generowane przez zużycie energii jest czynnikiem wtórnym. W miarę wzrostu centrum populacji ma tendencję do powiększania swojego obszaru i wzrostu średniej temperatury. Stosowany jest również termin wyspa ciepła ; termin ten może być używany w odniesieniu do dowolnego obszaru, który jest stosunkowo gorętszy niż otoczenie, ale ogólnie odnosi się do obszarów zakłóconych przez człowieka.
Miesięczne opady są większe z wiatrem w miastach, częściowo z powodu UHI. Wzrost ciepła w ośrodkach miejskich wydłuża okresy wegetacyjne i zmniejsza występowanie słabych tornad . UHI obniża jakość powietrza , zwiększając produkcję zanieczyszczeń, takich jak ozon , i obniża jakość wody, ponieważ cieplejsze wody wpływają do lokalnych strumieni i obciążają ich ekosystemy .
Nie wszystkie miasta mają odrębną miejską wyspę ciepła, a charakterystyka wyspy ciepła silnie zależy od klimatu tła obszaru, na którym znajduje się miasto. Efekty w mieście mogą się znacznie różnić w zależności od lokalnych warunków środowiskowych. Ciepło można zredukować zadrzewieniem i terenami zielonymi, które działają jako źródła cienia i sprzyjają chłodzeniu wyparnemu. Inne opcje obejmują zielone dachy , pasywne dzienne chłodzenie radiacyjne oraz stosowanie jaśniejszych powierzchni i mniej chłonnych materiałów budowlanych na obszarach miejskich, aby odbijać więcej światła słonecznego i pochłaniać mniej ciepła.
Zmiana klimatu nie jest przyczyną miejskich wysp ciepła, ale powoduje częstsze i bardziej intensywne fale upałów , które z kolei wzmacniają efekt miejskiej wyspy ciepła w miastach. Zwarta, gęsta zabudowa miejska może nasilać efekt miejskiej wyspy ciepła, prowadząc do wyższych temperatur i zwiększonego narażenia.
Opis
Definicja
Definicja miejskiej wyspy ciepła brzmi: „Względne ciepło miasta w porównaniu z otaczającymi je obszarami wiejskimi”. To względne ciepło jest spowodowane „uchwytem ciepła spowodowanym użytkowaniem gruntów, konfiguracją i projektem środowiska zabudowanego , w tym układem ulic i rozmiarem budynku, właściwościami pochłaniania ciepła miejskich materiałów budowlanych, zmniejszoną wentylacją, ograniczoną zielenią i elementami wodnymi oraz domowe i przemysłowe emisje ciepła generowane bezpośrednio w wyniku działalności człowieka”.
Zmienność dobowa
W większości miast różnica temperatur między obszarami miejskimi a otaczającymi je obszarami wiejskimi jest największa w nocy. Podczas gdy różnica temperatur jest znacząca przez cały rok, różnica jest na ogół większa w zimie. Typowa różnica temperatur między miastem a okolicami wynosi kilka stopni. W prognozach pogody często wspomina się o różnicy temperatur między centrum miasta a otaczającymi go przedmieściami, na przykład „68 ° F (20 ° C) w centrum miasta, 64 ° F (18 ° C) na przedmieściach”. W Stanach Zjednoczonych różnica w ciągu dnia wynosi 0,6–3,9 ° C (1–7 ° F), podczas gdy różnica wynosi 1,1–2,8 ° C (2–5 ° F). Różnica jest większa w przypadku większych miast i obszarów o wysokim poziomie wilgotność powietrza .
Chociaż cieplejsza temperatura powietrza w UHI jest generalnie najbardziej widoczna w nocy, miejskie wyspy ciepła wykazują znaczące i nieco paradoksalne zachowanie w ciągu dnia. Różnica temperatur powietrza pomiędzy UHI a otaczającym środowiskiem jest duża w nocy i mała w ciągu dnia. Odwrotnie jest w przypadku temperatur skóry krajobrazu miejskiego w UHI.
W ciągu dnia, zwłaszcza gdy niebo jest bezchmurne, powierzchnie miejskie są ogrzewane przez pochłanianie promieniowania słonecznego . Powierzchnie na obszarach miejskich mają tendencję do nagrzewania się szybciej niż na otaczających je obszarach wiejskich. Ze względu na swoje wysokie pojemności cieplne powierzchnie miejskie pełnią rolę gigantycznego rezerwuaru energii cieplnej. Na przykład beton może pomieścić około 2000 razy więcej ciepła niż równoważna objętość powietrza. W rezultacie dużą temperaturę powierzchni w ciągu dnia w UHI można łatwo zaobserwować za pomocą teledetekcji termicznej. Jak to często bywa w przypadku ogrzewania w ciągu dnia, to ocieplenie powoduje również powstawanie konwekcji wiatry w miejskiej warstwie granicznej . Teoretyzuje się, że w wyniku mieszania się atmosfery zaburzenia temperatury powietrza w UHI są na ogół minimalne lub nie występują w ciągu dnia, chociaż temperatury powierzchni mogą osiągać bardzo wysokie poziomy.
W nocy sytuacja się odwraca. Brak ogrzewania słonecznego prowadzi do zmniejszenia konwekcji atmosferycznej i stabilizacji miejskiej warstwy przyściennej. Jeśli nastąpi wystarczająca stabilizacja, powstaje warstwa inwersyjna . To zatrzymuje powietrze miejskie blisko powierzchni i utrzymuje ciepło powietrza powierzchniowego z wciąż ciepłych powierzchni miejskich, co skutkuje wyższą temperaturą powietrza w nocy w UHI. Poza właściwościami zatrzymywania ciepła na obszarach miejskich, nocne maksimum w kanionach miejskich może być również spowodowane blokowaniem „widok nieba” podczas chłodzenia: powierzchnie tracą ciepło w nocy głównie przez promieniowanie do stosunkowo chłodnego nieba, a to jest blokowane przez budynki w obszarze miejskim. Chłodzenie radiacyjne jest bardziej dominujące, gdy prędkość wiatru jest niska, a niebo jest bezchmurne, i rzeczywiście stwierdzono, że UHI jest największy w nocy w tych warunkach.
Zmienność sezonowa
Różnica temperatur w miejskiej wyspie ciepła jest nie tylko zwykle większa w nocy niż w ciągu dnia, ale także większa zimą niż latem. [ potrzebne źródło ] Jest to szczególnie prawdziwe na obszarach, na których śnieg jest powszechny, ponieważ miasta utrzymują śnieg przez krótsze okresy niż otaczające je obszary wiejskie (jest to spowodowane wyższą zdolnością izolacyjną miast, a także działalnością człowieka, taką jak orka). Zmniejsza to albedo miasta, a tym samym potęguje efekt ogrzewania. Wyższe prędkości wiatru na obszarach wiejskich, szczególnie zimą, mogą również powodować, że są one chłodniejsze niż obszary miejskie. Regiony z wyraźnymi porami deszczowymi i suchymi będą wykazywać większy efekt miejskiej wyspy ciepła w porze suchej. [ potrzebne źródło ]
Modele i symulacje
Jeśli miasto ma dobry system obserwacji pogody, UHI można zmierzyć bezpośrednio. Alternatywą jest wykorzystanie złożonej symulacji lokalizacji do obliczenia UHI lub zastosowanie przybliżonej metody empirycznej. Takie modele pozwalają na uwzględnienie UHI w szacunkach przyszłych wzrostów temperatur w miastach w wyniku zmian klimatu.
Leonard O. Myrup opublikował pierwszą kompleksową analizę numeryczną w celu przewidzenia skutków miejskiej wyspy ciepła (UHI) w 1969 r. Stwierdzono, że efekt wyspy ciepła jest wypadkową kilku konkurencyjnych procesów fizycznych. Ogólnie rzecz biorąc, dominującymi parametrami są zmniejszone parowanie w centrum miasta oraz właściwości termiczne miejskich materiałów budowlanych i nawierzchniowych.
Powoduje
Istnieje kilka przyczyn miejskiej wyspy ciepła (UHI); na przykład ciemne powierzchnie pochłaniają znacznie więcej promieniowania słonecznego , co powoduje, że miejskie skupiska dróg i budynków nagrzewają się bardziej niż obszary podmiejskie i wiejskie w ciągu dnia; materiały powszechnie stosowane w obszarach miejskich na nawierzchnie i dachy, takie jak beton i asfalt , mają znacznie różne właściwości termiczne w masie (w tym pojemność cieplną i przewodność cieplną ) oraz właściwości radiacyjne powierzchni ( albedo i emisyjność ) niż okoliczne obszary wiejskie. Powoduje to zmianę w budżecie energetycznym obszaru miejskiego, często prowadząc do wyższych temperatur niż otaczające obszary wiejskie.
Innym ważnym powodem jest brak ewapotranspiracji (na przykład z powodu braku roślinności) na obszarach miejskich. Służba leśna Stanów Zjednoczonych stwierdziła w 2018 r., że miasta w Stanach Zjednoczonych tracą każdego roku 36 milionów drzew. Przy zmniejszonej ilości roślinności miasta tracą również cień i efekt chłodzenia przez parowanie drzew.
Inne przyczyny UHI wynikają z efektów geometrycznych. Wysokie budynki w wielu obszarach miejskich zapewniają wiele powierzchni odbijających i pochłaniających światło słoneczne, zwiększając efektywność ogrzewania obszarów miejskich. Nazywa się to „ efektem miejskiego kanionu ”. Innym efektem budynków jest blokowanie wiatru, co również hamuje chłodzenie przez konwekcję i zapobiega rozpraszaniu zanieczyszczeń. Ciepło odpadowe z samochodów, klimatyzacji, przemysłu i innych źródeł również przyczynia się do UHI.
Wysoki poziom zanieczyszczenia na obszarach miejskich może również zwiększyć UHI, ponieważ wiele form zanieczyszczeń zmienia właściwości radiacyjne atmosfery. UHI nie tylko podnosi temperatury w miastach, ale także zwiększa stężenie ozonu, ponieważ ozon jest gazem cieplarnianym , którego powstawanie przyspiesza wraz ze wzrostem temperatury.
Zmiana klimatu jako wzmacniacz
Zmiana klimatu nie jest przyczyną, ale wzmacniaczem efektu miejskiej wyspy ciepła. Szósty raport oceniający IPCC z 2022 r. odpowiednio podsumował dostępne badania: „Zmiany klimatu zwiększają ryzyko stresu cieplnego w miastach [...] i wzmacniają miejską wyspę ciepła w miastach azjatyckich przy poziomach ocieplenia o 1,5°C i 2°C, przy czym oba są znacznie większe niż w obecnych klimatach [...]”.
Raport mówi dalej: „W ocieplającym się świecie rosnąca temperatura powietrza pogarsza efekt miejskiej wyspy ciepła w miastach. Jednym z kluczowych zagrożeń są fale upałów w miastach, które prawdopodobnie dotkną połowę przyszłej globalnej populacji miejskiej, z negatywnym wpływem na zdrowia ludzkiego i produktywności gospodarczej”.
Istnieją niekorzystne interakcje między ciepłem a zabudowaną infrastrukturą: interakcje te zwiększają ryzyko stresu cieplnego u ludzi mieszkających w miastach.
Wpływy
.jpg)
O pogodzie i klimacie
Oprócz wpływu na temperaturę, UHI mogą powodować wtórne skutki dla lokalnej meteorologii, w tym zmianę lokalnych wzorców wiatrów, rozwój chmur i mgły , wilgotność i tempo opadów. Dodatkowe ciepło dostarczane przez UHI prowadzi do większego ruchu w górę, co może wywołać dodatkowe opady i burze. Ponadto UHI tworzy w ciągu dnia lokalny obszar niskiego ciśnienia, w którym zbiega się stosunkowo wilgotne powietrze z wiejskiego otoczenia, co prawdopodobnie prowadzi do korzystniejszych warunków do tworzenia się chmur. Wskaźniki opadów z wiatrem w miastach wzrastają od 48% do 116%. Częściowo w wyniku tego ocieplenia miesięczne opady są o około 28% większe między 20 mil (32 km) a 40 mil (64 km) z wiatrem od miast, w porównaniu z wiatrem. W niektórych miastach całkowity wzrost opadów wyniósł 51%.
Jedno z badań wykazało, że miasta zmieniają klimat na obszarze 2–4 razy większym niż ich własny obszar. Jedno porównanie z 1999 r. między obszarami miejskimi i wiejskimi sugerowało, że efekty miejskiej wyspy ciepła mają niewielki wpływ na globalne trendy średniej temperatury . Inni sugerowali, że miejskie wyspy ciepła wpływają na globalny klimat poprzez oddziaływanie na prąd strumieniowy.
O zdrowiu ludzkim
UHI mogą bezpośrednio wpływać na zdrowie i dobrostan mieszkańców miast. Ponieważ UHI charakteryzują się podwyższoną temperaturą, mogą potencjalnie zwiększyć wielkość i czas trwania fal upałów w miastach. Liczba osób narażonych na ekstremalne temperatury wzrasta w wyniku ocieplenia wywołanego przez UHI. Nocny efekt UHI może być szczególnie szkodliwy podczas fali upałów, ponieważ pozbawia mieszkańców miast chłodnej ulgi występującej na obszarach wiejskich w nocy.
Zgłaszano, że podwyższone temperatury powodują choroby cieplne , takie jak udar cieplny , wyczerpanie cieplne , omdlenia cieplne i skurcze cieplne .
Wysoka intensywność UHI koreluje ze zwiększonymi stężeniami zanieczyszczeń powietrza gromadzących się w nocy, co może mieć wpływ na jakość powietrza następnego dnia . Zanieczyszczenia te obejmują lotne związki organiczne , tlenek węgla , tlenki azotu i cząstki stałe . Produkcja tych zanieczyszczeń w połączeniu z wyższymi temperaturami w UHI może przyspieszyć produkcję ozonu . Ozon na poziomie powierzchni jest uważany za szkodliwą substancję zanieczyszczającą. Badania sugerują, że podwyższone temperatury w UHI mogą zwiększać liczbę dni zanieczyszczonych, ale zauważają również, że inne czynniki (np. ciśnienie atmosferyczne , zachmurzenie , prędkość wiatru ) również mogą mieć wpływ na zanieczyszczenie.
Badania przeprowadzone w Hongkongu wykazały, że obszary miasta o gorszej wentylacji powietrza na zewnątrz miast miały zwykle silniejszy efekt miejskiej wyspy ciepła i miały znacznie wyższą śmiertelność z jakiejkolwiek przyczyny w porównaniu z obszarami o lepszej wentylacji.
Na zbiorniki wodne i organizmy wodne
UHI pogarszają również jakość wody. Gorące nawierzchnie chodników i dachów oddają nadmiar ciepła do wody deszczowej, która następnie spływa do kanałów burzowych i podnosi temperaturę wody, gdy jest uwalniana do strumieni, rzek, stawów i jezior. Dodatkowo podwyższona temperatura miejskich zbiorników wodnych prowadzi do zmniejszenia różnorodności wody. Na przykład w sierpniu 2001 r. nad Cedar Rapids w stanie Iowa pada deszcz , doprowadziło do wzrostu o 10,5°C (18,9°F) w pobliskim strumieniu w ciągu godziny, co doprowadziło do śnięcia ryb. Ponieważ temperatura deszczu była stosunkowo niska, można to przypisać gorącemu chodnikowi miasta. Podobne wydarzenia zostały udokumentowane na amerykańskim Środkowym Zachodzie, a także w Oregonie i Kalifornii. Szybkie zmiany temperatury mogą być stresujące dla ekosystemów wodnych.
Ponieważ temperatura pobliskich budynków czasami osiąga ponad 50 ° F (28 ° C) różnicy w stosunku do temperatury powietrza przy powierzchni, opady szybko się ocieplą, powodując spływ do pobliskich strumieni, jezior i rzek (lub innych zbiorników wodnych). ) w celu zapewnienia nadmiernego zanieczyszczenia termicznego . Wzrost zanieczyszczenia termicznego może potencjalnie podnieść temperaturę wody o 20 do 30 ° F (11 do 17 ° C). Wzrost ten spowoduje, że gatunki ryb zamieszkujące akwen zostaną poddane stresowi termicznemu i szokowi w związku z gwałtowną zmianą temperatury ich siedliska.
Przepuszczalne nawierzchnie mogą zmniejszać te skutki poprzez przenikanie wody przez nawierzchnię do podpowierzchniowych obszarów składowania, gdzie może ona zostać rozproszona poprzez absorpcję i parowanie.
Na zwierzętach
Gatunki, które są dobre w kolonizacji, mogą wykorzystywać warunki zapewniane przez miejskie wyspy ciepła, aby rozwijać się w regionach poza ich normalnym zasięgiem. Przykładami tego są latający lis siwy ( Pteropus poliocephalus ) i gekon domowy ( Hemidactylus frenatus ). Latające lisy siwogłowe, znalezione w Melbourne w Australii , skolonizowały siedliska miejskie po wzroście tamtejszych temperatur. Podwyższone temperatury, powodujące cieplejsze warunki zimowe, sprawiły, że miasto bardziej zbliżyło się klimatem do bardziej na północ dzikiego siedliska gatunku.
W klimacie umiarkowanym miejskie wyspy ciepła wydłużą sezon wegetacyjny, zmieniając w ten sposób strategie hodowlane zamieszkujących je gatunków. Najlepiej widać to po wpływie miejskich wysp ciepła na temperaturę wody (zob. wpływ na zbiorniki wodne ).
Miejskie wyspy ciepła spowodowane przez miasta zmieniły proces doboru naturalnego . Naciski selekcyjne, takie jak czasowe zmiany w pożywieniu, drapieżnictwie i wodzie, zostają złagodzone, powodując pojawienie się nowego zestawu sił selekcyjnych. Na przykład w siedliskach miejskich owady są liczniejsze niż na obszarach wiejskich. Owady są ektotermami . Oznacza to, że zależą od temperatury otoczenia, aby kontrolować temperaturę ciała, dzięki czemu cieplejszy klimat miasta jest idealny dla ich zdolności do rozwoju. Badanie przeprowadzone w Raleigh w Północnej Karolinie przeprowadzone na Parthenolecanium quercifex (łuskach dębu) wykazały, że ten konkretny gatunek preferuje cieplejszy klimat i dlatego występuje w większej liczebności w siedliskach miejskich niż na dębach w siedliskach wiejskich. Z biegiem czasu spędzonego w siedliskach miejskich przystosowały się do rozwoju w cieplejszym klimacie niż w chłodniejszym.
O zużyciu energii do chłodzenia
Inną konsekwencją miejskich wysp ciepła jest zwiększone zapotrzebowanie na energię do klimatyzacji i chłodzenia w miastach o stosunkowo gorącym klimacie. Efekt wyspy ciepła kosztuje Los Angeles około 100 milionów dolarów rocznie na energię (w 2000 roku). Dzięki wdrożeniu strategii redukcji wysp ciepła obliczono znaczne roczne oszczędności energii netto dla północnych lokalizacji, takich jak Chicago, Salt Lake City i Toronto.
Każdego roku w USA 15% energii przeznacza się na klimatyzację budynków na tych miejskich wyspach ciepła. W 1998 roku zgłoszono, że „zapotrzebowanie na klimatyzację wzrosło o 10% w ciągu ostatnich 40 lat”. Zarówno właściciele domów, jak i firm mogą skorzystać na budowaniu fajnej społeczności.
Możliwości ograniczenia efektu wyspy ciepła
.JPG) | |
| Zewnętrzne wideo | |
|---|---|
 „Ponowne przemyślenie miast w obliczu ekstremalnych upałów” , Knowable Magazine , 2022. |
Strategie ograniczania nadmiernego ciepła w miastach obejmują: sadzenie drzew w miastach, białe dachy i jasny beton, zieloną infrastrukturę (w tym zielone dachy ), pasywne dzienne chłodzenie radiacyjne .
Różnica temperatur między obszarami miejskimi a otaczającymi je obszarami podmiejskimi lub wiejskimi może wynosić nawet 5 ° C (9,0 ° F). Prawie 40 procent tego wzrostu wynika z rozpowszechnienia ciemnych dachów, a pozostała część pochodzi z ciemnych nawierzchni i zmniejszającej się obecności roślinności. Efektowi wyspy ciepła można nieco przeciwdziałać, używając białych lub odblaskowych materiałów do budowy domów, dachów, chodników i dróg, zwiększając w ten sposób ogólne albedo miasta.
Sadzenie drzew w miastach
Sadzenie drzew wokół miasta może być kolejnym sposobem na zwiększenie albedo i zmniejszenie efektu miejskiej wyspy ciepła. Zaleca się sadzenie liściastych , ponieważ mogą one zapewnić wiele korzyści, takich jak więcej cienia latem i brak blokowania ciepła zimą. Drzewa są niezbędnym elementem w walce z większością efektu miejskiej wyspy ciepła, ponieważ obniżają temperaturę powietrza o 10 ° F (5,6 ° C), a temperaturę powierzchni nawet o 20–45 ° F (11–25 ° C).
Białe dachy i jasny beton
Malowanie dachów na biało stało się powszechną strategią zmniejszania efektu wyspy ciepła. W miastach istnieje wiele ciemnych powierzchni, które pochłaniają ciepło słoneczne, co z kolei obniża albedo miasta . Białe dachy umożliwiają wysoki współczynnik odbicia światła słonecznego i wysoką emisję światła słonecznego, zwiększając albedo miasta lub obszaru, na którym występuje efekt.
W porównaniu do rozwiązania innych źródeł problemu, wymiana ciemnego pokrycia dachowego wymaga najmniejszej kwoty inwestycji w celu uzyskania jak najszybszego zwrotu. Chłodny dach wykonany z materiału odblaskowego, takiego jak winyl, odbija co najmniej 75 procent promieni słonecznych i emituje co najmniej 70 procent promieniowania słonecznego pochłanianego przez przegrody zewnętrzne budynku. Dachy pokryte asfaltem (BUR) odbijają od 6 do 26 procent promieniowania słonecznego.
Stosowanie jasnego betonu okazało się skuteczne w odbijaniu do 50% więcej światła niż asfalt i obniżaniu temperatury otoczenia. Niska wartość albedo, charakterystyczna dla czarnego asfaltu, pochłania duży procent ciepła słonecznego, tworząc cieplejsze temperatury przy powierzchni. Układanie nawierzchni z jasnego betonu, oprócz zastąpienia asfaltu jasnym betonem, społeczności mogą być w stanie obniżyć średnie temperatury. Jednak badania nad interakcjami między odblaskowymi chodnikami a budynkami wykazały, że jeśli pobliskie budynki nie są wyposażone w szkło odblaskowe, promieniowanie słoneczne odbijane od jasnych chodników może podnieść temperaturę budynku, zwiększając zapotrzebowanie na klimatyzację.
Istnieją specjalne formuły farb do chłodzenia radiacyjnego w ciągu dnia , które odbijają do 98,1% światła słonecznego.
Zielona infrastruktura
Inną opcją jest zwiększenie ilości dobrze nawodnionej roślinności. Te dwie opcje można połączyć z realizacją zielonych dachów . Zielone dachy są doskonałymi izolatorami podczas ciepłych miesięcy, a rośliny ochładzają otaczające środowisko. Jakość powietrza poprawia się, ponieważ rośliny pochłaniają dwutlenek węgla przy jednoczesnej produkcji tlenu.
Zielone dachy zmniejszają efekt miejskiej wyspy ciepła. Zielone dachy to praktyka posiadania roślinności na dachu; takich jak posiadanie drzew lub ogrodu. Rośliny znajdujące się na dachu zwiększają albedo i zmniejszają efekt miejskiej wyspy ciepła. Ta metoda była badana i krytykowana za fakt, że na zielone dachy mają wpływ warunki klimatyczne, zmienne zielonego dachu są trudne do zmierzenia i są bardzo złożonymi systemami.
Efektywność kosztowa zielonych dachów jest dość wysoka z kilku powodów. [ Potrzebne źródło ] Po pierwsze, zielone dachy mają ponad dwukrotnie dłuższą żywotność niż konwencjonalny dach, skutecznie spowalniając liczbę wymian dachów każdego roku. Oprócz żywotności dachu zielone dachy zapewniają wodą deszczową , zmniejszając opłaty za media. Koszt zielonych dachów jest wyższy na początku, ale z biegiem czasu ich wydajność zapewnia korzyści finansowe i zdrowotne. Jednak „konwencjonalny dach szacuje się na 83,78 USD/ m2 podczas gdy zielony dach oszacowano na 158,82 USD/m 2 ”. [ Potrzebne wyjaśnienie ]
Zielone parkingi wykorzystują roślinność i nawierzchnie inne niż asfalt, aby ograniczyć efekt miejskiej wyspy ciepła.
Pasywne chłodzenie radiacyjne w ciągu dnia
pasywnego chłodzenia radiacyjnego na dachu w ciągu dnia może podwoić oszczędności energii w porównaniu z białym dachem, co jest związane z wysokim współczynnikiem odbicia światła słonecznego i emisją ciepła w oknie podczerwieni , z najwyższym potencjałem chłodzenia w gorących i suchych miastach, takich jak Phoenix i Las Vegas . Po zainstalowaniu na dachach w gęsto zabudowanych obszarach miejskich, pasywne dzienne panele chłodzące radiacyjne mogą znacznie obniżyć temperaturę powierzchni zewnętrznej na poziomie pieszych.
Społeczeństwo i kultura
Historia badań
Zjawisko to zostało po raz pierwszy zbadane i opisane przez Luke'a Howarda w 1810 roku, chociaż to nie on nazwał to zjawisko. W opisie pierwszego raportu UHI sporządzonego przez Luke'a Howarda stwierdzono, że miejskie centrum Londynu było w nocy cieplejsze niż okoliczne tereny wiejskie o 2,1 ° C (3,7 ° F).
Badania atmosfery miejskiej trwały przez cały XIX wiek. Między 1920 a 1940 rokiem badacze rozwijającej się dziedziny lokalnej klimatologii lub meteorologii w mikroskali w Europie, Meksyku, Indiach, Japonii i Stanach Zjednoczonych poszukiwali nowych metod zrozumienia tego zjawiska.
W 1929 roku Albert Peppler użył tego terminu w niemieckiej publikacji, uważanej za pierwszy przypadek odpowiednika miejskiej wyspy ciepła: städtische Wärmeinsel (co w języku niemieckim oznacza miejską wyspę ciepła ). W latach 1990-2000 rocznie publikowano około 30 opracowań; do 2010 roku liczba ta wzrosła do 100, a do 2015 roku przekroczyła 300.
Leonard O. Myrup opublikował pierwszą kompleksową analizę numeryczną w celu przewidzenia skutków miejskiej wyspy ciepła (UHI) w 1969 r. W swoim artykule analizuje UHI i krytykuje istniejące wówczas teorie jako nadmiernie jakościowe.
Aspekty nierówności społecznych
Niektóre badania sugerują, że wpływ UHI na zdrowie może być nieproporcjonalny, ponieważ wpływ może być nierównomiernie rozłożony w zależności od różnych czynników, takich jak wiek, pochodzenie etniczne i status społeczno-ekonomiczny. Rodzi to możliwość wpływu UHI na zdrowie jako sprawiedliwości środowiskowej .
Istnieje korelacja między dochodami z sąsiedztwa a pokryciem koron drzew. Dzielnice o niskich dochodach mają zwykle znacznie mniej drzew niż dzielnice o wyższych dochodach. Naukowcy postawili hipotezę, że mniej zamożne dzielnice nie mają środków finansowych na sadzenie i pielęgnację drzew. Zamożne dzielnice mogą sobie pozwolić na więcej drzew, zarówno na „własności publicznej, jak i prywatnej”. Częściowo jest to również spowodowane tym, że bogatsi właściciele domów i społeczności mogą sobie pozwolić na więcej gruntów, które mogą być otwarte jako tereny zielone , podczas gdy biedniejsze są często wynajmowane, na których właściciele ziemscy starają się zmaksymalizować swoje zyski poprzez jak największe zagęszczenie ich gruntów.
Naukowcy zauważyli również, że rozprzestrzenianie się nieprzepuszczalnych powierzchni jest skorelowane z dzielnicami o niskim statusie społeczno-ekonomicznym w różnych miastach i stanach USA. Obecność tych materiałów, w tym betonu, smoły i asfaltu, służy jako predyktor „wewnątrzmiejskich wahań temperatury”.
Naczelni oficerowie ciepła
Począwszy od lat 20. XXI wieku wiele miast na całym świecie zaczęło tworzyć stanowiska Chief Heat Officer w celu organizowania i zarządzania pracą przeciwdziałającą efektowi miejskiej wyspy ciepła.
Przykłady
Stany Zjednoczone
Ustawa S.4280, przedstawiona w Senacie Stanów Zjednoczonych w 2020 r., upoważnia Międzyagencyjny Komitet Narodowego Zintegrowanego Systemu Informacji o Zdrowiu Ciepła (NIHHIS) do zwalczania ekstremalnych upałów w Stanach Zjednoczonych. Pomyślne uchwalenie tej ustawy sfinansowałoby NIHHIS na pięć lat i uruchomiłoby program dotacji w wysokości 100 milionów dolarów w ramach NIHHIS, aby zachęcić i sfinansować miejskie projekty redukcji ciepła, w tym te wykorzystujące chłodne dachy i chodniki oraz te poprawiające systemy HVAC . Na dzień 22 lipca 2020 r. projekt ustawy nie wyszedł poza wprowadzenie do Kongresu.
Miasto Nowy Jork ustaliło, że potencjał chłodzenia na obszar był najwyższy w przypadku drzew ulicznych, a następnie żywych dachów, powierzchni pokrytych światłem i nasadzeń na otwartej przestrzeni. Z punktu widzenia opłacalności, jasne powierzchnie, lekkie dachy i rośliny przy krawężnikach mają niższe koszty w przeliczeniu na obniżenie temperatury.
Los Angeles
Hipotetyczny program „chłodnych społeczności” w Los Angeles przewidywał w 1997 r., że temperatury w miastach mogłyby zostać obniżone o około 3°C (5°F) po posadzeniu dziesięciu milionów drzew, wymianie dachów w pięciu milionach domów i pomalowaniu jednej czwartej dróg w szacowany koszt 1 miliarda USD, co daje szacunkowe roczne korzyści w wysokości 170 milionów USD z obniżonych kosztów klimatyzacji i 360 milionów USD oszczędności zdrowotnych związanych ze smogiem.
W studium przypadku dorzecza Los Angeles w 1998 r. symulacje wykazały, że nawet jeśli drzewa nie są strategicznie rozmieszczone na tych miejskich wyspach ciepła, nadal mogą pomóc w minimalizacji zanieczyszczeń i redukcji energii. Szacuje się, że dzięki temu zakrojonemu na szeroką skalę wdrożeniu miasto Los Angeles może rocznie zaoszczędzić 100 milionów dolarów, przy czym większość oszczędności pochodzi z chłodnych dachów, jaśniejszych nawierzchni i sadzenia drzew. Przy wdrożeniu w całym mieście dodatkowe korzyści z obniżenia poziomu smogu przyniosłyby co najmniej miliard dolarów oszczędności rocznie.
Los Angeles TreePeople to przykład tego, jak sadzenie drzew może wzmocnić społeczność. Tree people zapewnia ludziom możliwość spotkania się, budowania potencjału, dumy ze społeczności oraz możliwość współpracy i nawiązywania kontaktów .
Inicjatywa zielonej przestrzeni w Atenach
Ateny , stolica Grecji, podjęły inicjatywy mające na celu ograniczenie efektu miejskiej wyspy ciepła i zmniejszenie wpływu zanieczyszczeń powodowanych przez pojazdy. Aby stworzyć tereny zielone, które zapewniają chłodzenie, małe nieużywane działki są przekształcane w parki kieszonkowe.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- Globalny sojusz fajnych miast
- Miejskie Wyspy Ciepła - film wprowadzający autorstwa Science Museum of Virginia
| Geografia miejska |
|
|---|---|
| Władze miejskie | |
| Ekonomia miejska | |
| Urbanistyka |
|
| Populacja miejska | |
| Urbanistyka | |
| Środowisko | |
| Kontrola władz : krajowa |
|---|
