Городской остров тепла: причины и последствия

Что такое городской остров тепла?

Городские острова тепла встречаются, как следует из названия, в мегаполисах. Он определяется как наличие значительно более высоких температур в городских районах по сравнению с температурами в окружающих сельских районах. Городские острова тепла более заметны в зимние и летние месяцы, особенно в ночное время и при низком уровне ветра. Центры городов часто на несколько градусов теплее, чем окружающие, менее развитые районы. В течение дня эта разница температур может составлять от 1, 8 ° до 5, 4 ° по Фаренгейту. Вечером эта разница может увеличиться на целых 20 градусов по Фаренгейту.

Что вызывает городской тепловой остров?

Более высокие температуры городских островов тепла могут быть связаны с деятельностью человека, особенно с изменениями поверхности земли. Городское развитие требует использования значительного количества цемента и асфальта для кровельных целей и для прокладывания тротуаров и дорог. Эти материалы имеют тепловые свойства, которые поглощают больше солнечного излучения, чем поверхности, встречающиеся в сельской местности. Кроме того, эти материалы имеют различные поверхностные радиационные свойства, что означает, что они излучают энергию в виде теплового излучения или тепла.

Во многих городских районах также отсутствует зеленое покрытие, например, растительность. Растения помогают создавать эвапотранспирацию, важный этап круговорота воды. Во время эвапотранспирации происходят два обмена: испарение и транспирация. При испарении вода испаряется из почвы, верхушек деревьев и водоемов в окружающий воздух. При транспирации растительное содержание воды теряется в виде пара через устьица листьев растения. Процесс суммарного испарения помогает охладить окружающий воздух. Мало того, что города испытывают более низкие уровни суммарного испарения, чем сельские районы, но они также имеют меньшую площадь охлаждающей тени и пониженное удаление углекислого газа (парниковый газ, который способствует повышению температуры).

Исследователи определили, что городские острова тепла также вызваны эффектом городского каньона. Это происходит из-за высоких зданий в непосредственной близости, которые обеспечивают множество поверхностей для отражения и поглощения солнечного света. Кроме того, эти здания препятствуют прохождению ветра через город. Там, где ветер не может течь свободно, конвекционное охлаждение не происходит, а загрязнение воздуха может застаиваться и увеличиваться. Увеличение поглощения и отражения солнечного света, накопление загрязнений и отсутствие конвекционного охлаждения - все вместе работают над повышением температуры окружающей среды. Поскольку городская температура повышается из-за этой комбинации событий, уровни озона в городе также увеличиваются.

Влияние островов городской жары на погодные условия

Помимо повышения температуры, городские острова тепла также влияют на местные погодные условия. Некоторые из этих изменений погодных условий включают в себя: уровни осадков, облачность, наличие тумана, уровни влажности и характер ветра. Увеличение количества осадков и грозовой активности происходит потому, что более высокие температуры приводят к движению окружающего воздуха вверх. Это движение вверх оказывает наибольшее влияние между 20 и 40 милями по ветру от центра города, где уровень осадков может быть на 28% выше, чем против ветра центра города.

В течение дня городские острова тепла испытывают низкое давление, что позволяет собирать влажный воздух из близлежащих сельских районов. Этот влажный воздух противодействует горячему городскому воздуху и создает идеальные условия для покрытия облаков и повышенной влажности.

Городской климат, однако, с меньшей вероятностью будет испытывать слабую активность торнадо из-за турбулентного перемешивания в пределах городского острова тепла. Другим потенциальным преимуществом городских островов жары является то, что они работают над увеличением вегетационных периодов в близлежащих районах. Например, некоторые исследования показали, что растущие районы, расположенные примерно в 6, 2 милях от городской черты, растягиваются в среднем на 15 дней.

Влияние островов городской жары на животных

В некоторых случаях городские острова тепла привлекают больше животных. Это особенно верно для колонизирующих видов, таких как муравьи, обычные гекконы и летучая лисица. Например, летучая лисица с седой головой недавно была привлечена в Мельбурн, Австралия, из-за повышенного теплового индекса в черте города. Эта повышенная температура сделала зимний климат города похожим на обычную среду обитания вида в северных регионах.

В других случаях городские тепловые острова негативно влияют на снабжение продовольствием и водой в черте города. Например, температура поверхности городских зданий значительно выше температуры окружающего воздуха. Дождь стекает из этих гораздо более горячих зданий, согреваясь в процессе. Этот теплый сток пробивается в близлежащие ручьи, реки, озера и другие водоемы. Когда нагретый сток поступает в эти водоемы, он также увеличивает их температуру. Это упоминается как тепловое загрязнение, и это может увеличить температуру воды на целых 20-30 градусов по Фаренгейту. Термическое загрязнение оказывает негативное влияние на местные популяции рыб, что приводит к тепловому шоку.

Поскольку вегетационный период на городских островах жары часто удлиняется, это также влияет на корм для других видов животных. Животные, которые полагаются на определенные растения как неотъемлемую часть своего рациона, начинают приспосабливать свои естественные сезоны размножения к сезону роста растений. Это, в свою очередь, вызывает цепную реакцию на другие виды растений и животных в этом районе.

Влияние островов городской жары на здоровье человека

Городские острова тепла влияют не только на здоровье окружающей среды и местной дикой природы, но и на здоровье людей. Повышенная температура в городе может быть фатальной во время летней жары, особенно для пожилых людей. В одних только США в среднем 1000 человек ежегодно умирают из-за сильной жары, которая в геометрической прогрессии увеличивается за счет городских островов жары. Городские жители также страдают во время жары, потому что городской тепловой остров предотвращает снижение ночных температур, как в сельских районах. Исследования показали, что городские острова тепла не только повышают температуру во время тепловых волн, но и продлевают их продолжительность.

Экстремальные температуры приводят к тепловым спазмам, тепловому удару и тепловому истощению. Тепловой удар может вызвать респираторный дистресс-синдром, нарушение подвижности или снижение осведомленности. Люди с уже чувствительными состояниями здоровья, такими как диагнозы болезни Паркинсона или деменции, особенно чувствительны к значительным нарушениям когнитивного функционирования во время волн тепла. Кроме того, людям с диабетом, ожирением, астмой, недосыпанием или сердечно-сосудистыми расстройствами рекомендуется нагревание. В этих случаях тепловое воздействие может усугубить и усилить симптомы. Если эти результирующие условия, связанные с жарой, являются достаточно серьезными, может произойти необратимое повреждение органа. Если человек переживает сильную жару с постоянным повреждением органа, у него повышенный риск ранней смерти.