Temperatur (oben) und Vegetation ( unten) für Standorte in und um New York City über den NASA-Satelliten. Merkst du, dass das Muster von Lila und Weiß im oberen Bild dem Muster von Grün und Weiß im unteren Bild ähnlich sieht? Wo die Vegetation

dicht ist (dunkelgrün), ist die Temperatur kühler (dunkelviolett). Wo die Vegetation spärlich ist, ist die Temperatur heiß. (Bild: NASA)

Eine städtische Wärmeinsel (UHI) ist eine Metropolregion, die erheblich wärmer ist als ihre Umgebung. Laut EPA haben viele US-Städte Lufttemperaturen von bis zu 5,6 ° C (10 ° F), die wärmer sind als die umgebende natürliche Landbedeckung. Dieser Temperaturunterschied ist normalerweise nachts größer als tagsüber und im Winter größer als im Sommer und tritt am deutlichsten bei schwachem Wind auf. Die Hauptursachen sind Veränderungen der Landoberfläche durch Stadtentwicklung sowie Abwärme, die durch den Energieverbrauch erzeugt wird. Wenn Bevölkerungszentren wachsen, neigen sie dazu, größere Landflächen zu verändern, die dann einen entsprechenden Anstieg der Durchschnittstemperatur erfahren.

Wie bilden sich Wärmeinseln?

Wärmeinseln bilden sich, wenn die Vegetation ersetzt wird durch Asphalt und Beton für Straßen, Gebäude und andere Strukturen, die zur Aufnahme wachsender Bevölkerungsgruppen erforderlich sind. Diese Oberflächen absorbieren die Sonnenwärme und reflektieren sie nicht, wodurch die Oberflächentemperaturen und die Umgebungstemperaturen insgesamt ansteigen. Durch die Verdrängung von Bäumen und Vegetation werden die natürlichen Kühleffekte durch Beschattung und Verdunstung von Wasser aus Boden und Blättern (Evapotranspiration) minimiert Enge Straßen können die zwischen ihnen eingeschlossene Luft erwärmen und den Luftstrom verringern. Abwärme von Fahrzeugen, Fabriken und Klimaanlagen kann die Umgebung wärmer machen und den Wärmeinseleffekt weiter verschärfen. Wärmeinseln können das ganze Jahr über tagsüber oder nachts auftreten. Die Temperaturunterschiede zwischen Stadt und Land sind an ruhigen, klaren Abenden häufig am größten. Dies liegt daran, dass ländliche Gebiete nachts schneller abkühlen als Städte, in denen ein Großteil der in Straßen, Gebäuden und anderen Strukturen gespeicherten Wärme gespeichert ist. Infolgedessen die größten städtischen Gebiete Der ländliche Temperaturunterschied oder der maximale Wärmeinseleffekt beträgt häufig drei bis fünf Stunden nach Sonnenuntergang. Andere Faktoren, die zum Wärmeinseleffekt beitragen, sind:

• Größe und Form von Städten – aerodynamisch gesehen haben Städte eine ganz andere Form als ländliche Gebiete. Hohe Gebäude wirken als Hindernisse und verringern die Windgeschwindigkeit.
• Städtische Wüsten – Städte können als virtuelle Wüsten ohne Vegetation und Materialien betrachtet werden, die für Regen fast vollständig undurchlässig sind. Diese Kombination führt zu einem Mangel an Evapotranspiration, wodurch die fühlbare Wärme erhöht wird.
• Städtische Schluchten – die hohen Schluchten, die von Stadtgebäuden gebildet werden, fangen Strahlungsenergie in ihren Wänden ein. Vergleiche dieses „Canyon-Effekts“ in europäischen und nordamerikanischen Städten legen nahe, dass Gebiete mit dichteren und höheren Gebäuden schneller Wärmeinseln entwickeln.
• Feuchtigkeitseffekte – obwohl es kaum Unterschiede in der Wassermenge dieser Städte gibt und Landschaften bleiben in ihrer Atmosphäre (absolute Luftfeuchtigkeit), die höheren städtischen Temperaturen senken effektiv die relative Luftfeuchtigkeit (da warme Luft mehr Wasser als kalte Luft aufnehmen kann).
• Städtischer Dunst – Der Dunst der Luftverschmutzung, der hängt In vielen Städten kann dies als Miniatur-Gewächshausschicht fungieren und verhindern, dass ausgehende Wärmestrahlung (Wärme) aus städtischen Gebieten entweicht.
• Anthropogene Wärme – Die Freisetzung von Wärme aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe kann auch die städtischen Temperaturen erhöhen. An einem typischen Wintertag setzt Manhattan viermal mehr Energie aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe frei als die Menge an Energie, die von der Sonne in das Stadtgebiet gelangt.

Sind Wärmeinseln und Klimawandel miteinander verbunden?

Wärmeinseln beschreiben lokale Temperaturunterschiede, im Allgemeinen zwischen städtischen und ländlichen Gebieten. Im Gegensatz dazu bezieht sich die durch den Klimawandel verursachte Erwärmung auf einen globalen Anstieg der Erdoberflächentemperatur. Wissenschaftler berücksichtigen die städtische Wärme, wenn sie die Erdtemperatur messen, damit sie die Messungen des globalen Klimas nicht beeinflusst.

Es gibt einen Mythos, dass die städtische Hitze für den Klimawandel verantwortlich ist. Dies ist nicht der Fall. Sowohl die städtische als auch die ländliche Umgebung auf der ganzen Welt erwärmen sich, weil die Atmosphäre mehr Treibhausgase enthält. In einigen Regionen der Welt Die am meisten erwärmten Gebiete befinden sich in der Arktis, weit entfernt von Städten.

Städtische Gebiete sind jedoch anfälliger für Hitze, da die durch den globalen Klimawandel verursachte Erwärmung durch den städtischen Wärmeinseleffekt verstärkt wird Das bedeutet, dass Menschen, die in Städten leben, in Zukunft höheren Temperaturen und stärkeren Hitzewellen ausgesetzt sein werden, wenn sich das Klima erwärmt.Mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung lebt heute in städtischen Gebieten, und bis zum Jahr 2050 wird der Anteil der Stadtbewohner weltweit voraussichtlich 70% erreichen, sodass das Problem der städtischen Wärmeinseln weiter zunehmen wird.

Urban Wärmeinseln können auch zum Klimawandel beitragen, indem sie die Nachfrage nach Klimaanlagen während Hitzewellen erhöhen. Wenn die Energie für diese Klimaanlage aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammt, führt dies zu Emissionen von Treibhausgasen, die Wärme einfangen.