Klimatologie

Warum die Stadt (normalerweise) heißer ist als die Landschaft | Wissenschaft

Nicht umsonst fliehen Städter in der Sommerhitze aufs Land, um sich abzukühlen: Ländliche Gegenden sind meist nicht so heiß. Wegen der urbane Wärmeinsel Wirkung, Städte mit einer Million oder mehr Einwohnern können 1–3 °C (1,8–5,4 °F) sein im Durchschnitt wärmer – und am Abend bis zu 12°C (22°F) wärmer als die Umgebung, so die US-Umweltschutzbehörde.

Es gibt viele Gründe, warum Städte heißer sind. All diese Menschen, ihre Gebäude und die Maschinen im Inneren erzeugen Wärme. Klimaanlagen können beispielsweise die Temperaturen um mehr als 1 °C erhöhen, Forscher der Arizona State University University letzten Monat gemeldet . Gebäude und andere Bauwerke können tagsüber mehr Wärme speichern als Pflanzen; nachts geben sie einen Teil dieser Wärme ab und tragen zu wärmeren Temperaturen bei, wenn es draußen dunkel ist. Städte könnten auch weniger haben Nachdenklichkeit , wodurch sie mehr Sonnenwärme aufnehmen können.

Die meisten Forscher haben jedoch den größten Beitrag zum städtischen Wärmeinseleffekt in der Verringerung der Verdunstung gesehen, die auftritt, wenn Pflanzen durch Beton ersetzt werden. Diese Verdunstung, so denkt man, absorbiert Energie und hält die Landschaft kühler.





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Laut einer neuen Studie ist dieser Unterschied in der Verdunstung jedoch nicht der große Faktor für den Wärmeinseleffekt. Lokales Klima kann wichtiger sein. Lei Zhao von der Nanjing University of Information Science and Technology in China und Kollegen veröffentlichten diese Erkenntnisse heute in Natur .

Zhao und Kollegen begannen mit einer Frage: Würden ähnliche Städte in unterschiedlichen Klimazonen den gleichen Temperaturanstieg durch den städtischen Wärmeinseleffekt erfahren? Aus den NASA-Satellitendaten von 65 US-Städten konnten sie einige Trends erkennen: Um Mitternacht erlebten größere Städte im Vergleich zu den umliegenden ländlichen Gebieten tendenziell größere Temperaturunterschiede als kleinere Städte. Zur Mittagszeit erlebten feuchtere Städte jedoch einen größeren Wärmeinseleffekt.



Die Forscher erstellten dann ein Computermodell, mit dem sie die Bedeutung verschiedener Faktoren bewerten konnten, die den städtischen Wärmeinseleffekt beeinflussen könnten. Dazu gehörten Merkmale wie Verdunstung, von Menschen und ihren Strukturen erzeugte Wärme und von Städten gespeicherte Wärme. Berücksichtigt wurden auch Unterschiede im Land und in der Konvektion – die Übertragung von Wärme aus der Stadt oder dem ländlichen Raum in die Atmosphäre.

Aus dem Modell konnten die Forscher erkennen, dass diese beiden letzten Faktoren wichtig waren und mit dem lokalen Klima interagierten. In feuchten Gebieten, wie denen an der US-Ostküste, ist Konvektion bei der Wärmeableitung von städtischen Flächen weniger effizient als von ländlichen Gebieten, stellen Zhao und Kollegen fest, und diese Städte sind normalerweise etwa 3 Grad wärmer als das nahe gelegene Land. Die dichte Vegetation des ländlichen Raums ist aerodynamisch rauer als die der Stadt, was die Konvektionseffizienz erhöht und mehr Wärme vom Land in die Atmosphäre gelangen lässt.

In trockenen Regionen, in denen diese ländliche Vegetation fehlt – denken Sie an Las Vegas – tritt tatsächlich das Gegenteil ein. Im Durchschnitt ist das städtische Land etwa 20 % effizienter bei der Ableitung von Wärme von der Oberfläche durch Konvektion als das ländliche Land, schreiben die Forscher. Und in einigen dieser Städte ist der Konvektionsunterschied groß genug, um den urbanen Wärmeinseleffekt nicht zu erleben.



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Nachts jedoch, unabhängig vom Klima, treibt die Freisetzung der tagsüber gespeicherten Wärme den Wärmeinseleffekt an. Diese Wärme wird in der flachen Atmosphärenschicht nahe der Oberfläche eingeschlossen und muss sich, um sie abzuleiten, horizontaler bewegen, um zu entweichen. Bei größeren Städten muss die Hitze weiter wandern, sodass das Zentrum einer Großstadt tendenziell viel wärmer ist als die Mitte einer Kleinstadt, stellen die Forscher fest.

Der urbane Wärmeinseleffekt ist für Städter mehr als nur ein Ärgernis – er kann auch die gesundheitliche Probleme im Zusammenhang mit Hitzestress , was zu den ohnehin schon unangenehmen Bedingungen, insbesondere in trockenen Jahren in normalerweise feuchten Gebieten, beiträgt, sagen die Forscher. Aber diese neue Forschung gibt Aufschluss darüber, welche Maßnahmen helfen könnten, einen Teil dieser Hitze zu lindern.

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Die Reduzierung der Wärme unserer Klimaanlagen und anderer Maschinen mag wie eine einfache Lösung erscheinen, aber nach dem Computermodell würde das nicht viel helfen, da die anthropogene Wärme kein großer Faktor ist. Die Bekämpfung der großen Faktoren – Konvektionseffizienz und Wärmespeicherung – ist jedoch keine praktische Lösung, da dies grundlegende Änderungen der städtischen Morphologie erfordern würde, stellen Zhao und Kollegen fest.

Was aber helfen würde, sei die Reflexionsfähigkeit der Stadt zu erhöhen, heißt es. Dies würde die Wärmemenge verringern, die die Stadt tagsüber absorbiert, und sogar indirekt in der Nacht helfen, indem die verfügbare Wärmemenge verringert wird, die nach Sonnenuntergang freigesetzt wird. Außerdem ist es ganz einfach – flache Stadtdächer können weiß oder in einer anderen reflektierenden Farbe gestrichen werden.

Weiße Dächer haben auch Zusätzliche Vorteile , etwa zur Reduzierung des Energieverbrauchs, da weniger Klimatisierung benötigt wird, um die von Gebäuden aufgenommene Wärme auszugleichen. Und eine Senkung des Energieverbrauchs bedeutet auch eine Senkung der CO2-Emissionen – ein Vorteil, der über die Dynamik einer städtischen Wärmeinsel hinausgeht.





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