Причины, последствия и решения проблемы городского острова тепла

Вы, пожалуй, неоднократно видели, что в вашем городе через чур жарко. Более того, если вы посмотрите очень внимательно на новости местного метеорологического канала, вы не сможете не заметить необычную тенденцию температурные изменения внутри и вокруг районов города. В городах или мегаполисах, в основном, теплее и температура несколько выше если сравнивать с прилегающими к ним сельскими районами. Такая температурная разница вызвана оригинальным состоянием, знаменитым как городской остров тепла (UHI).

Название предполагает, что города или крупные города превращаются в острова тепла. Температура в таких регионах может быть на 10 градусов по Фаренгейту больше, чем в прилегающих деревенских районах. Таким образом, городской остров тепла (ГОТ) означает любой городской район, в котором существенно жарче, чем в находящемся по соседству районе. Городской остров тепла очень виден в зимний и летний периоды, и температурная разница ночью часто больше, чем днем.

"Термин "остров тепла" описывает застроенные районы, в которых жарче, чем в находящихся рядом деревенских районах. Среднегодовая температура окружающей среды в городе с населением 1 миллион человек и более может составлять 1.8-5.4°F (1-3°C) теплее, чем в его окрестностях. Вечером разница достигает 22°F (12°C). Тепловые острова могут оказывать влияние на сообщества, делая больше пиковый интерес на энергию летом, затраты на воздушное кондиционирование, загрязнение воздуха и выбросы тепличных газов, заболевания и смертность, которые связаны с жарой, а еще качество воды."

Причины появления городского острова тепла

1. Материалы с низким альбедо

Согласно Буйеру, альбедо — это отношение отраженной энергии солнца к падающей энергии солнца. Оно зависит от расположения поверхностей, материалов, тротуаров, покрытий и т.д. Альбедо оказывает непосредственное влияние на формирование микроклимата.

Альбедо города варьируется в зависимости от различных факторов, например как расположение поверхностей, т.е.e., ориентация, неоднородность, материалы для крыш, тротуаров и т.д. Если альбедо городской поверхности невысокое, она будет собирать больше энергии солнца, и результатом этого будет увеличение городской температуры, т.е.e., создание городского микроклимата.

2. Мощеные и не проницаемые поверхности

Поверхности с твёрдым покрытием, например дороги и парковки, могут поглощать излучение солнца в виде тепла, и эти поверхности обычно непроницаемы, что значит, что стоки воды перенаправляются в систему ливневке, а не поглощаются растениями или прудами, которые помогают охлаждать территорию путем испарения и транспирации.

3. Тепловая масса

Здания содержат много тепловой массы, что значит, что они собирают много тепла в течение дня и плавно отдают тепло в течение ночи.

4. Темные поверхности

Темные крыши поглощают больше энергии в здании в виде тепла, отсюда и бум принятия "холодных крыш". Но не только крыши поглощают тепло, черная столешница поглощает лучи солнца также хорошо, и ни одна из поверхностей не отражает много излучения солнца, поэтому они нагреваются сильнее, чем поверхности светлых цветов.

5. Отсутствие растительности

Растения и деревья дают тень и охлаждают воздух за счёт испарения. Однако в районах, где преобладают асфальтированные поверхности, остается мало места для насаждений зелени. Леса уничтожаются в массовом масштабе для удовлетворения потребностей разных объектов городского типа. Меньше деревьев означает меньшую результативность охлаждения.

Деревья перехватывают тепло солнца и поглощают углекислый газ для своего фотосинтеза, чтобы охладить внешнюю среду. С уничтожением растительной жизни результативность системы охлаждения по радикальному уменьшается, что приводит к созданию процесса.

6. Изменение климата

Намного сложнее тепловые волны в районах города, по большей части на севере, являются аргументом, способствующим образованию городских островов тепла. Городские острова тепла также усугубляют изменения климата, поэтому проблема подпитывает сама себя.

7. Увеличение применения кондиционеров

Мы массово применяем кондиционеры воздуха с растущей тенденцией к удобству. Кондиционеры поддерживают свежесть внутри здания, но поглощают тепло внутри, отдавая его в атмосферу. Механическое воздушное кондиционирование выбрасывает тепло в окружающую здание среду, конкретно усугубляя проблему. В результате окружающая среда нагревается, что приводит к повышению температуры атмосферы.

Глобальное потепление. Жара в городе. Как белая прохладная крыша может спасти людей?

8. Городской навес

В районах города существуют многоярусные здания. Тепло, отраженное от здания, задерживается близлежащими намного высокими зданиями, что известно как городской навес. НРБ усугубляется в результате образования городского навеса.

9. Блокирование ветра

Благодаря наличию плотно расположенных зданий скорость ветра уменьшается, и это делает меньше охлаждающий эффект за счёт конвекции. Таким образом, задерживаемое тепло увеличивает эффект.

10. Загрязнители воздуха

В районах города, тем более в центрах мегаполисов, загрязнение воздуха считается большой проблемой. Отработанные газы автомобилей, промышленные загрязнители, выбрасываемые в атмосферу, задерживают радиацию солнца, вызывая увеличение температуры, и результат микроклимата становится сильнее.

11. Накапливание людей

Поскольку накапливание людей в центрах мегаполисов огромно за счёт наличия разных объектов, выбросы CO2 в таких районах также огромны. CO2 копит тепло, вызывая увеличение температуры атмосферы. Конечный эффект состоит в том, что он в большой мере помогает появлению острова тепла.

Эффекты городского острова тепла

1. Очень высокое потребление энергии

Увеличение температуры летом в городах увеличивает интерес на электрическую энергию для воздушного кондиционирования. Исследования показывают, что интерес на электрическую энергию для кондиционирования или воздушного охлаждения увеличивается в диапазоне от 1.5 до 2 процентов на каждый 1°F (0.6°C) как только температура увеличивается воздуха (от 68 до 77°F (от 20 до 25°C)), что значит, что для удовлетворения теплового эффекта в городах требуется на 5-10% больше электрической энергии.

Это значит, что очень высокие потребности в охлаждении или кондиционировании воздуха летом помогают увеличению счётов за электрическую энергию. Помимо того, в периоды накала страстей в городских тепловых островах появляющийся интерес на воздушное кондиционирование может привести к перегрузке систем, что может привести к перебоям в подаче электрической энергии и отключению электроэнергии.

2. Очень высокие выбросы тепличных газов и загрязнение воздуха

Как объяснялось раньше, городской тепловой остров (ГТО) увеличивает интерес на электрическую энергию летом. В результате электростанции вынуждены поставлять нужную дополнительную энергию, а поскольку для изготовления энергии они применяют ископаемое топливо, увеличивается выброс тепличных газов и загрязнение воздуха. К основным парниковым газам и загрязнителям относятся монооксид углерода (CO), двуокись углерода (CO2), двуокись серы (SO2), оксиды азота (NOx), твёрдые частицы и ртуть (Hg).

Увеличение тепличных газов вызывает глобальное потепление и изменение климата, тогда как загрязняющие вещества плохо воздействуют на человеческое здоровье, а еще ухудшают качество воздуха. Иногда UHI также может привести к образованию приземного озона и кислотных дождей. Исследования показывают, что большой уровень UHI коррелирует с очень высоким уровнем и накоплением загрязнителей воздуха ночью, что оказывает влияние на качество воздуха на следующий день.

3. Представляет опасность для водных систем

Большие температуры в районах города означают очень высокие температуры тротуаров и крыш. Исходя из этого, эти температуры поверхности могут подогревать стоки дождевых вод. Проверки показали, что тротуары с температурой 100°F (38°C) могут увеличить температуру воды после дождя с 70°F (21°C) до 95°F (35°C).

Нагретые ливневые стоки попадают в системы ливневке и увеличивают водную температуру, попадая в водоемы, ручейки, реки, озера и океаны, что приводит к тепловому загрязнению. В результате очень высокая температура воды оказывает влияние на водную систему, тем более на размножение и метаболизм водных видов, и может быть даже смертельной для водных организмов.

4. Дискомфорт и опасность для человеческого здоровья

Очень высокое загрязнение воздуха, снижение ночного охлаждения и увеличение температуры в результате появления городского острова тепла могут плохо оказать влияние на человеческое здоровье. Человеческое здоровье подвергается неблагоприятному воздействию из-за очень высокого общего неудобства, истощения, смертности от жары, трудностей с дыханием, головных болей, теплового удара и тепловых судорог.

Поскольку городские острова тепла могут также нагнетать действие тепловых волн, могут появляться аномальные погодные периоды, которые могут серьёзно оказать влияние на здоровье чувствительных и уязвимых групп населения, например как люди в возрасте, дети и люди с метеочувствительными состояниями здоровья.

Усиление тепловых явлений или внезапное увеличение температуры может привести к увеличению уровня смертности. Исследования Центра по контролю и профилактике болезней показывают, что в период с 1997 по 2003 год в Америке было зарегистрировано более 8 000 случаев досрочной смерти из-за чрезмерного воздействия тепла.

5. Вторичное действие на погоду и климат

Кроме увеличения температуры, городской остров тепла (ГОТ) может оказывать вторичное действие на местную погоду и климат. К ним можно отнести изменения в характере здешних ветров, образование тумана и облаков, кол-во осадков и влажность. Не простая жара, вызванная UHI, способствует более интенсивному движению восходящего ветра, который может активизировать грозу и выпадение осадков.

Помимо того, городской остров тепла (UHI) создаёт локальную область малого давления, в которой сходится прохладный воздух из прилегающих районов, что провоцирует образование облаков и дождей. Это повышает общее кол-во осадков в городах. Эти изменения могут оказать влияние на вегетационные сезоны в городах, особенно путем продления роста растений и культур.

6. Действие на животных

Большинству видов животных нужны комфортные температуры для колонизации, применения и процветания в их экосистемах. Когда существуют большие температуры из-за городского острова тепла (UHI), создается жестокое и жестокое экологическое окружение, которое ограничивает главные виды деятельности организмов, например метаболизм, размножение и воспроизводство.

Неблагоприятная жара также может намного уменьшить доступность пищи, жилья и воды.

Естествознание 10 класс (Урок№26 — Атомы и элементы. Два решения проблемы генезиса свойств веществ.)

Температурное изменение может также сделать города более пригодными для выживания если сравнивать с дикой природой, что имеет право привлечь в города диких зверей. Примером будут служить сероголовые летучие лисицы в австралийском Мельбурне, которые колонизировали городскую среду проживания после увеличения там температуры.

Помимо того, городской тепловой остров (ГТО) может также поменять процесс естественного отбора, вызывая противовес нового набора селективных сил. К примеру, кол-во насекомых в городах может быть больше, чем в деревне, поскольку большое количество из них зависит от температуры воздуха для температурного контроля тела. Поэтому, переезд в город очень необходим для их выживания.

Решения для городского острова тепла

1. Применение бетона светлых цветов и белых крыш

Было обнаружено, что применение бетона светлых цветов и белых крыш успешно отражает до 50% много света и уменьшает температуру внешней среды. Было показано, что эти стратегии рекомендуют отличные решения для снижения эффекта городского острова здоровья.

Черные и тусклые цвета поглощают приличное количество солнечного тепла, из-за чего поверхности нагреваются. Применение бетона светлых цветов и белых крыш также может уменьшить общую необходимость в воздушном кондиционировании.

2. Эко крыши и покров из растительности

Эко крыши представляют собой замечательный метод уменьшения воздействия городских островов тепла. Зеленая кровля — это практика посадки растительности на крыше, подобно тому, как это делается в саду. Растения на крыше считаются прекрасными изоляторами летом и уменьшают общий эффект городского острова тепла. Растения также охлаждают внешнюю среду, таким образом снижая потребности в воздушном кондиционировании.

Помимо того, становиться лучше качество воздуха, поскольку растения поглощают углекислый газ и делают чистый воздух. Другие методы, которые можно применять, включают озеленение открытых пространств, уличные деревья и озеленение обочин. Все такие способы создают эффект охлаждения в районах города и уменьшают затраты на уменьшение температуры.

Химическое загрязнение биосферы и его экологические последствия

3. Посадка деревьев в городах

Практика посадки деревьев в городах и вокруг них считается восхитительным способом отражения радиации солнца и в то же время уменьшения эффекта городского острова тепла. Деревья дают тень, поглощают углекислый газ, выделяют кислород и чистый воздух, а еще обеспечивают эффект охлаждения. Деревья лиственных пород прекрасно подходят для районов города, поскольку они обеспечивают эффект охлаждения летом и не блокируют зимой тепло.

4. Зеленые парковки

Зеленые парковки применяют стратегии зеленой сферы услуг для ограничения воздействия эффекта городского острова тепла. Точнее, они амортизируют увеличение температуры покрытия дороги, что может в большой мере устранить тепловое загрязнение, возникающее в результате стока дождевых вод. За счёт этого уменьшается опасность для водных систем.

5. Реализация и привлечение внимания к политике и правилам по уменьшению воздействия тепла

Реализация государством экологической политики, такой как Закон о чистом воздухе, стандарты низкоуглеродного топлива, применение возобновляемых источников энергии и стандарты правил чистого автомобиля, способен значительно настраивать человеческие факторы, которые вызывают эффект городского острова тепла.

При небольшом количестве выбросов можно уменьшить уровень тепличных газов в атмосфере, таким образом делая меньше результаты изменения климата и глобального потепления. Также можно проводить просветительскую и информационно-разъяснительную работу, чтобы обеспечить осведомленность населения об экономических и социальных преимуществах посадки деревьев и экокрыш.