Градски топлинен остров: причини и последици

Какво е градски топлинен остров?

Градските острови се появяват, както подсказва името, в метрополните области. Той се определя като наличие на значително по-високи температури в градските райони в сравнение с температурите в околните селски райони. Градските острови с топлина са по-очевидни през зимните и летните месеци, особено през нощта и когато нивата на вятъра са ниски. Градските центрове често са няколко градуса по-топли от околните, по-слабо развитите райони. През деня тази температурна разлика може да бъде между 1.8 ° и 5.4 ° Фаренхайт. Вечерта тази разлика може да се увеличи с до 20 градуса по Фаренхайт.

Какво причинява градски топлинен остров?

По-високите температури на градските топлинни острови могат да се дължат на човешката дейност, особено на промените в земните повърхности. Развитието на градовете изисква използването на значителни количества цимент и асфалт за покривни цели, както и настилка на тротоари и пътища. Тези материали имат топлинни обемни свойства, които поглъщат повече слънчева радиация, отколкото повърхностите, намерени в селските райони. Освен това, тези материали имат различни повърхностни радиационни свойства, което означава, че те отделят енергия като топлинно излъчване или топлина.

Много градски райони също нямат зелено покритие, като например растителност. Растенията спомагат за създаването на евапотранспирация, важен етап от водния цикъл. По време на евапотранспирация се случват два обмена: изпаряване и транспирация. При изпаряването водата се изпарява от почвата, върховете на дърветата и водните тела в околния въздух. При транспирация, водното съдържание на растенията се изгубва като пара през устицата на листата на растенията. Процесът на евапотранспирация спомага за охлаждане на околния въздух. Не само, че градовете изпитват по-ниски нива на евапотранспирация, отколкото в селските райони, но те също имат по-малко зони на охлаждане и намалено отстраняване на въглероден диоксид (парников газ, който допринася за повишаване на температурите).

Изследователите са установили, че градските топлинни острови също са причинени от ефекта на градския каньон. Това се дължи на високи сгради в непосредствена близост, които осигуряват множество повърхности за отразяване и поглъщане на слънчева светлина. Освен това, тези сгради работят, за да блокират вятъра от града. Когато вятърът не може да тече свободно, конвекционното охлаждане не се случва и замърсяването на въздуха е в състояние да застине и да се увеличи. Увеличаването на абсорбцията и отражението на слънчевата светлина, натрупването на замърсяване и липсата на конвекционно охлаждане работят заедно, за да се повишат и температурите в околността. Тъй като градските температури се повишават поради тази комбинация от събития, нивата на озон в града също се увеличават.

Влиянието на градските топлинни острови върху климатичните условия

В допълнение към повишаването на температурите, градските топлинни острови влияят и на местните метеорологични условия. Някои от тези промени в метеорологичните условия включват: нива на валежите, покритие на облаците, наличие на мъгла, нива на влажност и модели на вятъра. Повишените валежи и гръмотевични бури се случват, защото горещите температури водят до възходящо движение на околния въздух. Това възходящо движение има най-голямо въздействие между 20 и 40 мили по посока на вятъра от центъра на града, където нивата на валежите могат да бъдат с 28% по-големи от ветровете на центъра на града.

През деня градските топлинни острови изпитват ниско налягане, което позволява събирането на влажен въздух от близките селски райони. Този влажен въздух противодейства на горещия градски въздух и създава идеални условия за покритие на облаците и повишена влажност.

Градският климат обаче е по-малко вероятно да изпитва слаба активност на торнадо поради турбулентното смесване в градския топлинен остров. Друга потенциална полза от градските топлинни острови е, че те работят за увеличаване на сезоните на растениевъдство в близките места. Например, някои проучвания са установили, че райони за отглеждане, разположени на около 6.2 мили извън границите на града, се увеличават със средно 15 дни.

Влиянието на градските топлинни острови върху животните

В някои случаи градските топлинни острови привличат повече животински живот. Това е особено вярно за колонизиращи видове, като мравки, обикновени домашни геккони и сивоглави летящи лисици. Лисицата със сиви глави например наскоро бе привлечена от Мелбърн, Австралия, поради увеличения индекс на топлина в границите на града. Тази повишена температура направи града зимния климат подобен на общото местообитание на видовете в северните райони.

В други случаи градските топлинни острови влияят отрицателно на доставките на храна и вода в рамките на града. Например, повърхностната температура на градските сгради е значително по-гореща от околния въздух. След това дъждът изтича от тези много по-горещи сгради, затопляйки се в процеса. Този по-топъл отток прониква в близките потоци, реки, езера и други водни обекти. Когато нагретият отток влезе в тези водни обекти, той продължава да повишава и тяхната температура. Това се нарича термично замърсяване и може да повиши температурата на водата с до 20 ° до 30 ° Фаренхайт. Топлинното замърсяване има отрицателно въздействие върху местните рибни популации, като ги изпраща в термичен шок.

Тъй като сезонът на растеж на растенията често се разпростира в градските топлинни острови, предлагането на храни за други животински видове също е засегнато. Животните, които разчитат на определени растения като неразделна част от диетата си, започват да приспособяват естествените си сезони за размножаване, за да съответстват на сезона на растение. Това, от своя страна, има верижна реакция върху други растителни и животински видове в района.

Влиянието на градските топлинни острови върху човешкото здраве

Градските острови не само засягат здравето на околната среда и местната дива природа, но и здравето на хората. Повишените температури на града могат да бъдат фатални по време на летните топлинни вълни, особено за възрастните граждани. Само в САЩ всяка година средно по 1000 души умират вследствие на силна топлина, която се увеличава експоненциално от градските топлинни острови. Градските жители също страдат по време на топлинни вълни, защото градският топлинен остров предотвратява намаляването на температурите през нощта, както в селските райони. Изследванията показват, че градските топлинни острови не само увеличават температурите по време на топлинни вълни, но и удължават продължителността им.

Екстремните температури водят до топлинни спазми, топлинен удар и топлинно изтощение. Топлинният удар може да причини синдром на дихателния дистрес, нарушена подвижност или намалена информираност. Индивиди с вече чувствителни здравословни условия, като диагнози на болестта на Паркинсон или деменция, са особено податливи на значително нарушено когнитивно функциониране по време на топлинни вълни. Освен това, хората с диабет, затлъстяване, астма, лишаване от сън или сърдечно-съдови заболявания се препоръчват за излагане на топлина. В тези случаи излагането на топлина може да влоши и да засили симптомите. Ако тези свързани с топлината условия са достатъчно тежки, може да настъпи трайно увреждане на органите. Ако индивидът преживее екстремни топлинни вълни с трайни увреждания на органи, те имат повишен риск от ранна смърт.