Въздействие на урбанизацията: Градски топлинен остров – предотвратяване чрез слънчеви покриви с едновременно производство на електроенергия

Градският топлинен остров (ГТО) е градска или метрополна зона, която е значително по-топла от околните селски райони поради човешка дейност. Температурната разлика обикновено е по-голяма през нощта, отколкото през деня, и е най-силно изразена, когато ветровете са слаби. ГТО е особено забележим през лятото и зимата. Основната причина за ефекта ГТО се крие в промените в земната повърхност. Едно проучване показва, че топлинните острови могат да бъдат повлияни от близостта до различни видове земна покривка, така че близостта до неплодородна земя води до затопляне на градската почва, докато близостта до растителност я прави по-хладна. Отпадъчната топлина, генерирана от потреблението на енергия, е друг фактор. С нарастването на населеното място, неговата площ се увеличава и средната температура се повишава. Използва се и терминът „топлинен остров“; той може да се отнася до всяка област, която е относително по-гореща от околностите си, но обикновено се отнася до области, нарушени от човешка дейност.

Месечните валежи са по-високи в дъждовната сянка на градовете, отчасти поради свръхвисокия температурен диапазон (UHI). Нарастващата топлина в градските центрове удължава вегетационните периоди и намалява появата на слаби торнада. UHI влошава качеството на въздуха, като увеличава производството на замърсители като озон, и влошава качеството на водата, тъй като по-топла вода се влива в реките в региона, натоварвайки техните екосистеми.

Не всички градове проявяват ясно изразен ефект на градския топлинен остров и неговите характеристики зависят силно от фоновия климат на района, в който се намира градът. Ефектът на градския топлинен остров може да бъде смекчен чрез зелени покриви, пасивно радиационно охлаждане през деня и използването на светли повърхности в градските райони, които отразяват повече слънчева светлина и абсорбират по-малко топлина. Урбанизацията изостри въздействието на изменението на климата в градовете.

Феноменът е проучен и описан за първи път от Люк Хауърд през 1810-те, въпреки че не той е този, който му е дал името. Изследванията на градската атмосфера продължават и през деветнадесети век. Между 20-те и 40-те години на 20-ти век изследователи в Европа, Мексико, Индия, Япония и Съединените щати, работещи в развиващите се области на локалната климатология или микромащабната метеорология, търсят нови методи за разбиране на феномена. През 1929 г. Алберт Пеплер използва термина „градски топлинен остров“, който се счита за първия пример за градски топлинен остров. Между 1990 и 2000 г. годишно са публикувани приблизително 30 изследвания; до 2010 г. този брой е нараснал до 100, а до 2015 г. е надхвърлил 300.

Има няколко причини за ефекта на градския топлинен остров. Тъмните повърхности абсорбират значително повече слънчева радиация, което кара улиците и сградите в градските райони да се нагряват повече през деня, отколкото в крайградските и селските райони. Материалите, често използвани за пътни настилки и покриви в градските райони, като бетон и асфалт, имат значително различни топлинни обемни свойства (включително топлинен капацитет и топлопроводимост) и повърхностни радиационни свойства (албедо и емисионна способност) от тези на околните селски райони. Това променя енергийния баланс на градската зона, което често води до по-високи температури, отколкото в околните селски райони. Друга важна причина е липсата на евапотранспирация (например поради липса на растителност) в градските райони. През 2018 г. Службата по горите на САЩ установи, че градовете в Съединените щати губят 36 милиона дървета всяка година. С намаляването на растителността градовете губят и сянката и охлаждащия ефект на дърветата чрез изпарение.

Други причини за градските топлинни острови (UHI) се дължат на геометрични ефекти. Високите сгради в много градски райони предлагат множество повърхности за отразяване и абсорбиране на слънчевата светлина, като по този начин увеличават ефективността на градските топлинни острови. Това е известно като „ефектът на градския каньон“. Друг ефект на сградите е блокирането на вятъра, което също така предотвратява охлаждането чрез конвекция и отстраняването на замърсители. Отпадъчната топлина от автомобили, климатици, промишленост и други източници също допринася за ефекта на UHI. Високите нива на замърсяване в градските райони също могат да изострят UHI, тъй като много форми на замърсяване променят радиационните свойства на атмосферата. UHI не само повишава температурите в градовете, но и концентрациите на озон, тъй като озонът е парников газ, чието образуване се ускорява с повишаване на температурите.

В повечето градове температурната разлика между градските и околните селски райони е най-голяма през нощта. Макар че температурната разлика е значителна през цялата година, тя обикновено е по-голяма през зимата. Типичната температурна разлика между центъра на града и околните полета е няколко градуса. Температурната разлика между центъра на града и околните предградия понякога се споменава в метеорологичните доклади, например 20°C в центъра на града, 18°C ​​​​в предградията. Средната годишна температура на въздуха в град с 1 милион жители или повече може да бъде с 1,0–3,0°C по-топла от околността. Вечер разликата може да достигне до 12°C.

Ефектът на градския топлинен остров (UHI) може да се определи или като разлика в температурата на въздуха (UHI на короната на сградата), или като разлика в температурата на повърхността (Surface UHI) между градските и селските райони. И двата показаха леко различна дневна и сезонна променливост и имат различни причини.

IPCC отбеляза, че „градските топлинни острови са известни с това, че повишават нощните температури повече от дневните в сравнение с извънградските райони“. В Барселона, Испания, например, дневните максимални температури са с 0,2°C по-ниски, а минималните температури с 2,9°C по-високи, отколкото в близка селска станция. Описание на първия доклад за UHI от Люк Хауърд от края на 1810-те години гласи, че централен Лондон е с 2,1°C по-топъл през нощта от околната среда. Въпреки че по-топлата температура на въздуха в рамките на UHI обикновено е най-забележима през нощта, градските топлинни острови показват значително и донякъде парадоксално поведение през деня. Разликата в температурата на въздуха между UHI и околността е голяма през нощта и малка през деня. Обратното е вярно за температурите на повърхността на градския пейзаж в рамките на UHI.

През деня, особено при ясно небе, градските повърхности се нагряват чрез абсорбиране на слънчева радиация. Повърхностите в градските райони са склонни да се нагряват по-бързо от тези в околните селски райони. Поради високия си топлинен капацитет, градските повърхности действат като огромен резервоар на топлинна енергия. Например, бетонът може да съхранява приблизително 2000 пъти повече топлина от сравним обем въздух. Следователно, високите дневни температури на повърхността в рамките на градския топлинен остров (UHI) се откриват лесно чрез термично дистанционно наблюдение. Както често се случва при дневното затопляне, това затопляне води и до конвекционни ветрове в градския граничен слой. Смята се, че поради полученото атмосферно смесване, смущенията в температурата на въздуха в UHI обикновено са минимални или несъществуващи през деня, въпреки че температурите на повърхността могат да достигнат изключително високи нива.

През нощта ситуацията се обръща. Липсата на слънчево отопление води до намаляване на атмосферната конвекция и стабилизиране на градския граничен слой. Ако стабилизацията е достатъчна, се образува инверсионен слой. Това задържа градския въздух близо до повърхността, като го поддържа топъл от все още топлите градски повърхности, което води до по-топли нощни температури на въздуха в рамките на градския топлинен остров (UHI). Освен свойствата за задържане на топлина в градските райони, нощният максимум в уличните каньони може да се дължи и на затруднена гледка към небето по време на охлаждане: повърхностите губят топлина през нощта предимно чрез радиация към сравнително хладното небе, а това се блокира от сгради в градската зона. Радиационното охлаждане е по-доминиращо, когато скоростта на вятъра е ниска и небето е ясно, и наистина UHI е най-голям през нощта при тези условия.

Междуправителственият панел по изменение на климата (IPCC) – Междуправителственият панел по изменение на климата е междуправителствен орган на Организацията на обединените нации, отговорен за разширяване на познанията ни за изменението на климата, предизвикано от човека. Той е създаден през 1988 г. от Световната метеорологична организация (СМО) и Програмата на ООН за околна среда (UNEP) и впоследствие е одобрен от Общото събрание на ООН. Със седалище в Женева, Швейцария, той се състои от 195 държави членки. IPCC се управлява от своите държави членки, които избират Съвет от учени, който да служи за срока на цикъл на оценка (обикновено от шест до седем години). IPCC се подкрепя от Секретариат и различни звена за техническа поддръжка, състоящи се от специализирани работни групи и целеви групи.

IPCC предоставя обективна и изчерпателна научна информация за предизвиканите от човека климатични промени, включително техните природни, политически и икономически въздействия и рискове, както и възможните реакции. IPCC не провежда собствени изследвания, нито наблюдава изменението на климата; вместо това, тя извършва редовен, систематичен преглед на цялата съответна публикувана литература. Хиляди учени и други експерти се включват доброволно в преглед на данните и съставяне на ключовите констатации в доклади за оценка за политиците и обществеността.

IPCC е международно признат авторитет по въпросите на изменението на климата и работата му се радва на широка подкрепа сред водещи климатолози и правителства. Докладите му играят ключова роля в Рамковата конвенция на ООН по изменение на климата (UNFCCC), като Петият доклад за оценка е оказал значително влияние върху знаковото Парижко споразумение от 2015 г. IPCC, заедно с Ал Гор, е удостоен с Нобелова награда за мир през 2007 г. за приноса си към разбирането ни за изменението на климата.

През 2015 г. IPCC започна своя шести цикъл на оценка, който е планиран да приключи през 2023 г. През август 2021 г. IPCC публикува приноса си на Работна група I към Шестия доклад за оценка (IPCC AR6) относно физическата основа на изменението на климата, който The Guardian определи като най-сериозното предупреждение досега за големи, неизбежни и необратими климатични промени – тема, повдигната от много вестници по целия свят. На 28 февруари 2022 г. IPCC публикува доклада си на Работна група II относно въздействията и адаптацията. Приносът на Работна група III към Шестия доклад за оценка относно смекчаването на изменението на климата беше публикуван на 4 април 2022 г. Шестият доклад за оценка е планирано да завърши с обобщаващ доклад през март 2023 г.

През периода на Шестия доклад за оценка, IPCC публикува три специални доклада: Специалния доклад за глобалното затопляне с 1,5 °C през 2018 г., Специалния доклад за изменението на климата и земята (SRCCL) и Специалния доклад за океана и криосферата в променящ се климат (SROCC), и двата през 2019 г. През 2019 г. той също така актуализира своите методологии. Поради това шестият цикъл на оценка е описан като най-амбициозния в историята на IPCC.

Температурната разлика от ефекта на градския топлинен остров е не само по-голяма през нощта, отколкото през деня, но и по-голяма през зимата, отколкото през лятото. Това е особено вярно в заснежените райони, тъй като снегът обикновено се задържа за по-кратко време в градовете, отколкото в околните селски райони (това се дължи на по-голямата изолационна способност на градовете, както и на човешките дейности като оран). Това намалява албедото (мярка за яркостта на тялото) в града, като по този начин усилва ефекта на затопляне. По-високите скорости на вятъра в селските райони, особено през зимата, също могат да допринесат за по-ниски температури в сравнение с градските райони. В региони с ясно изразени влажни и сухи сезони ефектът на градския топлинен остров е по-изразен през сухия сезон. Термичната времева константа на влажната почва е много по-висока от тази на сухата почва. Следователно, влажните почви в селските райони се охлаждат по-бавно от сухите почви, което помага да се сведе до минимум нощната температурна разлика между градските и селските райони.

Ако даден град или община разполага с добра система за мониторинг на времето, ефектът на градския топлинен остров (UHI) може да бъде измерен директно. Като алтернатива, за изчисляване на UHI може да се използва сложна симулация на местоположението или може да се приложи емпиричен метод на приближение. Такива модели позволяват включването на UHI в оценките за бъдещо повишаване на температурата в градовете поради изменението на климата.

През 1969 г. Леонард О. Майръп публикува първото цялостно числено третиране за прогнозиране на ефектите от градския топлинен остров (UHI). В работата си той предоставя общ преглед на UHI и критикува съществуващите теории като твърде качествени. Описан е общ числен модел на енергиен бюджет, който се прилага към градската атмосфера. Представени са изчисления за няколко специални случая, както и анализ на чувствителността. Установено е, че моделът правилно предсказва величината на градския температурен излишък. Ефектът на топлинния остров е крайният резултат от няколко конкуриращи се физични процеса. Като цяло, намаленото изпарение в центъра на града и топлинните свойства на градските строителни и паважни материали са доминиращите параметри. Предложено е такъв модел да може да се използва в инженерни изчисления за подобряване на климата в съществуващи и бъдещи градове.

Асфалт +
Асфалтов паркинг и производство на електроенергия от слънчеви навеси
= Разширяване на функционалността и уплътняване
= Мярка срещу градските топлинни острови

Асфалтът става все по-популярен за покриване на градове през последните години. Това се дължи на факта, че асфалтът е много издръжлива и евтина повърхност. Асфалтът обаче има и някои недостатъци, особено когато се използва в големи количества в градските райони.

Един от най-големите недостатъци на асфалта е значителното му поглъщане на топлина. Това е проблем, защото градовете вече са много горещи през летните месеци, а многобройните асфалтови настилки утежняват жегата. В резултат на това градските жители страдат силно от жегата и това дори може да доведе до здравословни проблеми.

Прегряването в градовете е основен проблем, причинен от използването на асфалт. Съществуват няколко варианта за противодействие на този проблем. Единият е създаването на повече зелени площи в градовете, тъй като дърветата и растенията могат да абсорбират топлина. Използването на слънчеви навеси за автомобили или слънчеви паркинги също може да помогне за намаляване на градската топлина. Тези съоръжения са оборудвани с фотоволтаични модули, които използват слънчевата енергия за генериране на електричество. В същото време те осигуряват сянка, като по този начин намаляват нагряването на околността.

Следователно, слънчевите навеси за автомобили и слънчевите паркинги са добър начин за намаляване на ефектите на градските топлинни острови. Те са не само устойчиви, тъй като не изгарят изкопаеми горива и по този начин не произвеждат емисии на CO2, но и спомагат за повишаване на комфорта в градовете.

Проучване на DeLorean Power в Швейцария установи, че поведението на служителите при паркиране в идеалния случай съответства на количеството генерирана слънчева енергия. Дневният пробег на електрическото превозно средство може да бъде покрит при почти всякакви метеорологични условия, а всяка излишна енергия може да бъде подадена в мрежата. Годишното производство на слънчева енергия на паркинга отговаря на енергийните нужди на превозното средство. Соларните паркинги имат най-голям потенциал за производство на електроенергия от всички инфраструктурни сектори. В Швейцария има приблизително две паркоместа за всеки регистриран автомобил. В подходящи региони това може да генерира над 10 тераватчаса слънчева енергия годишно (15% от настоящото потребление на електроенергия). „Удивително е колко малко пилотни инсталации има“, заявяват авторите на изследването. Освен това, такъв покрив предпазва автомобила от атмосферните условия и намалява натрупването на топлина през лятото.

Според анализ на Федералната статистическа служба (FSO), Швейцария разполага с най-малко 5 милиона надземни паркоместа (6400 хектара) с приблизително 4,7 милиона регистрирани леки автомобили. Тези паркоместа са регистрирани с помощта на дигитален метод, който идентифицира само по-големи съседни площи, а не отделни паркоместа. Поради това експертите по движението изчисляват, че има между 8 и 10 милиона паркоместа. Това са около две на автомобил.

Според друго проучване, озаглавено „Производство на слънчева енергия за инфраструктурни съоръжения и зони за преобразуване“, надземните или откритите паркинги имат най-голям фотоволтаичен потенциал от всички инфраструктурни зони. Тези зони могат да доставят до 10 тераватчаса (TWh) фотоволтаична електроенергия годишно. Това довежда общото производство на електроенергия в Швейцария до 65,5 TWh.

Средната площ за паркиране е 12,5 квадратни метра (2,5 метра х 5 метра). Това е и площта, която трябва да покрива един слънчев покрив. Енергийният добив на фотоволтаична система зависи от много фактори, включително слънчева радиация, ефективност на компонентите и ориентация на модулите. В Тургау с 1 kW инсталирана фотоволтаична мощност могат да се генерират приблизително 1000 kWh електроенергия годишно (1000 kWh на 1 kWp).

В зависимост от използваните фотоволтаични модули, 1 kWp изисква инсталирана мощност от 4 до 8 квадратни метра. Това проучване приема 5 м² на kWp. Следователно, може да се инсталира паркомясто от 12,5 м² със система с мощност 2,5 kWp, генерирайки 2500 kWh слънчева енергия годишно. Средното потребление на швейцарско домакинство е около 4500 kWh/годишно (без отопление, вентилация и електрически превозни средства).

Модулният дизайн на системата за навеси е предимство, позволявайки покрива да се адаптира към почти всяко паркомясто, като по този начин се осигурява непрекъснато добро използване на паркинга и се гарантира възможност за разширяване.

Двустранните модули позволяват повишено пропускане на светлина през навеса. Това е визуално привлекателно и води до по-високи добиви на слънчева енергия, тъй като тези фотоволтаични модули могат да използват и светлина, влизаща отдолу, като по този начин доставят 10-20% повече енергия. В момента двустранната технология не се използва широко, тъй като икономическата ѝ жизнеспособност не е гарантирана поради по-високите цени на модулите. Очаква се обаче тази технология да се утвърди по-добре през следващите години.

В нашата модулна и мащабируема система за соларна навесна система 4+2+, която използва полупрозрачни и двустранни модули, тези точки важат и вече представляват допълнителна ценово конкурентна алтернатива :

Опции за слънчеви покриви, специално предназначени за превозни средства – Изображение: Xpert.Digital

Повече информация тук:

• Факти и цифри: Соларен навес за автомобили, навес за автомобили със соларен покрив, сравнение на вариантите за покриви и примерен паркинг с добив на електроенергия

Безгранична: Модулна и мащабируема соларна система за навеси за автомобили и камиони

Безгранична: Модулна и мащабируема соларна система за навеси за автомобили и камиони

Технически спецификации: Модулна и мащабируема соларна система за навеси за автомобили и камиони

Технически спецификации: Модулна и мащабируема соларна система за навеси за автомобили и камиони

Предимства с един поглед:

• Гъвкав и модулен (мащабируем) дизайн
• Височина на просвета за автомобили от 2,66 м (с възможност за разширяване до 4,5 м или повече за камиони)
• Дълбочина на паркомястото за автомобили до 6,1 м, от противоположната страна е възможно до 12,5 м.
  Дълбочината зависи от размерите на използваните слънчеви модули.
• Системата за соларни навеси е оптимално проектирана за полупрозрачни соларни модули с
  12%/40% светлопропускливост (!) – и е сертифицирана за монтаж над главата.
• Предлага се опционално с мощно LED осветление, димируемо и с управление с движение
• Подходящ и за паркоместа с наклонено разположение
• Няма скрити разходи за основи.
  Използване на точкови основи (най-икономичният вариант, не е необходим обширен изкоп за бетонни плочи и др. за структурна стабилност) или монтаж с фундаментни плочи, в зависимост от съществуващите почвени условия/асфалт.

Допълнителни източници:

• Ценови фактор за наземна основа за слънчеви навеси
• Соларни навеси за автомобили, където стандартът вече не важи – Оптималното решение за всяко предизвикателство със соларен покрив за открити паркоместа
• Соларни системи за навеси: Кой е по-добрият и/или по-рентабилен вариант?
• Стратегията за соларен навес за открити паркоместа
• Модулната соларна система за навеси за всякакви приложения и ситуации

Система за слънчев навес за камиони

Поради факта, че технологията с 4+2+ колони предлага най-гъвкавото решение (както технически, така и ценово) за покривна система за паркинг, тя може лесно да се разшири и приложи и към по-големи превозни средства, като например камиони, с подходящи модификации.

Колониите от мравки в градските топлинни острови имат повишена толерантност към топлина, без това да е за сметка на тяхната толерантност към студ.

Видовете, които са способни да се адаптират добре, могат да се възползват от условията, създадени от градските топлинни острови, за да процъфтяват в региони извън нормалния им ареал. Примери за това са сивоглавата летяща лисица (Pteropus poliocephalus) и домашният гекон (Hemidactylus frenatus). Сивоглавите летящи лисици, открити в Мелбърн, Австралия, са колонизирали градските местообитания, след като температурите там се повишиха. Повишаването на температурата и произтичащите от това по-топли зими правят градския климат по-близък до по-северното местообитание на вида в дивата природа.

Опитите за смекчаване и управление на градските топлинни острови намаляват температурните колебания и наличието на храна и вода. В умерения климат градските топлинни острови удължават вегетационния период, като по този начин променят репродуктивните стратегии на видовете, живеещи там. Това се наблюдава най-добре в ефектите, които градските топлинни острови оказват върху температурата на водата. Тъй като температурата на близките сгради понякога се различава от температурата на повърхностния въздух с повече от 28°C, валежите се затоплят бързо, което води до прекомерно топлинно замърсяване на оттичането в близките потоци, езера и реки (или други водни басейни). Това повишено топлинно замърсяване има потенциал да повиши температурата на водата с 11 до 17°C (20 до 30°F). Това увеличение причинява термичен стрес и шок за видовете риби, живеещи в тези води, поради бързата промяна на температурата в тяхното местообитание.

Градските топлинни острови, причинени от градовете, са променили процеса на естествен подбор. Селекционният натиск, като например времеви вариации в храната, хищниците и водата, е намален, което позволява на редица нови сили за подбор да влязат в действие. Например, в градските местообитания има повече насекоми, отколкото в селските райони. Насекомите са ектотермни, което означава, че разчитат на температурата на околната среда, за да регулират телесната си температура, така че по-топлият градски климат е идеален за тяхното оцеляване. Проучване на Parthenolecanium quercifex (дъбови люспи), проведено в Роли, Северна Каролина, показа, че този конкретен вид предпочита по-топъл климат и следователно е по-многоброен в градските местообитания, отколкото по дъбовите дървета в селските райони. С течение на времето те са се адаптирали да виреят в по-топъл, отколкото в по-хладен климат.

Наличието на неместни видове е силно зависимо от човешката дейност. Отличен пример са популациите на скалните лястовици, които гнездят под стрехите на сгради в градските райони. Те се възползват от защитата, която хората осигуряват в горните части на сградите, което води до увеличаване на популациите им поради добавеното убежище и намаления натиск от хищници.

Освен влиянието си върху температурата, ултрависоките температури (UHI) могат да имат вторични ефекти върху местната метеорология, включително промени в местните ветрове, развитието на облаците и мъглата, влажността и валежите. Допълнителната топлина, генерирана от UHI, води до по-силно движение нагоре, което може да предизвика допълнителна активност от превалявания и гръмотевични бури. Освен това, UHI създават локална област с ниско налягане през деня, привличайки относително влажен въздух от околните селски райони, което може да доведе до по-благоприятни условия за образуване на облаци. Количеството валежи в дъждовната сянка на градовете се увеличава с 48% до 116%. Отчасти като следствие от това затопляне, месечните валежи в радиус от 20 мили (32 км) до 40 мили (64 км) надолу по вятъра от градовете са с около 28% по-високи, отколкото срещу вятъра. В някои градове общите валежи са се увеличили с 51%.

В няколко области проучвания показват, че метрополните райони са по-малко податливи на слаби торнада поради турбулентно смесване, причинено от ефекта на градския топлинен остров. Използвайки сателитни изображения, изследователите откриха, че градският климат има забележимо влияние върху вегетационните периоди до 10 километра (6,2 мили) от границите на града. В 70 града в източна Северна Америка вегетационният период в градските райони е бил с около 15 дни по-дълъг, отколкото в селските райони извън влиянието на града.

Проучвания в Китай показват, че ефектът на градските топлинни острови допринася за глобалното затопляне с около 30%. От друга страна, сравнение на градските и селските райони от 1999 г. предполага, че ефектът на градските топлинни острови има само незначително влияние върху развитието на средната глобална температура. Едно проучване заключава, че градовете променят климата в район, два до четири пъти по-голям от собствената им площ. Друго посочва, че градските топлинни острови влияят на глобалния климат, като повлияват на струйното течение. Няколко проучвания показват, че ефектите на топлинните острови стават все по-изразени с напредването на изменението на климата.

Градските топлинни острови (ГТО) могат да повлияят пряко на здравето и благосъстоянието на градските жители. Само в Съединените щати средно 1000 души умират всяка година в резултат на екстремни горещини. Тъй като ГТО се характеризират с повишени температури, те могат потенциално да увеличат интензивността и продължителността на топлинните вълни в градовете. Изследванията показват, че смъртността по време на топлинна вълна се увеличава експоненциално с пиковата температура, ефект, усилен от ГТО. Броят на хората, изложени на екстремни температури, се увеличава от затоплянето, предизвикано от ГТО. Нощният ефект на ГТО може да бъде особено вреден по време на топлинна вълна, тъй като лишава градските жители от нощното охлаждане, наблюдавано в селските райони.

Изследвания в Съединените щати показват, че връзката между екстремните температури и смъртността варира в зависимост от местоположението. Топлината е склонна да увеличава риска от смърт в северните градове, отколкото в южните региони. Например, когато Чикаго, Денвър или Ню Йорк преживяват необичайно високи летни температури, се очаква увеличение на заболеваемостта и смъртността. И обратно, части от страната, които са умерено горещи през цялата година, са изправени пред по-малък риск за общественото здраве от прекомерна топлина. Изследванията показват, че жителите на южни градове като Маями, Тампа, Лос Анджелис и Финикс са по-свикнали с горещото време и следователно са по-малко уязвими към смъртни случаи, свързани с топлината. Като цяло обаче хората в Съединените щати изглежда свикват все повече с по-високите температури с всяко изминало десетилетие, въпреки че това може да се дължи на по-добрата инфраструктура, по-модерните сгради и по-голямата обществена осведоменост.

Съобщава се, че по-високите температури могат да доведат до топлинен удар, топлинно изтощение, топлинен синкоп и топлинни крампи. Някои проучвания са изследвали и как тежкият топлинен удар може да доведе до трайно увреждане на органни системи. Това увреждане може да увеличи риска от преждевременна смърт, тъй като може да доведе до тежко увреждане на функцията на органите. Други усложнения на топлинния удар включват респираторен дистрес синдром при възрастни и дисеминирана интраваскуларна коагулация (DIC). Някои изследователи са установили, че всяко увреждане на способността на човешкото тяло да терморегулира теоретично увеличава риска от смърт. Това включва състояния, които могат да повлияят на мобилността, съзнанието или поведението на човек. Изследователите са установили, че хората с когнитивни проблеми (напр. депресия, деменция, болест на Паркинсон) са по-уязвими при високи температури и трябва да бъдат особено внимателни, тъй като е доказано, че топлината влияе в различна степен на когнитивните функции. Хората с диабет, затлъстяване, лишаване от сън или сърдечно-съдови/цереброваскуларни заболявания трябва да избягват прекомерно излагане на топлина. Някои често срещани лекарства, които влияят на терморегулацията, също могат да увеличат риска от смърт. Те включват антихолинергици, диуретици, фенотиазини и барбитурати. Топлината може да повлияе не само на здравето, но и на поведението. Проучване в САЩ показва, че жегата може да направи хората по-раздразнителни и агресивни, като се отбелязва, че броят на насилствените престъпления се е увеличил с 4,58 на 100 000 за всеки градус по Целзий, покачващ температурата.

Изследовател установи, че високата интензивност на ултрависоките температури (UHI) корелира с повишени концентрации на замърсители на въздуха, които се натрупват през нощта и могат да повлияят на качеството на въздуха на следващия ден. Тези замърсители включват летливи органични съединения, въглероден оксид, азотни оксиди и твърди частици. Производството на тези замърсители, комбинирано с по-високите температури в UHI, може да ускори образуването на озон. Повърхностният озон се счита за вреден замърсител. Проучванията показват, че по-високите температури в UHI могат да увеличат броя на замърсените дни, но също така показват, че други фактори (напр. атмосферно налягане, облачна покривка, скорост на вятъра) също могат да повлияят на замърсяването. Проучвания от Хонконг установяват, че кварталите с по-лоша вентилация на градския външен въздух са склонни да изпитват по-силни ефекти от ефекта на градския топлинен остров и имат значително по-висока обща смъртност в сравнение с районите с по-добра вентилация.

Центровете за контрол и превенция на заболяванията отбелязват, че „е трудно да се правят валидни прогнози за свързаните с топлината заболявания и смъртни случаи при различни сценарии на изменението на климата“ и че „смъртните случаи, свързани с топлината, са предотвратими, както се вижда от намаляването на общата смъртност по време на горещини през последните 35 години“. Някои проучвания обаче показват, че въздействието на прекомерното изпотяване върху здравето може да е непропорционално, тъй като ефектите могат да бъдат неравномерно разпределени въз основа на възраст, етническа принадлежност и социално-икономически статус. Това повдига вероятността въздействието на прекомерното изпотяване върху здравето да е въпрос на екологична справедливост.