Dopad urbanizace: Městský nebo městský tepelný ostrov – vyhnout se solárním zastřešením při výrobě elektřiny

Městský tepelný ostrov (UHI) je městská nebo metropolitní oblast, která je v důsledku lidské činnosti výrazně teplejší než okolní venkovské oblasti. Teplotní rozdíl je obvykle větší v noci než ve dne a nejvýraznější je, když je slabý vítr. UHI je obzvláště patrný v létě a v zimě. Hlavní příčinou efektu UHI jsou změny zemského povrchu. Jedna studie ukázala, že tepelné ostrovy mohou být ovlivněny blízkostí různých typů krajinného krytu, takže blízkost neúrodné půdy vede k oteplování městské půdy, zatímco blízkost vegetace ji ochlazuje. Dalším faktorem je odpadní teplo generované spotřebou energie. S růstem populačního centra se zvětšuje jeho plocha a stoupá průměrná teplota. Používá se také termín „tepelný ostrov“; může označovat jakoukoli oblast, která je relativně teplejší než její okolí, ale obecně se vztahuje na oblasti narušené lidskou činností.

Měsíční srážky jsou vyšší v dešťovém stínu měst, částečně kvůli ultravysoké teplotě (UHI). Rostoucí teplo v městských centrech prodlužuje vegetační období a snižuje výskyt slabých tornád. UHI zhoršuje kvalitu ovzduší zvýšením produkce znečišťujících látek, jako je ozon, a snižuje kvalitu vody, protože teplejší voda proudí do řek v regionu, což zatěžuje jejich ekosystémy.

Ne všechna města vykazují výrazný efekt městského tepelného ostrova a jeho charakteristiky silně závisí na klimatickém pozadí oblasti, ve které se město nachází. Efekt městského tepelného ostrova lze zmírnit zelenými střechami, pasivním radiačním chlazením během dne a používáním světlých povrchů v městských oblastech, které odrážejí více slunečního světla a absorbují méně tepla. Urbanizace zhoršila dopady klimatických změn ve městech.

Tento jev poprvé studoval a popsal Luke Howard v 1810. letech, ačkoli nebyl to on, kdo jej pojmenoval. Výzkum městské atmosféry pokračoval až do devatenáctého století. Mezi 20. a 40. léty 20. století hledali vědci v Evropě, Mexiku, Indii, Japonsku a Spojených státech, pracující v rozvíjejících se oblastech lokální klimatologie neboli mikroskopické meteorologie, nové metody k pochopení tohoto jevu. V roce 1929 Albert Peppler použil termín „městský tepelný ostrov“, který je považován za první příklad městského tepelného ostrova. Mezi lety 1990 a 2000 bylo ročně publikováno přibližně 30 studií; do roku 2010 se toto číslo zvýšilo na 100 a do roku 2015 překročilo 300.

Existuje několik příčin efektu tepelného ostrova v městských oblastech. Tmavé povrchy absorbují výrazně více slunečního záření, což způsobuje, že se ulice a budovy v městských oblastech během dne více zahřívají než v příměstských a venkovských oblastech. Materiály běžně používané pro povrchy vozovek a střech v městských oblastech, jako je beton a asfalt, mají výrazně odlišné tepelné objemové vlastnosti (včetně tepelné kapacity a tepelné vodivosti) a povrchové radiační vlastnosti (albedo a emisivita) než materiály v okolních venkovských oblastech. To mění energetickou bilanci městské oblasti, což často vede k vyšším teplotám než v okolních venkovských oblastech. Dalším důležitým důvodem je nedostatek evapotranspirace (např. v důsledku nedostatku vegetace) v městských oblastech. Lesní služba USA v roce 2018 zjistila, že města ve Spojených státech každoročně ztrácejí 36 milionů stromů. S úbytkem vegetace města také ztrácejí stín a chladicí účinek stromů v důsledku odpařování.

Další příčiny městských tepelných ostrovů (UHI) jsou způsobeny geometrickými efekty. Vysoké budovy v mnoha městských oblastech nabízejí více povrchů pro odraz a absorpci slunečního světla, čímž zvyšují účinnost městských tepelných ostrovů. Toto je známé jako „efekt městského kaňonu“. Dalším efektem budov je blokování větru, což také brání ochlazování konvekcí a odstraňování znečišťujících látek. K efektu UHI přispívá i odpadní teplo z automobilů, klimatizací, průmyslu a dalších zdrojů. Vysoká úroveň znečištění v městských oblastech může UHI také zhoršit, protože mnoho forem znečištění mění radiační vlastnosti atmosféry. UHI nejen zvyšuje teploty ve městech, ale také koncentrace ozonu, protože ozon je skleníkový plyn, jehož tvorba se s rostoucími teplotami zrychluje.

Ve většině měst je teplotní rozdíl mezi městskou a okolní venkovskou oblastí největší v noci. Zatímco teplotní rozdíl je značný po celý rok, v zimě je obecně větší. Typický teplotní rozdíl mezi centrem města a okolními poli je několik stupňů. Teplotní rozdíl mezi centrem města a okolními předměstími je někdy uváděn v meteorologických zprávách, např. 20 °C v centru města, 18 °C ​​na předměstí. Průměrná roční teplota vzduchu ve městě s 1 milionem obyvatel a více může být o 1,0–3,0 °C teplejší než v okolí. Večer může rozdíl dosáhnout až 12 °C.

Efekt městského tepelného ostrova (UHI) lze definovat buď jako rozdíl teplot vzduchu (UHI koruny stromů), nebo jako rozdíl teplot povrchu (UHI povrchu) mezi městskými a venkovskými oblastmi. Oba tyto faktory vykazují mírně odlišnou denní a sezónní variabilitu a mají různé příčiny.

IPCC poznamenal, že „je známo, že městské tepelné ostrovy zvyšují noční teploty více než denní teploty ve srovnání s mimoměstskými oblastmi.“ Například v Barceloně ve Španělsku jsou denní maximální teploty o 0,2 °C nižší a minimální teploty o 2,9 °C vyšší než na blízké venkovské stanici. Popis úplně první zprávy UHI od Luka Howarda z konce 19. let uvádí, že centrální Londýn je v noci o 2,1 °C teplejší než okolní krajina. Ačkoli je teplejší teplota vzduchu v rámci UHI obecně nejpatrnější v noci, městské tepelné ostrovy vykazují významné a poněkud paradoxní chování během dne. Rozdíl teplot vzduchu mezi UHI a okolím je v noci velký a během dne malý. Opak platí pro povrchové teploty městské krajiny v rámci UHI.

Během dne, zejména za jasné oblohy, se městské povrchy ohřívají absorpcí slunečního záření. Povrchy v městských oblastech mají tendenci se ohřívat rychleji než povrchy v okolních venkovských oblastech. Díky své vysoké tepelné kapacitě fungují městské povrchy jako obrovský rezervoár tepelné energie. Například beton dokáže uložit přibližně 2 000krát více tepla než srovnatelný objem vzduchu. Vysoké denní povrchové teploty v rámci městského tepelného ostrova (UHI) jsou proto snadno detekovatelné pomocí dálkového termálního průzkumu Země. Jak je tomu často u denního oteplování, toto oteplování také vede ke konvekčním větrům v rámci městské mezní vrstvy. Předpokládá se, že v důsledku výsledného míchání atmosféry je narušení teploty vzduchu v rámci UHI během dne obecně minimální nebo žádné, i když povrchové teploty mohou dosáhnout extrémně vysokých hodnot.

V noci se situace obrací. Absence slunečního ohřevu vede ke snížení atmosférické konvekce a stabilizaci městské mezní vrstvy. Pokud je stabilizace dostatečná, vytvoří se inverzní vrstva. Ta zachycuje městský vzduch v blízkosti povrchu a udržuje ho teplý díky stále teplým městským povrchům, což má za následek vyšší noční teploty vzduchu v rámci městského tepelného ostrova (UHI). Kromě vlastností městských oblastí zadržovat teplo by noční maximum v uličních kaňonech mohlo být způsobeno také zakrytým výhledem na oblohu během ochlazování: povrchy v noci ztrácejí teplo především zářením na poměrně chladnou oblohu, což je blokováno budovami v městské oblasti. Radiační chlazení je dominantnější, když jsou nízké rychlosti větru a obloha je jasná, a UHI je za těchto podmínek v noci nejvyšší.

Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC) – Mezivládní panel pro změnu klimatu je mezivládní orgán Organizace spojených národů odpovědný za prohlubování našich znalostí o změně klimatu vyvolané člověkem. Byl založen v roce 1988 Světovou meteorologickou organizací (WMO) a Programem OSN pro životní prostředí (UNEP) a následně schválen Valným shromážděním Organizace spojených národů. Sídlí v Ženevě ve Švýcarsku a skládá se ze 195 členských států. IPCC je řízen svými členskými státy, které volí Radu vědců, která slouží po dobu trvání hodnotícího cyklu (obvykle šest až sedm let). IPCC je podporován sekretariátem a různými jednotkami technické podpory, které se skládají ze specializovaných pracovních skupin a úkolových skupin.

IPCC poskytuje objektivní a komplexní vědecké informace o klimatických změnách vyvolaných člověkem, včetně jejich přírodních, politických a ekonomických dopadů a rizik, jakož i možných reakcí. IPCC neprovádí vlastní výzkum ani nemonitoruje klimatické změny; místo toho provádí pravidelný a systematický přehled veškeré relevantní publikované literatury. Tisíce vědců a dalších odborníků se dobrovolně hlásí k revizi dat a sestavování klíčových zjištění v hodnotících zprávách pro tvůrce politik a veřejnost.

IPCC je mezinárodně uznávanou autoritou v oblasti změny klimatu a její práce se těší široké podpoře mezi předními klimatology a vládami. Její zprávy hrají klíčovou roli v Rámcové úmluvě OSN o změně klimatu (UNFCCC), přičemž Pátá hodnotící zpráva významně ovlivnila přelomovou Pařížskou dohodu z roku 2015. IPCC získala v roce 2007 spolu s Alem Gorem Nobelovu cenu míru za svůj přínos k našemu chápání změny klimatu.

V roce 2015 zahájil IPCC svůj šestý hodnotící cyklus, který má skončit v roce 2023. V srpnu 2021 zveřejnil IPCC svůj příspěvek Pracovní skupiny I k Šesté hodnotící zprávě (IPCC AR6) o fyzikálních základech změny klimatu, kterou deník The Guardian popsal jako dosud nejzávažnější varování před zásadní, nevyhnutelnou a nevratnou změnou klimatu – tématem, které se věnuje mnoho novin po celém světě. Dne 28. února 2022 zveřejnil IPCC zprávu Pracovní skupiny II o dopadech a adaptaci. Příspěvek Pracovní skupiny III k Šesté hodnotící zprávě o zmírňování změny klimatu byl zveřejněn 4. dubna 2022. Šestá hodnotící zpráva má být zakončena syntézní zprávou v březnu 2023.

Během období šesté hodnotící zprávy zveřejnil IPCC tři zvláštní zprávy: Zvláštní zprávu o globálním oteplování o 1,5 °C v roce 2018 a Zvláštní zprávu o změně klimatu a půdě (SRCCL) a Zvláštní zprávu o oceánech a kryosféře v měnícím se klimatu (SROCC), obě v roce 2019. V roce 2019 také aktualizoval své metodiky. Šestý hodnotící cyklus byl proto označen za nejambicióznější v historii IPCC.

Teplotní rozdíl v důsledku efektu městského tepelného ostrova je nejen větší v noci než ve dne, ale také větší v zimě než v létě. To platí zejména v zasněžených oblastech, protože sníh se ve městech obvykle zdržuje kratší dobu než v okolních venkovských oblastech (je to způsobeno větší izolační kapacitou měst a také lidskou činností, jako je orba). To snižuje albedo (míru jasu tělesa) ve městě, čímž zesiluje efekt oteplování. Vyšší rychlost větru ve venkovských oblastech, zejména v zimě, může také přispívat k nižším teplotám ve srovnání s městskými oblastmi. V regionech s odlišným obdobím dešťů a sucha je efekt městského tepelného ostrova výraznější v období sucha. Tepelná časová konstanta vlhké půdy je mnohem vyšší než u suché půdy. V důsledku toho se vlhké půdy ve venkovských oblastech ochlazují pomaleji než suché půdy, což pomáhá minimalizovat noční teplotní rozdíl mezi městskými a venkovskými oblastmi.

Pokud má město nebo obec dobrý systém monitorování počasí, lze efekt městského tepelného ostrova (UHI) měřit přímo. Alternativně lze k výpočtu UHI použít komplexní simulaci lokality nebo empirickou aproximační metodu. Takové modely umožňují zahrnout UHI do odhadů budoucího nárůstu teploty ve městech v důsledku klimatických změn.

V roce 1969 publikoval Leonard O. Myrup první komplexní numerické zpracování pro predikci účinků městského tepelného ostrova (UHI). Ve své práci poskytuje přehled UHI a kritizuje stávající teorie jako příliš kvalitativní. Je popsán obecný numerický model energetického rozpočtu a aplikován na městskou atmosféru. Jsou prezentovány výpočty pro několik speciálních případů, stejně jako analýza citlivosti. Bylo zjištěno, že model správně predikuje velikost přebytku městské teploty. Efekt tepelného ostrova je čistým výsledkem několika soupeřících fyzikálních procesů. Obecně platí, že dominantními parametry jsou snížené odpařování v centru města a tepelné vlastnosti městských stavebních a dlažebních materiálů. Navrhuje se, aby se takový model mohl použít v inženýrských výpočtech pro zlepšení klimatu stávajících i budoucích měst.

Asfalt +
Asfaltové parkování a výroba energie ze solárních přístřešků
= Rozšíření funkčnosti a zahušťování
= Opatření proti městským tepelným ostrovům

Asfalt se v posledních letech stal stále populárnějším pro pokrytí měst. To je dáno tím, že asfalt je velmi odolný a levný povrch. Asfalt má však i určité nevýhody, zejména pokud se používá ve velkém množství v městských oblastech.

Jednou z největších nevýhod asfaltu je jeho značná absorpce tepla. To je problém, protože města jsou v letních měsících již tak velmi horká a četné asfaltové povrchy toto horko ještě zhoršují. V důsledku toho obyvatelé měst silně trpí horkem a může to dokonce vést ke zdravotním problémům.

Přehřívání ve městech je závažným problémem způsobeným používáním asfaltu. Existuje několik možností, jak tomuto problému čelit. Jednou z nich je vytváření většího množství zelených ploch ve městech, protože stromy a rostliny mohou absorbovat teplo. Použití solárních přístřešků pro auta nebo solárních parkovacích zařízení může také pomoci snížit oteplování měst. Tato zařízení jsou vybavena fotovoltaickými moduly, které využívají sluneční energii k výrobě elektřiny. Zároveň poskytují stín, čímž snižují oteplování okolního prostoru.

Solární přístřešky pro auta a solární parkovací zařízení jsou proto dobrým způsobem, jak snížit efekty tepelných ostrovů ve městech. Jsou nejen udržitelné, protože nespalují fosilní paliva, a proto neprodukují žádné emise CO2, ale také pomáhají zvýšit příjemnější teploty ve městech.

Studie společnosti DeLorean Power ve Švýcarsku zjistila, že chování zaměstnanců při parkování ideálně odpovídá množství vyrobené solární energie. Denní ujeté kilometry elektromobilu lze pokrýt téměř za každého počasí a případnou přebytečnou energii lze dodat do sítě. Roční výroba solární energie na parkovišti odpovídá energetickým potřebám vozidla. Solární parkoviště mají největší potenciál pro výrobu elektřiny ze všech infrastrukturních odvětví. Ve Švýcarsku jsou k dispozici přibližně dvě parkovací místa na každé registrované auto. Ve vhodných regionech by to mohlo generovat přes 10 terawatthodin solární energie ročně (15 % současné spotřeby elektřiny). „Je ohromující, jak málo pilotních zařízení existuje,“ uvedli autoři studie. Taková střecha navíc chrání auto před nepřízní počasí a snižuje hromadění tepla v létě.

Podle analýzy Federálního statistického úřadu (FSO) má Švýcarsko nejméně 5 milionů nadzemních parkovacích míst (6 400 hektarů) s přibližně 4,7 miliony registrovaných osobních automobilů. Tyto parkovací plochy byly zaznamenány digitální metodou, která identifikuje pouze větší přilehlé oblasti, a nikoli jednotlivá parkovací místa. Dopravní experti proto odhadují, že existuje 8 až 10 milionů parkovacích míst. To jsou přibližně dvě na auto.

Podle jiné studie „Výroba solární energie pro infrastrukturní zařízení a přestavěné oblasti“ mají nadzemní nebo otevřené parkovací plochy největší fotovoltaický potenciál ze všech infrastrukturních oblastí. Tyto oblasti mohou dodat až 10 terawatthodin (TWh) fotovoltaické elektřiny ročně. Celková výroba elektřiny ve Švýcarsku tak dosahuje 65,5 TWh.

Průměrná parkovací plocha je 12,5 metrů čtverečních (2,5 metru x 5 metrů). Tuto plochu musí také pokrýt solární střecha. Energetický výnos fotovoltaického systému závisí na mnoha faktorech, včetně slunečního záření, účinnosti komponent a orientace modulů. V Thurgau lze s 1 kW instalovaného fotovoltaického výkonu vyrobit přibližně 1000 kWh elektřiny ročně (1000 kWh na 1 kWp).

V závislosti na použitých fotovoltaických modulech vyžaduje 1 kWp instalovaný výkon 4 až 8 metrů čtverečních. Tato studie předpokládá 5 m² na kWp. Lze tedy nainstalovat parkovací místo o rozloze 12,5 m² se systémem o výkonu 2,5 kWp, což vyrobí 2 500 kWh solární energie ročně. Průměrná spotřeba švýcarských domácností je kolem 4 500 kWh/rok (bez započítání vytápění, větrání a elektromobilů).

Modulární konstrukce systému přístřešků pro auta je výhodná, protože umožňuje přizpůsobit střechu téměř jakémukoli parkovacímu místu, čímž je zajištěno trvalé dobré využití parkovací plochy a zaručena možnost rozšíření.

Bifaciální moduly umožňují zvýšenou propustnost světla skrz přístřešek pro auto. To je vizuálně přitažlivé a vede k vyšším solárním výnosům, protože tyto fotovoltaické moduly mohou také využívat světlo vstupující zespodu, a tím dodávat o 10–20 % více energie. V současné době se bifaciální technologie příliš nepoužívá, protože její ekonomická životaschopnost není zaručena kvůli vyšším cenám modulů. Očekává se však, že se tato technologie v nadcházejících letech více uchytí.

V našem modulárním a škálovatelném systému solárních přístřešků pro auta 4+2+, který využívá poloprůhledné a oboustranné moduly, platí tyto body a představuje již další cenově konkurenceschopnou alternativu :

Možnosti solárních střech speciálně pro vozidla – Obrázek: Xpert.Digital

Více o tom zde:

• Čísla, data, fakta: solární přístřešek pro auto, přístřešek pro auto se solární střechou, srovnání variant zastřešení a modelové parkovací stání s výnosem elektřiny

Limitless: Modulární a škálovatelný solární systém garážových stání pro osobní a nákladní automobily

Limitless: Modulární a škálovatelný solární systém garážových stání pro osobní a nákladní automobily

Technické specifikace: Modulární a škálovatelný solární systém garážových stání pro osobní a nákladní automobily

Technické specifikace: Modulární a škálovatelný solární systém garážových stání pro osobní a nákladní automobily

Výhody na první pohled:

• Flexibilní a modulární (škálovatelný) design
• Světlá výška pro osobní automobily od 2,66 m (pro nákladní automobily lze zvětšit na 4,5 m nebo více)
• Hloubka parkovacího místa pro automobily do 6,1 m, na protější straně až 12,5 m.
  Hloubka závisí na rozměrech použitých solárních modulů.
• Systém solárního přístřešku pro auta je optimálně navržen pro poloprůhledné solární moduly s
  propustností světla 12 %/40 % (!) – a je certifikován pro montáž nad hlavu.
• Volitelně k dispozici s výkonným LED osvětlením, stmívatelným a s ovládáním pohybem
• Vhodné také pro parkovací místa se šikmým umístěním
• Žádné skryté náklady na základy.
  Použití bodových základů (nejhospodárnější varianta, pro stabilitu konstrukce není nutný rozsáhlý výkop pro betonové desky atd.) nebo instalace se základovými deskami v závislosti na stávajících půdních podmínkách/asfaltu.

Další zdroje:

• Nákladový faktor na základy pro solární přístřešky pro auta
• Solární přístřešky pro auta tam, kde standard již neplatí – Optimální řešení pro každou výzvu se solární střechou pro otevřená parkovací místa
• Solární systémy pro garážová vozidla: Která je lepší a/nebo nákladově efektivnější varianta?
• Strategie solárních přístřešků pro otevřená parkovací místa
• Modulární systém solárního přístřešku pro všechny aplikace a situace

Solární systém přístřešku pro nákladní automobily

Vzhledem k tomu, že technologie sloupů 4+2+ nabízí nejflexibilnější řešení (jak technicky, tak i cenově) pro systém zastřešení parkovacích míst, lze ji s vhodnými úpravami snadno rozšířit a aplikovat i na větší vozidla, jako jsou nákladní automobily.

Mravenčí kolonie v městských tepelných ostrovech mají zvýšenou toleranci k teplu, aniž by to bylo na úkor jejich tolerance k chladu.

Druhy, které se dokáží dobře adaptovat, mohou využít podmínek vytvořených městskými tepelnými ostrovy k prosperitě v oblastech mimo jejich běžný areál rozšíření. Mezi příklady patří kaloň šedohlavý (Pteropus poliocephalus) a gekon domácí (Hemidactylus frenatus). Kaloň šedohlavý, který se nachází v australském Melbourne, kolonizoval městská stanoviště poté, co se tam zvýšily teploty. Zvýšení teploty a následné teplejší zimy činí městské klima podobnějším severnějšímu stanovišti tohoto druhu ve volné přírodě.

Pokusy o zmírnění a řízení městských tepelných ostrovů snižují teplotní výkyvy a dostupnost potravy a vody. V mírném podnebí městské tepelné ostrovy prodlužují vegetační období, čímž mění reprodukční strategie druhů, které tam žijí. To se nejlépe projevuje na vlivu, který mají městské tepelné ostrovy na teplotu vody. Protože se teplota blízkých budov někdy liší od teploty povrchového vzduchu o více než 28 °C, srážky se rychle ohřívají, což způsobuje nadměrné tepelné znečištění odtoku do blízkých potoků, jezer a řek (nebo jiných vodních ploch). Toto zvýšené tepelné znečištění má potenciál zvýšit teplotu vody o 11 až 17 °C (20 až 30 °F). Toto zvýšení způsobuje tepelný stres a šok u druhů ryb žijících v těchto vodách v důsledku rychlé změny teploty v jejich prostředí.

Městské tepelné ostrovy, způsobené městy, změnily proces přirozeného výběru. Selekční tlaky, jako jsou časové rozdíly v potravě, predátorech a vodě, se snižují, což umožňuje působení řady nových selekčních sil. Například v městských stanovištích je více hmyzu než ve venkovských oblastech. Hmyz je ektotermní, což znamená, že se při regulaci tělesné teploty spoléhá na okolní teplotu, takže teplejší městské klima je pro jeho přežití ideální. Studie druhu Parthenolecanium quercifex (šupinatec dubový) provedená v Raleigh v Severní Karolíně ukázala, že tento konkrétní druh preferuje teplejší podnebí, a proto je početnější v městských stanovištích než na dubech ve venkovských oblastech. Postupem času se přizpůsobil tomu, aby se mu dařilo v teplejším podnebí spíše než v chladnějším.

Přítomnost nepůvodních druhů silně závisí na lidské činnosti. Ukázkovým příkladem jsou populace jelíků skalních, kteří hnízdí pod okapy budov v městských oblastech. Využívají ochrany, kterou jim lidé poskytují v horních patrech budov, což vede ke zvýšení jejich populací díky většímu úkrytu a sníženému tlaku predátorů.

Kromě vlivu na teplotu mohou mít ultravysoké teploty (UHI) sekundární účinky na místní meteorologii, včetně změn v místních větrných vzorech, vývoji oblačnosti a mlhy, vlhkosti a srážkách. Dodatečné teplo generované UHI vede k silnějšímu vzestupnému pohybu vzduchu, což může spustit další aktivitu přeháněk a bouřek. UHI dále během dne vytvářejí oblast nízkého tlaku, která přitahuje relativně vlhký vzduch z okolních venkovských oblastí, což může vést k příznivějším podmínkám pro tvorbu oblačnosti. Množství srážek v dešťovém stínu měst se zvyšuje o 48 % až 116 %. Částečně v důsledku tohoto oteplování jsou měsíční srážky v okruhu 32 km až 64 km po větru od měst přibližně o 28 % vyšší než proti větru. V některých městech se celkové srážky zvýšily o 51 %.

V několika oblastech studie naznačují, že metropolitní oblasti jsou méně náchylné ke slabým tornádům kvůli turbulentnímu míchání způsobenému efektem městského tepelného ostrova. Pomocí satelitních snímků vědci zjistili, že městské klima má znatelný vliv na vegetační období až do vzdálenosti 10 kilometrů od hranic města. V 70 městech ve východní Severní Americe bylo vegetační období v městských oblastech přibližně o 15 dní delší než ve venkovských oblastech mimo vliv města.

Studie provedené v Číně ukázaly, že efekt tepelných ostrovů v městech přispívá ke globálnímu oteplování přibližně 30 %. Na druhou stranu srovnání městských a venkovských oblastí z roku 1999 naznačilo, že efekt tepelných ostrovů v městech má pouze malý vliv na vývoj průměrné globální teploty. Jedna studie dospěla k závěru, že města mění klima v oblasti dvakrát až čtyřikrát větší než je jejich vlastní plocha. Jiná uvádí, že městské tepelné ostrovy ovlivňují globální klima ovlivňováním tryskového proudění. Několik studií ukázalo, že účinky tepelných ostrovů jsou s postupující změnou klimatu stále výraznější.

Městské tepelné ostrovy (UHI) mohou mít přímý dopad na zdraví a pohodu obyvatel měst. Jen ve Spojených státech zemře každoročně v důsledku extrémních horek průměrně 1 000 lidí. Protože se UHI vyznačují zvýšenými teplotami, mohou potenciálně zvyšovat intenzitu a trvání vln veder ve městech. Výzkum ukázal, že úmrtnost během vln veder exponenciálně roste s nejvyšší teplotou, což je efekt, který UHI zesilují. Počet lidí vystavených extrémním teplotám se zvyšuje v důsledku oteplování vyvolaného UHI. Noční účinek UHI může být obzvláště škodlivý během vln veder, protože připravuje obyvatele měst o noční ochlazování, které se vyskytuje ve venkovských oblastech.

Výzkum provedený ve Spojených státech naznačuje, že souvislost mezi extrémními teplotami a úmrtností se liší v závislosti na lokalitě. Horko má tendenci zvyšovat riziko úmrtí v severních městech spíše než v jižních regionech. Například když Chicago, Denver nebo New York zažijí neobvykle vysoké letní teploty, lze očekávat nárůst nemocí a úmrtí. Naopak části země, které jsou celoročně mírné až horké, čelí menšímu riziku pro veřejné zdraví v důsledku nadměrného horka. Výzkum ukazuje, že obyvatelé jižních měst, jako jsou Miami, Tampa, Los Angeles a Phoenix, jsou více zvyklí na horké počasí, a proto jsou méně zranitelní vůči úmrtím souvisejícím s horkem. Celkově se však zdá, že si lidé ve Spojených státech s každým dalším desetiletím více zvykají na vyšší teploty, i když by to mohlo být způsobeno lepší infrastrukturou, modernějšími budovami a větším povědomím veřejnosti.

Bylo hlášeno, že vyšší teploty mohou vést k úpalu, vyčerpání z tepla, synkopě z tepla a křečím z tepla. Některé studie také zkoumaly, jak závažný úpal může vést k trvalému poškození orgánových systémů. Toto poškození může zvýšit riziko předčasného úmrtí, protože může vést k závažnému poškození funkcí orgánů. Mezi další komplikace úpalu patří syndrom respirační tísně u dospělých a diseminovaná intravaskulární koagulace (DIC). Někteří vědci zjistili, že jakékoli zhoršení schopnosti lidského těla termoregulovat teoreticky zvyšuje riziko úmrtí. To zahrnuje stavy, které mohou ovlivnit mobilitu, vědomí nebo chování člověka. Vědci zjistili, že lidé s kognitivními problémy (např. deprese, demence, Parkinsonova choroba) jsou při vysokých teplotách zranitelnější a musí být obzvláště opatrní, protože bylo prokázáno, že teplo v různé míře ovlivňuje kognitivní výkon. Lidé s cukrovkou, obezitou, nedostatkem spánku nebo kardiovaskulárním/cerebrovaskulárním onemocněním by se měli vyhýbat nadměrnému vystavení teplu. Některé běžné léky, které ovlivňují termoregulaci, mohou také zvýšit riziko úmrtí. Patří mezi ně anticholinergika, diuretika, fenothiaziny a barbituráty. Horko může ovlivnit nejen zdraví, ale i chování. Americká studie naznačuje, že horko může lidi učinit podrážděnějšími a agresivnějšími, a uvádí, že počet násilných trestných činů se zvýšil o 4,58 na 100 000 s každým stupněm Celsia, který se zvýšil o teplotu.

Výzkumník zjistil, že vysoká intenzita tepelného ostrova (UHI) koreluje se zvýšenými koncentracemi znečišťujících látek v ovzduší, které se hromadí v noci a mohou ovlivnit kvalitu ovzduší následující den. Mezi tyto znečišťující látky patří těkavé organické sloučeniny, oxid uhelnatý, oxidy dusíku a pevné částice. Produkce těchto znečišťujících látek v kombinaci s vyššími teplotami v UHI může urychlit tvorbu ozonu. Povrchový ozon je považován za škodlivou znečišťující látku. Studie naznačují, že vyšší teploty v UHI mohou zvýšit počet znečištěných dnů, ale také naznačují, že znečištění mohou ovlivnit i další faktory (např. tlak vzduchu, oblačnost, rychlost větru). Studie z Hongkongu zjistily, že čtvrti s horším větráním městského venkovního vzduchu mají tendenci pociťovat silnější účinky efektu městského tepelného ostrova a mají výrazně vyšší celkovou úmrtnost ve srovnání s oblastmi s lepším větráním.

Centra pro kontrolu a prevenci nemocí poznamenávají, že „je obtížné činit platné předpovědi o nemocech a úmrtích souvisejících s vedry za různých scénářů klimatických změn“ a že „úmrtím souvisejícím s vedry lze předcházet, jak dokazuje pokles celkové úmrtnosti během vedlejších dob za posledních 35 let“. Některé studie však naznačují, že dopady UHI na zdraví mohou být nepřiměřené, protože účinky mohou být nerovnoměrně rozloženy na základě věku, etnického původu a socioekonomického statusu. To zvyšuje možnost, že dopady UHI na zdraví jsou otázkou environmentální spravedlnosti.