Impacto de la urbanización: isla de calor urbana o urbana: evitada mediante techos solares mientras se genera electricidad

Una isla de calor urbana es un área urbana o metropolitana que es significativamente más cálida que las áreas rurales circundantes debido a la actividad humana. La diferencia de temperatura suele ser mayor durante la noche que durante el día y es más notable cuando los vientos son suaves. La UHI es particularmente notable en verano e invierno. La principal causa del efecto UHI es el cambio en la superficie terrestre. Un estudio ha demostrado que las islas de calor pueden verse influenciadas por la proximidad a diferentes tipos de cobertura terrestre, de modo que la proximidad a tierras áridas hace que el suelo urbano se caliente, mientras que la proximidad a la vegetación lo enfría. El calor residual generado por el uso de energía es otro factor. A medida que un centro de población crece, su área aumenta y la temperatura promedio aumenta. También se utiliza el término isla de calor; se puede utilizar para cualquier área que sea relativamente más calurosa que el área circundante, pero generalmente se refiere a áreas perturbadas por humanos.

Las precipitaciones mensuales son mayores a sotavento de las ciudades, en parte debido al UHI. El aumento del calor en los centros urbanos alarga las temporadas de crecimiento y reduce la aparición de tornados débiles. La UHI empeora la calidad del aire al aumentar la producción de contaminantes como el ozono, y empeora la calidad del agua a medida que agua más cálida fluye hacia los ríos de la región y ejerce presión sobre sus ecosistemas.

No todas las ciudades tienen una isla de calor urbana pronunciada, y las características de la isla de calor dependen en gran medida del clima de fondo del área en la que se encuentra la ciudad. El efecto de isla de calor urbano se puede reducir mediante techos verdes, enfriamiento radiativo pasivo durante el día y el uso de superficies de colores claros en áreas urbanas que reflejen más luz solar y absorban menos calor. La urbanización ha exacerbado los impactos del cambio climático en las ciudades.

El fenómeno fue estudiado y descrito por primera vez por Luke Howard en la década de 1810, aunque no fue él quien le dio nombre. La investigación sobre la atmósfera urbana continuó en el siglo XIX. Entre las décadas de 1920 y 1940, investigadores de Europa, México, India, Japón y Estados Unidos buscaron nuevos métodos para comprender el fenómeno en el campo emergente de la climatología local o meteorología a microescala. En 1929, Albert Peppler utilizó el término “isla de calor urbana”, que se considera el primer ejemplo de isla de calor urbana. Entre 1990 y 2000, se publicaron aproximadamente 30 estudios anualmente; En 2010 este número había aumentado a 100 y en 2015 ya eran más de 300.

Hay varias causas de una isla de calor urbana. Las superficies oscuras absorben mucha más radiación solar, lo que hace que las calles y edificios de las zonas urbanas se calienten más durante el día que en las zonas suburbanas y rurales. Los materiales comúnmente utilizados para pavimentos y techos en áreas urbanas, como el concreto y el asfalto, tienen propiedades térmicas masivas (incluidas la capacidad calorífica y la conductividad térmica) y propiedades radiativas superficiales (albedo y emisividad) significativamente diferentes a las de las áreas rurales circundantes. Esto cambia el equilibrio energético del área urbana, lo que a menudo resulta en temperaturas más altas que en las áreas rurales circundantes]. Otra razón importante es la falta de evapotranspiración (por ejemplo, debido a la falta de vegetación) en las zonas urbanas. El Servicio Forestal de EE. UU. descubrió en 2018 que las ciudades de Estados Unidos estaban perdiendo 36 millones de árboles cada año. A medida que la vegetación disminuye, las ciudades también pierden la sombra y el efecto refrescante de los árboles debido a la evaporación.

Otras causas de UHI se deben a efectos geométricos. Los edificios altos en muchas áreas urbanas proporcionan múltiples superficies para reflejar y absorber la luz solar, lo que aumenta la eficiencia del calentamiento de las áreas urbanas. A esto se le llama “efecto cañón urbano”. Otro efecto de los edificios es el bloqueo del viento, lo que también impide el enfriamiento por convección y la eliminación de contaminantes. El calor residual de los coches, el aire acondicionado, la industria y otras fuentes también contribuye al efecto UHI. Los altos niveles de contaminación en las zonas urbanas también pueden aumentar el UHI, ya que muchas formas de contaminación alteran las propiedades radiativas de la atmósfera. La UHI no sólo aumenta las temperaturas en las ciudades, sino también las concentraciones de ozono, ya que el ozono es un gas de efecto invernadero cuya formación se acelera a medida que aumentan las temperaturas.

En la mayoría de las ciudades, la diferencia de temperatura entre las zonas urbanas y las zonas rurales circundantes es mayor durante la noche. Aunque la diferencia de temperatura es importante durante todo el año, generalmente es mayor en invierno. La diferencia de temperatura típica entre el centro de la ciudad y los campos circundantes es de varios grados. La diferencia de temperatura entre el centro de una ciudad y los suburbios circundantes a veces se menciona en los informes meteorológicos, p. B. 20 °C en el centro de la ciudad, 18 °C en las afueras. La temperatura media anual del aire de una ciudad con una población de 1 millón o más puede ser entre 1,0 y 3,0 °C más cálida que la del área circundante. Por la noche la diferencia puede ser de hasta 12 °C.

El UHI se puede definir como la diferencia de temperatura del aire (el Canopy UHI) o la diferencia de temperatura de la superficie (Surface UHI) entre las áreas urbanas y rurales. Ambos tienen una variabilidad diurna y estacional ligeramente diferente y tienen causas diferentes.

El IPCC señaló que “se sabe que las islas de calor urbanas aumentan las temperaturas nocturnas más que las diurnas en comparación con las áreas no urbanas”. Por ejemplo, en Barcelona, ​​España, las temperaturas máximas diarias son 0,2 °C más frías y las temperaturas mínimas son 2,9 °C más cálidas que en una estación rural cercana. Una descripción del primer informe UHI realizado por Luke Howard a finales de la década de 1810 afirma que el centro de Londres es 2,1°C más cálido por la noche que el área circundante. Aunque la temperatura más cálida del aire dentro del UHI generalmente se siente más claramente durante la noche, las islas de calor urbanas exhiben un comportamiento diurno significativo y algo paradójico. La diferencia de temperatura del aire entre la UHI y sus alrededores es grande durante la noche y pequeña durante el día. Lo contrario ocurre con las temperaturas cutáneas del paisaje urbano dentro de la UHI.

Durante el día, especialmente cuando el cielo está despejado, las superficies urbanas se calientan al absorber la radiación solar. Las superficies de las zonas urbanas tienden a calentarse más rápido que las de las zonas rurales circundantes. Debido a su elevada capacidad calorífica, las superficies urbanas actúan como una enorme reserva de energía térmica. Por ejemplo, el hormigón puede almacenar alrededor de 2.000 veces más calor que un volumen equivalente de aire. Por lo tanto, la alta temperatura de la superficie diurna dentro del UHI puede detectarse fácilmente mediante teledetección térmica. Como suele ocurrir con el calentamiento diurno, este calentamiento también genera vientos convectivos dentro de la capa límite urbana. Se sugiere que debido a la mezcla atmosférica resultante, la perturbación de la temperatura del aire dentro del UHI es generalmente mínima o inexistente durante el día, aunque las temperaturas de la superficie pueden alcanzar valores extremadamente altos.

Por la noche la situación se invierte. La ausencia de calefacción solar provoca una disminución de la convección atmosférica y la estabilización de la capa límite urbana. Si la estabilización es suficiente, se forma una capa de inversión. Esto atrapa el aire urbano cerca de la superficie y mantiene caliente el aire de la superficie de las áreas urbanas aún cálidas, lo que resulta en temperaturas del aire nocturnas más cálidas dentro del UHI. Además de las propiedades de retención de calor de las zonas urbanas, el máximo nocturno en los cañones urbanos también podría deberse al hecho de que la vista del cielo se bloquea durante el enfriamiento: las superficies pierden calor durante la noche principalmente a través de la radiación hacia el cielo comparativamente frío, y esto es absorbido por los edificios en una zona urbana bloqueada. El enfriamiento radiativo es más dominante cuando la velocidad del viento es baja y el cielo está despejado y, de hecho, en estas condiciones el UHI es mayor durante la noche.

El Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC): el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático es un organismo intergubernamental de las Naciones Unidas responsable de promover el conocimiento sobre el cambio climático causado por el hombre. Fue establecido en 1988 por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) y posteriormente respaldado por la Asamblea General de las Naciones Unidas. Tiene su sede en Ginebra, Suiza, y está formada por 195 estados miembros. El IPCC está gobernado por sus estados miembros, quienes eligen una junta de científicos que sirven durante un ciclo de evaluación (generalmente de seis a siete años). El IPCC cuenta con el apoyo de una secretaría y varias unidades de apoyo técnico formadas por grupos de trabajo y grupos de trabajo especializados.

El IPCC proporciona información científica objetiva y completa sobre el cambio climático causado por el hombre, incluidos los impactos y riesgos naturales, políticos y económicos, y las posibles respuestas. El IPCC no realiza sus propias investigaciones ni monitorea el cambio climático, sino que realiza una revisión periódica y sistemática de toda la literatura publicada relevante. Miles de científicos y otros expertos se ofrecen como voluntarios para revisar los datos y compilar hallazgos clave en “informes de evaluación” para los formuladores de políticas y el público.

El IPCC es una autoridad reconocida internacionalmente en materia de cambio climático y su trabajo cuenta con un amplio respaldo de destacados científicos climáticos y gobiernos. Sus informes desempeñan un papel clave en la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), y el Quinto Informe de Evaluación influyó significativamente en el histórico Acuerdo de París de 2015. El IPCC compartió el Premio Nobel de la Paz con Al Gore en 2007 por su contribución a la comprensión del cambio climático.

En 2015, el IPCC inició su sexto ciclo de evaluación, cuya finalización está prevista para 2023. En agosto de 2021, el IPCC publicó su contribución del Grupo de Trabajo I al Sexto Informe de Evaluación (IPCC AR6) sobre la base física del cambio climático, que el periódico The Guardian describió como la advertencia más fuerte hasta el momento “de un importante cambio climático inevitable e irreversible”, un El tema que ha sido discutido fue retomado por muchos periódicos de todo el mundo. El 28 de febrero de 2022, el IPCC publicó su informe del Grupo de Trabajo II sobre impactos y adaptación. La contribución del Grupo de Trabajo III sobre “Mitigación del Cambio Climático” al Sexto Informe de Evaluación fue publicada el 4 de abril de 2022. Está previsto que el Sexto Informe de Evaluación se complete con un informe de síntesis en marzo de 2023.

Durante el período del Sexto Informe de Evaluación, el IPCC publicó tres informes especiales: el Informe Especial sobre el Calentamiento Global de 1,5°C en 2018, así como el Informe Especial sobre Cambio Climático y Tierra (SRCCL) y el Informe Especial sobre Océanos y Cryosphere in a Changing Climate (SROCC), ambos en 2019. También actualizó sus métodos en 2019. Por ello, el sexto ciclo de evaluación ha sido calificado como el más ambicioso en la historia del IPCC.

La diferencia de temperatura de la isla de calor urbana no sólo es mayor durante la noche que durante el día, sino también mayor en invierno que en verano. Esto es especialmente cierto en las zonas nevadas, ya que las ciudades tienden a retener la nieve durante un período de tiempo más corto que las zonas rurales circundantes (esto se debe a la mayor capacidad aislante de las ciudades, así como a actividades humanas como arar). Esto reduce el albedo (medida del brillo de un cuerpo) de la ciudad y aumenta el efecto de calentamiento. Las velocidades más altas del viento en las zonas rurales, especialmente en invierno, también pueden contribuir a que las zonas sean más frías que las urbanas. En regiones con estaciones lluviosas y secas distintas, el efecto de isla de calor urbana es mayor en la estación seca. La constante de tiempo térmica del suelo húmedo es mucho mayor que la del suelo seco. En consecuencia, los suelos rurales húmedos se enfrían más lentamente que los suelos rurales secos, lo que ayuda a minimizar la diferencia de temperatura nocturna entre las zonas urbanas y rurales.

Si una ciudad o municipio tiene un buen sistema de observación meteorológica, el UHI se puede medir directamente. Una alternativa es utilizar una simulación compleja de la ubicación para calcular el UHI o utilizar un método de aproximación empírica. Dichos modelos permiten incorporar el UHI en estimaciones de futuros aumentos de temperatura en las ciudades como resultado del cambio climático.

Leonard O. Myrup publicó el primer tratamiento numérico integral para predecir los efectos de la isla de calor urbana (UHI) en 1969. En su obra ofrece una visión general de la UHI y critica las teorías que existían en ese momento por ser demasiado cualitativas. Se describe y aplica un modelo numérico general de presupuesto energético a la atmósfera urbana. Se presentan cálculos para varios casos especiales así como un análisis de sensibilidad. Se ha descubierto que el modelo predice la magnitud correcta del exceso de temperatura urbana. El efecto isla de calor es el resultado neto de varios procesos físicos en competencia. En general, la evaporación reducida en el centro de la ciudad y las propiedades térmicas de los materiales de construcción y pavimento urbano son los parámetros dominantes. Se sugiere que dicho modelo podría usarse en cálculos de ingeniería para mejorar el clima de las ciudades existentes y futuras.

Asfalto +
estacionamiento asfaltado y generación de energía solar en cocheras
= expansión de funcionalidad y densificación
= medida contra las islas de calor urbanas

El asfalto se ha vuelto cada vez más popular para cubrir ciudades en los últimos años. Esto se debe al hecho de que el asfalto es una superficie muy duradera y económica. Sin embargo, el asfalto también tiene algunas desventajas, especialmente cuando se utiliza en grandes cantidades en zonas urbanas.

Una de las mayores desventajas del asfalto es que calienta mucho el ambiente. Esto es un problema porque en las ciudades ya hace mucho calor en los meses de verano y las temperaturas aumentan aún más debido a la gran cantidad de superficies asfaltadas. Esto significa que los habitantes de las ciudades sufren mucho por el calor y pueden incluso provocar problemas de salud.

Por tanto, el sobrecalentamiento de las ciudades es un gran problema causado por el uso de asfalto. Existen varias opciones para contrarrestar este problema. Una posibilidad es crear más espacios verdes en las ciudades, ya que los árboles y las plantas pueden absorber el calor. El uso de cocheras solares o sistemas de aparcamiento solares también puede ayudar a reducir el calor en las ciudades. Estos sistemas están equipados con módulos fotovoltaicos que utilizan la energía solar para generar energía eléctrica. Al mismo tiempo, proporcionan sombra y reducen así el calentamiento del entorno.

Las cocheras solares y los sistemas de estacionamiento solares son una buena manera de reducir el sobrecalentamiento en las ciudades. No sólo son sostenibles porque no queman combustibles fósiles y, por tanto, no producen emisiones de CO2, sino que también ayudan a que la temperatura en las ciudades sea más agradable.

Un estudio de De Lorean Power de Suiza concluyó que el comportamiento de los empleados al aparcar se corresponde idealmente con la cantidad de energía solar generada. El kilometraje diario del vehículo eléctrico se puede cubrir en casi cualquier clima y el exceso se puede inyectar a la red. La generación anual de energía solar en el aparcamiento corresponde a las necesidades energéticas del vehículo. Las plazas de aparcamiento solares tienen el mayor potencial para generar electricidad de todas las áreas de infraestructura. Hay aproximadamente 2 plazas de aparcamiento disponibles para cada coche matriculado en Suiza. En las regiones disponibles, puede generar más de 10 teravatios hora de energía solar al año (15% del consumo eléctrico actual). "Es sorprendente la poca cantidad de plantas piloto que existen", afirman los autores del estudio. Además, un techo de este tipo protege el coche de las inclemencias del tiempo y reduce el calor del coche en verano.

Según una evaluación de la Oficina Federal de Estadística (FSO), Suiza cuenta con al menos 5 millones de plazas de aparcamiento en superficie (6.400 hectáreas) y alrededor de 4,7 millones de coches matriculados. Estas áreas de estacionamiento se registraron mediante un proceso digital que solo reconoce áreas adyacentes más grandes y no espacios de estacionamiento individuales. Por lo tanto, los expertos en tráfico esperan entre 8 y 10 millones de plazas de aparcamiento. Eso es alrededor de 2 por auto.

Según el otro estudio "Generación de energía solar para instalaciones de infraestructura y áreas de conversión", las áreas de estacionamiento sobre el suelo o abiertas tienen el mayor potencial fotovoltaico de todas las áreas de infraestructura. Estas áreas pueden proporcionar hasta 10 teravatios hora (TWh) de electricidad fotovoltaica al año. Esto significa que la producción total de electricidad en Suiza es de 65,5 TWh.

El área promedio de estacionamiento es de 12,5 metros cuadrados (2,5 metros x 5 metros). Esta es también la superficie que debe tener un tejado solar. El rendimiento energético de un sistema fotovoltaico depende de muchos factores, incluida la radiación solar, la eficiencia de los componentes y la orientación del módulo. En Thurgau, con 1 kW de potencia fotovoltaica instalada se pueden generar alrededor de 1.000 kWh de electricidad al año (1.000 kWh por 1 kWp).

Dependiendo de los módulos fotovoltaicos utilizados, 1 kWp requiere una capacidad instalada de 4 a 8 metros cuadrados. En este estudio se calculan 5 m2 por kWp. Esto permite instalar una plaza de aparcamiento de 12,5 m2 con una potencia de 2,5 kWp, que genera 2.500 kWh de energía solar al año. El consumo medio de los hogares suizos es de unos 4.500 kWh/año (excluyendo calefacción, ventilación y vehículos eléctricos).

La estructura modular de un sistema de cochera es ventajosa y permite adaptar el techo a casi cualquier espacio de estacionamiento, asegurando así una buena utilización continua del espacio de estacionamiento y asegurando la capacidad de ampliación.

Utilizando módulos bifaciales, la cochera se puede hacer transparente. Esto es muy interesante desde el punto de vista visual y conduce a un mayor rendimiento solar, ya que los módulos fotovoltaicos correspondientes también pueden aprovechar la luz procedente de abajo y, por tanto, ofrecer un rendimiento adicional del 10 al 20 %. Actualmente, la tecnología bifacial no se utiliza mucho porque no es necesariamente rentable debido a los precios más elevados de los módulos. Sin embargo, se supone que esta tecnología se consolidará en los próximos años.

En nuestro sistema de cochera solar modular y escalable 4+2+, donde se utilizan módulos parcialmente transparentes y bifaciales, se aplican estos puntos y ahora también son una alternativa de precio :

Variantes de tejados solares específicos para vehículos – Imagen: Xpert.Digital

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Sin límites: sistema de garaje solar modular y escalable para coches y camiones

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Datos técnicos: Sistema de aparcamiento solar modular y escalable para coches y camiones

Datos técnicos: Sistema de aparcamiento solar modular y escalable para coches y camiones

Las ventajas de un vistazo:

• Diseño flexible y modular (escalable)
• Altura libre para turismos desde 2,66 m (ampliable a 4,5 m o más para camiones)
• Profundidad de la plaza de aparcamiento para coches de hasta 6,1 m, frente a ella posible hasta 12,5 m,
  la profundidad depende de las dimensiones de los módulos solares utilizados.
• El sistema de cochera solar está diseñado de forma óptima para módulos solares parcialmente transparentes.
  Transmisión de luz del 12 %/40 % (!). Con aprobación certificada para instalación aérea.
• Opcionalmente con potente iluminación LED, regulable y con control de movimiento
• También se puede utilizar para puestos de estacionamiento con posicionamiento inclinado.
• Sin costes ocultos en cuanto a cimentaciones
  Uso de cimentaciones puntuales (variante más económica, sin excavaciones complejas del terreno para losas de hormigón, etc., necesarias para la estática) o instalación con losas de suelo, dependiendo de las condiciones existentes del terreno/asfaltado

Otras fuentes:

• Factor de coste de cimentación del suelo para cocheras solares
• Cocheras solares donde ya no existe un estándar: la solución óptima para cada desafío con tejados solares para plazas de aparcamiento abiertas
• Sistemas solares de cochera: ¿Cuál es la mejor opción y/o más barata?
• La estrategia de aparcamiento solar para plazas de aparcamiento abiertas
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Sistema de cochera solar para camiones

Debido a que la tecnología de 4+2+ columnas es la solución más flexible (tanto desde el punto de vista técnico como de precio) para un sistema de techado de plazas de aparcamiento, también se puede ampliar y utilizar fácilmente para vehículos más grandes, como camiones, con las modificaciones adecuadas. .

Las colonias de hormigas en las islas de calor urbanas han aumentado la tolerancia al calor sin comprometer la tolerancia al frío.

Las especies que pueden colonizar bien pueden aprovechar las condiciones creadas por las islas de calor urbanas para prosperar en regiones fuera de su área de distribución normal. Ejemplos de ello son el zorro volador de cabeza gris (Pteropus poliocephalus) y el gecko doméstico (Hemidactylus frenatus). Los zorros voladores de cabeza gris, que se encuentran en Melbourne, Australia, colonizaron hábitats urbanos después de que aumentaron las temperaturas. Debido al aumento de la temperatura y a los consiguientes inviernos más cálidos, el clima de la ciudad se parece más al hábitat norteño de la especie en estado salvaje.

Los intentos de contener y gestionar las islas de calor urbanas reducen las fluctuaciones de temperatura y la disponibilidad de alimentos y agua. En climas templados, las islas de calor urbanas extienden la temporada de crecimiento y así cambian las estrategias reproductivas de las especies que viven allí. Esto se observa mejor en el impacto que tienen las islas de calor urbanas en la temperatura del agua. Debido a que la temperatura de los edificios cercanos a veces varía en más de 80°F (28°C) con respecto a la temperatura del aire en la superficie, las precipitaciones se calientan rápidamente, lo que provoca que la escorrentía hacia arroyos, lagos y ríos (u otros cuerpos de agua) cercanos genere calor excesivo. cargas de plomo. El aumento de la contaminación térmica tiene el potencial de aumentar la temperatura del agua entre 11 y 17 °C (20 a 30 °F). Este aumento provoca que las especies de peces que viven en los cuerpos de agua sufran estrés y shock térmico debido al rápido cambio de temperatura en su hábitat.

Las islas de calor urbanas provocadas por las ciudades han alterado el proceso de selección natural. Las presiones de selección, como la variación temporal de los alimentos, los depredadores y el agua, se relajan, lo que permite que entre en juego un nuevo conjunto de fuerzas selectivas. Por ejemplo, hay más insectos en los hábitats urbanos que en las zonas rurales. Los insectos son ectotérmicos. Esto significa que dependen de la temperatura ambiente para regular su temperatura corporal, lo que hace que el clima más cálido de la ciudad sea ideal para que prosperen. Un estudio sobre Parthenolecanium quercifex (cochinillas del roble) realizado en Raleigh, Carolina del Norte, demostró que esta especie en particular prefiere climas más cálidos y, por lo tanto, se encuentra en mayor número en hábitats urbanos que en los robles de las zonas rurales. Con el tiempo que pasaron en hábitats urbanos, se han adaptado para prosperar en climas más cálidos en lugar de fríos.

La aparición de especies no autóctonas depende en gran medida de las actividades humanas. Un ejemplo de esto son las poblaciones de aviones roqueros que anidan bajo los aleros de los edificios en hábitats urbanos. Aprovechan el refugio que los humanos les brindan en las partes superiores de las casas, lo que hace que sus poblaciones aumenten debido a la protección adicional y la reducción del número de depredadores.

Además de los impactos en la temperatura, la UHI puede tener impactos secundarios en la meteorología local, incluida la alteración de los patrones de viento locales, el desarrollo de nubes y niebla, la humedad del aire y las cantidades de lluvia. El calor adicional creado por el UHI dará como resultado un movimiento ascendente más fuerte, lo que puede desencadenar actividad adicional de lluvias y tormentas eléctricas. Además, el UHI crea durante el día una zona local de baja presión en la que fluye aire relativamente húmedo del entorno rural, lo que puede conducir a condiciones más favorables para la formación de nubes. Las precipitaciones a sotavento de las ciudades han aumentado entre un 48% y un 116%. En parte como resultado de este calentamiento, la precipitación mensual es aproximadamente un 28% mayor dentro de 20 millas (32 km) a 40 millas (64 km) a favor del viento de las ciudades que en contra del viento. En algunas ciudades, las precipitaciones totales han aumentado un 51%.

Se han realizado investigaciones en algunas áreas que sugieren que las áreas metropolitanas son menos propensas a tornados débiles debido a la mezcla turbulenta causada por el calor de la isla de calor urbana. Utilizando imágenes de satélite, los investigadores descubrieron que los climas urbanos tienen un impacto notable en las temporadas de crecimiento hasta 10 kilómetros (6,2 millas) del borde de la ciudad. En 70 ciudades del este de América del Norte, la temporada de crecimiento fue unos 15 días más larga en las zonas urbanas que en las zonas rurales fuera de la influencia de una ciudad.

Una investigación realizada en China ha descubierto que el efecto isla de calor urbano contribuye a un calentamiento del clima de aproximadamente un 30%. Por otro lado, una comparación realizada en 1999 entre áreas urbanas y rurales sugirió que el efecto de isla de calor urbana tiene poca influencia en la evolución de la temperatura promedio global. Un estudio concluyó que las ciudades están cambiando el clima en un área entre 2 y 4 veces mayor que su propia superficie. Otro dice que las islas de calor urbanas influyen en el clima global al influir en la corriente en chorro. Varios estudios han demostrado que los efectos de las islas de calor serán más graves a medida que avance el cambio climático.

La UHI puede tener un impacto directo en la salud y el bienestar de los residentes de la ciudad. Sólo en Estados Unidos, un promedio de 1.000 personas mueren cada año como resultado del calor extremo. Debido a que las UHI se caracterizan por temperaturas elevadas, potencialmente pueden aumentar la magnitud y duración de las olas de calor en las ciudades. Las investigaciones han demostrado que las tasas de mortalidad durante una ola de calor aumentan exponencialmente con la temperatura máxima, un efecto que se ve exacerbado por la UHI. El calentamiento relacionado con el UHI aumenta el número de personas expuestas a temperaturas extremas. El efecto nocturno de la UHI puede ser particularmente dañino durante una ola de calor, privando a los habitantes de las ciudades de refrigeración nocturna en las zonas rurales.

La investigación en los Estados Unidos sugiere que el vínculo entre las temperaturas extremas y la mortalidad varía según la ubicación. El calor aumenta el riesgo de muerte en las ciudades del norte del país más que en las regiones del sur del país. Por ejemplo, si en Chicago, Denver o Nueva York prevalecen temperaturas de verano inusualmente altas, se puede esperar un mayor número de enfermedades y muertes. Por el contrario, las partes del país donde las temperaturas van de leves a altas durante todo el año tienen un menor riesgo para la salud pública debido al calor excesivo. Las investigaciones muestran que los residentes de ciudades del sur como Miami, Tampa, Los Ángeles y Phoenix están más acostumbrados a las condiciones climáticas cálidas y, por lo tanto, son menos susceptibles a muertes relacionadas con el calor. Sin embargo, en general, la gente en Estados Unidos parece estar acostumbrándose a temperaturas más altas más al norte con cada década que pasa, aunque esto puede deberse a una mejor infraestructura, edificios más modernos y una mayor conciencia pública.

Se ha informado que las temperaturas más altas causan insolación, agotamiento por calor, síncope por calor y calambres por calor. Algunos estudios también han examinado cómo un golpe de calor severo puede causar daño permanente a los sistemas de órganos. Este daño puede aumentar el riesgo de mortalidad prematura porque puede provocar un deterioro grave de la función de los órganos. Otras complicaciones del golpe de calor incluyen el síndrome de dificultad respiratoria del adulto y la coagulación intravascular diseminada. Algunos investigadores han descubierto que cualquier deterioro en la capacidad del cuerpo humano para regular la temperatura aumenta teóricamente el riesgo de muerte. Estas incluyen enfermedades que pueden afectar la movilidad, la conciencia o el comportamiento de una persona. Los investigadores han descubierto que “las personas con problemas cognitivos (por ejemplo, depresión, demencia, enfermedad de Parkinson) corren un mayor riesgo con las altas temperaturas y deben tener especial cuidado”, ya que se ha demostrado que el calor afecta de manera diferente el rendimiento cognitivo. Las personas con diabetes, obesidad, falta de sueño o enfermedades cardiovasculares/cerebrovasculares deben evitar la exposición excesiva al calor. Algunos medicamentos comunes que afectan la termorregulación también pueden aumentar el riesgo de muerte. Estos incluyen, por ejemplo, anticolinérgicos, diuréticos, fenotiazinas y barbitúricos. El calor puede afectar no sólo a la salud sino también al comportamiento. Un estudio estadounidense sugiere que el calor puede hacer que las personas sean más irritables y agresivas, y encontró que los delitos violentos aumentaron en 4,58 por 100.000 por cada grado de aumento de la temperatura.

Un investigador descubrió que una alta intensidad de UHI se correlaciona con mayores niveles de contaminantes del aire que se acumulan durante la noche y pueden afectar la calidad del aire del día siguiente. Estos contaminantes incluyen compuestos orgánicos volátiles, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y partículas. La producción de estos contaminantes combinada con las temperaturas más altas en las UHI puede acelerar la formación de ozono. El ozono superficial se considera un contaminante nocivo. Los estudios sugieren que las temperaturas más altas en las UHI pueden aumentar el número de días contaminados, pero también indican que otros factores (por ejemplo, la presión del aire, la nubosidad, la velocidad del viento) también pueden afectar la contaminación. Estudios de Hong Kong han encontrado que los vecindarios con peor ventilación del aire exterior urbano tienden a experimentar mayores impactos de islas de calor urbanas y tienen una mortalidad por todas las causas significativamente mayor en comparación con áreas con mejor ventilación.

Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades señalan que es “difícil hacer predicciones válidas de enfermedades y muertes relacionadas con el calor en diferentes escenarios de cambio climático” y que “las muertes relacionadas con el calor se pueden prevenir, como lo demuestra la disminución de la mortalidad por todas las causas”. durante eventos de calor en los últimos 35 años”. Sin embargo, algunos estudios sugieren que el impacto de la UHI en la salud puede ser desproporcionado porque el impacto puede distribuirse de manera desigual según la edad, el origen étnico y el nivel socioeconómico. Esto plantea la posibilidad de que los impactos de la UHI en la salud sean una cuestión de justicia ambiental.