Impact de l'urbanisation : Ilot de chaleur urbain ou urbain - évité grâce à une toiture solaire tout en produisant de l'électricité

Un îlot de chaleur urbain est une zone urbaine ou métropolitaine qui est nettement plus chaude que les zones rurales environnantes en raison de l'activité humaine. La différence de température est généralement plus grande la nuit que le jour et est plus visible lorsque le vent est léger. L'UHI est particulièrement visible en été et en hiver. La principale cause de l’effet UHI est la modification de la surface du sol. Une étude a montré que les îlots de chaleur peuvent être influencés par la proximité de différents types de couverture terrestre, par exemple la proximité de terres stériles provoque un réchauffement du sol urbain, tandis que la proximité de la végétation le rend plus frais. La chaleur perdue générée par la consommation d’énergie est un autre facteur. À mesure qu’une agglomération s’agrandit, sa superficie augmente et la température moyenne augmente. Le terme îlot de chaleur est également utilisé ; il peut être utilisé pour toute zone relativement plus chaude que la zone environnante, mais fait généralement référence aux zones perturbées par les humains.

Les précipitations mensuelles sont plus importantes à l'abri des villes, en partie à cause de l'UHI. La chaleur croissante dans les centres urbains allonge les saisons de croissance et réduit l’apparition de tornades faibles. L'UHI détériore la qualité de l'air en augmentant la production de polluants tels que l'ozone, et elle détériore la qualité de l'eau à mesure que l'eau plus chaude s'écoule dans les rivières de la région et met à rude épreuve leurs écosystèmes.

Toutes les villes ne présentent pas un îlot de chaleur urbain prononcé, et les caractéristiques de l’îlot de chaleur dépendent fortement du climat de fond de la zone dans laquelle se trouve la ville. L’effet d’îlot de chaleur urbain peut être réduit par des toits verts, un refroidissement radiatif passif pendant la journée et l’utilisation de surfaces de couleur claire dans les zones urbaines qui réfléchissent davantage la lumière du soleil et absorbent moins de chaleur. L'urbanisation a exacerbé les impacts du changement climatique sur les villes.

Le phénomène a été étudié et décrit pour la première fois par Luke Howard dans les années 1810, bien que ce ne soit pas lui qui ait nommé le phénomène. Les recherches sur l'atmosphère urbaine se poursuivent au XIXe siècle. Entre les années 1920 et 1940, des chercheurs en Europe, au Mexique, en Inde, au Japon et aux États-Unis ont cherché de nouvelles méthodes pour comprendre le phénomène dans le domaine émergent de la climatologie locale, ou météorologie à micro-échelle. En 1929, Albert Peppler utilise le terme « îlot de chaleur urbain », considéré comme le premier exemple d’îlot de chaleur urbain. Entre 1990 et 2000, environ 30 études ont été publiées chaque année ; En 2010, ce nombre était passé à 100, et en 2015, il y en avait déjà plus de 300.

Il existe plusieurs causes à l’origine d’un îlot de chaleur urbain. Les surfaces sombres absorbent beaucoup plus de rayonnement solaire, ce qui entraîne un réchauffement plus important des rues et des bâtiments dans les zones urbaines pendant la journée que dans les zones suburbaines et rurales. Les matériaux couramment utilisés pour les trottoirs et les toits dans les zones urbaines, tels que le béton et l'asphalte, ont des propriétés thermiques globales (y compris la capacité thermique et la conductivité thermique) et des propriétés radiatives de surface (albédo et émissivité) très différentes de celles des zones rurales environnantes. Cela modifie le bilan énergétique de la zone urbaine, entraînant souvent des températures plus élevées que dans les zones rurales environnantes.] Une autre raison importante est le manque d’évapotranspiration (due par exemple au manque de végétation) dans les zones urbaines. Le Service forestier américain a découvert en 2018 que les villes américaines perdaient 36 millions d’arbres chaque année. À mesure que la végétation décline, les villes perdent également l’ombre et l’effet rafraîchissant des arbres à cause de l’évaporation.

D'autres causes d'UHI sont dues à des effets géométriques. Les immeubles de grande hauteur dans de nombreuses zones urbaines offrent de multiples surfaces pour réfléchir et absorber la lumière du soleil, augmentant ainsi l'efficacité du réchauffement des zones urbaines. C’est ce qu’on appelle « l’effet canyon urbain ». Un autre effet des bâtiments est le blocage du vent, qui empêche également le refroidissement par convection et l’élimination des polluants. La chaleur perdue provenant des voitures, de la climatisation, de l’industrie et d’autres sources contribue également à l’effet UHI. Des niveaux élevés de pollution dans les zones urbaines peuvent également augmenter l’UHI, car de nombreuses formes de pollution modifient les propriétés radiatives de l’atmosphère. L'UHI augmente non seulement les températures dans les villes, mais également les concentrations d'ozone, car l'ozone est un gaz à effet de serre dont la formation s'accélère avec l'augmentation des températures.

Dans la plupart des villes, la différence de température entre les zones urbaines et les zones rurales environnantes est la plus grande la nuit. Même si l’écart de température est important toute l’année, il est généralement plus important en hiver. La différence de température typique entre le centre-ville et les champs environnants est de plusieurs degrés. La différence de température entre un centre-ville et les banlieues environnantes est parfois mentionnée dans les bulletins météorologiques, par ex. B. 20 °C en centre-ville, 18 °C en banlieue. La température annuelle moyenne de l’air d’une ville d’un million d’habitants ou plus peut être de 1,0 à 3,0 °C plus chaude que celle de la zone environnante. Le soir, la différence peut atteindre 12 °C.

L'UHI peut être défini soit comme la différence de température de l'air (Canopy UHI), soit comme la différence de température de surface (Surface UHI) entre les zones urbaines et rurales. Les deux ont une variabilité diurne et saisonnière légèrement différente et ont des causes différentes.

Le GIEC a noté que « les îlots de chaleur urbains sont connus pour augmenter les températures nocturnes plus que les températures diurnes par rapport aux zones non urbaines ». Par exemple, à Barcelone, en Espagne, les températures maximales quotidiennes sont 0,2 °C plus fraîches et les températures minimales 2,9 °C plus chaudes que dans une station rurale voisine. Une description du tout premier rapport de l'UHI par Luke Howard à la fin des années 1810 indique que le centre de Londres est 2,1°C plus chaud la nuit que ses environs. Bien que la température de l’air plus chaude au sein de l’UHI soit généralement ressentie plus clairement la nuit, les îlots de chaleur urbains présentent un comportement diurne significatif et quelque peu paradoxal. La différence de température de l’air entre l’UHI et la zone environnante est importante la nuit et faible le jour. L’inverse est vrai pour les températures cutanées du paysage urbain au sein de l’UHI.

Pendant la journée, surtout lorsque le ciel est dégagé, les surfaces urbaines se réchauffent en absorbant le rayonnement solaire. Les surfaces des zones urbaines ont tendance à se réchauffer plus rapidement que celles des zones rurales environnantes. En raison de leur grande capacité thermique, les surfaces urbaines agissent comme un immense réservoir d’énergie thermique. Par exemple, le béton peut stocker environ 2 000 fois plus de chaleur qu’un volume d’air équivalent. Par conséquent, la température élevée de la surface diurne au sein de l’UHI peut être facilement détectée par télédétection thermique. Comme c’est souvent le cas avec le réchauffement diurne, ce réchauffement se traduit également par des vents convectifs au sein de la couche limite urbaine. Il est suggéré qu'en raison du mélange atmosphérique qui en résulte, la perturbation de la température de l'air au sein de l'UHI est généralement minime, voire inexistante pendant la journée, bien que les températures de surface puissent atteindre des valeurs extrêmement élevées.

La nuit, la situation est inversée. L’absence de chauffage solaire entraîne une diminution de la convection atmosphérique et une stabilisation de la couche limite urbaine. Si la stabilisation est suffisante, une couche d'inversion se forme. Cela emprisonne l'air urbain près de la surface et maintient l'air de surface chaud des zones urbaines encore chaudes, ce qui entraîne des températures de l'air nocturnes plus chaudes au sein de l'UHI. Outre les propriétés de rétention de chaleur des zones urbaines, le maximum nocturne dans les canyons urbains pourrait également être dû au fait que la vue sur le ciel est bloquée lors du refroidissement : les surfaces perdent de la chaleur la nuit principalement par rayonnement vers le ciel relativement frais, et cela est absorbé par les bâtiments bloqués dans une zone urbaine. Le refroidissement radiatif est plus dominant lorsque la vitesse du vent est faible et que le ciel est clair ; en effet, dans ces conditions, l'UHI est plus élevé la nuit.

Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) – Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat est un organisme intergouvernemental des Nations Unies chargé de faire progresser les connaissances sur le changement climatique d'origine humaine. Il a été créé en 1988 par l'Organisation météorologique mondiale (OMM) et le Programme des Nations Unies pour l'environnement (PNUE), puis approuvé par l'Assemblée générale des Nations Unies. Il est basé à Genève, en Suisse, et est composé de 195 États membres. Le GIEC est dirigé par ses États membres, qui élisent un conseil de scientifiques qui siège pendant la durée d'un cycle d'évaluation (généralement six à sept ans). Le GIEC est soutenu par un secrétariat et diverses unités de soutien technique composées de groupes de travail et de groupes de travail spécialisés.

Le GIEC fournit des informations scientifiques objectives et complètes sur le changement climatique d’origine humaine, y compris les impacts et risques naturels, politiques et économiques, ainsi que les réponses possibles. Le GIEC ne mène pas ses propres recherches et ne surveille pas le changement climatique, mais effectue plutôt une revue régulière et systématique de toute la littérature publiée pertinente. Des milliers de scientifiques et d’autres experts se portent volontaires pour examiner les données et compiler les principales conclusions dans des « rapports d’évaluation » destinés aux décideurs politiques et au public.

Le GIEC est une autorité internationalement reconnue en matière de changement climatique, et ses travaux sont largement soutenus par d’éminents climatologues et gouvernements. Ses rapports jouent un rôle clé dans la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC), le cinquième rapport d'évaluation ayant une influence significative sur l'accord historique de Paris de 2015. Le GIEC a partagé le prix Nobel de la paix avec Al Gore en 2007 pour sa contribution à la compréhension du changement climatique.

En 2015, le GIEC a entamé son sixième cycle d’évaluation, qui devrait s’achever en 2023. En août 2021, le GIEC a publié sa contribution du Groupe de travail I au sixième rapport d'évaluation (GIEC AR6) sur la base physique du changement climatique, que le journal The Guardian a décrit comme l'avertissement le plus fort à ce jour « d'un changement climatique majeur, inévitable et irréversible », un Le sujet abordé a été repris par de nombreux journaux du monde entier. Le 28 février 2022, le GIEC a publié son rapport du Groupe de travail II sur les impacts et l'adaptation. La contribution du Groupe de travail III sur « L'atténuation du changement climatique » au sixième rapport d'évaluation a été publiée le 4 avril 2022. Le sixième rapport d’évaluation devrait être complété par un rapport de synthèse en mars 2023.

Au cours de la période du sixième rapport d'évaluation, le GIEC a publié trois rapports spéciaux : le rapport spécial sur le réchauffement climatique de 1,5 °C en 2018, ainsi que le rapport spécial sur le changement climatique et les terres (SRCCL) et le rapport spécial sur les océans et les terres. Cryosphère dans un climat en évolution (SROCC), tous deux en 2019. Il a également mis à jour ses méthodes en 2019. Le sixième cycle d’évaluation a donc été décrit comme le plus ambitieux de l’histoire du GIEC.

La différence de température de l’îlot de chaleur urbain est non seulement plus grande la nuit que le jour, mais aussi plus grande en hiver qu’en été. Cela est particulièrement vrai dans les zones enneigées, car les villes ont tendance à retenir la neige pendant une période plus courte que les zones rurales environnantes (cela est dû à la plus grande capacité isolante des villes ainsi qu'aux activités humaines telles que le labour). Cela réduit l'albédo (mesure de la luminosité d'un corps) de la ville et augmente l'effet de réchauffement. Des vitesses de vent plus élevées dans les zones rurales, surtout en hiver, peuvent également contribuer à rendre les zones plus fraîches que les zones urbaines. Dans les régions où les saisons des pluies et les saisons sèches sont distinctes, l’effet d’îlot de chaleur urbain est plus important pendant la saison sèche. La constante de temps thermique d’un sol humide est bien supérieure à celle d’un sol sec. Par conséquent, les sols ruraux humides se refroidissent plus lentement que les sols ruraux secs, contribuant ainsi à minimiser la différence de température nocturne entre les zones urbaines et rurales.

Si une ville ou une municipalité dispose d'un bon système d'observation météorologique, l'UHI peut être mesuré directement. Une alternative consiste à utiliser une simulation complexe de la localisation pour calculer l'UHI ou à utiliser une méthode d'approximation empirique. De tels modèles permettent d'intégrer l'UHI dans les estimations des futures augmentations de température dans les villes en raison du changement climatique.

Leonard O. Myrup a publié le premier traitement numérique complet pour prédire les effets de l'îlot de chaleur urbain (UHI) en 1969. Dans son ouvrage, il donne un aperçu de l'UHI et critique les théories qui existaient à l'époque comme étant trop qualitatives. Un modèle numérique général de bilan énergétique est décrit et appliqué à l'atmosphère urbaine. Des calculs pour plusieurs cas particuliers ainsi qu'une analyse de sensibilité sont présentés. Le modèle permet de prédire l’ampleur correcte de l’excès de température urbaine. L’effet d’îlot de chaleur est le résultat net de plusieurs processus physiques concurrents. En général, la réduction de l'évaporation dans le centre-ville et les propriétés thermiques des matériaux de construction et de chaussée urbaines sont les paramètres dominants. Il est suggéré qu'un tel modèle pourrait être utilisé dans des calculs techniques visant à améliorer le climat des villes existantes et futures.

Asphalte +
parking asphalté et production d'énergie solaire pour abri d'auto
= extension des fonctionnalités et densification
= mesure contre les îlots de chaleur urbains

L’asphalte est devenu de plus en plus populaire ces dernières années pour couvrir les villes. Cela est dû au fait que l’asphalte est une surface très durable et peu coûteuse. Cependant, l’asphalte présente également certains inconvénients, notamment lorsqu’il est utilisé en grande quantité en zone urbaine.

L’un des principaux inconvénients de l’asphalte est qu’il réchauffe beaucoup l’environnement. C'est un problème car il fait déjà très chaud dans les villes pendant les mois d'été et les températures augmentent encore davantage en raison des nombreuses surfaces asphaltées. Cela signifie que les habitants de la ville souffrent énormément de la chaleur et peuvent même entraîner des problèmes de santé.

La surchauffe des villes est donc un gros problème causé par l’utilisation de l’asphalte. Il existe différentes options pour contrer ce problème. Une possibilité consiste à créer davantage d’espaces verts dans les villes, car les arbres et les plantes peuvent absorber la chaleur. L’utilisation d’abris solaires ou de systèmes de stationnement solaires peut également contribuer à réduire la chaleur dans les villes. Ces systèmes sont équipés de modules photovoltaïques qui utilisent l'énergie solaire pour produire de l'énergie électrique. En même temps, ils fournissent de l’ombre et réduisent ainsi le chauffage des environs.

Les abris de voiture et les systèmes de stationnement solaires sont un bon moyen de réduire la surchauffe dans les villes. Non seulement ils sont durables car ils ne brûlent pas de combustibles fossiles et ne produisent donc aucune émission de CO2, mais ils contribuent également à rendre la température dans les villes plus confortable.

Une étude réalisée par « De Lorean Power » en Suisse a révélé que le comportement de stationnement des employés correspond idéalement à la quantité d'énergie solaire produite. Le kilométrage quotidien du véhicule électrique peut être parcouru dans presque tous les temps et l'excédent peut être injecté dans le réseau. La production annuelle d'énergie solaire sur le parking correspond aux besoins énergétiques du véhicule. De toutes les infrastructures, les places de parking solaires ont le plus grand potentiel de production d’électricité. Il y a environ 2 places de parking disponibles pour chaque voiture immatriculée en Suisse. Dans les régions disponibles, il peut générer plus de 10 térawattheures d’énergie solaire par an (15 % de la consommation électrique actuelle). «Il est étonnant de constater le peu d'usines pilotes», déclarent les auteurs de l'étude. De plus, un tel toit protège la voiture des éléments et réduit la chaleur de la voiture en été.

Selon une évaluation de l'Office fédéral de la statistique (OFS), la Suisse compte au moins 5 millions de places de stationnement en surface (6 400 hectares) et environ 4,7 millions de voitures immatriculées. Ces zones de stationnement ont été enregistrées à l'aide d'un processus numérique qui ne reconnaît que les zones adjacentes plus grandes et non les places de stationnement individuelles. Les experts en trafic s'attendent donc à 8 à 10 millions de places de stationnement. Cela représente environ 2 par voiture.

Selon l'autre étude « Production d'énergie solaire pour les installations d'infrastructure et les zones de conversion », les zones de stationnement en surface ou ouvertes présentent le plus grand potentiel photovoltaïque de toutes les zones d'infrastructure. Ces zones peuvent fournir jusqu’à 10 térawattheures (TWh) d’électricité photovoltaïque par an. Cela signifie que la production totale d'électricité en Suisse s'élève à 65,5 TWh.

La surface de stationnement moyenne est de 12,5 mètres carrés (2,5 mètres x 5 mètres). C’est également la surface que doit avoir un toit solaire. Le rendement énergétique d'un système photovoltaïque dépend de nombreux facteurs, notamment du rayonnement solaire, de l'efficacité des composants et de l'orientation des modules. En Thurgovie, avec 1 kW de puissance photovoltaïque installée, il est possible de produire environ 1 000 kWh d'électricité par an (1 000 kWh pour 1 kWc).

Selon les modules photovoltaïques utilisés, 1 kWc nécessite une puissance installée de 4 à 8 mètres carrés. Dans cette étude, 5 m2 par kWc sont calculés. Cela signifie qu'une place de parking de 12,5 m2 avec une puissance de 2,5 kWc peut être installée, ce qui génère 2 500 kWh d'énergie solaire par an. La consommation moyenne des ménages suisses est d'environ 4'500 kWh/an (hors chauffage, ventilation et véhicules électriques).

La structure modulaire d'un système de carport est avantageuse et vous permet d'adapter le toit à presque n'importe quel espace de stationnement, garantissant ainsi une bonne utilisation continue de l'espace de stationnement et assurant l'extensibilité.

Grâce à des modules bifaces, le carport peut être rendu transparent. Ceci est visuellement très intéressant et conduit à des rendements solaires plus élevés, car les modules photovoltaïques correspondants peuvent également utiliser la lumière venant du dessous et fournir ainsi 10 à 20 % de rendement supplémentaire. La technologie biface est actuellement peu utilisée car elle n’est pas nécessairement rentable en raison du prix plus élevé des modules. On estime toutefois que cette technologie s’imposera dans les années à venir.

Dans notre système de carport solaire 4+2+ modulaire et évolutif, où sont utilisés des modules partiellement transparents et bifaces, ces points s'appliquent et constituent désormais également une alternative tarifaire :

Variantes de toiture solaire spécifiquement pour les véhicules – Image : Xpert.Digital

En savoir plus ici :

• Chiffres, données, faits : abri de voiture solaire, abri de voiture avec toit solaire, variantes de toiture en comparaison et place de parking modèle avec rendement électrique

Limitless : système d'abri solaire modulaire et évolutif pour voitures et camions

Limitless : système d'abri solaire modulaire et évolutif pour voitures et camions

Données techniques : Système de carport solaire modulaire et évolutif pour voitures et camions

Données techniques : Système de carport solaire modulaire et évolutif pour voitures et camions

Les avantages en un coup d'œil :

• Conception flexible et modulaire (évolutive)
• Hauteur libre pour les voitures à partir de 2,66 m (extensible à 4,5 m ou plus pour les camions)
• Profondeur du parking pour voitures jusqu'à 6,1 m, en face possible jusqu'à 12,5 m.
  La profondeur dépend des dimensions des modules solaires utilisés.
• Le système d'abri de voiture solaire est conçu de manière optimale pour les modules solaires partiellement transparents.
  Transmission lumineuse de 12 % / 40 % (!) - Avec approbation certifiée pour l'installation en hauteur.
• En option avec un éclairage LED puissant, dimmable et avec contrôle de mouvement
• Peut également être utilisé pour les béquilles de stationnement à positionnement incliné
• Pas de frais cachés concernant les fondations
  Utilisation de fondations ponctuelles (variante la moins chère, pas d'excavation complexe du sol pour les dalles en béton, etc. nécessaires à la statique) ou installation avec des dalles de plancher, en fonction des conditions du sol existantes/asphaltage

Autres sources :

• Facteur de coût des fondations au sol pour les abris de voiture solaires
• Des abris de voiture solaires là où il n'y a plus de norme - la solution optimale pour chaque défi avec une toiture solaire pour les parkings ouverts
• Systèmes de carport solaires : quelle est la meilleure option et/ou la moins chère ?
• La stratégie de carport solaire pour les places de parking ouvertes
• Le système de carport solaire modulaire pour toutes les applications et tous les cas

Système d'abri solaire pour camion

Étant donné que la technologie des colonnes 4+2+ est la solution la plus flexible (à la fois techniquement et en termes de prix) pour un système de toiture de parking, elle peut également être facilement étendue et utilisée pour des véhicules plus grands tels que des camions avec les modifications appropriées. .

Les colonies de fourmis dans les îlots de chaleur urbains ont une tolérance accrue à la chaleur sans compromettre leur tolérance au froid.

Les espèces capables de bien coloniser peuvent profiter des conditions créées par les îlots de chaleur urbains pour prospérer dans des régions en dehors de leur aire de répartition normale. Des exemples en sont le renard volant à tête grise (Pteropus poliocephalus) et le gecko domestique (Hemidactylus frenatus). Les renards volants à tête grise, trouvés à Melbourne, en Australie, ont colonisé les habitats urbains après l'augmentation des températures. En raison de l’augmentation des températures et des hivers plus chauds qui en résultent, le climat de la ville ressemble davantage à celui de l’habitat septentrional de l’espèce à l’état sauvage.

Les tentatives visant à contenir et à gérer les îlots de chaleur urbains réduisent les fluctuations de température et la disponibilité de nourriture et d’eau. Dans les climats tempérés, les îlots de chaleur urbains prolongent la saison de croissance et modifient ainsi les stratégies de reproduction des espèces qui y vivent. Ceci est mieux observé dans l’impact des îlots de chaleur urbains sur la température de l’eau. Étant donné que la température des bâtiments voisins varie parfois de plus de 28 °C (80 °F) par rapport à la température de l'air en surface, les précipitations se réchauffent rapidement, provoquant un ruissellement vers les ruisseaux, lacs et rivières (ou autres plans d'eau) à proximité, créant ainsi une chaleur excessive. les charges sont en plomb. L'augmentation de la pollution thermique peut potentiellement augmenter la température de l'eau de 11 à 17 °C (20 à 30 °F). Cette augmentation provoque un stress et un choc thermique chez les espèces de poissons vivant dans les plans d’eau en raison du changement rapide de température dans leur habitat.

Les îlots de chaleur urbains provoqués par les villes ont modifié le processus de sélection naturelle. Les pressions de sélection telles que la variation temporelle de la nourriture, des prédateurs et de l’eau sont relâchées, permettant à un nouvel ensemble de forces de sélection d’entrer en jeu. Par exemple, il y a plus d’insectes dans les habitats urbains que dans les zones rurales. Les insectes sont ectothermiques. Cela signifie qu’ils dépendent de la température ambiante pour réguler leur température corporelle, ce qui rend le climat plus chaud de la ville idéal pour leur épanouissement. Une étude sur Parthenolecanium quercifex (cochenilles du chêne) menée à Raleigh, en Caroline du Nord, a montré que cette espèce particulière préfère les climats plus chauds et se trouve donc en plus grand nombre dans les habitats urbains que sur les chênes des zones rurales. Au fil du temps passé dans des habitats urbains, ils se sont adaptés pour prospérer dans des climats plus chauds plutôt que plus froids.

La présence d’espèces non indigènes dépend fortement des activités humaines. Un exemple en est les populations de hirondelles de roche qui nichent sous les avant-toits des bâtiments dans les habitats urbains. Ils profitent de la protection que les humains leur offrent dans les parties supérieures des habitations, provoquant une augmentation de leurs populations en raison de la protection supplémentaire et de la réduction du nombre de prédateurs.

Outre les impacts sur la température, l'UHI peut avoir des impacts secondaires sur la météorologie locale, notamment la modification des régimes de vent locaux, la formation de nuages ​​et de brouillard, l'humidité de l'air et les quantités de précipitations. La chaleur supplémentaire créée par l’UHI se traduira par un mouvement ascendant plus fort, ce qui pourrait déclencher une activité supplémentaire d’averses et d’orages. De plus, l'UHI crée une zone locale de basse pression pendant la journée dans laquelle l'air relativement humide de l'environnement rural circule ensemble, ce qui peut conduire à des conditions plus favorables à la formation de nuages. Les précipitations à l'abri des villes ont augmenté de 48% pour atteindre 116%. En partie à cause de ce réchauffement, les précipitations mensuelles sont environ 28 % plus élevées entre 32 et 64 km sous le vent des villes que sous le vent. Dans certaines villes, les précipitations totales ont augmenté de 51 %.

Des recherches ont été menées dans quelques zones suggérant que les zones métropolitaines sont moins sujettes aux tornades faibles en raison du mélange turbulent provoqué par la chaleur de l'îlot de chaleur urbain. À l’aide d’images satellite, les chercheurs ont découvert que les climats urbains ont un impact notable sur les saisons de croissance jusqu’à 10 kilomètres (6,2 miles) des limites de la ville. Dans 70 villes de l'est de l'Amérique du Nord, la saison de croissance était d'environ 15 jours plus longue dans les zones urbaines que dans les zones rurales hors de l'influence d'une ville.

Des recherches menées en Chine ont montré que l'effet d'îlot de chaleur urbain contribue à un réchauffement du climat d'environ 30 %. En revanche, une comparaison réalisée en 1999 entre zones urbaines et zones rurales suggère que l’effet d’îlot de chaleur urbain a peu d’influence sur l’évolution de la température moyenne mondiale. Une étude a conclu que les villes modifient le climat sur une superficie 2 à 4 fois plus grande que leur propre superficie. Un autre affirme que les îlots de chaleur urbains influencent le climat mondial en influençant le courant-jet. Plusieurs études ont montré que les effets des îlots de chaleur deviendront plus graves à mesure que le changement climatique progresse.

L'UHI peut avoir un impact direct sur la santé et le bien-être des habitants de la ville. Aux États-Unis seulement, 1 000 personnes en moyenne meurent chaque année à cause de la chaleur extrême. Les UHI étant caractérisés par des températures élevées, ils peuvent potentiellement augmenter l’ampleur et la durée des vagues de chaleur dans les villes. La recherche a montré que les taux de mortalité pendant une vague de chaleur augmentent de façon exponentielle avec la température maximale, un effet exacerbé par l'UHI. Le nombre de personnes exposées à des températures extrêmes est augmenté par le réchauffement lié à l'UHI. L’effet nocturne de l’UHI peut être particulièrement dommageable lors d’une canicule, privant les citadins de rafraîchissement nocturne dans les zones rurales.

Des recherches menées aux États-Unis suggèrent que le lien entre les températures extrêmes et la mortalité varie selon le lieu. La chaleur augmente davantage le risque de décès dans les villes du nord du pays que dans les régions du sud du pays. Par exemple, si des températures estivales inhabituellement chaudes règnent à Chicago, Denver ou New York, on peut s’attendre à une augmentation du nombre de maladies et de décès. En revanche, les régions du pays où les températures sont douces à chaudes toute l’année présentent un risque moindre pour la santé publique en raison d’une chaleur excessive. Les recherches montrent que les habitants des villes du sud telles que Miami, Tampa, Los Angeles et Phoenix sont plus habitués aux conditions climatiques chaudes et sont donc moins susceptibles aux décès liés à la chaleur. Cependant, dans l’ensemble, les Américains semblent s’habituer à des températures plus chaudes plus au nord au fil des décennies, même si cela peut être dû à de meilleures infrastructures, à des bâtiments plus modernes et à une plus grande sensibilisation du public.

Il a été rapporté que des températures plus élevées provoquent des coups de chaleur, un épuisement dû à la chaleur, des syncopes de chaleur et des crampes de chaleur. Certaines études ont également examiné dans quelle mesure un coup de chaleur grave peut causer des dommages permanents aux systèmes organiques. Ces dommages peuvent augmenter le risque de mortalité précoce car ils peuvent entraîner de graves altérations de la fonction des organes. D'autres complications du coup de chaleur comprennent le syndrome de détresse respiratoire de l'adulte et la coagulation intravasculaire disséminée. Certains chercheurs ont découvert que toute altération de la capacité du corps humain à réguler la température augmente théoriquement le risque de décès. Il s'agit notamment de maladies pouvant affecter la mobilité, la conscience ou le comportement d'une personne. Les chercheurs ont découvert que « les personnes souffrant de problèmes cognitifs (par exemple, dépression, démence, maladie de Parkinson) courent un plus grand risque en cas de températures élevées et doivent être particulièrement prudentes », car il a été démontré que les performances cognitives sont affectées différemment par la chaleur. Les personnes souffrant de diabète, d’obésité, de manque de sommeil ou de maladies cardiovasculaires/cérébrovasculaires doivent éviter toute exposition excessive à la chaleur. Certains médicaments courants qui affectent la thermorégulation peuvent également augmenter le risque de décès. Il s'agit par exemple des anticholinergiques, des diurétiques, des phénothiazines et des barbituriques. La chaleur peut affecter non seulement la santé mais aussi le comportement. Une étude américaine suggère que la chaleur peut rendre les gens plus irritables et plus agressifs, révélant que les crimes violents augmentent de 4,58 pour 100 000 pour chaque degré d'augmentation de la température.

Un chercheur a découvert qu'une intensité UHI élevée est en corrélation avec des niveaux accrus de polluants atmosphériques qui s'accumulent pendant la nuit et peuvent affecter la qualité de l'air le lendemain. Ces polluants comprennent les composés organiques volatils, le monoxyde de carbone, les oxydes d'azote et les particules. La production de ces polluants combinée aux températures plus élevées dans les UHI peut accélérer la formation d’ozone. L'ozone de surface est considéré comme un polluant nocif. Des études suggèrent que des températures plus élevées dans les UHI peuvent augmenter le nombre de jours pollués, mais indiquent également que d'autres facteurs (par exemple la pression atmosphérique, la couverture nuageuse, la vitesse du vent) peuvent également avoir un impact sur la pollution. Des études réalisées à Hong Kong ont révélé que les quartiers où la ventilation de l’air extérieur urbain est moins bonne ont tendance à subir des impacts d’îlots de chaleur urbains plus importants et ont une mortalité toutes causes confondues significativement plus élevée que les zones où la ventilation est meilleure.

Les Centers for Disease Control and Prevention notent qu’il est « difficile de faire des prévisions valables sur les maladies et les décès liés à la chaleur selon différents scénarios de changement climatique » et que « les décès liés à la chaleur sont évitables, comme le démontre la baisse de la mortalité toutes causes confondues ». lors des épisodes de chaleur des 35 dernières années. Cependant, certaines études suggèrent que l’impact de l’UHI sur la santé pourrait être disproportionné, car il pourrait être inégalement réparti selon l’âge, l’origine ethnique et le statut socio-économique. Cela soulève la possibilité que les impacts de l’UHI sur la santé soient une question de justice environnementale.