Az urbanizáció hatása: Városi hősziget – megelőzés napelemes tetőfedéssel és egyidejű áramtermeléssel

A városi hősziget (UHI) egy olyan városi vagy nagyvárosi terület, amely az emberi tevékenység miatt jelentősen melegebb, mint a környező vidéki területek. A hőmérséklet-különbség általában nagyobb éjszaka, mint nappal, és gyenge szél esetén a legkifejezettebb. Az UHI különösen nyáron és télen észrevehető. Az UHI hatásának elsődleges oka a földfelszín változásaiban rejlik. Egy tanulmány kimutatta, hogy a hőszigeteket befolyásolhatja a különböző típusú földborítások közelsége, így a kopár földek közelsége a városi talaj felmelegedéséhez vezet, míg a növényzet közelsége hűvösebbé teszi azt. Az energiafelhasználás során keletkező hulladékhő egy másik tényező. Ahogy egy népességközpont növekszik, területe is növekszik, és az átlaghőmérséklet emelkedik. A "hősziget" kifejezést is használják; utalhat bármely olyan területre, amely viszonylag melegebb, mint a környezete, de általában az emberi tevékenység által zavart területekre utal.

A városok esőárnyékában a havi csapadékmennyiség magasabb, részben a UHI miatt. A városi központokban növekvő hőség meghosszabbítja a vegetációs időszakokat és csökkenti a gyenge tornádók előfordulását. Az UHI rontja a levegőminőséget azáltal, hogy növeli az olyan szennyező anyagok termelődését, mint az ózon, és rontja a vízminőséget, ahogy a melegebb víz beáramlik a régió folyóiba, terhelve azok ökoszisztémáit.

Nem minden városban figyelhető meg hangsúlyos hősziget-hatás, és jellemzői nagymértékben függenek a város elhelyezkedésének környezeti éghajlatától. A hősziget-hatást zöldtetők, nappali passzív sugárzó hűtés, valamint világos színű felületek használata enyhítheti a városi területeken, amelyek több napfényt vernek vissza és kevesebb hőt nyelnek el. Az urbanizáció súlyosbította a klímaváltozás hatásait a városokban.

A jelenséget először Luke Howard tanulmányozta és írta le az 1810-es években, bár nem ő nevezte el. A városi légkörrel kapcsolatos kutatások a tizenkilencedik században is folytatódtak. Az 1920-as és 1940-es évek között európai, mexikói, indiai, japán és amerikai kutatók, a lokális klimatológia vagy a mikroszkopikus meteorológia feltörekvő területein dolgozva, új módszereket kerestek a jelenség megértésére. 1929-ben Albert Peppler használta a "városi hősziget" kifejezést, amelyet a városi hősziget első példájának tekintenek. 1990 és 2000 között évente körülbelül 30 tanulmány jelent meg; 2010-re ez a szám 100-ra emelkedett, 2015-re pedig meghaladta a 300-at.

A városi hősziget-effektusnak számos oka van. A sötét felületek jelentősen több napsugárzást nyelnek el, ami miatt a városi területeken az utcák és az épületek jobban felmelegszenek nappal, mint az elővárosi és vidéki területeken. A városi területeken az útburkolatokhoz és tetőkhöz általánosan használt anyagok, mint például a beton és az aszfalt, jelentősen eltérő hőtérfogat-tulajdonságokkal (beleértve a hőkapacitást és a hővezető képességet) és felületi sugárzási tulajdonságokkal (albedó és emissziós tényező) rendelkeznek, mint a környező vidéki területeken. Ez megváltoztatja a városi terület energiaegyensúlyát, ami gyakran magasabb hőmérsékletet eredményez, mint a környező vidéki területeken. Egy másik fontos ok a párolgás hiánya (pl. a növényzet hiánya miatt) a városi területeken. Az Egyesült Államok Erdészeti Szolgálata 2018-ban megállapította, hogy az Egyesült Államok városai évente 36 millió fát veszítenek. A növényzet csökkenésével a városok a párolgás révén elveszítik a fák árnyékát és hűtő hatását is.

A városi hőszigetek (UHI) további okai a geometriai hatásoknak köszönhetők. Számos városi területen a magas épületek több felületet kínálnak a napfény visszaverésére és elnyelésére, ezáltal növelve a városi hőszigetek hatékonyságát. Ezt "városi kanyonhatásnak" nevezik. Az épületek egy másik hatása a szél blokkolása, ami szintén megakadályozza a konvekciós hűtést és a szennyező anyagok eltávolítását. Az autókból, légkondicionálókból, iparból és más forrásokból származó hulladékhő szintén hozzájárul az UHI-hatáshoz. A városi területeken a magas szintű szennyezés szintén súlyosbíthatja az UHI-t, mivel a szennyezés számos formája megváltoztatja a légkör sugárzási tulajdonságait. Az UHI nemcsak a városokban növeli a hőmérsékletet, hanem az ózonkoncentrációt is, mivel az ózon egy üvegházhatású gáz, amelynek képződése a hőmérséklet emelkedésével felgyorsul.

A legtöbb városban a városi és a környező vidéki területek közötti hőmérséklet-különbség éjszaka a legnagyobb. Míg a hőmérséklet-különbség egész évben jelentős, télen általában nagyobb. A városközpont és a környező mezők közötti tipikus hőmérséklet-különbség több fok. A városközpont és a környező külvárosok közötti hőmérséklet-különbséget néha az időjárás-jelentésekben is megemlítik, pl. 20°C a városközpontban, 18°C ​​​​a külvárosokban. Egy 1 millió vagy annál több lakosú város átlagos éves levegőhőmérséklete 1,0–3,0°C-kal melegebb lehet, mint a környező területé. Este a különbség akár 12°C is lehet.

A városi hőszigethatás (UHI) meghatározható a városi és vidéki területek közötti levegőhőmérséklet-különbségként (a lombkorona UHI) vagy felszíni hőmérséklet-különbségként (felszíni UHI). Mindkettő kissé eltérő napi és szezonális változékonyságot mutat, és különböző okai vannak.

Az IPCC megjegyezte, hogy „a városi hőszigetekről ismert, hogy jobban növelik az éjszakai hőmérsékletet, mint a nappali hőmérsékletet a nem városi területekhez képest”. Például a spanyolországi Barcelonában a nappali maximumhőmérsékletek 0,2°C-kal hidegebbek, a minimumhőmérsékletek pedig 2,9°C-kal melegebbek, mint egy közeli vidéki állomáson. Luke Howard legelső, az 1810-es évek végéről származó UHI-jelentésének leírása szerint London belvárosa éjszaka 2,1°C-kal melegebb, mint a környező vidék. Bár a UHI-n belüli melegebb levegő hőmérséklete általában éjszaka a legszembetűnőbb, a városi hőszigetek jelentős és némileg paradox nappali viselkedést mutatnak. Az UHI és a környező terület közötti levegőhőmérséklet-különbség éjszaka nagy, nappal pedig kicsi. Az ellenkezője igaz az UHI-n belüli városi táj felszíni hőmérsékleteire.

Napközben, különösen tiszta égbolt alatt, a városi felületek felmelegszenek a napsugárzás elnyelése miatt. A városi területeken lévő felületek általában gyorsabban melegszenek fel, mint a környező vidéki területeken lévők. Nagy hőkapacitásuk miatt a városi felületek hatalmas hőenergia-tárolóként működnek. Például a beton körülbelül 2000-szer több hőt képes tárolni, mint egy hasonló térfogatú levegő. Ezért a városi hőszigeten (UHI) belüli magas nappali felszíni hőmérsékletek könnyen kimutathatók termikus távérzékeléssel. Ahogyan az gyakran előfordul a nappali felmelegedésnél, ez a felmelegedés konvekciós szelekhez is vezet a városi határrétegen belül. Úgy vélik, hogy a keletkező légköri keveredés miatt a UHI-n belüli levegő hőmérsékletének zavara általában minimális vagy nem létezik a nap folyamán, annak ellenére, hogy a felszíni hőmérséklet rendkívül magas szintet érhet el.

Éjszaka a helyzet fordított. A napfűtés hiánya a légköri konvekció csökkenéséhez és a városi határréteg stabilizálódásához vezet. Ha a stabilizáció elegendő, egy inverziós réteg alakul ki. Ez csapdába ejti a városi levegőt a felszín közelében, a még meleg városi felületek melegen tartják, ami melegebb éjszakai levegőhőmérsékletet eredményez a városi hőszigeten (UHI). A városi területek hőtartó tulajdonságai mellett az utcai kanyonokban az éjszakai maximum oka lehet az égbolt akadályozott kilátása is a lehűlés során: a felületek éjszaka elsősorban a viszonylag hűvös égbolt felé történő sugárzás révén veszítenek hőt, ezt pedig a városi területen található épületek blokkolják. A sugárzásos lehűlés dominánsabb, amikor alacsony a szélsebesség és tiszta az ég, és valóban, az UHI ilyen körülmények között éjszaka a legnagyobb.

Az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (IPCC) – Az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület az Egyesült Nemzetek Szervezetének kormányközi szerve, amelynek feladata az ember okozta éghajlatváltozással kapcsolatos ismereteink bővítése. 1988-ban alapította a Meteorológiai Világszervezet (WMO) és az Egyesült Nemzetek Környezetvédelmi Programja (UNEP), majd az Egyesült Nemzetek Közgyűlése is jóváhagyta. A genfi ​​székhelyű szervezet 195 tagállamból áll. Az IPCC-t a tagállamok irányítják, amelyek egy tudományos tanácsot választanak, amely egy értékelési ciklus (általában hat-hét év) időtartamára szolgál. Az IPCC-t egy titkárság és különféle műszaki támogató egységek támogatják, amelyek speciális munkacsoportokból és munkacsoportokból állnak.

Az IPCC objektív és átfogó tudományos információkat nyújt az ember okozta éghajlatváltozásról, beleértve annak természeti, politikai és gazdasági hatásait és kockázatait, valamint a lehetséges válaszokat. Az IPCC nem végez saját kutatásokat, és nem figyeli az éghajlatváltozást; ehelyett rendszeresen és szisztematikusan felülvizsgálja az összes vonatkozó publikált szakirodalmat. Több ezer tudós és más szakértő önkéntesen áttekinti az adatokat, és a legfontosabb megállapításokat értékelő jelentésekben összegzi a politikai döntéshozók és a nyilvánosság számára.

Az IPCC nemzetközileg elismert szakértő az éghajlatváltozás terén, munkája széles körű támogatást élvez a vezető klímakutatók és kormányok körében. Jelentései kulcsszerepet játszanak az Egyesült Nemzetek Éghajlatváltozási Keretegyezményében (UNFCCC), az ötödik értékelő jelentés pedig jelentősen befolyásolta a mérföldkőnek számító 2015-ös Párizsi Megállapodást. Az IPCC Al Gore-ral együtt 2007-ben Nobel-békedíjat kapott az éghajlatváltozás megértéséhez való hozzájárulásáért.

2015-ben az IPCC megkezdte hatodik értékelési ciklusát, amely várhatóan 2023-ban zárul. 2021 augusztusában az IPCC közzétette az I. munkacsoportnak a hatodik értékelő jelentéshez (IPCC AR6) való hozzájárulását az éghajlatváltozás fizikai alapjairól, amelyet a The Guardian a jelentős, elkerülhetetlen és visszafordíthatatlan éghajlatváltozás eddigi legkomolyabb figyelmeztetéseként nevezett – egy olyan témát, amelyet világszerte számos újság felkapott. 2022. február 28-án az IPCC közzétette a II. munkacsoport jelentését a hatásokról és az alkalmazkodásról. A III. munkacsoportnak a hatodik értékelő jelentéshez való hozzájárulása, amely az éghajlatváltozás mérsékléséről szól, 2022. április 4-én jelent meg. A hatodik értékelő jelentés várhatóan 2023 márciusában egy szintetizáló jelentéssel zárul.

A hatodik értékelő jelentés időszakában az IPCC három különjelentést tett közzé: a 2018-as 1,5 °C-os globális felmelegedésről szóló különjelentést, valamint a klímaváltozásról és a földhasználatról szóló különjelentést (SRCCL) és az óceánról és a krioszféráról a változó éghajlatban (SROCC) szóló különjelentéseket, mindkettőt 2019-ben. 2019-ben frissítette módszertanát is. Ezért a hatodik értékelési ciklust az IPCC történetének legambiciózusabb ciklusaként jellemezték.

A városi hősziget-hatás hőmérséklet-különbsége nemcsak éjszaka nagyobb, mint nappal, hanem télen is nagyobb, mint nyáron. Ez különösen igaz a havas régiókra, mivel a hó jellemzően rövidebb ideig marad meg a városokban, mint a környező vidéki területeken (ez a városok nagyobb szigetelőképességének, valamint az olyan emberi tevékenységeknek köszönhető, mint a szántás). Ez csökkenti az albedót (a test fényességének mértéke) a városban, ezáltal felerősítve a felmelegedési hatást. A vidéki területeken, különösen télen, a nagyobb szélsebesség szintén hozzájárulhat a hűvösebb hőmérsékletekhez a városi területekhez képest. Azokban a régiókban, ahol különálló nedves és száraz évszakok vannak, a városi hősziget-hatás a száraz évszakban hangsúlyosabb. A nedves talaj termikus időállandója sokkal magasabb, mint a száraz talajé. Következésképpen a vidéki területeken a nedves talajok lassabban hűlnek le, mint a száraz talajok, ami segít minimalizálni az éjszakai hőmérséklet-különbséget a városi és vidéki területek között.

Ha egy város vagy település jó időjárás-megfigyelő rendszerrel rendelkezik, a városi hőszigethatás (UHI) közvetlenül mérhető. Alternatív megoldásként a helyszín komplex szimulációja is felhasználható az UHI kiszámításához, vagy empirikus közelítési módszer alkalmazható. Az ilyen modellek lehetővé teszik az UHI beépítését a városokban a klímaváltozás miatti jövőbeni hőmérséklet-emelkedés becsléseibe.

1969-ben Leonard O. Myrup publikálta az első átfogó numerikus megközelítést a városi hősziget (UHI) hatásainak előrejelzésére. Munkájában áttekintést nyújt az UHI-ról, és a meglévő elméleteket túlzottan kvalitatívnak minősíti. Leír egy általános numerikus energiaköltségvetési modellt, és alkalmazza azt a városi légkörre. Számos speciális esetre vonatkozó számításokat, valamint érzékenységvizsgálatot is bemutat. Megállapították, hogy a modell helyesen jósolja meg a városi hőmérsékleti többlet nagyságát. A hősziget-hatás több egymással versengő fizikai folyamat eredménye. Általánosságban elmondható, hogy a városközpontban a csökkent párolgás, valamint a városi épület- és burkolóanyagok hőtani tulajdonságai a domináns paraméterek. Javasolt, hogy egy ilyen modell felhasználható legyen a mérnöki számításokban a meglévő és a jövőbeli városok éghajlatának javítása érdekében.

Aszfalt +
Aszfalt parkoló és napelemes autóbeállók áramtermelése
= Funkcionalitásbővítés és sűrítés
= Intézkedés a városi hőszigetek ellen

Az aszfalt az utóbbi években egyre népszerűbb a városok burkolására. Ez annak köszönhető, hogy az aszfalt egy nagyon tartós és olcsó felület. Az aszfaltnak azonban vannak hátrányai is, különösen, ha nagy mennyiségben használják városi területeken.

Az aszfalt egyik legnagyobb hátránya a jelentős hőelnyelés. Ez azért probléma, mert a városokban a nyári hónapokban már eleve nagyon meleg van, és a számos aszfaltfelület súlyosbítja a hőséget. Ennek eredményeként a városlakók nagyon szenvednek a hőségtől, és ez akár egészségügyi problémákhoz is vezethet.

A városok túlmelegedése az aszfalt használatának egyik fő problémája. Számos lehetőség létezik ennek a problémának a leküzdésére. Az egyik a zöldterületek bővítése a városokban, mivel a fák és a növények elnyelik a hőt. A napelemes autóbeállók vagy napelemes parkolóhelyek használata szintén segíthet a városi felmelegedés csökkentésében. Ezek a létesítmények fotovoltaikus modulokkal vannak felszerelve, amelyek napenergiát hasznosítanak áramtermelésre. Ugyanakkor árnyékot adnak, így csökkentik a környező terület felmelegedését.

A napelemes autóbeállók és parkolólétesítmények ezért jó módszert jelentenek a városi hőszigetek hatásának csökkentésére. Nemcsak fenntarthatóak, mivel nem égetnek fosszilis tüzelőanyagokat, és így nem bocsátanak ki CO2-t, hanem segítenek a városi hőmérséklet kellemesebbé tételében is.

A DeLorean Power svájci tanulmánya szerint az alkalmazottak parkolási szokásai ideális esetben megfelelnek a termelt napenergia mennyiségének. Az elektromos jármű napi futásteljesítménye szinte bármilyen időjárási körülmények között megtehető, a felesleges energia pedig betáplálható a hálózatba. A parkolóban termelt éves napenergia megfelel a jármű energiaigényének. A napelemes parkolók rendelkeznek a legnagyobb potenciállal az összes infrastrukturális ágazat közül az áramtermelés szempontjából. Svájcban minden regisztrált autóra körülbelül két parkolóhely jut. Megfelelő régiókban ez évente több mint 10 terawattóra napenergiát termelhetne (a jelenlegi áramfogyasztás 15%-a). „Megdöbbentő, hogy milyen kevés kísérleti üzem van” – állították a tanulmány szerzői. Továbbá egy ilyen tető védi az autót az elemektől, és csökkenti a nyári felmelegedést.

A Szövetségi Statisztikai Hivatal (FSO) elemzése szerint Svájcban legalább 5 millió föld feletti parkolóhely (6400 hektár) található, amelyeken körülbelül 4,7 millió regisztrált személygépkocsi található. Ezeket a parkolóhelyeket digitális módszerrel rögzítették, amely csak a nagyobb, szomszédos területeket azonosítja, és nem az egyes parkolóhelyeket. A közlekedési szakértők ezért 8 és 10 millió közötti parkolóhelyre becsülik a számukat. Ez autónként körülbelül kettőt jelent.

Egy másik, a „Napenergia-termelés infrastrukturális létesítmények és átalakítási területek számára” című tanulmány szerint a föld feletti vagy nyitott parkolóhelyek rendelkeznek a legnagyobb fotovoltaikus potenciállal az összes infrastrukturális terület közül. Ezek a területek akár 10 terawattóra (TWh) fotovoltaikus áramot is képesek termelni évente. Ez Svájc teljes villamosenergia-termelését 65,5 TWh-ra növeli.

Az átlagos parkolóhely 12,5 négyzetméter (2,5 méter x 5 méter). Ez az a terület is, amelyet egy napelemes tetőnek le kell fednie. Egy fotovoltaikus rendszer energiahozama számos tényezőtől függ, beleértve a napsugárzást, az alkatrészek hatékonyságát és a modulok tájolását. Thurgauban évente körülbelül 1000 kWh villamos energia termelhető 1 kW telepített fotovoltaikus kapacitással (1000 kWh / 1 kWp).

A használt napelemektől függően 1 kWp-hoz 4-8 négyzetméter beépített kapacitás szükséges. Ez a tanulmány 5 m²/kWp-t feltételez. Ezért egy 12,5 m²-es parkolóhely 2,5 kWp-s rendszerrel telepíthető, ami évi 2500 kWh napenergiát termel. Az átlagos svájci háztartási fogyasztás körülbelül 4500 kWh/év (a fűtést, a szellőztetést és az elektromos járműveket nem számítva).

A gépkocsibeálló rendszer moduláris felépítése előnyös, mivel a tető szinte bármilyen parkolóhelyhez igazítható, így biztosítva a parkolóhely folyamatos jó kihasználtságát és garantálva a bővíthetőséget.

A kétoldalas modulok lehetővé teszik a fokozott fényáteresztést a gépkocsibeállón keresztül. Ez vizuálisan vonzó, és magasabb napenergia-hozamhoz vezet, mivel ezek a fotovoltaikus modulok az alulról bejutó fényt is képesek hasznosítani, így 10-20%-kal több energiát termelnek. Jelenleg a kétoldalas technológia nem széles körben elterjedt, mivel a magasabb modulárak miatt a gazdasági életképessége nem garantált. A technológia várhatóan azonban az elkövetkező években egyre inkább elterjed.

4+2+ moduláris és skálázható napelemes autóbeálló rendszerünkben, amely félig átlátszó és kétoldalas modulokat használ, ezek a pontok érvényesek, és már most is további, árban versenyképes alternatívát :

Napelemes tetőfedési lehetőségek kifejezetten járművekhez – Kép: Xpert.Digital

Bővebben itt:

• Számok, adatok, tények: napelemes kocsibeálló, napelemes tetős kocsibeálló, tetőfedési változatok összehasonlítása és modell parkolóhely elektromos hozammal

Korlátlan: Moduláris és skálázható napelemes autóbeálló rendszer személygépkocsikhoz és teherautókhoz

Korlátlan: Moduláris és skálázható napelemes autóbeálló rendszer személygépkocsikhoz és teherautókhoz

Műszaki adatok: Moduláris és skálázható napelemes autóbeálló rendszer személygépkocsikhoz és teherautókhoz

Műszaki adatok: Moduláris és skálázható napelemes autóbeálló rendszer személygépkocsikhoz és teherautókhoz

Előnyök egy pillantásra:

• Rugalmas és moduláris (skálázható) kialakítás
• Személygépkocsik szabadmagassága 2,66 m-től (teherautók esetén 4,5 m-ig vagy nagyobbra bővíthető)
• A parkolóhely mélysége autók számára legfeljebb 6,1 m, a szemközti oldalon akár 12,5 m is lehetséges.
  A mélység a használt napelemek méreteitől függ.
• A napelemes autóbeálló rendszer optimálisan 12%/40%-os fényáteresztő képességű (!) félig átlátszó napelemekhez lett tervezve
  – és mennyezetre szerelhető tanúsítvánnyal rendelkezik.
• Opcionálisan kapható nagy teljesítményű LED világítással, szabályozható fényerővel és mozgásérzékelővel
• Döntött fekvésű parkolóhelyekhez is alkalmas
• Nincsenek rejtett költségek az alapozással kapcsolatban.
  Pontszerű alapozások használata (a leggazdaságosabb megoldás, nincs szükség kiterjedt földmunkára a betonlapok stb. miatt a szerkezeti stabilitás érdekében) vagy alaplemezekkel történő telepítés, a meglévő talajviszonyoktól/aszfalttól függően.

További források:

• Napelemes autóbeállók földalapozásának költségtényezője
• Napelemes autóbeállók, ahol a szabvány már nem érvényes – Az optimális megoldás minden kihívásra napelemes tetővel nyitott parkolóhelyekre
• Napelemes kocsibeálló rendszerek: Melyik a jobb és/vagy olcsóbb megoldás?
• Napelemes autóbeálló stratégia nyitott parkolóhelyekhez
• Moduláris napelemes autóbeálló rendszer minden alkalmazáshoz és helyzethez

Napelemes teherautó-garázsrendszer

Mivel a 4+2+ oszlopos technológia kínálja a legrugalmasabb megoldást (műszakilag és ár szempontjából is) egy parkolóhely tetőrendszeréhez, megfelelő módosításokkal könnyen bővíthető és alkalmazható nagyobb járművekre, például teherautókra is.

A városi hőszigeteken élő hangyakolóniák fokozottan tűrik a hőt anélkül, hogy ez a hidegtűrésük rovására menne.

Azok a fajok, amelyek jól alkalmazkodnak, kihasználhatják a városi hőszigetek által teremtett körülményeket, hogy a szokásos elterjedési területükön kívül eső területeken is boldoguljanak. Ilyen például a szürkefejű repülőróka (Pteropus poliocephalus) és a házigekkó (Hemidactylus frenatus). Az ausztráliai Melbourne-ben található szürkefejű repülőrókák a városi élőhelyeket benépesítették, miután ott a hőmérséklet megemelkedett. A hőmérséklet-emelkedés és az ebből fakadó melegebb telek miatt a városi éghajlat hasonlóbb a faj északibb élőhelyéhez a vadonban.

A városi hőszigetek enyhítésére és kezelésére irányuló kísérletek csökkentik a hőmérséklet-ingadozásokat, valamint a táplálék és a víz elérhetőségét. Mérsékelt égövben a városi hőszigetek meghosszabbítják a vegetációs időszakot, ezáltal megváltoztatva az ott élő fajok szaporodási stratégiáit. Ez a legjobban a városi hőszigetek vízhőmérsékletre gyakorolt ​​hatásában figyelhető meg. Mivel a közeli épületek hőmérséklete néha több mint 28°C-kal eltér a felszíni levegő hőmérsékletétől, a csapadék gyorsan felmelegszik, ami a közeli patakokba, tavakba és folyókba (vagy más víztestekbe) történő lefolyás túlzott hőszennyezést okoz. Ez a megnövekedett hőszennyezés potenciálisan 11-17°C-kal (20-30°F) emelheti a víz hőmérsékletét. Ez a növekedés hőstresszet és sokkot okoz az ezekben a vizekben élő halfajoknak az élőhelyük gyors hőmérsékletváltozása miatt.

A városok okozta hőszigetek megváltoztatták a természetes szelekciós folyamatot. A szelekciós nyomás, mint például a táplálék, a ragadozók és a víz időbeli változásai, csökken, lehetővé téve számos új szelekciós erő érvényesülését. Például több rovar él a városi élőhelyeken, mint a vidéki területeken. A rovarok ektotermek, ami azt jelenti, hogy testhőmérsékletük szabályozásához a környezeti hőmérsékletre támaszkodnak, így a melegebb városi klíma ideális a túlélésükhöz. Egy, a Parthenolecanium quercifex (tölgypajzstetvek) fajról Raleigh-ben, Észak-Karolinában végzett tanulmány kimutatta, hogy ez a faj a melegebb éghajlatot kedveli, ezért nagyobb számban fordul elő a városi élőhelyeken, mint a vidéki területeken található tölgyfákon. Idővel alkalmazkodtak a melegebb éghajlathoz, mint a hűvösebbhez.

A nem őshonos fajok jelenléte nagymértékben függ az emberi tevékenységtől. Erre kiváló példa a szirtifecske-populáció, amely városi területeken, az épületek eresze alatt fészkel. Kihasználják az emberek által az épületek felső szintjén nyújtott védelmet, ami a megnövekedett menedék és a csökkent ragadozónyomás miatt populációjuk növekedéséhez vezet.

A hőmérsékletre gyakorolt ​​hatásukon túl az ultramagas hőmérsékletek (UHI-k) másodlagos hatással is lehetnek a helyi meteorológiára, beleértve a helyi szélminták változását, a felhő- és ködképződést, a páratartalmat és a csapadékot. Az UHI-k által termelt többlethő erősebb felfelé irányuló mozgáshoz vezet, ami további zápor- és zivatartevékenységet válthat ki. Továbbá az UHI-k napközben egy helyi alacsony nyomású területet hoznak létre, amely viszonylag nedves levegőt vonz be a környező vidéki területekről, ami kedvezőbb feltételeket teremthet a felhőképződéshez. A városok esőárnyékában a csapadékmennyiség 48%-kal, 116%-ra nő. Részben ennek a felmelegedésnek a következtében a városoktól szélirányban 32 km és 64 km közötti sugarú körzetben a havi csapadékmennyiség körülbelül 28%-kal magasabb, mint a széllel szembeni. Egyes városokban a teljes csapadékmennyiség 51%-kal nőtt.

Néhány területen tanulmányok arra utalnak, hogy a nagyvárosi területek kevésbé hajlamosak a gyenge tornádókra a városi hősziget-hatás okozta turbulens keveredés miatt. Műholdképek segítségével a kutatók felfedezték, hogy a városi éghajlatnak észrevehető hatása van a vegetációs időszakokra a városhatároktól számított 10 kilométeres körzetben. Észak-Amerika keleti részének 70 városában a városi területeken a vegetációs időszak körülbelül 15 nappal hosszabb volt, mint a város befolyásán kívüli vidéki területeken.

Kínában végzett tanulmányok kimutatták, hogy a városi hőszigetek hatása körülbelül 30%-kal járul hozzá a globális felmelegedéshez. Másrészt egy 1999-es városi és vidéki területek összehasonlítása azt sugallta, hogy a városi hőszigetek hatása csak kis mértékben befolyásolja a globális átlaghőmérséklet alakulását. Egy tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy a városok a saját felszínüknél két-négyszer nagyobb területen változtatják meg az éghajlatot. Egy másik tanulmány szerint a városi hőszigetek a jet stream befolyásolásával befolyásolják a globális éghajlatot. Számos tanulmány kimutatta, hogy a hőszigetek hatásai egyre hangsúlyosabbá válnak a klímaváltozás előrehaladtával.

A városi hőszigetek (VHI-k) közvetlenül befolyásolhatják a városlakók egészségét és jólétét. Csak az Egyesült Államokban átlagosan évente 1000 ember hal meg a szélsőséges hőség következtében. Mivel a VHI-kat a magas hőmérséklet jellemzi, potenciálisan növelhetik a hőhullámok intenzitását és időtartamát a városokban. Kutatások kimutatták, hogy a halálozási arány hőhullám alatt exponenciálisan nő a csúcshőmérséklettel, ezt a hatást a VHI-k felerősítik. A szélsőséges hőmérsékletnek kitett emberek számát növeli a VHI által kiváltott felmelegedés. A VHI-k éjszakai hatása különösen káros lehet hőhullám idején, mivel megfosztja a városlakókat a vidéki területeken megtalálható éjszakai lehűléstől.

Az Egyesült Államokban végzett kutatások arra utalnak, hogy a szélsőséges hőmérsékletek és a halálozás közötti összefüggés helyenként változik. A hőség általában az északi városokban növeli a halálozási kockázatot, mint a déli régiókban. Például, amikor Chicagóban, Denverben vagy New Yorkban szokatlanul meleg nyári hőmérséklet tapasztalható, a betegségek és a halálesetek számának növekedésére kell számítani. Ezzel szemben az ország azon részein, ahol egész évben enyhe vagy meleg az éghajlat, kisebb a közegészségügyi kockázat a túlzott hőség miatt. A kutatások azt mutatják, hogy a déli városok, például Miami, Tampa, Los Angeles és Phoenix lakói jobban hozzászoktak a meleg időjáráshoz, ezért kevésbé vannak kitéve a hőséggel összefüggő haláleseteknek. Összességében azonban úgy tűnik, hogy az Egyesült Államokban élő emberek évtizedről évtizedre egyre jobban hozzászoknak a melegebb hőmérséklethez, bár ez a jobb infrastruktúrának, a modernebb épületeknek és a nagyobb köztudatnak is köszönhető lehet.

Jelentések szerint a magasabb hőmérséklet hőgutához, hőkimerüléshez, hőájuláshoz és hőgörcsökhöz vezethet. Egyes tanulmányok azt is vizsgálták, hogy a súlyos hőguta hogyan okozhat maradandó károsodást a szervrendszerekben. Ez a károsodás növelheti a korai halálozás kockázatát, mivel a szervfunkciók súlyos károsodását eredményezheti. A hőguta egyéb szövődményei közé tartozik a felnőtteknél jelentkező légzési distressz szindróma és a disszeminált intravaszkuláris koaguláció (DIC). Egyes kutatók azt találták, hogy az emberi test hőszabályozási képességének bármilyen károsodása elméletileg növeli a halálozás kockázatát. Ide tartoznak azok az állapotok is, amelyek befolyásolhatják a személy mobilitását, tudatát vagy viselkedését. A kutatók azt találták, hogy a kognitív problémákkal küzdő emberek (pl. depresszió, demencia, Parkinson-kór) jobban ki vannak téve a magas hőmérsékletnek, és különösen óvatosnak kell lenniük, mivel a hőről kimutatták, hogy különböző mértékben befolyásolja a kognitív teljesítményt. A cukorbetegeknek, elhízásban szenvedőknek, alváshiányban szenvedőknek vagy szív- és érrendszeri/agyérrendszeri betegségben szenvedőknek kerülniük kell a túlzott hőhatást. Néhány gyakori gyógyszer, amely befolyásolja a hőszabályozást, szintén növelheti a halálozás kockázatát. Ezek közé tartoznak az antikolinerg szerek, a diuretikumok, a fenotiazinok és a barbiturátok. A hő nemcsak az egészséget, hanem a viselkedést is befolyásolhatja. Egy amerikai tanulmány szerint a hőség ingerlékenyebbé és agresszívabbá teheti az embereket, megjegyezve, hogy az erőszakos bűncselekmények száma Celsius-fok hőmérséklet-emelkedés esetén 100 000 lakosra vetítve 4,58-cal nőtt.

Egy kutató megállapította, hogy a magas UHI intenzitás korrelál a levegőszennyező anyagok magasabb koncentrációjával, amelyek éjszaka felhalmozódnak, és másnap befolyásolhatják a levegő minőségét. Ezek a szennyező anyagok illékony szerves vegyületek, szén-monoxid, nitrogén-oxidok és szálló por. Ezen szennyező anyagok termelődése, valamint az UHI-kban uralkodó magasabb hőmérséklet felgyorsíthatja az ózonképződést. A felszíni ózont káros szennyező anyagnak tekintik. Tanulmányok arra utalnak, hogy az UHI-kban uralkodó magasabb hőmérséklet növelheti a szennyezett napok számát, de azt is jelzik, hogy más tényezők (pl. légnyomás, felhőzet, szélsebesség) is befolyásolhatják a szennyezést. Hongkongban végzett tanulmányok kimutatták, hogy a városi kültéri levegő rosszabb szellőztetésével rendelkező környékeken a városi hősziget-effektus erősebb hatásai tapasztalhatók, és az összhalálozási arány jelentősen magasabb a jobb szellőzésű területekhez képest.

A Betegségellenőrzési és Megelőzési Központok megjegyzik, hogy „nehéz érvényes előrejelzéseket tenni a hőséggel összefüggő betegségekről és halálesetekről különböző éghajlatváltozási forgatókönyvek esetén”, és hogy „a hőséggel összefüggő halálesetek megelőzhetők, amint azt az elmúlt 35 évben a hőség eseményei során bekövetkezett összesített halálozási arány csökkenése is mutatja”. Egyes tanulmányok azonban arra utalnak, hogy a hőséggel összefüggő halálesetek egészségügyi hatásai aránytalanok lehetnek, mivel a hatások egyenetlenül oszlanak el az életkor, az etnikai hovatartozás és a társadalmi-gazdasági státusz alapján. Ez felveti annak a lehetőségét, hogy a hőséggel összefüggő halálesetek egészségügyi hatásai környezeti igazságossági kérdést jelentenek.