Dampak urbanisasi: Pulau panas perkotaan – pencegahan melalui atap tenaga surya dengan pembangkitan listrik simultan

Pulau panas perkotaan (Urban Heat Island/UHI) adalah area perkotaan atau metropolitan yang secara signifikan lebih hangat daripada daerah pedesaan sekitarnya karena aktivitas manusia. Perbedaan suhu biasanya lebih besar pada malam hari daripada siang hari dan paling terasa ketika angin lemah. UHI sangat terlihat pada musim panas dan musim dingin. Penyebab utama efek UHI terletak pada perubahan permukaan tanah. Sebuah studi menunjukkan bahwa pulau panas dapat dipengaruhi oleh kedekatan dengan berbagai jenis tutupan lahan, sehingga kedekatan dengan lahan tandus menyebabkan pemanasan tanah perkotaan, sementara kedekatan dengan vegetasi membuatnya lebih dingin. Panas limbah yang dihasilkan oleh penggunaan energi adalah faktor lain. Seiring pertumbuhan pusat populasi, luasnya meningkat, dan suhu rata-rata naik. Istilah "pulau panas" juga digunakan; istilah ini dapat merujuk pada area mana pun yang relatif lebih panas daripada sekitarnya tetapi umumnya merujuk pada area yang terganggu oleh aktivitas manusia.

Curah hujan bulanan lebih tinggi di daerah bayangan hujan kota, sebagian karena UHI (Urban Heat Island). Peningkatan panas di pusat-pusat kota memperpanjang musim tanam dan mengurangi terjadinya tornado lemah. UHI memperburuk kualitas udara dengan meningkatkan produksi polutan seperti ozon, dan menurunkan kualitas air karena air yang lebih hangat mengalir ke sungai-sungai di wilayah tersebut, sehingga memberi tekanan pada ekosistemnya.

Tidak semua kota menunjukkan efek pulau panas perkotaan yang nyata, dan karakteristiknya sangat bergantung pada iklim latar belakang daerah tempat kota tersebut berada. Efek pulau panas perkotaan dapat dikurangi dengan atap hijau, pendinginan radiasi pasif di siang hari, dan penggunaan permukaan berwarna terang di daerah perkotaan, yang memantulkan lebih banyak sinar matahari dan menyerap lebih sedikit panas. Urbanisasi telah memperburuk dampak perubahan iklim di kota-kota.

Fenomena ini pertama kali dipelajari dan dijelaskan oleh Luke Howard pada tahun 1810-an, meskipun bukan dia yang menamainya. Penelitian tentang atmosfer perkotaan berlanjut hingga abad kesembilan belas. Antara tahun 1920-an dan 1940-an, para peneliti di Eropa, Meksiko, India, Jepang, dan Amerika Serikat, yang bekerja dalam bidang klimatologi lokal atau meteorologi skala mikro yang sedang berkembang, mencari metode baru untuk memahami fenomena tersebut. Pada tahun 1929, Albert Peppler menggunakan istilah "pulau panas perkotaan," yang dianggap sebagai contoh pertama dari pulau panas perkotaan. Antara tahun 1990 dan 2000, sekitar 30 studi diterbitkan setiap tahun; pada tahun 2010, jumlah ini meningkat menjadi 100, dan pada tahun 2015, jumlahnya telah melebihi 300.

Ada beberapa penyebab efek pulau panas perkotaan. Permukaan gelap menyerap radiasi matahari secara signifikan lebih banyak, menyebabkan jalanan dan bangunan di daerah perkotaan lebih cepat panas di siang hari dibandingkan di daerah pinggiran kota dan pedesaan. Material yang umum digunakan untuk permukaan jalan dan atap di daerah perkotaan, seperti beton dan aspal, memiliki sifat volume termal (termasuk kapasitas panas dan konduktivitas termal) dan sifat radiasi permukaan (albedo dan emisivitas) yang sangat berbeda dibandingkan dengan daerah pedesaan sekitarnya. Hal ini mengubah keseimbangan energi di daerah perkotaan, seringkali mengakibatkan suhu yang lebih tinggi daripada di daerah pedesaan sekitarnya. Alasan penting lainnya adalah kurangnya evapotranspirasi (misalnya, karena kurangnya vegetasi) di daerah perkotaan. Dinas Kehutanan AS menemukan pada tahun 2018 bahwa kota-kota di Amerika Serikat kehilangan 36 juta pohon setiap tahunnya. Dengan berkurangnya vegetasi, kota-kota juga kehilangan naungan dan efek pendinginan dari pohon melalui penguapan.

Penyebab lain dari fenomena pulau panas perkotaan (UHI) adalah efek geometris. Gedung-gedung tinggi di banyak daerah perkotaan menawarkan banyak permukaan untuk refleksi dan penyerapan sinar matahari, sehingga meningkatkan efisiensi pulau panas perkotaan. Ini dikenal sebagai "efek ngarai perkotaan". Efek lain dari bangunan adalah penghambatan angin, yang juga mencegah pendinginan melalui konveksi dan penghilangan polutan. Panas limbah dari mobil, AC, industri, dan sumber lainnya juga berkontribusi pada efek UHI. Tingkat polusi yang tinggi di daerah perkotaan juga dapat memperburuk UHI, karena banyak bentuk polusi mengubah sifat radiasi atmosfer. UHI tidak hanya meningkatkan suhu di kota tetapi juga konsentrasi ozon, karena ozon adalah gas rumah kaca yang pembentukannya dipercepat dengan meningkatnya suhu.

Di sebagian besar kota, perbedaan suhu antara daerah perkotaan dan pedesaan sekitarnya paling besar terjadi pada malam hari. Meskipun perbedaan suhu cukup besar sepanjang tahun, umumnya lebih besar pada musim dingin. Perbedaan suhu tipikal antara pusat kota dan daerah sekitarnya adalah beberapa derajat. Perbedaan suhu antara pusat kota dan pinggiran kota terkadang disebutkan dalam laporan cuaca, misalnya, 20°C di pusat kota, 18°C ​​di pinggiran kota. Suhu udara rata-rata tahunan sebuah kota dengan 1 juta penduduk atau lebih dapat 1,0–3,0°C lebih hangat daripada daerah sekitarnya. Pada malam hari, perbedaannya bisa mencapai 12°C.

Efek pulau panas perkotaan (UHI) dapat didefinisikan sebagai perbedaan suhu udara (UHI kanopi) atau sebagai perbedaan suhu permukaan (UHI permukaan) antara daerah perkotaan dan pedesaan. Keduanya menunjukkan variabilitas harian dan musiman yang sedikit berbeda dan memiliki penyebab yang berbeda.

IPCC mencatat bahwa “pulau panas perkotaan diketahui meningkatkan suhu malam hari lebih daripada suhu siang hari dibandingkan dengan daerah non-perkotaan.” Di Barcelona, ​​Spanyol, misalnya, suhu maksimum siang hari 0,2°C lebih dingin dan suhu minimum 2,9°C lebih hangat daripada di stasiun pedesaan terdekat. Deskripsi laporan UHI pertama oleh Luke Howard dari akhir tahun 1810-an menyatakan bahwa pusat kota London 2,1°C lebih hangat di malam hari daripada daerah pedesaan sekitarnya. Meskipun suhu udara yang lebih hangat di dalam UHI umumnya paling terasa di malam hari, pulau panas perkotaan menunjukkan perilaku siang hari yang signifikan dan agak paradoks. Perbedaan suhu udara antara UHI dan daerah sekitarnya besar di malam hari dan kecil di siang hari. Sebaliknya, hal ini berlaku untuk suhu permukaan lanskap perkotaan di dalam UHI.

Pada siang hari, terutama di bawah langit cerah, permukaan perkotaan memanas melalui penyerapan radiasi matahari. Permukaan di daerah perkotaan cenderung memanas lebih cepat daripada di daerah pedesaan sekitarnya. Karena kapasitas panasnya yang tinggi, permukaan perkotaan bertindak sebagai reservoir energi termal yang sangat besar. Misalnya, beton dapat menyimpan panas sekitar 2.000 kali lebih banyak daripada volume udara yang sebanding. Oleh karena itu, suhu permukaan siang hari yang tinggi di dalam pulau panas perkotaan (UHI) mudah dideteksi oleh penginderaan jauh termal. Seperti yang sering terjadi pada pemanasan siang hari, pemanasan ini juga menyebabkan angin konveksi di dalam lapisan batas perkotaan. Diperkirakan bahwa, karena pencampuran atmosfer yang dihasilkan, gangguan suhu udara di dalam UHI umumnya minimal atau tidak ada selama siang hari, meskipun suhu permukaan dapat mencapai tingkat yang sangat tinggi.

Pada malam hari, situasinya berbalik. Tidak adanya pemanasan matahari menyebabkan penurunan konveksi atmosfer dan stabilisasi lapisan batas perkotaan. Jika stabilisasi cukup, lapisan inversi terbentuk. Ini memerangkap udara perkotaan di dekat permukaan, menjaganya tetap hangat oleh permukaan perkotaan yang masih hangat, sehingga menghasilkan suhu udara malam hari yang lebih hangat di dalam pulau panas perkotaan (UHI). Selain sifat penahan panas dari daerah perkotaan, suhu maksimum malam hari di lorong-lorong jalanan juga dapat disebabkan oleh pandangan langit yang terhalang selama pendinginan: permukaan kehilangan panas pada malam hari terutama melalui radiasi ke langit yang relatif dingin, dan ini terhalang oleh bangunan di daerah perkotaan. Pendinginan radiatif lebih dominan ketika kecepatan angin rendah dan langit cerah, dan memang, UHI paling besar pada malam hari dalam kondisi ini.

Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC) – Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim adalah badan antarpemerintah Perserikatan Bangsa-Bangsa yang bertanggung jawab untuk memajukan pengetahuan kita tentang perubahan iklim yang disebabkan oleh manusia. Badan ini didirikan pada tahun 1988 oleh Organisasi Meteorologi Dunia (WMO) dan Program Lingkungan Perserikatan Bangsa-Bangsa (UNEP) dan kemudian disahkan oleh Majelis Umum Perserikatan Bangsa-Bangsa. Berbasis di Jenewa, Swiss, badan ini terdiri dari 195 negara anggota. IPCC diatur oleh negara-negara anggotanya, yang memilih Dewan Ilmuwan untuk bertugas selama siklus penilaian (biasanya enam hingga tujuh tahun). IPCC didukung oleh Sekretariat dan berbagai Unit Pendukung Teknis, yang terdiri dari kelompok kerja dan gugus tugas khusus.

IPCC menyediakan informasi ilmiah yang objektif dan komprehensif tentang perubahan iklim yang disebabkan oleh manusia, termasuk dampak dan risiko alamiah, politik, dan ekonomi, serta kemungkinan respons. IPCC tidak melakukan penelitian sendiri atau memantau perubahan iklim; sebaliknya, mereka melakukan tinjauan sistematis secara berkala terhadap semua literatur yang relevan yang telah dipublikasikan. Ribuan ilmuwan dan pakar lainnya secara sukarela meninjau data dan menyusun temuan utama dalam laporan penilaian untuk para pembuat kebijakan dan masyarakat.

IPCC adalah otoritas yang diakui secara internasional dalam bidang perubahan iklim, dan karyanya mendapat dukungan luas di antara para ilmuwan iklim terkemuka dan pemerintah. Laporan-laporannya memainkan peran kunci dalam Konvensi Kerangka Kerja Perserikatan Bangsa-Bangsa tentang Perubahan Iklim (UNFCCC), dengan Laporan Penilaian Kelima yang secara signifikan memengaruhi Perjanjian Paris 2015 yang menjadi tonggak sejarah. IPCC, bersama dengan Al Gore, dianugerahi Hadiah Nobel Perdamaian pada tahun 2007 atas kontribusinya terhadap pemahaman kita tentang perubahan iklim.

Pada tahun 2015, IPCC memulai siklus penilaian keenamnya, yang dijadwalkan selesai pada tahun 2023. Pada Agustus 2021, IPCC menerbitkan kontribusi Kelompok Kerja I untuk Laporan Penilaian Keenam (IPCC AR6) tentang dasar fisik perubahan iklim, yang oleh The Guardian digambarkan sebagai peringatan paling serius tentang perubahan iklim yang besar, tak terhindarkan, dan tak dapat diubah—sebuah topik yang diangkat oleh banyak surat kabar di seluruh dunia. Pada 28 Februari 2022, IPCC menerbitkan laporan Kelompok Kerja II tentang dampak dan adaptasi. Kontribusi Kelompok Kerja III untuk Laporan Penilaian Keenam, tentang mitigasi perubahan iklim, diterbitkan pada 4 April 2022. Laporan Penilaian Keenam dijadwalkan akan diakhiri dengan laporan sintesis pada Maret 2023.

Selama periode Laporan Penilaian Keenam, IPCC menerbitkan tiga laporan khusus: Laporan Khusus tentang Pemanasan Global 1,5 °C pada tahun 2018, dan Laporan Khusus tentang Perubahan Iklim dan Daratan (SRCCL) serta Laporan Khusus tentang Samudra dan Kriosfer dalam Perubahan Iklim (SROCC), keduanya pada tahun 2019. IPCC juga memperbarui metodologinya pada tahun 2019. Oleh karena itu, siklus penilaian keenam telah digambarkan sebagai yang paling ambisius dalam sejarah IPCC.

Perbedaan suhu akibat efek pulau panas perkotaan tidak hanya lebih besar di malam hari daripada siang hari, tetapi juga lebih besar di musim dingin daripada musim panas. Hal ini terutama berlaku di daerah bersalju, karena salju biasanya bertahan lebih singkat di kota daripada di daerah pedesaan sekitarnya (ini disebabkan oleh kapasitas isolasi kota yang lebih besar serta aktivitas manusia seperti pembajakan). Hal ini mengurangi albedo (ukuran kecerahan suatu benda) di kota, sehingga memperkuat efek pemanasan. Kecepatan angin yang lebih tinggi di daerah pedesaan, terutama di musim dingin, juga dapat berkontribusi pada suhu yang lebih dingin dibandingkan dengan daerah perkotaan. Di daerah dengan musim hujan dan musim kering yang berbeda, efek pulau panas perkotaan lebih terasa selama musim kering. Konstanta waktu termal tanah lembap jauh lebih tinggi daripada tanah kering. Akibatnya, tanah lembap di daerah pedesaan mendingin lebih lambat daripada tanah kering, membantu meminimalkan perbedaan suhu malam hari antara daerah perkotaan dan pedesaan.

Jika suatu kota atau kotamadya memiliki sistem pemantauan cuaca yang baik, efek pulau panas perkotaan (UHI) dapat diukur secara langsung. Alternatifnya, simulasi kompleks lokasi tersebut dapat digunakan untuk menghitung UHI, atau metode perkiraan empiris dapat diterapkan. Model-model tersebut memungkinkan penggabungan UHI ke dalam perkiraan peningkatan suhu di masa depan di kota-kota akibat perubahan iklim.

Pada tahun 1969, Leonard O. Myrup menerbitkan kajian numerik komprehensif pertama untuk memprediksi efek pulau panas perkotaan (UHI). Dalam karyanya, ia memberikan gambaran umum tentang UHI dan mengkritik teori-teori yang ada karena terlalu kualitatif. Sebuah model anggaran energi numerik umum dijelaskan dan diterapkan pada atmosfer perkotaan. Perhitungan untuk beberapa kasus khusus, serta analisis sensitivitas, disajikan. Model tersebut terbukti secara akurat memprediksi besarnya surplus suhu perkotaan. Efek pulau panas merupakan hasil bersih dari beberapa proses fisik yang saling bersaing. Secara umum, pengurangan penguapan di pusat kota dan sifat termal bahan bangunan dan perkerasan perkotaan merupakan parameter dominan. Diusulkan bahwa model semacam itu dapat digunakan dalam perhitungan teknik untuk meningkatkan iklim kota yang ada dan yang akan datang.

Aspal +
Parkir aspal & pembangkit listrik tenaga surya di tempat parkir mobil
= Perluasan fungsionalitas & peningkatan kepadatan
= Langkah untuk mengatasi fenomena pulau panas perkotaan

Aspal semakin populer digunakan untuk melapisi permukaan kota dalam beberapa tahun terakhir. Hal ini disebabkan karena aspal merupakan permukaan yang sangat tahan lama dan murah. Namun, aspal juga memiliki beberapa kekurangan, terutama jika digunakan dalam jumlah besar di daerah perkotaan.

Salah satu kelemahan terbesar aspal adalah penyerapan panasnya yang signifikan. Ini menjadi masalah karena kota-kota sudah sangat panas selama bulan-bulan musim panas, dan banyaknya permukaan aspal memperparah panas tersebut. Akibatnya, penduduk kota sangat menderita karena panas, dan bahkan dapat menyebabkan masalah kesehatan.

Pemanasan berlebihan di perkotaan merupakan masalah utama yang disebabkan oleh penggunaan aspal. Beberapa pilihan tersedia untuk mengatasi masalah ini. Salah satunya adalah dengan menciptakan lebih banyak ruang hijau di kota, karena pohon dan tanaman dapat menyerap panas. Penggunaan carport tenaga surya atau fasilitas parkir tenaga surya juga dapat membantu mengurangi panas perkotaan. Fasilitas ini dilengkapi dengan modul fotovoltaik yang memanfaatkan energi matahari untuk menghasilkan listrik. Pada saat yang sama, fasilitas ini memberikan naungan, sehingga mengurangi pemanasan di area sekitarnya.

Oleh karena itu, carport tenaga surya dan fasilitas parkir tenaga surya merupakan cara yang baik untuk mengurangi efek pulau panas perkotaan. Selain berkelanjutan karena tidak membakar bahan bakar fosil dan karenanya tidak menghasilkan emisi CO2, fasilitas ini juga membantu membuat suhu perkotaan lebih nyaman.

Sebuah studi oleh DeLorean Power di Swiss menemukan bahwa perilaku parkir karyawan idealnya sesuai dengan jumlah energi surya yang dihasilkan. Jarak tempuh harian kendaraan listrik dapat ditempuh hampir dalam segala cuaca, dan energi berlebih dapat dialirkan ke jaringan listrik. Pembangkitan energi surya tahunan di tempat parkir sesuai dengan kebutuhan energi kendaraan. Tempat parkir tenaga surya memiliki potensi terbesar untuk pembangkitan listrik di antara semua sektor infrastruktur. Di Swiss, terdapat sekitar dua tempat parkir yang tersedia untuk setiap mobil terdaftar. Di wilayah yang sesuai, ini dapat menghasilkan lebih dari 10 terawatt-jam energi surya per tahun (15% dari konsumsi listrik saat ini). "Sungguh mengejutkan betapa sedikitnya instalasi percontohan yang ada," kata para penulis studi tersebut. Selain itu, atap seperti itu melindungi mobil dari cuaca dan mengurangi penumpukan panas di musim panas.

Menurut analisis Kantor Statistik Federal (FSO), Swiss memiliki setidaknya 5 juta tempat parkir di atas tanah (6.400 hektar) dengan sekitar 4,7 juta mobil penumpang terdaftar. Area parkir ini dicatat menggunakan metode digital yang hanya mengidentifikasi area yang lebih besar dan berdekatan, bukan tempat parkir individual. Oleh karena itu, para ahli lalu lintas memperkirakan bahwa terdapat antara 8 hingga 10 juta tempat parkir. Itu berarti sekitar dua tempat parkir per mobil.

Menurut studi lain, “Pembangkit Listrik Tenaga Surya untuk Fasilitas Infrastruktur dan Area Konversi,” area parkir di atas tanah atau area parkir terbuka memiliki potensi PV terbesar di antara semua area infrastruktur. Area-area ini dapat memasok hingga 10 terawatt-jam (TWh) listrik PV per tahun. Hal ini menjadikan total produksi listrik di Swiss mencapai 65,5 TWh.

Luas area parkir rata-rata adalah 12,5 meter persegi (2,5 meter x 5 meter). Ini juga merupakan area yang harus ditutupi oleh atap surya. Hasil energi dari sistem PV bergantung pada banyak faktor, termasuk iradiasi matahari, efisiensi komponen, dan orientasi modul. Di Thurgau, sekitar 1000 kWh listrik per tahun dapat dihasilkan dengan kapasitas PV terpasang sebesar 1 kW (1000 kWh per 1 kWp).

Tergantung pada modul PV yang digunakan, 1 kWp membutuhkan kapasitas terpasang 4 hingga 8 meter persegi. Studi ini mengasumsikan 5 m² per kWp. Oleh karena itu, lahan parkir seluas 12,5 m² dengan sistem 2,5 kWp dapat dipasang, menghasilkan 2.500 kWh energi surya per tahun. Konsumsi rata-rata rumah tangga Swiss sekitar 4.500 kWh/tahun (tidak termasuk pemanasan, ventilasi, dan kendaraan listrik).

Desain modular sistem carport memiliki keunggulan, memungkinkan atap disesuaikan dengan hampir semua ruang parkir, sehingga memastikan pemanfaatan area parkir yang baik secara berkelanjutan dan menjamin kemampuan perluasan.

Modul bifacial memungkinkan peningkatan transmisi cahaya melalui carport. Hal ini menarik secara visual dan menghasilkan hasil energi surya yang lebih tinggi, karena modul PV ini juga dapat memanfaatkan cahaya yang masuk dari bawah, sehingga menghasilkan energi 10-20% lebih banyak. Saat ini, teknologi bifacial belum banyak digunakan karena kelayakan ekonominya belum terjamin karena harga modul yang lebih tinggi. Namun, diharapkan teknologi ini akan lebih mapan di tahun-tahun mendatang.

Pada sistem carport surya modular dan skalabel 4+2+ kami, yang menggunakan modul semi-transparan dan bifacial, poin-poin ini berlaku dan sudah menjadi alternatif tambahan yang kompetitif dari segi harga:

Opsi atap tenaga surya khusus untuk kendaraan – Gambar: Xpert.Digital

Informasi selengkapnya di sini:

• Fakta dan angka: Kanopi tenaga surya, kanopi dengan atap tenaga surya, perbandingan pilihan atap dan contoh lahan parkir dengan hasil listrik

Limitless: Sistem carport tenaga surya modular dan skalabel untuk mobil dan truk

Limitless: Sistem carport tenaga surya modular dan skalabel untuk mobil dan truk

Spesifikasi teknis: Sistem carport tenaga surya modular dan dapat diskalakan untuk mobil dan truk

Spesifikasi teknis: Sistem carport tenaga surya modular dan dapat diskalakan untuk mobil dan truk

Keunggulan secara sekilas:

• Desain yang fleksibel dan modular (dapat diskalakan)
• Tinggi bebas hambatan untuk mobil mulai dari 2,66 m (dapat diperpanjang hingga 4,5 m atau lebih untuk truk)
• Kedalaman ruang parkir untuk mobil hingga 6,1 m, sisi seberang hingga 12,5 m dimungkinkan.
  Kedalaman tergantung pada dimensi modul surya yang digunakan.
• Sistem carport tenaga surya ini dirancang secara optimal untuk modul surya semi-transparan dengan
  transmisi cahaya 12%/40% (!) – dan bersertifikasi untuk pemasangan di atas kepala.
• Tersedia pilihan dengan pencahayaan LED yang kuat, dapat diredupkan, dan dilengkapi dengan kontrol gerak
• Juga cocok untuk tempat parkir dengan posisi miring
• Tidak ada biaya tersembunyi terkait pondasi.
  Penggunaan pondasi titik (opsi paling ekonomis, tidak diperlukan penggalian ekstensif untuk pelat beton dll. demi stabilitas struktural) atau pemasangan dengan pelat dasar, tergantung pada kondisi tanah/aspal yang ada.

Sumber lebih lanjut:

• Faktor biaya pondasi tanah untuk carport tenaga surya
• Kanopi tenaga surya di tempat standar tidak lagi berlaku – Solusi optimal untuk setiap tantangan dengan atap tenaga surya untuk ruang parkir terbuka
• Sistem carport tenaga surya: Manakah pilihan yang lebih baik dan/atau lebih hemat biaya?
• Strategi carport tenaga surya untuk ruang parkir terbuka
• Sistem carport tenaga surya modular untuk semua aplikasi dan situasi

Sistem carport tenaga surya untuk truk

Karena teknologi kolom 4+2+ menawarkan solusi paling fleksibel (baik secara teknis maupun dari segi harga) untuk sistem atap tempat parkir, teknologi ini juga dapat dengan mudah diperluas dan diterapkan pada kendaraan yang lebih besar seperti truk dengan modifikasi yang sesuai.

Koloni semut di pulau panas perkotaan memiliki peningkatan toleransi terhadap panas tanpa mengorbankan toleransi mereka terhadap dingin.

Spesies yang mampu beradaptasi dengan baik dapat memanfaatkan kondisi yang diciptakan oleh pulau panas perkotaan untuk berkembang di wilayah di luar jangkauan normal mereka. Contohnya termasuk kelelawar buah berkepala abu-abu (Pteropus poliocephalus) dan tokek rumah (Hemidactylus frenatus). Kelelawar buah berkepala abu-abu yang ditemukan di Melbourne, Australia, mengkolonisasi habitat perkotaan setelah suhu di sana meningkat. Peningkatan suhu dan musim dingin yang lebih hangat membuat iklim perkotaan lebih mirip dengan habitat spesies yang lebih utara di alam liar.

Upaya untuk mengurangi dan mengelola fenomena pulau panas perkotaan mengurangi fluktuasi suhu dan ketersediaan makanan serta air. Di iklim sedang, pulau panas perkotaan memperpanjang musim tanam, sehingga mengubah strategi reproduksi spesies yang hidup di sana. Hal ini paling jelas terlihat pada efek pulau panas perkotaan terhadap suhu air. Karena suhu bangunan di dekatnya terkadang berbeda dari suhu udara permukaan lebih dari 28°C, curah hujan menghangat dengan cepat, menyebabkan limpasan ke sungai, danau, dan perairan lainnya (atau badan air lainnya) mengalami polusi termal yang berlebihan. Peningkatan polusi termal ini berpotensi meningkatkan suhu air sebesar 11 hingga 17°C (20 hingga 30°F). Peningkatan ini menyebabkan stres dan guncangan termal bagi spesies ikan yang hidup di perairan tersebut karena perubahan suhu yang cepat di habitat mereka.

Pulau panas perkotaan, yang disebabkan oleh kota-kota, telah mengubah proses seleksi alam. Tekanan seleksi seperti variasi temporal dalam makanan, predator, dan air berkurang, memungkinkan berbagai kekuatan seleksi baru untuk berperan. Misalnya, terdapat lebih banyak serangga di habitat perkotaan daripada di daerah pedesaan. Serangga bersifat ektotermik, artinya mereka bergantung pada suhu lingkungan untuk mengatur suhu tubuh mereka, sehingga iklim perkotaan yang lebih hangat ideal untuk kelangsungan hidup mereka. Sebuah studi tentang Parthenolecanium quercifex (serangga sisik pohon ek) yang dilakukan di Raleigh, North Carolina, menunjukkan bahwa spesies tertentu ini lebih menyukai iklim yang lebih hangat dan oleh karena itu lebih banyak ditemukan di habitat perkotaan daripada di pohon ek di daerah pedesaan. Seiring waktu, mereka telah beradaptasi untuk berkembang di iklim yang lebih hangat daripada yang lebih dingin.

Keberadaan spesies non-asli sangat bergantung pada aktivitas manusia. Contoh utamanya adalah populasi burung layang-layang tebing yang bersarang di bawah atap bangunan di daerah perkotaan. Mereka memanfaatkan perlindungan yang diberikan manusia di bagian atas bangunan, yang menyebabkan peningkatan populasi mereka karena adanya tempat berlindung tambahan dan berkurangnya tekanan predator.

Selain pengaruhnya terhadap suhu, suhu ultra-tinggi (UHI) dapat memiliki efek sekunder pada meteorologi lokal, termasuk perubahan pola angin lokal, perkembangan awan dan kabut, kelembapan, dan curah hujan. Panas tambahan yang dihasilkan oleh UHI menyebabkan pergerakan ke atas yang lebih kuat, yang dapat memicu aktivitas hujan dan badai petir tambahan. Lebih lanjut, UHI menciptakan area tekanan rendah lokal di siang hari, menarik udara yang relatif lembap dari daerah pedesaan sekitarnya, yang dapat menyebabkan kondisi yang lebih menguntungkan untuk pembentukan awan. Jumlah curah hujan di daerah bayangan hujan kota meningkat sebesar 48% hingga 116%. Sebagian sebagai konsekuensi dari pemanasan ini, curah hujan bulanan dalam radius 20 mil (32 km) hingga 40 mil (64 km) di hilir kota sekitar 28% lebih tinggi daripada di hulu. Di beberapa kota, total curah hujan telah meningkat sebesar 51%.

Di beberapa daerah, penelitian menunjukkan bahwa daerah metropolitan kurang rentan terhadap tornado lemah karena pencampuran turbulen yang disebabkan oleh efek pulau panas perkotaan. Dengan menggunakan citra satelit, para peneliti menemukan bahwa iklim perkotaan memiliki dampak yang nyata pada musim tanam hingga 10 kilometer (6,2 mil) dari batas kota. Di 70 kota di Amerika Utara bagian timur, musim tanam di daerah perkotaan sekitar 15 hari lebih lama daripada di daerah pedesaan di luar pengaruh kota.

Studi di Tiongkok menunjukkan bahwa efek pulau panas perkotaan berkontribusi terhadap pemanasan global sekitar 30%. Di sisi lain, perbandingan antara daerah perkotaan dan pedesaan pada tahun 1999 menunjukkan bahwa efek pulau panas perkotaan hanya memiliki pengaruh kecil terhadap perkembangan suhu rata-rata global. Sebuah studi menyimpulkan bahwa kota-kota mengubah iklim di area yang dua hingga empat kali lebih besar dari luas permukaannya sendiri. Studi lain menyatakan bahwa pulau panas perkotaan memengaruhi iklim global dengan memengaruhi arus jet. Beberapa studi menunjukkan bahwa efek pulau panas semakin nyata seiring dengan perkembangan perubahan iklim.

Pulau panas perkotaan (Urban Heat Island/UHI) dapat secara langsung memengaruhi kesehatan dan kesejahteraan penduduk kota. Di Amerika Serikat saja, rata-rata 1.000 orang meninggal setiap tahun akibat panas ekstrem. Karena UHI ditandai dengan suhu yang tinggi, UHI berpotensi meningkatkan intensitas dan durasi gelombang panas di kota-kota. Penelitian menunjukkan bahwa angka kematian selama gelombang panas meningkat secara eksponensial dengan suhu puncak, efek yang diperkuat oleh UHI. Jumlah orang yang terpapar suhu ekstrem meningkat akibat pemanasan yang disebabkan oleh UHI. Efek UHI di malam hari dapat sangat berbahaya selama gelombang panas, karena menghilangkan pendinginan malam hari yang ditemukan di daerah pedesaan bagi penduduk kota.

Penelitian di Amerika Serikat menunjukkan bahwa hubungan antara suhu ekstrem dan angka kematian bervariasi menurut lokasi. Panas cenderung meningkatkan risiko kematian di kota-kota utara dibandingkan di wilayah selatan. Misalnya, ketika Chicago, Denver, atau New York mengalami suhu musim panas yang luar biasa panas, peningkatan penyakit dan kematian dapat diperkirakan. Sebaliknya, bagian negara yang beriklim sedang hingga panas sepanjang tahun menghadapi risiko kesehatan masyarakat yang lebih rendah akibat panas yang berlebihan. Penelitian menunjukkan bahwa penduduk kota-kota selatan seperti Miami, Tampa, Los Angeles, dan Phoenix lebih terbiasa dengan cuaca panas dan karenanya kurang rentan terhadap kematian terkait panas. Namun secara keseluruhan, orang-orang di Amerika Serikat tampaknya semakin terbiasa dengan suhu yang lebih panas setiap dekadenya, meskipun hal ini mungkin disebabkan oleh infrastruktur yang lebih baik, bangunan yang lebih modern, dan kesadaran publik yang lebih besar.

Telah dilaporkan bahwa suhu yang lebih tinggi dapat menyebabkan serangan panas, kelelahan akibat panas, pingsan akibat panas, dan kram akibat panas. Beberapa penelitian juga telah menyelidiki bagaimana serangan panas yang parah dapat menyebabkan kerusakan permanen pada sistem organ. Kerusakan ini dapat meningkatkan risiko kematian dini karena dapat mengakibatkan gangguan fungsi organ yang parah. Komplikasi lain dari serangan panas termasuk sindrom gangguan pernapasan pada orang dewasa dan koagulasi intravaskular diseminata (DIC). Beberapa peneliti telah menemukan bahwa setiap gangguan kemampuan tubuh manusia untuk mengatur suhu tubuh secara teoritis meningkatkan risiko kematian. Ini termasuk kondisi yang dapat memengaruhi mobilitas, kesadaran, atau perilaku seseorang. Para peneliti telah menemukan bahwa orang dengan masalah kognitif (misalnya, depresi, demensia, penyakit Parkinson) lebih rentan pada suhu tinggi dan perlu sangat berhati-hati, karena panas telah terbukti memengaruhi kinerja kognitif hingga berbagai tingkat. Orang dengan diabetes, obesitas, kurang tidur, atau penyakit kardiovaskular/serebrovaskular harus menghindari paparan panas yang berlebihan. Beberapa obat umum yang memengaruhi pengaturan suhu tubuh juga dapat meningkatkan risiko kematian. Ini termasuk antikolinergik, diuretik, fenotiazin, dan barbiturat. Panas dapat memengaruhi tidak hanya kesehatan tetapi juga perilaku. Sebuah studi di AS menunjukkan bahwa panas dapat membuat orang lebih mudah tersinggung dan agresif, mencatat bahwa jumlah kejahatan kekerasan meningkat sebesar 4,58 per 100.000 untuk setiap kenaikan satu derajat Celcius pada suhu.

Seorang peneliti menemukan bahwa intensitas UHI (Urban Heat Island) yang tinggi berkorelasi dengan peningkatan konsentrasi polutan udara, yang menumpuk di malam hari dan dapat memengaruhi kualitas udara pada hari berikutnya. Polutan ini meliputi senyawa organik volatil, karbon monoksida, nitrogen oksida, dan partikel debu. Produksi polutan ini, dikombinasikan dengan suhu yang lebih tinggi di UHI, dapat mempercepat pembentukan ozon. Ozon permukaan dianggap sebagai polutan berbahaya. Studi menunjukkan bahwa suhu yang lebih tinggi di UHI dapat meningkatkan jumlah hari yang tercemar, tetapi juga menunjukkan bahwa faktor lain (misalnya, tekanan udara, tutupan awan, kecepatan angin) juga dapat memengaruhi polusi. Studi dari Hong Kong menemukan bahwa lingkungan dengan ventilasi udara luar perkotaan yang lebih buruk cenderung mengalami efek pulau panas perkotaan yang lebih kuat dan memiliki angka kematian keseluruhan yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan daerah dengan ventilasi yang lebih baik.

Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit (CDC) mencatat bahwa “sulit untuk membuat prediksi yang valid tentang penyakit dan kematian terkait panas di bawah berbagai skenario perubahan iklim” dan bahwa “kematian terkait panas dapat dicegah, seperti yang ditunjukkan oleh penurunan angka kematian secara keseluruhan selama peristiwa panas dalam 35 tahun terakhir.” Namun, beberapa penelitian menunjukkan bahwa dampak kesehatan dari UHI (Urban Heat Island) mungkin tidak proporsional, karena efeknya dapat terdistribusi secara tidak merata berdasarkan usia, etnis, dan status sosial ekonomi. Hal ini menimbulkan kemungkinan bahwa dampak kesehatan dari UHI merupakan isu keadilan lingkungan.