Impatto dell'urbanizzazione: isola di calore urbana o urbana - evitata attraverso la copertura solare durante la generazione di elettricità

Un’isola di calore urbana è un’area urbana o metropolitana che è significativamente più calda delle aree rurali circostanti a causa delle attività umane. La differenza di temperatura è solitamente maggiore di notte che di giorno ed è più evidente quando i venti sono leggeri. L'UHI è particolarmente evidente in estate e in inverno. La causa principale dell'effetto UHI è il cambiamento della superficie terrestre. Uno studio ha dimostrato che le isole di calore possono essere influenzate dalla vicinanza a diversi tipi di copertura del suolo, in modo tale che la vicinanza a terreni sterili provoca il riscaldamento del suolo urbano, mentre la vicinanza alla vegetazione lo rende più fresco. Un altro fattore è il calore disperso generato dal consumo di energia. Man mano che un centro abitato cresce, la sua superficie aumenta e la temperatura media aumenta. Viene utilizzato anche il termine isola di calore; può essere utilizzato per qualsiasi area relativamente più calda dell'area circostante, ma generalmente si riferisce ad aree disturbate dall'uomo.

Le precipitazioni mensili sono maggiori nelle zone a ridosso delle città, in parte a causa dell'UHI. L’aumento del caldo nei centri urbani allunga le stagioni di crescita e riduce il verificarsi di deboli tornado. L’UHI peggiora la qualità dell’aria aumentando la produzione di inquinanti come l’ozono, e peggiora la qualità dell’acqua poiché l’acqua più calda scorre nei fiumi della regione e mette a dura prova i loro ecosistemi.

Non tutte le città hanno un’isola di calore urbana pronunciata e le caratteristiche dell’isola di calore dipendono fortemente dal clima di fondo dell’area in cui si trova la città. L’effetto isola di calore urbano può essere ridotto dai tetti verdi, dal raffreddamento radiativo passivo diurno e dall’uso di superfici di colore chiaro nelle aree urbane che riflettono più luce solare e assorbono meno calore. L’urbanizzazione ha esacerbato gli impatti dei cambiamenti climatici nelle città.

Il fenomeno fu studiato e descritto per la prima volta da Luke Howard nel 1810, sebbene non fosse lui a dare il nome al fenomeno. Le ricerche sull'atmosfera urbana continuarono nel XIX secolo. Tra gli anni ’20 e ’40, ricercatori in Europa, Messico, India, Giappone e Stati Uniti cercarono nuovi metodi per comprendere il fenomeno nel campo emergente della climatologia locale, o meteorologia su microscala. Nel 1929, Albert Peppler usò il termine “isola di calore urbana”, che è considerato il primo esempio di isola di calore urbana. Tra il 1990 e il 2000 sono stati pubblicati annualmente circa 30 studi; Nel 2010 questo numero era salito a 100 e nel 2015 erano già più di 300.

Esistono diverse cause di un’isola di calore urbana. Le superfici scure assorbono molta più radiazione solare, il che fa sì che le strade e gli edifici nelle aree urbane si surriscaldino maggiormente durante il giorno rispetto alle aree suburbane e rurali. I materiali comunemente utilizzati per pavimentazioni e tetti nelle aree urbane, come cemento e asfalto, hanno proprietà termiche di massa (comprese capacità termica e conduttività termica) e proprietà radiative superficiali (albedo ed emissività) significativamente diverse rispetto alle aree rurali circostanti. Ciò modifica il bilancio energetico dell’area urbana, spesso determinando temperature più elevate rispetto alle aree rurali circostanti]. Un altro motivo importante è la mancanza di evapotraspirazione (ad esempio a causa della mancanza di vegetazione) nelle aree urbane. Il servizio forestale degli Stati Uniti ha scoperto nel 2018 che le città degli Stati Uniti perdevano 36 milioni di alberi ogni anno. Con il declino della vegetazione, le città perdono anche l’ombra e l’effetto rinfrescante degli alberi attraverso l’evaporazione.

Altre cause di UHI sono dovute ad effetti geometrici. Gli edifici alti in molte aree urbane forniscono molteplici superfici per riflettere e assorbire la luce solare, aumentando l’efficienza del riscaldamento delle aree urbane. Questo è chiamato “effetto canyon urbano”. Un altro effetto degli edifici è il blocco del vento, che impedisce anche il raffreddamento per convezione e la rimozione delle sostanze inquinanti. Anche il calore di scarto proveniente da automobili, aria condizionata, industria e altre fonti contribuisce all’effetto UHI. Anche alti livelli di inquinamento nelle aree urbane possono aumentare l’UHI, poiché molte forme di inquinamento alterano le proprietà radiative dell’atmosfera. L’UHI non aumenta solo la temperatura nelle città, ma anche la concentrazione di ozono, poiché l’ozono è un gas serra la cui formazione accelera con l’aumento della temperatura.

Nella maggior parte delle città, la differenza di temperatura tra le aree urbane e quelle rurali circostanti è maggiore durante la notte. Anche se la differenza di temperatura è significativa tutto l'anno, in genere è maggiore in inverno. La differenza di temperatura tipica tra il centro città e i campi circostanti è di diversi gradi. La differenza di temperatura tra il centro città e la periferia circostante viene talvolta menzionata nei bollettini meteorologici, ad es. B. 20°C in centro città, 18°C ​​in periferia. La temperatura media annuale dell’aria di una città con una popolazione di 1 milione o più abitanti può essere di 1,0-3,0 °C più calda rispetto all’area circostante. La sera la differenza può arrivare fino a 12 °C.

L’UHI può essere definito come la differenza di temperatura dell’aria (Canopy UHI) o la differenza di temperatura superficiale (Surface UHI) tra le aree urbane e rurali. Entrambi hanno variabilità diurna e stagionale leggermente diversa e hanno cause diverse.

L’IPCC ha osservato che “è noto che le isole di calore urbane aumentano le temperature notturne più di quelle diurne rispetto alle aree non urbane”. Ad esempio, a Barcellona, ​​​​in Spagna, le temperature massime giornaliere sono più fresche di 0,2 °C e le temperature minime sono più calde di 2,9 °C rispetto a una vicina stazione rurale. Una descrizione del primo rapporto UHI di Luke Howard alla fine degli anni 1810 afferma che il centro di Londra è 2,1°C più caldo di notte rispetto all’area circostante. Sebbene la temperatura dell’aria più calda all’interno dell’UHI sia generalmente avvertita più chiaramente di notte, le isole di calore urbane mostrano un comportamento diurno significativo e alquanto paradossale. La differenza di temperatura dell'aria tra l'UHI e l'area circostante è elevata di notte e ridotta durante il giorno. È vero il contrario per le temperature cutanee del paesaggio urbano all’interno dell’UHI.

Durante il giorno, soprattutto quando il cielo è sereno, le superfici urbane si riscaldano assorbendo la radiazione solare. Le superfici nelle aree urbane tendono a riscaldarsi più velocemente di quelle nelle aree rurali circostanti. Grazie alla loro elevata capacità termica, le superfici urbane si comportano come un enorme serbatoio di energia termica. Ad esempio, il calcestruzzo può immagazzinare circa 2.000 volte più calore di un volume equivalente di aria. Pertanto, l’elevata temperatura superficiale diurna all’interno dell’UHI può essere facilmente rilevata mediante telerilevamento termico. Come spesso accade con il riscaldamento diurno, questo riscaldamento provoca anche venti convettivi all’interno dello strato limite urbano. Si suggerisce che, a causa della risultante miscelazione atmosferica, la perturbazione della temperatura dell'aria all'interno dell'UHI sia generalmente minima o inesistente durante il giorno, sebbene le temperature superficiali possano raggiungere valori estremamente elevati.

Di notte la situazione si inverte. L'assenza di riscaldamento solare porta ad una diminuzione della convezione atmosferica e alla stabilizzazione dello strato limite urbano. Se la stabilizzazione è sufficiente si forma uno strato di inversione. Ciò intrappola l’aria urbana vicino alla superficie e mantiene calda l’aria superficiale proveniente dalle aree urbane ancora calde, con conseguente temperatura dell’aria notturna più calda all’interno dell’UHI. Oltre alle proprietà di ritenzione del calore delle aree urbane, il massimo notturno nei canyon urbani potrebbe anche essere dovuto al fatto che la vista del cielo è bloccata durante il raffreddamento: le superfici perdono calore durante la notte principalmente attraverso l’irraggiamento verso il cielo relativamente fresco, e questo viene assorbito dagli edifici di un'area urbana bloccata. Il raffreddamento radiativo è più dominante quando la velocità del vento è bassa e il cielo è sereno, e in effetti in queste condizioni l’UHI è maggiore di notte.

Il Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici (IPCC) – Il Gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici è un organismo intergovernativo delle Nazioni Unite responsabile dell’avanzamento della conoscenza sui cambiamenti climatici causati dall’uomo. È stato istituito nel 1988 dall’Organizzazione Meteorologica Mondiale (OMM) e dal Programma delle Nazioni Unite per l’Ambiente (UNEP) e successivamente approvato dall’Assemblea Generale delle Nazioni Unite. Ha sede a Ginevra, in Svizzera, ed è composta da 195 Stati membri. L’IPCC è governato dai suoi stati membri, che eleggono un consiglio di scienziati che prestano servizio per la durata di un ciclo di valutazione (in genere da sei a sette anni). L’IPCC è supportato da un segretariato e da varie unità di supporto tecnico composte da gruppi di lavoro e task force specializzati.

L’IPCC fornisce informazioni scientifiche obiettive e complete sui cambiamenti climatici causati dall’uomo, compresi gli impatti e i rischi naturali, politici ed economici e le possibili risposte. L’IPCC non conduce ricerche proprie né monitora i cambiamenti climatici, ma piuttosto effettua una revisione regolare e sistematica di tutta la letteratura pubblicata pertinente. Migliaia di scienziati e altri esperti si offrono volontari per esaminare i dati e compilare i risultati chiave in “rapporti di valutazione” per i politici e il pubblico.

L’IPCC è un’autorità riconosciuta a livello internazionale sul cambiamento climatico e il suo lavoro è ampiamente sostenuto da importanti scienziati e governi del clima. I suoi rapporti svolgono un ruolo chiave nella Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC), con il Quinto rapporto di valutazione che influenza in modo significativo lo storico accordo di Parigi del 2015. L’IPCC ha condiviso il Premio Nobel per la Pace con Al Gore nel 2007 per il suo contributo alla comprensione del cambiamento climatico.

Nel 2015 l’IPCC ha avviato il sesto ciclo di valutazione, che dovrebbe essere completato nel 2023. Nell’agosto 2021, l’IPCC ha pubblicato il contributo del Gruppo di lavoro I al Sesto rapporto di valutazione (IPCC AR6) sulle basi fisiche del cambiamento climatico, che il quotidiano The Guardian ha descritto come il più forte avvertimento finora “di grandi cambiamenti climatici inevitabili e irreversibili”. L'argomento discusso è stato ripreso da molti giornali in tutto il mondo. Il 28 febbraio 2022, l’IPCC ha pubblicato il rapporto del Gruppo di lavoro II sugli impatti e l’adattamento. Il contributo del Gruppo di Lavoro III sulla “Mitigazione del Cambiamento Climatico” al Sesto Rapporto di Valutazione è stato pubblicato il 4 aprile 2022. Si prevede che il Sesto Rapporto di Valutazione sarà completato con un rapporto di sintesi nel marzo 2023.

Durante il periodo del Sesto Rapporto di Valutazione, l’IPCC ha pubblicato tre rapporti speciali: lo Special Report on Global Warming of 1,5°C nel 2018, nonché lo Special Report on Climate Change and Land (SRCCL) e lo Special Report on Ocean and Cryosphere in a Changing Climate (SROCC), entrambi nel 2019. Ha inoltre aggiornato i suoi metodi nel 2019. Pertanto, il sesto ciclo di valutazione è stato descritto come il più ambizioso nella storia dell’IPCC.

La differenza di temperatura dell’isola di calore urbana non solo è maggiore di notte che di giorno, ma anche maggiore in inverno che in estate. Ciò è particolarmente vero nelle zone nevose, poiché le città tendono a trattenere la neve per un periodo di tempo più breve rispetto alle zone rurali circostanti (ciò è dovuto alla maggiore capacità isolante delle città e alle attività umane come l’aratura). Ciò riduce l'albedo (misura della luminosità di un corpo) della città e aumenta l'effetto riscaldante. Anche velocità del vento più elevate nelle aree rurali, soprattutto in inverno, possono contribuire a rendere le aree più fresche rispetto alle aree urbane. Nelle regioni con stagioni piovose e secche distinte, l’effetto isola di calore urbano è maggiore nella stagione secca. La costante di tempo termica del terreno umido è molto più elevata di quella del terreno asciutto. Di conseguenza, i terreni rurali umidi si raffreddano più lentamente rispetto ai terreni rurali asciutti, contribuendo a ridurre al minimo la differenza di temperatura notturna tra le aree urbane e quelle rurali.

Se una città o un comune dispone di un buon sistema di osservazione meteorologica, l’UHI può essere misurato direttamente. Un'alternativa consiste nell'utilizzare una simulazione complessa della posizione per calcolare l'UHI o utilizzare un metodo di approssimazione empirico. Tali modelli consentono di incorporare l’UHI nelle stime dei futuri aumenti di temperatura nelle città a causa dei cambiamenti climatici.

Leonard O. Myrup ha pubblicato il primo trattamento numerico completo per prevedere gli effetti dell'isola di calore urbana (UHI) nel 1969. Nel suo lavoro fornisce una panoramica dell'UHI e critica le teorie allora esistenti perché troppo qualitative. Un modello numerico generale del bilancio energetico viene descritto e applicato all'atmosfera urbana. Vengono presentati i calcoli per diversi casi particolari e un'analisi di sensibilità. Si è scoperto che il modello prevede la corretta entità dell’eccesso di temperatura urbana. L’effetto isola di calore è il risultato netto di diversi processi fisici concorrenti. In generale, i parametri dominanti sono la ridotta evaporazione nel centro cittadino e le proprietà termiche degli edifici urbani e dei materiali delle pavimentazioni. Si suggerisce che tale modello potrebbe essere utilizzato nei calcoli ingegneristici per migliorare il clima delle città esistenti e future.

Asfalto+
parcheggio in asfalto e generazione di energia tramite tettoia solare
= espansione di funzionalità e densificazione
= misura contro le isole di calore urbane

Negli ultimi anni l’asfalto è diventato sempre più popolare per la copertura delle città. Ciò è dovuto al fatto che l'asfalto è una superficie molto resistente ed economica. Tuttavia, l’asfalto presenta anche alcuni svantaggi, soprattutto se utilizzato in grandi quantità nelle aree urbane.

Uno dei maggiori svantaggi dell’asfalto è che riscalda moltissimo l’ambiente. Questo è un problema perché nei mesi estivi nelle città fa già molto caldo e le temperature aumentano ulteriormente a causa delle numerose superfici asfaltate. Ciò significa che gli abitanti delle città soffrono molto il caldo e possono anche causare problemi di salute.

Quindi il surriscaldamento delle città è un grosso problema causato dall’uso dell’asfalto. Esistono varie opzioni per contrastare questo problema. Una possibilità è creare più spazi verdi nelle città, poiché alberi e piante possono assorbire il calore. Anche l’uso di tettoie o sistemi di parcheggio solari può aiutare a ridurre il calore nelle città. Questi sistemi sono dotati di moduli fotovoltaici che sfruttano l'energia solare per generare energia elettrica. Allo stesso tempo forniscono ombra e quindi riducono il riscaldamento dell’ambiente circostante.

I posti auto coperti e i sistemi di parcheggio solari sono un buon modo per ridurre il surriscaldamento nelle città. Non solo sono sostenibili perché non bruciano combustibili fossili e quindi non producono emissioni di CO2, ma contribuiscono anche a rendere più confortevole la temperatura nelle città.

Uno studio condotto dalla svizzera "De Lorean Power" ha scoperto che il comportamento di parcheggio dei dipendenti corrisponde idealmente alla quantità di energia solare generata. Il chilometraggio giornaliero del veicolo elettrico può essere coperto quasi con qualsiasi condizione atmosferica e l'eccesso può essere immesso nella rete. La produzione annuale di energia solare nel parcheggio corrisponde al fabbisogno energetico del veicolo. I parcheggi solari hanno il maggiore potenziale di generazione di elettricità tra tutte le aree infrastrutturali. In Svizzera sono disponibili circa 2 posti auto per ogni automobile immatricolata. Nelle regioni disponibili, può generare oltre 10 terawattora di energia solare all’anno (il 15% dell’attuale consumo di elettricità). “È sorprendente quanto pochi siano gli impianti pilota”, affermano gli autori dello studio. Inoltre, un tetto di questo tipo protegge l'auto dagli elementi e riduce il calore dell'auto in estate.

Secondo una valutazione dell’Ufficio federale di statistica (UST), la Svizzera dispone di almeno 5 milioni di parcheggi fuori terra (6400 ettari) con circa 4,7 milioni di automobili immatricolate. Queste aree di parcheggio sono state registrate utilizzando un processo digitale che riconosce solo le aree adiacenti più grandi e non i singoli posti auto. Gli esperti del traffico prevedono quindi da 8 a 10 milioni di posti auto. Sono circa 2 per macchina.

Secondo l’altro studio “Produzione di energia solare per infrastrutture e aree di conversione”, i parcheggi fuori terra o all’aperto hanno il maggiore potenziale fotovoltaico di tutte le aree infrastrutturali. Queste aree possono fornire fino a 10 terawattora (TWh) di elettricità fotovoltaica all’anno. Ciò significa che la produzione totale di elettricità in Svizzera è di 65,5 TWh.

La superficie media del parcheggio è di 12,5 metri quadrati (2,5 metri x 5 metri). Questa è anche l'area che deve avere un tetto solare. Il rendimento energetico di un impianto fotovoltaico dipende da molti fattori, tra cui la radiazione solare, l'efficienza dei componenti e l'orientamento dei moduli. In Turgovia con 1 kW di potenza fotovoltaica installata si possono produrre circa 1000 kWh di corrente all'anno (1000 kWh per 1 kWp).

A seconda dei moduli fotovoltaici utilizzati, 1 kWp richiede una capacità installata da 4 a 8 metri quadrati. In questo studio vengono calcolati 5 m2 per kWp. Ciò significa che è possibile installare un parcheggio di 12,5 m2 con una potenza di 2,5 kWp, che genera 2.500 kWh di energia solare all'anno. Il consumo medio delle famiglie svizzere è di circa 4.500 kWh/anno (esclusi riscaldamento, ventilazione e veicoli elettrici).

La struttura modulare di un sistema di posto auto coperto è vantaggiosa e consente di adattare il tetto a quasi tutti i posti auto, garantendo così un buon utilizzo continuo del parcheggio e garantendo l'espandibilità.

Utilizzando moduli bifacciali, il posto auto coperto può essere reso trasparente. Ciò è visivamente molto interessante e porta a rendimenti solari più elevati, poiché i moduli fotovoltaici corrispondenti possono sfruttare anche la luce proveniente dal basso e fornire così un rendimento aggiuntivo del 10-20%. La tecnologia bifacciale attualmente non è molto utilizzata perché non è necessariamente conveniente a causa dei prezzi più elevati dei moduli. Si presume tuttavia che questa tecnologia si affermerà nei prossimi anni.

Nel nostro sistema di tettoia solare modulare e scalabile 4+2+, in cui vengono utilizzati moduli parzialmente trasparenti e bifacciali, si applicano questi punti e ora rappresentano anche un'alternativa di prezzo :

Varianti di tetto solare specifiche per veicoli – Immagine: Xpert.Digital

Maggiori informazioni qui:

• Numeri, dati, fatti: posto auto coperto solare, posto auto coperto con tetto solare, varianti di tetto a confronto e parcheggio modello con rendimento energetico

Senza limiti: sistema di tettoia solare modulare e scalabile per auto e camion

Senza limiti: sistema di tettoia solare modulare e scalabile per auto e camion

Dati tecnici: Sistema di tettoia solare modulare e scalabile per auto e camion

Dati tecnici: Sistema di tettoia solare modulare e scalabile per auto e camion

I vantaggi in breve:

• Design flessibile e modulare (scalabile).
• Altezza libera per auto da 2,66 m (espandibile a 4,5 m o più per camion)
• Profondità parcheggio per auto fino a 6,1 m, opposto possibile fino a 12,5 m
  La profondità dipende dalle dimensioni dei moduli solari utilizzati
• Il sistema di tettoia solare è progettato in modo ottimale per moduli solari parzialmente trasparenti
  12% / 40% di trasmissione della luce (!) - Con approvazione certificata per l'installazione sopraelevata
• A scelta con potente illuminazione a LED, dimmerabile e con controllo del movimento
• Utilizzabile anche per parcheggi con posizionamento inclinato
• Nessun costo nascosto per le fondazioni
  Utilizzo di fondazioni puntuali (variante più economica, nessun complesso scavo del terreno per lastre di cemento, ecc. necessario per la statica) o installazione con solette, a seconda delle condizioni del terreno/asfaltatura esistenti

Ulteriori fonti:

• Fattore di costo della fondazione del terreno per tettoie solari
• Tettoie solari dove non esiste più uno standard: la soluzione ottimale per ogni sfida con le coperture solari per parcheggi aperti
• Sistemi di tettoie solari: qual è l'opzione migliore e/o più economica?
• La strategia del posto auto coperto solare per parcheggi aperti
• Il sistema modulare di tettoia solare per tutte le applicazioni e casi

Sistema di tettoia solare per camion

Dato che la tecnologia 4+2+ colonne è la soluzione più flessibile (sia tecnicamente che in termini di prezzo) per un sistema di copertura per parcheggi, può essere facilmente ampliata e utilizzata anche per veicoli più grandi come i camion con le opportune modifiche .

Le colonie di formiche nelle isole di calore urbane hanno una maggiore tolleranza al calore senza compromettere la tolleranza al freddo.

Le specie che sono in grado di colonizzare bene possono trarre vantaggio dalle condizioni create dalle isole di calore urbane per prosperare in regioni al di fuori del loro range normale. Esempi di questo sono la volpe volante dalla testa grigia (Pteropus poliocephalus) e il geco domestico (Hemidactylus frenatus). Le volpi volanti dalla testa grigia, trovate a Melbourne, in Australia, colonizzarono gli habitat urbani dopo che le temperature aumentarono. A causa dell'aumento della temperatura e dei conseguenti inverni più caldi, il clima in città è più simile all'habitat settentrionale delle specie selvatiche.

I tentativi di contenere e gestire le isole di calore urbane riducono le fluttuazioni di temperatura e la disponibilità di cibo e acqua. Nei climi temperati, le isole di calore urbane prolungano la stagione di crescita e quindi modificano le strategie riproduttive delle specie che vi vivono. Ciò si osserva meglio nell’impatto che le isole di calore urbane hanno sulla temperatura dell’acqua. Poiché la temperatura degli edifici vicini a volte varia di oltre 28 °C (80 °F) rispetto alla temperatura dell'aria superficiale, le precipitazioni si riscaldano rapidamente, provocando il deflusso nei corsi d'acqua, laghi e fiumi vicini (o altri corpi idrici) creando calore eccessivo. i carichi portano. L'aumento dell'inquinamento termico può potenzialmente aumentare la temperatura dell'acqua da 11 a 17 ° C (da 20 a 30 ° F). Questo aumento fa sì che le specie ittiche che vivono nei corpi idrici subiscano stress termici e shock a causa del rapido cambiamento della temperatura nel loro habitat.

Le isole di calore urbane causate dalle città hanno alterato il processo di selezione naturale. Le pressioni selettive come la variazione temporale del cibo, dei predatori e dell’acqua vengono allentate, consentendo a un nuovo insieme di forze selettive di entrare in gioco. Ad esempio, ci sono più insetti negli habitat urbani che nelle aree rurali. Gli insetti sono ectotermici. Ciò significa che dipendono dalla temperatura ambientale per regolare la temperatura corporea, rendendo il clima più caldo della città ideale per prosperare. Uno studio sul Parthenolecanium quercifex (cocciniglia della quercia) condotto a Raleigh, nella Carolina del Nord, ha dimostrato che questa particolare specie preferisce i climi più caldi e si trova quindi in numero maggiore negli habitat urbani che sulle querce nelle aree rurali. Nel corso del tempo trascorso negli habitat urbani, si sono adattati a prosperare in climi più caldi anziché più freddi.

La presenza di specie non autoctone dipende fortemente dalle attività umane. Un esempio di ciò sono le popolazioni di rondini che nidificano sotto le grondaie degli edifici in habitat urbani. Approfittano del rifugio che gli esseri umani forniscono loro nelle zone più alte delle case, facendo aumentare le loro popolazioni a causa della protezione aggiuntiva e del numero ridotto di predatori.

A parte gli impatti sulla temperatura, l’UHI può avere impatti secondari sulla meteorologia locale, tra cui l’alterazione dei modelli di vento locali, lo sviluppo di nuvole e nebbia, l’umidità dell’aria e la quantità di precipitazioni. Il calore aggiuntivo creato dall’UHI si tradurrà in un movimento verso l’alto più forte, che potrebbe innescare ulteriori attività di acquazzoni e temporali. Inoltre, l'UHI crea durante il giorno un'area locale di bassa pressione in cui confluisce l'aria relativamente umida proveniente dall'ambiente rurale, il che può portare a condizioni più favorevoli per la formazione di nubi. Le precipitazioni ai margini delle città sono aumentate dal 48% al 116%. In parte a causa di questo riscaldamento, le precipitazioni mensili sono circa il 28% più alte entro 20 miglia (32 km) e 40 miglia (64 km) sottovento rispetto alle città rispetto a sopravento. In alcune città, le precipitazioni totali sono aumentate del 51%.

Sono state condotte ricerche in alcune aree che suggeriscono che le aree metropolitane sono meno inclini ai tornado deboli a causa della miscelazione turbolenta causata dal calore dell'isola di calore urbana. Utilizzando immagini satellitari, i ricercatori hanno scoperto che i climi urbani hanno un notevole impatto sulle stagioni di crescita fino a 10 chilometri (6,2 miglia) dal confine della città. In 70 città dell'America settentrionale orientale, la stagione di crescita è stata di circa 15 giorni più lunga nelle aree urbane rispetto alle aree rurali al di fuori dell'influenza della città.

Una ricerca condotta in Cina ha scoperto che l’effetto isola di calore urbano contribuisce a un riscaldamento del clima di circa il 30%. D’altra parte, un confronto del 1999 tra aree urbane e rurali ha suggerito che l’effetto isola di calore urbano ha poca influenza sull’evoluzione della temperatura media globale. Uno studio ha concluso che le città stanno cambiando il clima in un’area 2-4 volte più grande della loro stessa area. Un altro afferma che le isole di calore urbane influenzano il clima globale influenzando la corrente a getto. Diversi studi hanno dimostrato che gli effetti delle isole di calore diventeranno più gravi con il progredire del cambiamento climatico.

L’UHI può avere un impatto diretto sulla salute e sul benessere dei residenti delle città. Solo negli Stati Uniti, ogni anno muoiono in media 1.000 persone a causa del caldo estremo. Poiché gli UHI sono caratterizzati da temperature elevate, possono potenzialmente aumentare l’entità e la durata delle ondate di caldo nelle città. La ricerca ha dimostrato che i tassi di mortalità durante un’ondata di caldo aumentano esponenzialmente con la temperatura massima, un effetto che è esacerbato dall’UHI. Il numero di persone esposte a temperature estreme aumenta a causa del riscaldamento correlato all’UHI. L’effetto notturno dell’UHI può essere particolarmente dannoso durante un’ondata di caldo, privando gli abitanti delle città del raffreddamento notturno nelle zone rurali.

La ricerca negli Stati Uniti suggerisce che il legame tra temperature estreme e mortalità varia a seconda della località. Il caldo aumenta il rischio di morte nelle città del nord del paese più che nelle regioni meridionali del paese. Se ad esempio a Chicago, Denver o New York prevalgono temperature estive insolitamente calde, si può prevedere un aumento del numero di malattie e decessi. Al contrario, le parti del Paese dove le temperature sono da miti a calde tutto l’anno presentano un rischio inferiore per la salute pubblica dovuto al caldo eccessivo. La ricerca mostra che i residenti delle città del sud come Miami, Tampa, Los Angeles e Phoenix sono più abituati alle condizioni climatiche calde e quindi meno suscettibili alle morti legate al caldo. Nel complesso, tuttavia, le persone negli Stati Uniti sembrano abituarsi alle temperature più calde più a nord con il passare dei decenni, anche se ciò potrebbe essere dovuto a migliori infrastrutture, edifici più moderni e una maggiore consapevolezza pubblica.

È stato segnalato che temperature più elevate causano colpi di calore, esaurimento da calore, sincope da calore e crampi da calore. Alcuni studi hanno anche esaminato quanto un grave colpo di calore possa causare danni permanenti ai sistemi di organi. Questo danno può aumentare il rischio di mortalità precoce perché può portare a una grave compromissione della funzione degli organi. Altre complicanze del colpo di calore comprendono la sindrome da distress respiratorio dell'adulto e la coagulazione intravascolare disseminata. Alcuni ricercatori hanno scoperto che qualsiasi compromissione della capacità di termoregolazione del corpo umano aumenta teoricamente il rischio di morte. Questi includono malattie che possono influenzare la mobilità, la coscienza o il comportamento di una persona. I ricercatori hanno scoperto che “gli individui con problemi cognitivi (ad esempio depressione, demenza, morbo di Parkinson) corrono un rischio maggiore con le alte temperature e devono prestare particolare attenzione”, poiché è stato dimostrato che le prestazioni cognitive sono influenzate in modo diverso dal calore. Le persone con diabete, obesità, mancanza di sonno o malattie cardiovascolari/cerebrovascolari dovrebbero evitare un’eccessiva esposizione al calore. Alcuni farmaci comuni che influenzano la termoregolazione possono anche aumentare il rischio di morte. Questi includono, ad esempio, anticolinergici, diuretici, fenotiazine e barbiturici. Il calore può influenzare non solo la salute ma anche il comportamento. Uno studio statunitense suggerisce che il caldo può rendere le persone più irritabili e aggressive, rilevando che i crimini violenti aumentano di 4,58 su 100.000 per ogni grado di aumento della temperatura.

Un ricercatore ha scoperto che un’elevata intensità dell’UHI è correlata all’aumento dei livelli di inquinanti atmosferici che si accumulano durante la notte e possono influenzare la qualità dell’aria del giorno successivo. Questi inquinanti includono composti organici volatili, monossido di carbonio, ossidi di azoto e particolato. La produzione di questi inquinanti combinata con le temperature più elevate negli UHI può accelerare la formazione di ozono. L’ozono superficiale è considerato un inquinante nocivo. Gli studi suggeriscono che temperature più elevate negli UHI possono aumentare il numero di giorni inquinati, ma indicano anche che anche altri fattori (ad esempio la pressione dell’aria, la copertura nuvolosa, la velocità del vento) possono avere un impatto sull’inquinamento. Studi condotti a Hong Kong hanno scoperto che i quartieri con una scarsa ventilazione dell’aria esterna urbana tendono a sperimentare maggiori impatti da isole di calore urbano e hanno una mortalità per tutte le cause significativamente più elevata rispetto alle aree con una migliore ventilazione.

I Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie rilevano che è “difficile fare previsioni valide sulle malattie e sui decessi legati al caldo in diversi scenari di cambiamento climatico” e che “le morti legate al caldo sono prevenibili, come dimostrato dal calo della mortalità per tutte le cause”. durante gli eventi di caldo negli ultimi 35 anni." anni." Tuttavia, alcuni studi suggeriscono che l’impatto dell’UHI sulla salute potrebbe essere sproporzionato perché l’impatto potrebbe essere distribuito in modo ineguale a seconda dell’età, dell’etnia e dello stato socioeconomico. Ciò solleva la possibilità che gli impatti sulla salute dell’UHI siano una questione di giustizia ambientale.