Effect van urbanisatie: stedelijk of stedelijk warmte -eiland - vermijding door dakbedekking

Een stedelijk hitte-eiland (UHI) is een stedelijk of grootstedelijk gebied dat aanzienlijk warmer is dan de omliggende landelijke gebieden als gevolg van menselijke activiteiten. Het temperatuurverschil is meestal 's nachts groter dan overdag en het meest uitgesproken bij weinig wind. UHI's zijn vooral merkbaar in de zomer en de winter. De voornaamste oorzaak van het UHI-effect ligt in veranderingen aan het aardoppervlak. Uit een onderzoek is gebleken dat hitte-eilanden beïnvloed kunnen worden door de nabijheid van verschillende soorten landbedekking. Zo leidt de nabijheid van kale grond tot opwarming van de stedelijke bodem, terwijl de nabijheid van vegetatie deze juist koeler maakt. Restwarmte die vrijkomt bij energieverbruik is een andere factor. Naarmate een bevolkingscentrum groeit, neemt het oppervlak toe en stijgt de gemiddelde temperatuur. De term "hitte-eiland" wordt ook gebruikt; deze kan verwijzen naar elk gebied dat relatief warmer is dan de omgeving, maar verwijst over het algemeen naar gebieden die door menselijke activiteiten worden beïnvloed.

In de regenschaduw van steden is de maandelijkse neerslag hoger, deels door het stedelijk hitte-eilandeffect (UHI). De toenemende hitte in stedelijke gebieden verlengt de groeiseizoenen en vermindert het aantal zwakke tornado's. Het UHI verslechtert de luchtkwaliteit door de verhoogde productie van verontreinigende stoffen zoals ozon, en het tast de waterkwaliteit aan doordat warmer water in de rivieren van de regio stroomt, wat de ecosystemen onder druk zet.

Niet alle steden vertonen een uitgesproken stedelijk hitte-eilandeffect, en de kenmerken ervan hangen sterk af van het achtergrondklimaat van het gebied waarin de stad zich bevindt. Het stedelijk hitte-eilandeffect kan worden verminderd door groene daken, passieve stralingskoeling overdag en het gebruik van lichtgekleurde oppervlakken in stedelijke gebieden, die meer zonlicht reflecteren en minder warmte absorberen. Verstedelijking heeft de gevolgen van klimaatverandering in steden verergerd.

Het fenomeen werd voor het eerst bestudeerd en beschreven door Luke Howard in de jaren 1810, hoewel hij het niet zelf de naam gaf. Onderzoek naar de stedelijke atmosfeer werd voortgezet tot in de negentiende eeuw. Tussen de jaren 1920 en 1940 zochten onderzoekers in Europa, Mexico, India, Japan en de Verenigde Staten, werkzaam binnen de opkomende vakgebieden van de lokale klimatologie of micrometeorologie, naar nieuwe methoden om het fenomeen te begrijpen. In 1929 gebruikte Albert Peppler de term 'stedelijk hitte-eiland', wat wordt beschouwd als het eerste voorbeeld van een stedelijk hitte-eiland. Tussen 1990 en 2000 werden er jaarlijks ongeveer 30 studies gepubliceerd; in 2010 was dit aantal gestegen tot 100 en in 2015 was het de 300 gepasseerd.

Er zijn verschillende oorzaken voor het stedelijk hitte-eilandeffect. Donkere oppervlakken absorberen aanzienlijk meer zonnestraling, waardoor straten en gebouwen in stedelijke gebieden overdag meer opwarmen dan in voorstedelijke en landelijke gebieden. Materialen die veelvuldig worden gebruikt voor wegdekken en daken in stedelijke gebieden, zoals beton en asfalt, hebben aanzienlijk andere thermische volume-eigenschappen (waaronder warmtecapaciteit en thermische geleidbaarheid) en oppervlakte-stralingseigenschappen (albedo en emissiviteit) dan die van de omliggende landelijke gebieden. Dit verstoort de energiebalans van het stedelijk gebied, wat vaak resulteert in hogere temperaturen dan in de omliggende landelijke gebieden. Een andere belangrijke reden is het gebrek aan verdamping (bijvoorbeeld door een gebrek aan vegetatie) in stedelijke gebieden. De Amerikaanse bosdienst (U.S. Forest Service) constateerde in 2018 dat steden in de Verenigde Staten jaarlijks 36 miljoen bomen verliezen. Door de afname van de vegetatie verliezen steden ook de schaduw en het verkoelende effect van bomen door verdamping.

Andere oorzaken van stedelijke hitte-eilanden (UHI) zijn te wijten aan geometrische effecten. De hoge gebouwen in veel stedelijke gebieden bieden meerdere oppervlakken voor de reflectie en absorptie van zonlicht, waardoor de efficiëntie van stedelijke hitte-eilanden toeneemt. Dit staat bekend als het "stedelijke canyon-effect". Een ander effect van gebouwen is het blokkeren van de wind, wat ook koeling door convectie en de afvoer van verontreinigende stoffen belemmert. Restwarmte van auto's, airconditioners, industrie en andere bronnen draagt ​​ook bij aan het UHI-effect. Hoge niveaus van vervuiling in stedelijke gebieden kunnen het UHI-effect eveneens verergeren, aangezien veel vormen van vervuiling de stralingseigenschappen van de atmosfeer veranderen. Het UHI-effect verhoogt niet alleen de temperaturen in steden, maar ook de ozonconcentraties, omdat ozon een broeikasgas is waarvan de vorming versnelt bij stijgende temperaturen.

In de meeste steden is het temperatuurverschil tussen de stedelijke en omliggende landelijke gebieden 's nachts het grootst. Hoewel het temperatuurverschil het hele jaar door aanzienlijk is, is het over het algemeen groter in de winter. Het typische temperatuurverschil tussen het stadscentrum en de omliggende velden bedraagt ​​enkele graden. Het temperatuurverschil tussen een stadscentrum en de omliggende buitenwijken wordt soms vermeld in weerberichten, bijvoorbeeld: 20 °C in het stadscentrum, 18 °C in de buitenwijken. De gemiddelde jaarlijkse luchttemperatuur van een stad met 1 miljoen inwoners of meer kan 1,0 tot 3,0 °C warmer zijn dan de omgeving. 's Avonds kan het verschil oplopen tot wel 12 °C.

Het stedelijk hitte-eilandeffect (UHI) kan worden gedefinieerd als het verschil in luchttemperatuur (het UHI van het bladerdak) of als het verschil in oppervlaktetemperatuur (UHI van het oppervlak) tussen stedelijke en landelijke gebieden. Beide vertonen een iets andere dagelijkse en seizoensgebonden variabiliteit en hebben verschillende oorzaken.

Het IPCC merkte op dat "stedelijke hitte-eilanden erom bekend staan ​​dat ze de nachttemperaturen meer verhogen dan de dagtemperaturen in vergelijking met niet-stedelijke gebieden." In Barcelona, ​​Spanje, bijvoorbeeld, zijn de maximumtemperaturen overdag 0,2 °C lager en de minimumtemperaturen 2,9 °C hoger dan bij een nabijgelegen meetstation op het platteland. Een beschrijving van het allereerste rapport over het stedelijk hitte-eilandeffect (UHI) door Luke Howard uit de late jaren 1810 vermeldt dat het centrum van Londen 's nachts 2,1 °C warmer is dan het omliggende platteland. Hoewel de hogere luchttemperatuur binnen het UHI over het algemeen het meest merkbaar is 's nachts, vertonen stedelijke hitte-eilanden overdag een significant en enigszins paradoxaal gedrag. Het temperatuurverschil tussen het UHI en de omgeving is 's nachts groot en overdag klein. Het tegenovergestelde geldt voor de oppervlaktetemperaturen van het stedelijk landschap binnen het UHI.

Overdag, vooral bij helder weer, warmen stedelijke oppervlakken op door de absorptie van zonnestraling. Oppervlakken in stedelijke gebieden warmen doorgaans sneller op dan die in de omliggende landelijke gebieden. Door hun hoge warmtecapaciteit fungeren stedelijke oppervlakken als een enorm reservoir van thermische energie. Beton kan bijvoorbeeld ongeveer 2000 keer meer warmte opslaan dan een vergelijkbaar volume lucht. Daarom zijn de hoge oppervlaktetemperaturen overdag binnen het stedelijk hitte-eiland (UHI) gemakkelijk te detecteren met behulp van thermische remote sensing. Zoals vaak het geval is bij opwarming overdag, leidt deze opwarming ook tot convectiewinden in de stedelijke grenslaag. Men denkt dat, door de resulterende atmosferische menging, de verstoring van de luchttemperatuur binnen het UHI overdag over het algemeen minimaal of zelfs afwezig is, ondanks dat de oppervlaktetemperaturen extreem hoog kunnen oplopen.

's Nachts is de situatie omgekeerd. Door het ontbreken van zonnewarmte neemt de atmosferische convectie af en stabiliseert de stedelijke grenslaag. Als de stabilisatie voldoende is, ontstaat er een inversielaag. Deze houdt de stedelijke lucht dicht bij het oppervlak vast, waardoor deze warm blijft door de nog warme stedelijke oppervlakken. Dit resulteert in hogere nachttemperaturen binnen het stedelijk hitte-eilandeffect (UHI). Naast de warmtevasthoudende eigenschappen van stedelijke gebieden, kan de maximale nachttemperatuur in straten met hoge gebouwen ook te wijten zijn aan een belemmerd zicht op de hemel tijdens afkoeling: oppervlakken verliezen 's nachts warmte voornamelijk door straling naar de relatief koele hemel, en dit wordt geblokkeerd door gebouwen in een stedelijk gebied. Stralingskoeling is dominanter bij lage windsnelheden en een heldere hemel, en inderdaad is het UHI 's nachts het sterkst onder deze omstandigheden.

Het Intergouvernementele Panel voor Klimaatverandering (IPCC) is een intergouvernementeel orgaan van de Verenigde Naties dat verantwoordelijk is voor het bevorderen van onze kennis over door de mens veroorzaakte klimaatverandering. Het werd in 1988 opgericht door de Wereld Meteorologische Organisatie (WMO) en het Milieuprogramma van de Verenigde Naties (UNEP) en vervolgens bekrachtigd door de Algemene Vergadering van de Verenigde Naties. Het is gevestigd in Genève, Zwitserland, en bestaat uit 195 lidstaten. Het IPCC wordt bestuurd door zijn lidstaten, die een Raad van Wetenschappers kiezen voor de duur van een beoordelingscyclus (meestal zes tot zeven jaar). Het IPCC wordt ondersteund door een secretariaat en diverse technische ondersteuningseenheden, bestaande uit gespecialiseerde werkgroepen en taakgroepen.

Het IPCC levert objectieve en uitgebreide wetenschappelijke informatie over door de mens veroorzaakte klimaatverandering, inclusief de natuurlijke, politieke en economische gevolgen en risico's, evenals mogelijke reacties. Het IPCC voert zelf geen onderzoek uit naar klimaatverandering en monitort deze ook niet; in plaats daarvan voert het een regelmatige, systematische evaluatie uit van alle relevante gepubliceerde literatuur. Duizenden wetenschappers en andere deskundigen werken vrijwillig mee aan de beoordeling van de gegevens en het samenstellen van de belangrijkste bevindingen in beoordelingsrapporten voor beleidsmakers en het publiek.

Het IPCC is een internationaal erkende autoriteit op het gebied van klimaatverandering en geniet brede steun onder vooraanstaande klimaatwetenschappers en regeringen. De rapporten van het IPCC spelen een cruciale rol in het Raamverdrag van de Verenigde Naties inzake klimaatverandering (UNFCCC), waarbij het Vijfde Beoordelingsrapport een aanzienlijke invloed had op het baanbrekende Akkoord van Parijs uit 2015. Het IPCC ontving, samen met Al Gore, in 2007 de Nobelprijs voor de Vrede voor zijn bijdrage aan ons begrip van klimaatverandering.

In 2015 begon het IPCC aan zijn zesde beoordelingscyclus, die naar verwachting in 2023 zal worden afgerond. In augustus 2021 publiceerde het IPCC de bijdrage van Werkgroep I aan het zesde beoordelingsrapport (IPCC AR6) over de fysieke basis van klimaatverandering. The Guardian beschreef dit als de ernstigste waarschuwing tot nu toe voor ingrijpende, onvermijdelijke en onomkeerbare klimaatverandering – een onderwerp dat door vele kranten wereldwijd werd opgepakt. Op 28 februari 2022 publiceerde het IPCC het rapport van Werkgroep II over gevolgen en aanpassing. De bijdrage van Werkgroep III aan het zesde beoordelingsrapport, over klimaatveranderingbeperking, werd gepubliceerd op 4 april 2022. Het zesde beoordelingsrapport zal naar verwachting in maart 2023 worden afgesloten met een syntheserapport.

Tijdens de periode van het zesde beoordelingsrapport publiceerde het IPCC drie speciale rapporten: het speciale rapport over een opwarming van de aarde met 1,5 °C in 2018, en het speciale rapport over klimaatverandering en land (SRCCL) en het speciale rapport over de oceaan en de cryosfeer in een veranderend klimaat (SROCC), beide in 2019. Het IPCC actualiseerde in 2019 ook zijn methodologieën. Daarom wordt de zesde beoordelingscyclus beschreven als de meest ambitieuze in de geschiedenis van het IPCC.

Het temperatuurverschil van het stedelijk hitte-eilandeffect is niet alleen 's nachts groter dan overdag, maar ook groter in de winter dan in de zomer. Dit geldt met name in sneeuwrijke gebieden, omdat sneeuw in steden doorgaans korter blijft liggen dan in de omliggende landelijke gebieden (dit komt door het grotere isolerende vermogen van steden en door menselijke activiteiten zoals sneeuwruimen). Hierdoor neemt de albedo (een maat voor de helderheid van een object) in de stad af, wat het opwarmende effect versterkt. Hogere windsnelheden in landelijke gebieden, vooral in de winter, kunnen ook bijdragen aan lagere temperaturen in vergelijking met stedelijke gebieden. In regio's met duidelijke natte en droge seizoenen is het stedelijk hitte-eilandeffect sterker tijdens het droge seizoen. De thermische tijdconstante van vochtige grond is veel hoger dan die van droge grond. Daardoor koelt vochtige grond in landelijke gebieden langzamer af dan droge grond, wat helpt om het temperatuurverschil 's nachts tussen stedelijke en landelijke gebieden te minimaliseren.

Als een stad of gemeente over een goed weermeetsysteem beschikt, kan het stedelijk hitte-eilandeffect (UHI) direct worden gemeten. Als alternatief kan een complexe simulatie van de locatie worden gebruikt om het UHI te berekenen, of kan een empirische benaderingsmethode worden toegepast. Dergelijke modellen maken het mogelijk om het UHI mee te nemen in schattingen van toekomstige temperatuurstijgingen in steden als gevolg van klimaatverandering.

In 1969 publiceerde Leonard O. Myrup de eerste uitgebreide numerieke behandeling voor het voorspellen van de effecten van het stedelijk hitte-eilandeffect (UHI). In zijn werk geeft hij een overzicht van het UHI en bekritiseert hij de bestaande theorieën als te kwalitatief. Een algemeen numeriek energiebalansmodel wordt beschreven en toegepast op de stedelijke atmosfeer. Berekeningen voor verschillende speciale gevallen, evenals een gevoeligheidsanalyse, worden gepresenteerd. Het model blijkt de omvang van het stedelijke temperatuuroverschot correct te voorspellen. Het hitte-eilandeffect is het nettoresultaat van verschillende concurrerende fysische processen. Over het algemeen zijn verminderde verdamping in het stadscentrum en de thermische eigenschappen van stedelijke bouw- en bestratingsmaterialen de dominante parameters. Er wordt voorgesteld dat een dergelijk model kan worden gebruikt in technische berekeningen om het klimaat van bestaande en toekomstige steden te verbeteren.

Asfalt +
asfaltparkeerplaats + zonnecarport voor stroomopwekking
= uitbreiding van functionaliteit en verdichting
= maatregel tegen stedelijke hitte-eilanden

Asfalt is de laatste jaren steeds populairder geworden als wegdek in steden. Dit komt doordat asfalt een zeer duurzaam en goedkoop oppervlak is. Asfalt heeft echter ook enkele nadelen, vooral bij grootschalig gebruik in stedelijke gebieden.

Een van de grootste nadelen van asfalt is de aanzienlijke warmteabsorptie. Dit is een probleem, omdat steden in de zomermaanden al erg warm zijn en de vele asfaltoppervlakken de hitte verergeren. Hierdoor lijden stadsbewoners enorm onder de hitte, wat zelfs tot gezondheidsproblemen kan leiden.

Oververhitting in steden is een groot probleem dat wordt veroorzaakt door het gebruik van asfalt. Er bestaan ​​verschillende opties om dit probleem tegen te gaan. Een daarvan is het creëren van meer groene ruimtes in steden, aangezien bomen en planten warmte kunnen absorberen. Het gebruik van zonnecarports of parkeerfaciliteiten met zonnepanelen kan ook helpen de stedelijke hitte te verminderen. Deze faciliteiten zijn uitgerust met fotovoltaïsche modules die zonne-energie benutten om elektriciteit op te wekken. Tegelijkertijd bieden ze schaduw, waardoor de opwarming van de omgeving wordt verminderd.

Zonnecarports en parkeerfaciliteiten op zonne-energie zijn daarom een ​​goede manier om het stedelijk hitte-eilandeffect te verminderen. Ze zijn niet alleen duurzaam, omdat ze geen fossiele brandstoffen verbranden en dus geen CO2-uitstoot produceren, maar dragen ook bij aan een aangenamer klimaat in de stad.

Een onderzoek van DeLorean Power in Zwitserland toonde aan dat het parkeergedrag van werknemers idealiter overeenkomt met de hoeveelheid opgewekte zonne-energie. De dagelijkse kilometerstand van de elektrische auto kan in vrijwel alle weersomstandigheden worden afgelegd en de overtollige energie kan aan het net worden geleverd. De jaarlijkse zonne-energieopwekking op de parkeerplaats sluit aan op de energiebehoefte van de auto. Parkeerterreinen met zonnepanelen hebben het grootste potentieel voor elektriciteitsopwekking van alle infrastructuursectoren. In Zwitserland zijn er ongeveer twee parkeerplaatsen beschikbaar voor elke geregistreerde auto. In geschikte regio's zou dit meer dan 10 terawattuur aan zonne-energie per jaar kunnen genereren (15% van het huidige elektriciteitsverbruik). "Het is verbazingwekkend hoe weinig proefprojecten er zijn", aldus de auteurs van de studie. Bovendien beschermt een dergelijk dak de auto tegen de weersomstandigheden en vermindert het de warmteontwikkeling in de zomer.

Volgens een analyse van het Federaal Bureau voor de Statistiek (BBS) telt Zwitserland minstens 5 miljoen bovengrondse parkeerplaatsen (6.400 hectare) met ongeveer 4,7 miljoen geregistreerde personenauto's. Deze parkeergebieden werden digitaal geregistreerd, waarbij alleen grotere, aaneengesloten gebieden worden geïdentificeerd en niet individuele parkeerplaatsen. Verkeersdeskundigen schatten daarom dat er tussen de 8 en 10 miljoen parkeerplaatsen zijn. Dat komt neer op ongeveer twee per auto.

Volgens een andere studie, "Zonne-energieopwekking voor infrastructuurvoorzieningen en conversiegebieden", hebben bovengrondse of open parkeerterreinen het grootste potentieel voor zonne-energie van alle infrastructuurgebieden. Deze gebieden kunnen tot 10 terawattuur (TWh) aan zonne-energie per jaar leveren. Dit brengt de totale elektriciteitsproductie in Zwitserland op 65,5 TWh.

De gemiddelde parkeerplaats heeft een oppervlakte van 12,5 vierkante meter (2,5 meter x 5 meter). Dit is tevens het oppervlak dat een zonnepanelendak moet bedekken. De energieopbrengst van een PV-systeem is afhankelijk van vele factoren, waaronder de zonnestraling, het rendement van de componenten en de oriëntatie van de modules. In Thurgau kan met 1 kW geïnstalleerd PV-vermogen ongeveer 1000 kWh elektriciteit per jaar worden opgewekt (1000 kWh per 1 kWp).

Afhankelijk van de gebruikte PV-modules vereist 1 kWp een geïnstalleerd oppervlak van 4 tot 8 vierkante meter. In deze studie wordt uitgegaan van 5 m² per kWp. Daarom kan een parkeerplaats van 12,5 m² worden voorzien van een systeem van 2,5 kWp, dat 2.500 kWh zonne-energie per jaar opwekt. Het gemiddelde energieverbruik van een Zwitsers huishouden ligt rond de 4.500 kWh per jaar (exclusief verwarming, ventilatie en elektrische voertuigen).

Het modulaire ontwerp van een carportsysteem biedt voordelen, omdat het dak kan worden aangepast aan vrijwel elke parkeerplaats. Dit zorgt voor een optimaal gebruik van de parkeerruimte en garandeert uitbreidingsmogelijkheden.

Bifaciale zonnepanelen zorgen voor een betere lichtdoorlatendheid in de carport. Dit is niet alleen esthetisch aantrekkelijk, maar leidt ook tot een hogere zonne-energieopbrengst, omdat deze PV-modules ook het licht van onderaf kunnen benutten, waardoor 10-20% meer energie wordt opgewekt. Momenteel wordt bifaciale technologie nog niet veel gebruikt, omdat de economische haalbaarheid ervan nog niet gegarandeerd is vanwege de hogere moduleprijzen. Naar verwachting zal deze technologie de komende jaren echter meer ingeburgerd raken.

In ons modulaire en schaalbare 4+2+ zonnecarportsysteem, dat gebruikmaakt van semi-transparante en bifaciale modules, zijn de volgende punten van toepassing en vormen ze al een extra, prijsvriendelijk alternatief :

Opties voor zonnepanelen op het dak, specifiek voor voertuigen – Afbeelding: Xpert.Digital

Meer hierover hier:

• Nummers, gegevens, feiten: zonneport, carport met Solardach, dakvarianten in vergelijking en monsterparkeerruimte met elektriciteitsopbrengst

Limitless: Modulair en schaalbaar zonnecarportsysteem voor auto's en vrachtwagens

Limitless: Modulair en schaalbaar zonnecarportsysteem voor auto's en vrachtwagens

Technische specificaties: Modulair en schaalbaar zonnecarportsysteem voor auto's en vrachtwagens

Technische specificaties: Modulair en schaalbaar zonnecarportsysteem voor auto's en vrachtwagens

Voordelen in één oogopslag:

• Flexibel en modulair (schaalbaar) ontwerp
• Doorrijhoogte voor personenauto's vanaf 2,66 m (uitbreidbaar tot 4,5 m of meer voor vrachtwagens)
• Parkeerplaatsdiepte voor auto's tot 6,1 m, aan de tegenoverliggende zijde tot 12,5 m mogelijk.
  De diepte is afhankelijk van de afmetingen van de gebruikte zonnepanelen.
• Het zonnecarportsysteem is optimaal ontworpen voor semi-transparante zonnepanelen met
  een lichtdoorlatendheid van 12%/40% (!) – en is gecertificeerd voor montage op het dak.
• Optioneel verkrijgbaar met krachtige LED-verlichting, dimbaar en met bewegingsbediening.
• Ook geschikt voor parkeerplaatsen met een hellingshoek.
• Geen verborgen kosten met betrekking tot funderingen.
  Gebruik van puntfunderingen (meest economische optie, geen uitgebreide uitgraving voor betonplaten etc. nodig voor structurele stabiliteit) of installatie met voetplaten, afhankelijk van de bestaande bodemgesteldheid/asfalt.

Aanvullende bronnen:

• Kostenfactor van de fundering voor zonnecarports
• Zonnecarports waar standaard niet meer volstaat – De optimale oplossing voor elke uitdaging met zonnepanelen op het dak voor open parkeerplaatsen.
• Solarcarport Systems: wat is de betere en/of goedkopere variant?
• De strategie van een zonnecarport voor open parkeerplaatsen
• Het modulaire zonnecarportsysteem voor alle toepassingen en situaties.

Zonnecarportsysteem voor vrachtwagens

Omdat de 4+2+ kolomtechnologie de meest flexibele oplossing biedt (zowel technisch als qua prijs) voor een overkappingssysteem voor parkeerplaatsen, kan deze met de juiste aanpassingen eenvoudig worden uitgebreid en toegepast op grotere voertuigen zoals vrachtwagens.

Mierenkolonies in stedelijke hitte-eilanden hebben een verhoogde tolerantie voor hitte, zonder dat dit ten koste gaat van hun tolerantie voor kou.

Soorten die zich goed kunnen aanpassen, kunnen profiteren van de omstandigheden die ontstaan ​​door stedelijke hitte-eilanden om te gedijen in gebieden buiten hun normale verspreidingsgebied. Voorbeelden hiervan zijn de grijskopvleermuis (Pteropus poliocephalus) en de huisgekko (Hemidactylus frenatus). Grijskopvleermuizen die in Melbourne, Australië, voorkomen, hebben zich in stedelijke gebieden gevestigd nadat de temperaturen daar stegen. De temperatuurstijging en de daaruit voortvloeiende warmere winters zorgen ervoor dat het stedelijke klimaat meer lijkt op het noordelijker gelegen leefgebied van de soort in het wild.

Pogingen om stedelijke hitte-eilanden te beperken en te beheersen, verminderen temperatuurschommelingen en de beschikbaarheid van voedsel en water. In gematigde klimaten verlengen stedelijke hitte-eilanden het groeiseizoen, waardoor de voortplantingsstrategieën van de daar levende soorten veranderen. Dit is het best te zien aan de effecten die stedelijke hitte-eilanden hebben op de watertemperatuur. Omdat de temperatuur van nabijgelegen gebouwen soms meer dan 28 °C verschilt van de oppervlaktetemperatuur, warmt neerslag snel op, waardoor afvoerwater naar nabijgelegen beken, meren en rivieren (of andere waterlichamen) te maken krijgt met overmatige thermische vervuiling. Deze toegenomen thermische vervuiling kan de watertemperatuur met 11 tot 17 °C (20 tot 30 °F) verhogen. Deze stijging veroorzaakt thermische stress en shock bij vissoorten die in deze wateren leven, vanwege de snelle temperatuurverandering in hun leefomgeving.

Stedelijke hitte-eilanden, veroorzaakt door steden, hebben het proces van natuurlijke selectie veranderd. Selectiedrukken zoals tijdelijke variaties in voedsel, roofdieren en water worden verminderd, waardoor een reeks nieuwe selectiekrachten een rol gaan spelen. Zo zijn er bijvoorbeeld meer insecten in stedelijke gebieden dan in landelijke gebieden. Insecten zijn ectotherm, wat betekent dat ze afhankelijk zijn van de omgevingstemperatuur om hun lichaamstemperatuur te reguleren. Het warmere stedelijke klimaat is daarom ideaal voor hun overleving. Een onderzoek naar Parthenolecanium quercifex (eikenluis) uitgevoerd in Raleigh, North Carolina, toonde aan dat deze specifieke soort de voorkeur geeft aan warmere klimaten en daarom talrijker is in stedelijke gebieden dan op eikenbomen in landelijke gebieden. In de loop der tijd hebben ze zich aangepast om te gedijen in warmere klimaten in plaats van koelere.

De aanwezigheid van niet-inheemse soorten is sterk afhankelijk van menselijke activiteiten. Een goed voorbeeld hiervan zijn de populaties rotszwaluwen die nestelen onder de dakranden van gebouwen in stedelijke gebieden. Ze profiteren van de bescherming die mensen bieden op de bovenste verdiepingen van gebouwen, wat leidt tot een toename van hun populaties door de extra beschutting en de verminderde druk van roofdieren.

Naast hun effect op de temperatuur kunnen ultrahoge temperaturen (UHI's) ook secundaire effecten hebben op de lokale meteorologie, waaronder veranderingen in lokale windpatronen, wolken- en mistvorming, luchtvochtigheid en neerslag. De extra warmte die door UHI's wordt gegenereerd, leidt tot een sterkere opwaartse luchtstroom, wat extra buien en onweersbuien kan veroorzaken. Bovendien creëren UHI's overdag een lokaal lagedrukgebied, waardoor relatief vochtige lucht uit de omliggende landelijke gebieden wordt aangezogen, wat gunstigere omstandigheden voor wolkenvorming kan creëren. De neerslaghoeveelheden in de regenschaduw van steden nemen met 48% tot 116% toe. Mede als gevolg van deze opwarming is de maandelijkse neerslag binnen een straal van 32 tot 64 kilometer (20 tot 40 mijl) in de windrichting van steden ongeveer 28% hoger dan in de windrichting. In sommige steden is de totale neerslag zelfs met 51% toegenomen.

In sommige gebieden suggereren studies dat stedelijke gebieden minder vatbaar zijn voor zwakke tornado's vanwege turbulente menging veroorzaakt door het stedelijk hitte-eilandeffect. Met behulp van satellietbeelden ontdekten onderzoekers dat stedelijke klimaten een merkbare invloed hebben op de groeiseizoenen tot wel 10 kilometer van de stadsgrenzen. In 70 steden in Oost-Noord-Amerika was het groeiseizoen in stedelijke gebieden ongeveer 15 dagen langer dan in landelijke gebieden buiten de invloedssfeer van de stad.

Studies in China hebben aangetoond dat het stedelijk hitte-eilandeffect ongeveer 30% bijdraagt ​​aan de opwarming van de aarde. Aan de andere kant suggereerde een vergelijking uit 1999 tussen stedelijke en landelijke gebieden dat het stedelijk hitte-eilandeffect slechts een geringe invloed heeft op de ontwikkeling van de gemiddelde wereldtemperatuur. Een studie concludeerde dat steden het klimaat veranderen in een gebied dat twee tot vier keer groter is dan hun eigen oppervlakte. Een andere studie stelt dat stedelijke hitte-eilanden het wereldwijde klimaat beïnvloeden door de straalstroom te beïnvloeden. Verschillende studies hebben aangetoond dat de effecten van hitte-eilanden steeds sterker worden naarmate de klimaatverandering voortschrijdt.

Stedelijke hitte-eilanden (UHI's) kunnen een directe impact hebben op de gezondheid en het welzijn van stadsbewoners. Alleen al in de Verenigde Staten sterven gemiddeld 1000 mensen per jaar als gevolg van extreme hitte. Omdat UHI's gekenmerkt worden door verhoogde temperaturen, kunnen ze de intensiteit en duur van hittegolven in steden vergroten. Onderzoek heeft aangetoond dat het sterftecijfer tijdens een hittegolf exponentieel toeneemt met de piektemperatuur, een effect dat door UHI's wordt versterkt. Het aantal mensen dat wordt blootgesteld aan extreme temperaturen neemt toe door de opwarming die door UHI's wordt veroorzaakt. Het nachtelijke effect van UHI's kan met name schadelijk zijn tijdens een hittegolf, omdat het stadsbewoners de nachtelijke verkoeling ontneemt die ze in landelijke gebieden wel vinden.

Onderzoek in de Verenigde Staten suggereert dat het verband tussen extreme temperaturen en sterfte per locatie verschilt. Hitte lijkt het risico op overlijden in noordelijke steden te verhogen, meer dan in zuidelijke regio's. Wanneer steden als Chicago, Denver of New York bijvoorbeeld te maken krijgen met ongewoon hoge zomertemperaturen, is een toename van ziektegevallen en sterfgevallen te verwachten. Omgekeerd lopen delen van het land met een mild tot warm klimaat het hele jaar door minder risico voor de volksgezondheid door extreme hitte. Onderzoek wijst uit dat inwoners van zuidelijke steden zoals Miami, Tampa, Los Angeles en Phoenix meer gewend zijn aan warm weer en daardoor minder kwetsbaar zijn voor hittegerelateerde sterfgevallen. Over het algemeen lijken mensen in de Verenigde Staten echter met elk decennium meer gewend te raken aan hogere temperaturen, hoewel dit mogelijk te wijten is aan betere infrastructuur, modernere gebouwen en een groter publiek bewustzijn.

Er is gemeld dat hogere temperaturen kunnen leiden tot hitteberoerte, hitte-uitputting, hitteflauwte en hittekrampen. Sommige studies hebben ook onderzocht hoe ernstige hitteberoerte kan leiden tot blijvende schade aan orgaansystemen. Deze schade kan het risico op vroegtijdig overlijden verhogen, omdat het kan resulteren in ernstige aantasting van de orgaanfunctie. Andere complicaties van hitteberoerte zijn onder andere ademhalingsproblemen bij volwassenen en diffuse intravasculaire stolling (DIC). Sommige onderzoekers hebben vastgesteld dat elke verstoring van het vermogen van het menselijk lichaam om de lichaamstemperatuur te reguleren theoretisch het risico op overlijden verhoogt. Dit omvat aandoeningen die de mobiliteit, het bewustzijn of het gedrag van een persoon kunnen beïnvloeden. Onderzoekers hebben ontdekt dat mensen met cognitieve problemen (bijv. depressie, dementie, de ziekte van Parkinson) kwetsbaarder zijn bij hoge temperaturen en extra voorzichtig moeten zijn, aangezien is aangetoond dat hitte de cognitieve prestaties in verschillende mate beïnvloedt. Mensen met diabetes, obesitas, slaapgebrek of hart- en vaatziekten moeten blootstelling aan overmatige hitte vermijden. Sommige veelvoorkomende medicijnen die de thermoregulatie beïnvloeden, kunnen ook het risico op overlijden verhogen. Dit omvat anticholinergica, diuretica, fenothiazinen en barbituraten. Hitte kan niet alleen de gezondheid, maar ook het gedrag beïnvloeden. Een Amerikaanse studie suggereert dat hitte mensen prikkelbaarder en agressiever kan maken, en merkt op dat het aantal geweldsdelicten met 4,58 per 100.000 toenam voor elke graad Celsius temperatuurstijging.

Een onderzoeker ontdekte dat een hoge intensiteit van het stedelijk hitte-eilandeffect (UHI) samenhangt met verhoogde concentraties luchtverontreinigende stoffen. Deze stoffen hopen zich 's nachts op en kunnen de luchtkwaliteit de volgende dag beïnvloeden. Het gaat hierbij om vluchtige organische stoffen, koolmonoxide, stikstofoxiden en fijnstof. De productie van deze stoffen, in combinatie met de hogere temperaturen in UHI-gebieden, kan de ozonvorming versnellen. Ozon aan het aardoppervlak wordt beschouwd als een schadelijke verontreinigende stof. Studies suggereren dat hogere temperaturen in UHI-gebieden het aantal dagen met luchtvervuiling kunnen verhogen, maar wijzen er ook op dat andere factoren (zoals luchtdruk, bewolking en windsnelheid) eveneens van invloed zijn op de vervuiling. Onderzoek uit Hongkong heeft aangetoond dat wijken met een slechtere ventilatie van de buitenlucht in de stad een sterker effect van het stedelijk hitte-eilandeffect ervaren en een significant hogere algehele sterfte kennen in vergelijking met gebieden met een betere ventilatie.

De Centers for Disease Control and Prevention (CDC) stellen dat "het moeilijk is om valide voorspellingen te doen over hittegerelateerde ziekten en sterfgevallen onder verschillende klimaatveranderingsscenario's" en dat "hittegerelateerde sterfgevallen te voorkomen zijn, zoals blijkt uit de daling van de algehele mortaliteit tijdens hittegolven in de afgelopen 35 jaar". Sommige studies suggereren echter dat de gezondheidsgevolgen van het stedelijk hitte-eilandeffect (UHI) onevenredig kunnen zijn, omdat de effecten ongelijk verdeeld kunnen zijn op basis van leeftijd, etniciteit en sociaaleconomische status. Dit doet de vraag rijzen of de gezondheidsgevolgen van het UHI wel eens een kwestie van milieurechtvaardigheid zouden kunnen zijn.