Impacto da urbanização: Ilha de calor urbana ou urbana - evitada através de coberturas solares durante a geração de eletricidade

Uma ilha de calor urbana é uma área urbana ou metropolitana significativamente mais quente do que as áreas rurais circundantes devido à atividade humana. A diferença de temperatura é geralmente maior à noite do que durante o dia e é mais perceptível quando os ventos são fracos. A ICU é particularmente perceptível no verão e no inverno. A principal causa do efeito UHI é a mudança na superfície terrestre. Um estudo demonstrou que as ilhas de calor podem ser influenciadas pela proximidade de diferentes tipos de cobertura do solo, de tal forma que a proximidade de terrenos áridos provoca o aquecimento do solo urbano, enquanto a proximidade da vegetação o torna mais fresco. O calor residual gerado pelo uso de energia é outro fator. À medida que um centro populacional cresce, a sua área aumenta e a temperatura média aumenta. O termo ilha de calor também é utilizado; pode ser usado para qualquer área relativamente mais quente que a área circundante, mas geralmente se refere a áreas perturbadas por humanos.

A precipitação mensal é maior no sotavento das cidades, em parte devido ao IHU. O aumento do calor nos centros urbanos prolonga as estações de cultivo e reduz a ocorrência de tornados fracos. O IHU piora a qualidade do ar ao aumentar a produção de poluentes como o ozono, e piora a qualidade da água à medida que a água mais quente flui para os rios da região e sobrecarrega os seus ecossistemas.

Nem todas as cidades têm uma ilha de calor urbana pronunciada e as características da ilha de calor dependem fortemente do clima de fundo da área em que a cidade está localizada. O efeito da ilha de calor urbana pode ser reduzido por telhados verdes, arrefecimento radiativo diurno passivo e utilização de superfícies de cores claras em áreas urbanas que reflectem mais luz solar e absorvem menos calor. A urbanização exacerbou os impactos das mudanças climáticas nas cidades.

O fenômeno foi estudado e descrito pela primeira vez por Luke Howard na década de 1810, embora não tenha sido ele quem deu o nome ao fenômeno. A pesquisa sobre a atmosfera urbana continuou no século XIX. Entre as décadas de 1920 e 1940, investigadores na Europa, México, Índia, Japão e Estados Unidos procuraram novos métodos de compreensão do fenómeno no campo emergente da climatologia local, ou meteorologia em microescala. Em 1929, Albert Peppler utilizou o termo “ilha de calor urbana”, que é considerado o primeiro exemplo de ilha de calor urbana. Entre 1990 e 2000, foram publicados aproximadamente 30 estudos anualmente; Em 2010 este número subiu para 100 e em 2015 já eram mais de 300.

Existem várias causas para uma ilha de calor urbana. As superfícies escuras absorvem significativamente mais radiação solar, o que faz com que as ruas e os edifícios nas áreas urbanas aqueçam mais durante o dia do que nas áreas suburbanas e rurais. Os materiais habitualmente utilizados para pavimentos e telhados em zonas urbanas, como o betão e o asfalto, têm propriedades de volume térmico (incluindo capacidade térmica e condutividade térmica) e propriedades radiativas de superfície (albedo e emissividade) significativamente diferentes das das zonas rurais circundantes. Isto altera o balanço energético da área urbana, resultando muitas vezes em temperaturas mais elevadas do que nas áreas rurais circundantes]. Outra razão importante é a falta de evapotranspiração (por exemplo, devido à falta de vegetação) nas áreas urbanas. O Serviço Florestal dos EUA descobriu em 2018 que as cidades dos Estados Unidos perdiam 36 milhões de árvores todos os anos. À medida que a vegetação diminui, as cidades também perdem a sombra e o efeito refrescante das árvores através da evaporação.

Outras causas de ICU são devidas a efeitos geométricos. Os edifícios altos em muitas áreas urbanas proporcionam múltiplas superfícies para refletir e absorver a luz solar, aumentando a eficiência do aquecimento das áreas urbanas. Isso é chamado de “efeito canyon urbano”. Outro efeito dos edifícios é o bloqueio do vento, o que também impede o resfriamento por convecção e a remoção de poluentes. O calor residual dos automóveis, do ar condicionado, da indústria e de outras fontes também contribui para o efeito UHI. Altos níveis de poluição em áreas urbanas também podem aumentar o ICU, uma vez que muitas formas de poluição alteram as propriedades radiativas da atmosfera. O UHI não só aumenta as temperaturas nas cidades, mas também as concentrações de ozono, uma vez que o ozono é um gás com efeito de estufa cuja formação acelera à medida que as temperaturas aumentam.

Na maioria das cidades, a diferença de temperatura entre as áreas urbanas e as áreas rurais circundantes é maior à noite. Embora a diferença de temperatura seja significativa durante todo o ano, geralmente é maior no inverno. A diferença típica de temperatura entre o centro da cidade e os campos circundantes é de vários graus. A diferença de temperatura entre o centro de uma cidade e os subúrbios circundantes é por vezes mencionada em boletins meteorológicos, por ex. B. 20 °C no centro da cidade, 18 °C nos subúrbios. A temperatura média anual do ar de uma cidade com uma população de 1 milhão ou mais pode ser 1,0-3,0 °C mais quente do que a área circundante. À noite a diferença pode chegar a 12 °C.

O ICU pode ser definido como a diferença de temperatura do ar (Canopy UHI) ou a diferença de temperatura da superfície (Surface UHI) entre as áreas urbanas e rurais. Ambos têm variabilidade diurna e sazonal ligeiramente diferente e causas diferentes.

O IPCC observou que “sabe-se que “as ilhas de calor urbanas aumentam as temperaturas noturnas mais do que as temperaturas diurnas em comparação com áreas não urbanas”. Por exemplo, em Barcelona, ​​​​Espanha, as temperaturas máximas diárias são 0,2 °C mais frias e as temperaturas mínimas são 2,9 °C mais quentes do que numa estação rural próxima. Uma descrição do primeiro relatório da UHI feito por Luke Howard no final da década de 1810 afirma que o centro de Londres é 2,1°C mais quente à noite do que a área circundante. Embora a temperatura do ar mais quente dentro da UHI seja geralmente sentida mais claramente à noite, as ilhas de calor urbanas exibem um comportamento diurno significativo e um tanto paradoxal. A diferença de temperatura do ar entre a UHI e o entorno é grande à noite e pequena durante o dia. O oposto é verdadeiro para as temperaturas da pele da paisagem urbana dentro da UHI.

Durante o dia, especialmente quando o céu está limpo, as superfícies urbanas aquecem ao absorver a radiação solar. As superfícies nas áreas urbanas tendem a aquecer mais rapidamente do que as das áreas rurais circundantes. Devido à sua elevada capacidade térmica, as superfícies urbanas funcionam como um enorme reservatório de energia térmica. Por exemplo, o concreto pode armazenar cerca de 2.000 vezes mais calor que um volume equivalente de ar. Portanto, a alta temperatura diurna da superfície dentro da UHI pode ser facilmente detectada por sensoriamento remoto térmico. Tal como acontece frequentemente com o aquecimento diurno, este aquecimento também resulta em ventos convectivos dentro da camada limite urbana. Sugere-se que, devido à mistura atmosférica resultante, a perturbação da temperatura do ar dentro da UHI é geralmente mínima ou inexistente durante o dia, embora as temperaturas superficiais possam atingir valores extremamente elevados.

À noite a situação se inverte. A ausência de aquecimento solar leva à diminuição da convecção atmosférica e à estabilização da camada limite urbana. Se a estabilização for suficiente, forma-se uma camada de inversão. Isto retém o ar urbano perto da superfície e mantém o ar da superfície quente das áreas urbanas ainda quentes, resultando em temperaturas noturnas mais quentes do ar dentro da UHI. Além das propriedades de retenção de calor das áreas urbanas, o máximo noturno em desfiladeiros urbanos também pode ser devido ao fato de que a visão do céu é bloqueada durante o resfriamento: as superfícies perdem calor à noite principalmente através da radiação para o céu comparativamente frio, e isso é absorvido pelas construções de uma área urbana bloqueada. O arrefecimento radiativo é mais dominante quando a velocidade do vento é baixa e o céu está limpo e, de facto, nestas condições o ICU é maior à noite.

Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) – O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas é um órgão intergovernamental das Nações Unidas responsável pelo avanço do conhecimento sobre as mudanças climáticas causadas pelo homem. Foi criado em 1988 pela Organização Meteorológica Mundial (OMM) e pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA) e posteriormente endossado pela Assembleia Geral das Nações Unidas. Tem sede em Genebra, na Suíça, e é composta por 195 estados membros. O IPCC é governado pelos seus estados membros, que elegem um conselho de cientistas que atuam durante um ciclo de avaliação (normalmente de seis a sete anos). O IPCC é apoiado por um secretariado e por diversas unidades de apoio técnico constituídas por grupos de trabalho especializados e grupos de trabalho.

O IPCC fornece informações científicas objectivas e abrangentes sobre as alterações climáticas causadas pelo homem, incluindo impactos e riscos naturais, políticos e económicos, e possíveis respostas. O IPCC não realiza a sua própria investigação nem monitoriza as alterações climáticas, mas antes realiza uma revisão regular e sistemática de toda a literatura relevante publicada. Milhares de cientistas e outros especialistas voluntariam-se para analisar os dados e compilar as principais conclusões em “relatórios de avaliação” para os decisores políticos e o público.

O IPCC é uma autoridade reconhecida internacionalmente em matéria de alterações climáticas e o seu trabalho é amplamente apoiado pelos principais cientistas e governos do clima. Os seus relatórios desempenham um papel fundamental na Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Alterações Climáticas (UNFCCC), com o Quinto Relatório de Avaliação a influenciar significativamente o histórico Acordo de Paris de 2015. O IPCC partilhou o Prémio Nobel da Paz com Al Gore em 2007 pela sua contribuição para a compreensão das alterações climáticas.

Em 2015, o IPCC iniciou o seu sexto ciclo de avaliação, que está previsto para ser concluído em 2023. Em agosto de 2021, o IPCC publicou a sua contribuição do Grupo de Trabalho I para o Sexto Relatório de Avaliação (IPCC AR6) sobre a base física das alterações climáticas, que o jornal The Guardian descreveu como o alerta mais forte até agora “de grandes mudanças climáticas inevitáveis ​​e irreversíveis”, um O tópico discutido por foi abordado por muitos jornais ao redor do mundo. Em 28 de fevereiro de 2022, o IPCC divulgou o relatório do Grupo de Trabalho II sobre impactos e adaptação. A contribuição do Grupo de Trabalho III sobre “Mitigação das Mudanças Climáticas” para o Sexto Relatório de Avaliação foi publicada em 4 de abril de 2022. O Sexto Relatório de Avaliação deverá ser concluído com um relatório de síntese em março de 2023.

Durante o período do Sexto Relatório de Avaliação, o IPCC publicou três relatórios especiais: o Relatório Especial sobre o Aquecimento Global de 1,5°C em 2018, bem como o Relatório Especial sobre Alterações Climáticas e Solos (SRCCL) e o Relatório Especial sobre Oceanos e Criosfera em um Clima em Mudança (SROCC), ambos em 2019. Também atualizou seus métodos em 2019. Portanto, o sexto ciclo de avaliação foi descrito como o mais ambicioso da história do IPCC.

A diferença de temperatura da ilha de calor urbana não é apenas maior à noite do que durante o dia, mas também maior no inverno do que no verão. Isto é especialmente verdadeiro em zonas nevadas, uma vez que as cidades tendem a reter neve durante um período de tempo mais curto do que as zonas rurais circundantes (isto deve-se à maior capacidade de isolamento das cidades, bem como às actividades humanas, como a aragem). Isto reduz o albedo (medida do brilho de um corpo) da cidade e aumenta o efeito de aquecimento. As velocidades mais elevadas do vento nas zonas rurais, especialmente no Inverno, também podem contribuir para zonas mais frias do que as zonas urbanas. Em regiões com estações chuvosas e secas distintas, o efeito ilha de calor urbano é maior na estação seca. A constante de tempo térmico do solo úmido é muito maior que a do solo seco. Consequentemente, os solos rurais húmidos arrefecem mais lentamente do que os solos rurais secos, ajudando a minimizar a diferença de temperatura nocturna entre as áreas urbanas e rurais.

Se uma cidade ou município possuir um bom sistema de observação meteorológica, o IHU pode ser medido diretamente. Uma alternativa é utilizar uma simulação complexa da localização para calcular o ICU ou utilizar um método de aproximação empírica. Tais modelos permitem incorporar o ICU nas estimativas de futuros aumentos de temperatura nas cidades como resultado das alterações climáticas.

Leonard O. Myrup publicou o primeiro tratamento numérico abrangente para prever os efeitos da ilha de calor urbana (UHI) em 1969. Em seu trabalho ele dá uma visão geral do IHU e critica as teorias que existiam na época por serem muito qualitativas. Um modelo numérico geral de orçamento energético é descrito e aplicado à atmosfera urbana. São apresentados cálculos para vários casos especiais, bem como uma análise de sensibilidade. O modelo prevê a magnitude correta do excesso de temperatura urbana. O efeito ilha de calor é o resultado líquido de vários processos físicos concorrentes. Em geral, a evaporação reduzida no centro da cidade e as propriedades térmicas dos edifícios urbanos e dos materiais dos pavimentos são os parâmetros dominantes. Sugere-se que tal modelo possa ser utilizado em cálculos de engenharia para melhorar o clima das cidades existentes e futuras.

Asfalto +
estacionamento asfáltico e geração de energia solar
= expansão e adensamento da funcionalidade
= medida contra ilhas de calor urbanas

O asfalto tornou-se cada vez mais popular para cobrir cidades nos últimos anos. Isso se deve ao fato do asfalto ser uma superfície muito durável e barata. Contudo, o asfalto também apresenta algumas desvantagens, especialmente quando utilizado em grandes quantidades em áreas urbanas.

Uma das maiores desvantagens do asfalto é que ele aquece muito o ambiente. Isto é um problema porque já faz muito calor nas cidades nos meses de verão e as temperaturas sobem ainda mais devido às muitas superfícies de asfalto. Isso faz com que os moradores da cidade sofram muito com o calor e podem até gerar problemas de saúde.

Portanto o superaquecimento das cidades é um grande problema causado pelo uso do asfalto. Existem várias opções para neutralizar este problema. Uma possibilidade é criar mais espaços verdes nas cidades, pois as árvores e plantas podem absorver o calor. O uso de garagens solares ou sistemas de estacionamento solares também pode ajudar a reduzir o calor nas cidades. Esses sistemas são equipados com módulos fotovoltaicos que utilizam energia solar para gerar energia elétrica. Ao mesmo tempo, proporcionam sombra e assim reduzem o aquecimento da área envolvente.

Carports solares e sistemas de estacionamento solares são uma boa maneira de reduzir o superaquecimento nas cidades. Não só são sustentáveis ​​porque não queimam combustíveis fósseis e, portanto, não produzem emissões de CO2, mas também ajudam a tornar a temperatura nas cidades mais confortável.

Um estudo realizado pela 'De Lorean Power' da Suíça descobriu que o comportamento de estacionamento dos funcionários corresponde idealmente à quantidade de energia solar gerada. A quilometragem diária do veículo elétrico pode ser percorrida em praticamente qualquer clima e o excesso pode ser alimentado na rede. A geração anual de energia solar no estacionamento corresponde às necessidades energéticas do veículo. Os estacionamentos solares têm o maior potencial de geração de eletricidade de todas as áreas de infraestrutura. Existem aproximadamente 2 vagas de estacionamento disponíveis para cada carro registrado na Suíça. Nas regiões disponíveis, pode gerar mais de 10 terawatts-hora de energia solar por ano (15% do consumo atual de eletricidade). “É surpreendente como existem poucas plantas piloto”, dizem os autores do estudo. Além disso, esse teto protege o carro das intempéries e reduz o calor do carro no verão.

De acordo com uma avaliação do Serviço Federal de Estatística (FSO), a Suíça tem pelo menos 5 milhões de vagas de estacionamento acima do solo (6.400 hectares) com cerca de 4,7 milhões de carros registrados. Essas áreas de estacionamento foram registradas por meio de um processo digital que reconhece apenas áreas adjacentes maiores e não vagas de estacionamento individuais. Os especialistas em trânsito esperam, portanto, 8 a 10 milhões de vagas de estacionamento. Isso é cerca de 2 por carro.

De acordo com o outro estudo “Geração de energia solar para instalações de infraestrutura e áreas de conversão”, as áreas de estacionamento acima do solo ou abertas têm o maior potencial fotovoltaico de todas as áreas de infraestrutura. Essas áreas podem fornecer até 10 terawatts-hora (TWh) de eletricidade fotovoltaica por ano. Isto significa que a produção total de eletricidade na Suíça é de 65,5 TWh.

A área média de estacionamento é de 12,5 metros quadrados (2,5 metros x 5 metros). Esta é também a área que um telhado solar deve ter. O rendimento energético de um sistema fotovoltaico depende de muitos fatores, incluindo radiação solar, eficiência dos componentes e orientação do módulo. Em Thurgau, com 1 kW de potência fotovoltaica instalada, podem ser gerados cerca de 1.000 kWh de eletricidade por ano (1.000 kWh por 1 kWp).

Dependendo dos módulos fotovoltaicos utilizados, 1 kWp requer uma capacidade instalada de 4 a 8 metros quadrados. Neste estudo são calculados 5 m2 por kWp. Isto significa que pode ser instalado um lugar de estacionamento de 12,5 m2 com potência de 2,5 kWp, que gera 2.500 kWh de energia solar por ano. O consumo médio das famílias suíças é de cerca de 4.500 kWh/ano (excluindo aquecimento, ventilação e veículos elétricos).

A estrutura modular de um sistema de garagem é vantajosa e permite adaptar a cobertura a quase todos os lugares de estacionamento, garantindo assim uma boa utilização contínua do lugar de estacionamento e garantindo a capacidade de expansão.

Usando módulos bifaciais, a garagem pode ficar transparente. Isto é visualmente muito interessante e leva a rendimentos solares mais elevados, uma vez que os módulos fotovoltaicos correspondentes também podem utilizar a luz vinda de baixo e, assim, proporcionar um rendimento adicional de 10-20%. A tecnologia bifacial atualmente não é muito utilizada porque não é necessariamente rentável devido aos preços mais elevados dos módulos. No entanto, presume-se que esta tecnologia se estabelecerá nos próximos anos.

No nosso sistema de garagem solar modular e escalável 4+2+, onde são utilizados módulos parcialmente transparentes e bifaciais, estes pontos aplicam-se e são agora também uma alternativa de preço :

Variantes de coberturas solares específicas para veículos – Imagem: Xpert.Digital

Mais sobre isso aqui:

• Números, dados, fatos: garagem solar, garagem com telhado solar, variantes de cobertura em comparação e modelo de estacionamento com produção de eletricidade

Ilimitado: Sistema de garagem solar modular e escalonável para carros e caminhões

Ilimitado: Sistema de garagem solar modular e escalonável para carros e caminhões

Dados técnicos: Sistema de garagem solar modular e escalável para carros e caminhões

Dados técnicos: Sistema de garagem solar modular e escalável para carros e caminhões

Vantagens em resumo:

• Design flexível e modular (escalável)
• Altura livre para carros a partir de 2,66 m (expansível até 4,5 m ou mais para caminhões)
• Profundidade do espaço de estacionamento para automóveis até 6,1 m, oposto possível até 12,5 m.
  A profundidade depende das dimensões dos módulos solares utilizados.
• O sistema de garagem solar foi projetado de maneira ideal para módulos solares parcialmente transparentes.
  Transmissão de luz de 12% / 40% (!) - Com aprovação certificada para instalação suspensa
• Opcionalmente com iluminação LED potente, regulável e com controlo de movimento
• Também pode ser utilizado para estacionamentos com posicionamento inclinado
• Sem custos ocultos em relação às fundações
  Utilização de fundações pontuais (variante mais barata, sem escavação complexa do terreno para lajes de betão, etc. necessária para estática) ou instalação com lajes de piso, dependendo das condições existentes do terreno/asfaltamento

Outras fontes:

• Fator de custo de fundação terrestre para carports solares
• Carports solares onde não existe mais um padrão - a solução ideal para todos os desafios com cobertura solar para vagas de estacionamento abertas
• Sistemas solares de garagem: Qual é a opção melhor e/ou mais barata?
• A estratégia de garagem solar para vagas de estacionamento abertas
• O sistema modular de garagem solar para todas as aplicações e casos

Sistema de garagem solar para caminhão

Devido ao facto de a tecnologia de colunas 4+2+ ser a solução mais flexível (tanto tecnicamente como em termos de preço) para um sistema de cobertura de lugares de estacionamento, também pode ser facilmente expandida e utilizada para veículos maiores, como camiões, com modificações apropriadas. .

As colônias de formigas em ilhas de calor urbanas aumentaram a tolerância ao calor sem comprometer a tolerância ao frio.

As espécies que conseguem colonizar bem podem tirar partido das condições criadas pelas ilhas de calor urbanas para prosperar em regiões fora da sua distribuição normal. Exemplos disso são a raposa voadora de cabeça grisalha (Pteropus poliocephalus) e a lagartixa doméstica (Hemidactylus frenatus). Raposas voadoras de cabeça cinzenta, encontradas em Melbourne, Austrália, colonizaram habitats urbanos depois que as temperaturas aumentaram. Devido ao aumento da temperatura e aos invernos mais quentes resultantes, o clima na cidade é mais semelhante ao habitat norte da espécie na natureza.

As tentativas de conter e gerir as ilhas de calor urbanas reduzem as flutuações de temperatura e a disponibilidade de alimentos e água. Em climas temperados, as ilhas de calor urbanas prolongam a estação de crescimento e, assim, alteram as estratégias reprodutivas das espécies que ali vivem. Isto é melhor observado no impacto que as ilhas de calor urbanas têm nas temperaturas da água. Como a temperatura dos edifícios próximos às vezes varia em mais de 80°F (28°C) em relação à temperatura do ar na superfície, a precipitação aquece rapidamente, fazendo com que o escoamento para riachos, lagos e rios próximos (ou outros corpos de água) crie calor excessivo. carrega chumbo. O aumento da poluição térmica tem o potencial de aumentar a temperatura da água em 11 a 17 °C (20 a 30 °F). Este aumento faz com que as espécies de peixes que vivem nos corpos d'água sofram estresse e choque térmico devido à rápida mudança de temperatura em seu habitat.

As ilhas de calor urbanas causadas pelas cidades alteraram o processo de seleção natural. As pressões de seleção, como a variação temporal nos alimentos, nos predadores e na água, são relaxadas, permitindo que um novo conjunto de forças seletivas entre em ação. Por exemplo, existem mais insectos em habitats urbanos do que em áreas rurais. Os insetos são ectotérmicos. Isso significa que eles dependem da temperatura ambiente para regular a temperatura corporal, tornando o clima mais quente da cidade ideal para seu desenvolvimento. Um estudo de Parthenolecanium quercifex (insetos de escama de carvalho) realizado em Raleigh, Carolina do Norte, mostrou que esta espécie em particular prefere climas mais quentes e, portanto, é encontrada em maior número em habitats urbanos do que em carvalhos em áreas rurais. Ao longo do tempo passados ​​em habitats urbanos, adaptaram-se para prosperar em climas mais quentes do que em climas mais frios.

A ocorrência de espécies não nativas depende fortemente das atividades humanas. Exemplo disso são as populações de andorinhas que nidificam sob beirais de edifícios em habitats urbanos. Eles aproveitam o abrigo que os humanos lhes proporcionam nas partes superiores das casas, fazendo com que suas populações aumentem devido à proteção adicional e à redução do número de predadores.

Além dos impactos na temperatura, a UHI pode ter impactos secundários na meteorologia local, incluindo a alteração dos padrões de vento locais, o desenvolvimento de nuvens e neblina, a umidade e a quantidade de chuva. O calor adicional criado pelo UHI resultará em um movimento ascendente mais forte, o que pode desencadear chuvas adicionais e atividades de trovoadas. Além disso, o UHI cria uma área local de baixa pressão durante o dia, na qual o ar relativamente úmido do ambiente rural flui junto, o que pode levar a condições mais favoráveis ​​para a formação de nuvens. A precipitação no sotavento das cidades aumentou de 48% para 116%. Em parte como resultado deste aquecimento, a precipitação mensal é cerca de 28% maior dentro de 20 milhas (32 km) a 40 milhas (64 km) a favor do vento das cidades do que contra o vento. Em algumas cidades, a precipitação total aumentou 51%.

Pesquisas foram conduzidas em algumas áreas que sugerem que as áreas metropolitanas são menos propensas a tornados fracos devido à mistura turbulenta causada pelo calor da ilha de calor urbana. Utilizando imagens de satélite, os investigadores descobriram que os climas urbanos têm um impacto notável nas estações de cultivo até 10 quilómetros (6,2 milhas) dos limites da cidade. Em 70 cidades do leste da América do Norte, a estação de cultivo foi cerca de 15 dias mais longa nas áreas urbanas do que nas áreas rurais fora da influência de uma cidade.

Uma investigação na China descobriu que o efeito ilha de calor urbano contribui para um aquecimento do clima em cerca de 30%. Por outro lado, uma comparação de 1999 entre áreas urbanas e rurais sugeriu que o efeito ilha de calor urbana tem pouca influência na evolução da temperatura média global. Um estudo concluiu que as cidades estão a alterar o clima numa área 2 a 4 vezes maior do que a sua própria área. Outro diz que as ilhas de calor urbanas influenciam o clima global ao influenciar a corrente de jato. Vários estudos demonstraram que os impactos das ilhas de calor tornar-se-ão mais graves à medida que as alterações climáticas avançam.

A UHI pode ter um impacto direto na saúde e no bem-estar dos residentes da cidade. Só nos Estados Unidos, uma média de 1.000 pessoas morrem todos os anos em consequência do calor extremo. Como as UHI são caracterizadas por temperaturas elevadas, podem aumentar potencialmente a magnitude e a duração das ondas de calor nas cidades. A investigação demonstrou que as taxas de mortalidade durante uma onda de calor aumentam exponencialmente com a temperatura máxima, um efeito que é exacerbado pela ICU. O número de pessoas expostas a temperaturas extremas aumenta pelo aquecimento relacionado com a ICU. O efeito nocturno da ICU pode ser particularmente prejudicial durante uma onda de calor, privando os habitantes das cidades do arrefecimento nocturno nas zonas rurais.

Pesquisas nos Estados Unidos sugerem que a ligação entre temperaturas extremas e mortalidade varia de acordo com o local. O calor aumenta mais o risco de morte nas cidades do norte do país do que nas regiões do sul do país. Por exemplo, se prevalecerem temperaturas de verão invulgarmente quentes em Chicago, Denver ou Nova Iorque, pode ser esperado um aumento do número de doenças e mortes. Em contraste, partes do país onde as temperaturas são amenas a quentes durante todo o ano apresentam um risco menor para a saúde pública devido ao calor excessivo. A investigação mostra que os residentes de cidades do sul como Miami, Tampa, Los Angeles e Phoenix estão mais habituados a condições climatéricas quentes e, portanto, menos susceptíveis a mortes relacionadas com o calor. Globalmente, porém, a cada década que passa, as pessoas nos Estados Unidos parecem estar a habituar-se às temperaturas mais quentes mais a norte, embora isso possa dever-se a melhores infra-estruturas, edifícios mais modernos e maior sensibilização do público.

Foi relatado que temperaturas mais altas causam insolação, exaustão por calor, síncope por calor e cãibras por calor. Alguns estudos também examinaram como a insolação grave pode causar danos permanentes aos sistemas orgânicos. Este dano pode aumentar o risco de mortalidade precoce porque pode levar ao comprometimento grave da função dos órgãos. Outras complicações da insolação incluem síndrome do desconforto respiratório do adulto e coagulação intravascular disseminada. Alguns pesquisadores descobriram que qualquer prejuízo na capacidade do corpo humano de termorregular teoricamente aumenta o risco de morte. Estas incluem doenças que podem afetar a mobilidade, a consciência ou o comportamento de uma pessoa. Os investigadores descobriram que “indivíduos com problemas cognitivos (por exemplo, depressão, demência, doença de Parkinson) correm maior risco em altas temperaturas e precisam de ser particularmente cuidadosos”, uma vez que foi demonstrado que o desempenho cognitivo é afetado de forma diferente pelo calor. Pessoas com diabetes, obesidade, falta de sono ou doenças cardiovasculares/cerebrovasculares devem evitar a exposição excessiva ao calor. Alguns medicamentos comuns que afetam a termorregulação também podem aumentar o risco de morte. Estes incluem, por exemplo, anticolinérgicos, diuréticos, fenotiazinas e barbitúricos. O calor pode afetar não apenas a saúde, mas também o comportamento. Um estudo dos EUA sugere que o calor pode tornar as pessoas mais irritadas e agressivas, concluindo que o crime violento aumentou 4,58 por 100.000 habitantes por cada grau de aumento da temperatura.

Um pesquisador descobriu que a alta intensidade de UHI se correlaciona com o aumento dos níveis de poluentes atmosféricos que se acumulam durante a noite e podem afetar a qualidade do ar do dia seguinte. Esses poluentes incluem compostos orgânicos voláteis, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e partículas. A produção desses poluentes combinada com as temperaturas mais elevadas nas UHIs pode acelerar a formação de ozônio. O ozônio de superfície é considerado um poluente prejudicial. Estudos sugerem que temperaturas mais elevadas nas UHI podem aumentar o número de dias poluídos, mas também indicam que outros factores (por exemplo, pressão atmosférica, cobertura de nuvens, velocidade do vento) também podem ter impacto na poluição. Estudos realizados em Hong Kong descobriram que bairros com menor ventilação do ar exterior urbano tendem a sofrer maiores impactos de ilhas de calor urbanas e têm uma mortalidade por todas as causas significativamente mais elevada em comparação com áreas com melhor ventilação.

Os Centros de Controlo e Prevenção de Doenças observam que é “difícil fazer previsões válidas de doenças e mortes relacionadas com o calor em diferentes cenários de alterações climáticas” e que “as mortes relacionadas com o calor são evitáveis, como demonstrado pelo declínio na mortalidade por todas as causas”. durante eventos de calor nos últimos 35 anos.” No entanto, alguns estudos sugerem que o impacto da ICU na saúde pode ser desproporcional porque o impacto pode ser distribuído de forma desigual dependendo da idade, etnia e estatuto socioeconómico. Isto levanta a possibilidade de que os impactos da UHI na saúde sejam uma questão de justiça ambiental.