Влияние урбанизации: эффект городского теплового острова – предотвращение его возникновения с помощью солнечных батарей на крышах с одновременной выработкой электроэнергии

Городской тепловой остров (ГТ) — это городская или столичная территория, которая значительно теплее окружающих сельских районов из-за деятельности человека. Разница температур обычно больше ночью, чем днем, и наиболее заметна при слабом ветре. ГТ особенно заметен летом и зимой. Основная причина эффекта ГТ заключается в изменениях поверхности земли. Одно исследование показало, что на образование тепловых островов может влиять близость к различным типам растительного покрова: близость к бесплодным землям приводит к потеплению городской почвы, а близость к растительности — к ее охлаждению. Еще одним фактором является тепло, выделяемое при использовании энергии. По мере роста населенного пункта его площадь увеличивается, и средняя температура повышается. Также используется термин «тепловой остров»; он может относиться к любой территории, которая относительно теплее, чем окружающая среда, но обычно подразумевает территории, затронутые деятельностью человека.

В дождевой тени городов ежемесячное количество осадков выше, отчасти из-за эффекта городского теплового острова. Повышение температуры в городских центрах удлиняет вегетационный период и снижает вероятность возникновения слабых торнадо. Эффект городского теплового острова ухудшает качество воздуха, увеличивая производство загрязняющих веществ, таких как озон, и ухудшает качество воды, поскольку более теплая вода поступает в реки региона, оказывая давление на их экосистемы.

Не во всех городах наблюдается выраженный эффект городского теплового острова, и его характеристики в значительной степени зависят от фонового климата местности, в которой расположен город. Эффект городского теплового острова можно смягчить с помощью зеленых крыш, пассивного радиационного охлаждения в течение дня и использования светлых поверхностей в городских районах, которые отражают больше солнечного света и поглощают меньше тепла. Урбанизация усугубила последствия изменения климата в городах.

Это явление впервые было изучено и описано Люком Ховардом в 1810-х годах, хотя именно он не дал ему названия. Исследования городской атмосферы продолжались и в XIX веке. В период с 1920-х по 1940-е годы исследователи в Европе, Мексике, Индии, Японии и США, работая в рамках новых областей локальной климатологии или микромасштабной метеорологии, искали новые методы для понимания этого явления. В 1929 году Альберт Пепплер использовал термин «городской тепловой остров», который считается первым примером городского теплового острова. В период с 1990 по 2000 год ежегодно публиковалось около 30 исследований; к 2010 году это число выросло до 100, а к 2015 году превысило 300.

Эффект городского теплового острова обусловлен несколькими причинами. Темные поверхности поглощают значительно больше солнечной радиации, из-за чего улицы и здания в городах нагреваются днем ​​сильнее, чем в пригородах и сельской местности. Материалы, обычно используемые для дорожных покрытий и крыш в городах, такие как бетон и асфальт, имеют значительно отличающиеся тепловые объемные свойства (включая теплоемкость и теплопроводность) и поверхностные радиационные свойства (альбедо и излучательная способность) от материалов окружающих сельских районов. Это изменяет энергетический баланс города, часто приводя к более высоким температурам, чем в окружающих сельских районах. Еще одна важная причина — недостаток испарения (например, из-за недостатка растительности) в городах. Лесная служба США в 2018 году установила, что города в Соединенных Штатах ежегодно теряют 36 миллионов деревьев. С уменьшением растительности города также теряют тень и охлаждающий эффект деревьев за счет испарения.

Другие причины возникновения городских тепловых островов (ГТИ) связаны с геометрическими эффектами. Высокие здания во многих городах обеспечивают множество поверхностей для отражения и поглощения солнечного света, тем самым повышая эффективность городских тепловых островов. Это известно как «эффект городского каньона». Еще одним эффектом зданий является блокирование ветра, что также препятствует охлаждению за счет конвекции и удалению загрязняющих веществ. Тепло, выделяемое автомобилями, кондиционерами, промышленностью и другими источниками, также способствует эффекту ГТИ. Высокий уровень загрязнения в городах также может усугубить эффект ГТИ, поскольку многие виды загрязнения изменяют радиационные свойства атмосферы. ГТИ не только повышает температуру в городах, но и концентрацию озона, поскольку озон является парниковым газом, образование которого ускоряется с повышением температуры.

В большинстве городов разница температур между городской и прилегающей сельской местностью наибольшая ночью. Хотя разница температур значительна в течение всего года, зимой она, как правило, больше. Типичная разница температур между центром города и окружающими полями составляет несколько градусов. Разница температур между центром города и окружающими пригородами иногда упоминается в прогнозах погоды, например, 20°C в центре города, 18°C ​​в пригородах. Среднегодовая температура воздуха в городе с населением 1 миллион человек и более может быть на 1,0–3,0°C выше, чем в окрестностях. Вечером разница может достигать 12°C.

Эффект городского теплового острова (ЭТО) можно определить либо как разницу температур воздуха (ЭТО растительного покрова), либо как разницу температур поверхности (ЭТО поверхности) между городскими и сельскими районами. Оба эффекта демонстрируют несколько различную суточную и сезонную изменчивость и имеют разные причины.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) отметила, что «известно, что городские тепловые острова повышают ночные температуры сильнее, чем дневные, по сравнению с неурбанизированными районами». Например, в Барселоне, Испания, дневные максимальные температуры на 0,2°C ниже, а минимальные на 2,9°C выше, чем на расположенной неподалеку сельской станции. В описании самого первого отчета о городском тепловом острове, составленного Люком Ховардом в конце 1810-х годов, говорится, что в центре Лондона ночью на 2,1°C теплее, чем в окружающей сельской местности. Хотя более высокая температура воздуха внутри городского теплового острова обычно наиболее заметна ночью, городские тепловые острова демонстрируют значительное и несколько парадоксальное поведение в дневное время. Разница температур воздуха между городским тепловым островом и окружающей территорией велика ночью и мала днем. Обратная ситуация наблюдается с температурой поверхности городского ландшафта внутри городского теплового острова.

В течение дня, особенно при ясном небе, городские поверхности нагреваются за счет поглощения солнечной радиации. Поверхности в городах, как правило, нагреваются быстрее, чем поверхности в окружающих сельских районах. Благодаря своей высокой теплоемкости, городские поверхности действуют как огромный резервуар тепловой энергии. Например, бетон может хранить примерно в 2000 раз больше тепла, чем сопоставимый объем воздуха. Поэтому высокие дневные температуры поверхности в пределах городского теплового острова (ГТИ) легко обнаруживаются с помощью теплового дистанционного зондирования. Как это часто бывает при дневном потеплении, это потепление также приводит к конвективным ветрам в пределах городского пограничного слоя. Считается, что из-за возникающего атмосферного перемешивания возмущение температуры воздуха в пределах ГТИ в течение дня, как правило, минимально или отсутствует, даже несмотря на то, что температура поверхности может достигать чрезвычайно высоких значений.

Ночью ситуация меняется. Отсутствие солнечного тепла приводит к уменьшению атмосферной конвекции и стабилизации городского пограничного слоя. Если стабилизация достаточна, образуется инверсионный слой. Он удерживает городской воздух у поверхности, сохраняя его теплым за счет все еще теплых городских поверхностей, что приводит к более высоким ночным температурам воздуха в пределах городского теплового острова (ГТИ). Помимо теплоудерживающих свойств городских районов, ночной максимум в городских каньонах может быть также обусловлен затрудненным обзором неба во время охлаждения: поверхности теряют тепло ночью в основном за счет излучения в сравнительно прохладное небо, которое блокируется зданиями в городской зоне. Радиационное охлаждение более выражено при низкой скорости ветра и ясном небе, и действительно, в этих условиях ГТИ достигает своего максимума ночью.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) – это межправительственный орган Организации Объединенных Наций, ответственный за расширение наших знаний об антропогенном изменении климата. Она была создана в 1988 году Всемирной метеорологической организацией (ВМО) и Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и впоследствии одобрена Генеральной Ассамблеей ООН. Расположенная в Женеве, Швейцария, она включает 195 государств-членов. МГЭИК управляется государствами-членами, которые избирают Совет ученых, работающий в течение оценочного цикла (обычно от шести до семи лет). МГЭИК поддерживается Секретариатом и различными подразделениями технической поддержки, состоящими из специализированных рабочих групп и целевых групп.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) предоставляет объективную и всестороннюю научную информацию об антропогенном изменении климата, включая его природные, политические и экономические последствия и риски, а также возможные ответные меры. МГЭИК не проводит собственных исследований и не осуществляет мониторинг изменения климата; вместо этого она регулярно проводит систематический обзор всей соответствующей опубликованной литературы. Тысячи ученых и других экспертов добровольно участвуют в анализе данных и составлении ключевых выводов в оценочных отчетах для политиков и общественности.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) является международно признанным авторитетом в области изменения климата, и ее работа пользуется широкой поддержкой среди ведущих ученых-климатологов и правительств. Ее доклады играют ключевую роль в Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК ООН), а Пятый оценочный доклад оказал значительное влияние на знаковое Парижское соглашение 2015 года. МГЭИК, вместе с Элом Гором, была удостоена Нобелевской премии мира в 2007 году за свой вклад в наше понимание изменения климата.

В 2015 году МГЭИК начала свой шестой цикл оценок, который должен завершиться в 2023 году. В августе 2021 года МГЭИК опубликовала вклад Рабочей группы I в Шестой оценочный доклад (МГЭИК AR6) о физических основах изменения климата, который, по мнению The Guardian, является самым серьезным предупреждением о масштабных, неизбежных и необратимых изменениях климата — тема, подхваченная многими газетами по всему миру. 28 февраля 2022 года МГЭИК опубликовала доклад Рабочей группы II о последствиях и адаптации. Вклад Рабочей группы III в Шестой оценочный доклад, посвященный смягчению последствий изменения климата, был опубликован 4 апреля 2022 года. Завершением Шестого оценочного доклада является итоговый доклад, который должен быть опубликован в марте 2023 года.

В период подготовки Шестого оценочного доклада МГЭИК опубликовала три специальных доклада: Специальный доклад о глобальном потеплении на 1,5 °C в 2018 году, а также Специальный доклад об изменении климата и земле (SRCCL) и Специальный доклад об океане и криосфере в условиях меняющегося климата (SROCC), оба в 2019 году. В 2019 году она также обновила свои методологии. Таким образом, шестой оценочный цикл был назван самым амбициозным в истории МГЭИК.

Разница температур, обусловленная эффектом городского теплового острова, не только больше ночью, чем днем, но и больше зимой, чем летом. Это особенно верно для снежных регионов, поскольку снег обычно лежит в городах меньше времени, чем в окружающих сельских районах (это связано с большей теплоизоляционной способностью городов, а также с деятельностью человека, такой как уборка снега). Это снижает альбедо (показатель яркости тела) в городе, тем самым усиливая эффект потепления. Более высокие скорости ветра в сельской местности, особенно зимой, также могут способствовать более низким температурам по сравнению с городами. В регионах с четко выраженными влажным и сухим сезонами эффект городского теплового острова более выражен в сухой сезон. Тепловая постоянная времени влажной почвы значительно выше, чем у сухой. Следовательно, влажные почвы в сельской местности остывают медленнее, чем сухие, что помогает минимизировать ночную разницу температур между городскими и сельскими районами.

Если в городе или муниципалитете имеется хорошо развитая система мониторинга погоды, эффект городского теплового острова (ЭТО) можно измерить напрямую. В качестве альтернативы, для расчета ЭТО можно использовать комплексное моделирование местности или эмпирический метод приближения. Такие модели позволяют учитывать ЭТО в оценках будущего повышения температуры в городах из-за изменения климата.

В 1969 году Леонард О. Майруп опубликовал первое всеобъемлющее численное исследование для прогнозирования эффектов городского теплового острова (ГТИ). В своей работе он дает обзор ГТИ и критикует существующие теории как слишком качественные. Описывается общая численная модель энергетического баланса, которая применяется к городской атмосфере. Представлены расчеты для нескольких частных случаев, а также анализ чувствительности. Установлено, что модель правильно предсказывает величину городского температурного избытка. Эффект теплового острова является результатом нескольких конкурирующих физических процессов. В целом, доминирующими параметрами являются снижение испарения в центре города и тепловые свойства городских зданий и дорожных покрытий. Предлагается использовать такую ​​модель в инженерных расчетах для улучшения климата существующих и будущих городов.

Асфальт +
Асфальтовая парковка и солнечные навесы для автомобилей
= Расширение функциональности и уплотнение
= Мера против городских тепловых островов

В последние годы асфальт становится все более популярным материалом для покрытия городов. Это связано с тем, что асфальт — очень прочное и недорогое покрытие. Однако у асфальта есть и некоторые недостатки, особенно при использовании в больших количествах в городских районах.

Одним из главных недостатков асфальта является его значительное поглощение тепла. Это проблема, поскольку в летние месяцы в городах и так очень жарко, а многочисленные асфальтовые покрытия усугубляют жару. В результате горожане сильно страдают от жары, что может даже привести к проблемам со здоровьем.

Перегрев в городах — серьезная проблема, вызванная использованием асфальта. Существует несколько способов решения этой проблемы. Один из них — создание большего количества зеленых зон в городах, поскольку деревья и растения способны поглощать тепло. Использование солнечных навесов для автомобилей или солнечных парковок также может помочь снизить температуру в городах. Эти сооружения оснащены фотоэлектрическими модулями, которые используют солнечную энергию для выработки электроэнергии. В то же время они обеспечивают тень, тем самым уменьшая нагрев окружающей территории.

Таким образом, солнечные навесы для автомобилей и солнечные парковочные сооружения являются хорошим способом уменьшения эффекта городского теплового острова. Они не только экологичны, поскольку не сжигают ископаемое топливо и, следовательно, не производят выбросов CO2, но и помогают сделать температуру в городах более комфортной.

Исследование, проведенное швейцарской компанией DeLorean Power, показало, что поведение сотрудников при парковке в идеале соответствует количеству вырабатываемой солнечной энергии. Ежедневный пробег электромобиля может быть преодолен практически в любую погоду, а излишки энергии могут быть направлены в сеть. Годовая выработка солнечной энергии на парковке соответствует энергетическим потребностям автомобиля. Солнечные парковки обладают наибольшим потенциалом для выработки электроэнергии среди всех секторов инфраструктуры. В Швейцарии на каждый зарегистрированный автомобиль приходится примерно два парковочных места. В подходящих регионах это может генерировать более 10 тераватт-часов солнечной энергии в год (15% от текущего потребления электроэнергии). «Удивительно, как мало существует пилотных установок», — заявили авторы исследования. Кроме того, такая крыша защищает автомобиль от непогоды и снижает накопление тепла летом.

Согласно анализу Федерального статистического управления (ФСУ), в Швейцарии насчитывается не менее 5 миллионов наземных парковочных мест (6400 гектаров) с примерно 4,7 миллионами зарегистрированных легковых автомобилей. Эти парковочные зоны были зарегистрированы с использованием цифрового метода, который идентифицирует только большие прилегающие территории, а не отдельные парковочные места. Поэтому эксперты по дорожному движению оценивают количество парковочных мест в стране в 8-10 миллионов. Это примерно два места на один автомобиль.

Согласно другому исследованию, «Производство солнечной энергии для объектов инфраструктуры и переоборудованных территорий», наземные или открытые парковочные зоны обладают наибольшим потенциалом для использования солнечной энергии среди всех инфраструктурных зон. Эти территории могут обеспечивать до 10 тераватт-часов (ТВт·ч) электроэнергии в год. Таким образом, общий объем производства электроэнергии в Швейцарии составляет 65,5 ТВт·ч.

Средняя площадь парковочного места составляет 12,5 квадратных метров (2,5 метра x 5 метров). Такую же площадь должна покрывать и солнечная крыша. Энергоотдача фотоэлектрической системы зависит от многих факторов, включая солнечную радиацию, эффективность компонентов и ориентацию модулей. В Тургау с установленной мощностью фотоэлектрической системы в 1 кВт можно вырабатывать примерно 1000 кВт·ч электроэнергии в год (1000 кВт·ч на 1 кВт·пик).

В зависимости от используемых фотоэлектрических модулей, для 1 кВт мощности требуется от 4 до 8 квадратных метров установленной площади. В данном исследовании предполагается 5 м² на кВт мощности. Таким образом, на парковочном месте площадью 12,5 м² можно установить систему мощностью 2,5 кВт, которая будет вырабатывать 2500 кВт·ч солнечной энергии в год. Среднее потребление солнечной энергии в швейцарских домохозяйствах составляет около 4500 кВт·ч в год (без учета отопления, вентиляции и электромобилей).

Модульная конструкция системы навесов для автомобилей имеет свои преимущества, позволяя адаптировать крышу практически к любому парковочному месту, обеспечивая тем самым эффективное использование парковочной зоны и гарантируя возможность расширения.

Двусторонние модули позволяют увеличить светопропускание через навес для автомобиля. Это выглядит привлекательно и приводит к повышению выработки солнечной энергии, поскольку такие фотоэлектрические модули могут также использовать свет, проникающий снизу, обеспечивая, таким образом, на 10-20% больше энергии. В настоящее время двусторонние технологии не получили широкого распространения, поскольку их экономическая целесообразность не гарантирована из-за высоких цен на модули. Однако ожидается, что в ближайшие годы эта технология получит большее распространение.

В нашей модульной и масштабируемой системе солнечных навесов для автомобилей 4+2+, использующей полупрозрачные и двусторонние модули, эти моменты актуальны и уже являются дополнительной конкурентоспособной по цене альтернативой :

Варианты солнечных крыш, специально разработанные для автомобилей – Изображение: Xpert.Digital

Подробнее об этом здесь:

• Цифры, данные, факты: солнечный навес для машины, навес для машины с солнечной крышей, варианты кровли в сравнении и модельное парковочное место с выработкой электроэнергии

Limitless: Модульная и масштабируемая система солнечных навесов для автомобилей и грузовиков.

Limitless: Модульная и масштабируемая система солнечных навесов для автомобилей и грузовиков.

Технические характеристики: Модульная и масштабируемая система солнечных навесов для автомобилей и грузовиков.

Технические характеристики: Модульная и масштабируемая система солнечных навесов для автомобилей и грузовиков.

Преимущества с первого взгляда:

• Гибкая и модульная (масштабируемая) конструкция
• Высота дорожного просвета для легковых автомобилей от 2,66 м (может быть увеличена до 4,5 м и более для грузовых автомобилей).
• Глубина парковочного места для автомобилей составляет до 6,1 м, с противоположной стороны – до 12,5 м.
  Глубина зависит от размеров используемых солнечных модулей.
• Система солнечных навесов для автомобилей оптимально спроектирована для полупрозрачных солнечных модулей с
  коэффициентом светопропускания 12%/40% (!) – и сертифицирована для потолочного монтажа.
• В качестве опции доступно мощное светодиодное освещение с регулировкой яркости и датчиком движения.
• Также подходит для парковочных мест с наклоном.
• Отсутствие скрытых затрат, связанных с фундаментом.
  Использование точечных фундаментов (наиболее экономичный вариант, не требующий масштабных земляных работ для бетонных плит и т. д. для обеспечения структурной устойчивости) или установка с использованием опорных плит, в зависимости от существующих грунтовых условий/асфальта.

Дополнительные источники:

• Фактор стоимости фундамента для солнечных навесов для автомобилей
• Солнечные навесы для автомобилей там, где стандартные решения больше не актуальны – оптимальное решение для любых задач: солнечная крыша для открытых парковочных мест.
• Системы солнечных навесов для автомобилей: какой вариант лучше и/или экономичнее?
• Стратегия использования солнечных навесов для открытых парковочных мест
• Модульная система солнечных навесов для автомобилей, подходящая для любых целей и ситуаций.

система солнечных навесов для грузовиков

Благодаря тому, что технология 4+2+ колонн предлагает наиболее гибкое решение (как с технической точки зрения, так и с точки зрения цены) для системы крыши парковочного места, ее можно легко расширить и применить к более крупным транспортным средствам, таким как грузовики, с соответствующими модификациями.

Муравьиные колонии в городских тепловых островах обладают повышенной устойчивостью к жаре, не снижая при этом свою устойчивость к холоду.

Виды, способные хорошо адаптироваться, могут использовать условия, создаваемые городскими тепловыми островами, для процветания в регионах за пределами своего обычного ареала. Примерами являются сероголовая летучая лисица (Pteropus poliocephalus) и домовой геккон (Hemidactylus frenatus). Сероголовые летучие лисицы, обитающие в Мельбурне, Австралия, заселили городские территории после повышения температуры в этом регионе. Повышение температуры и, как следствие, более теплые зимы сделали городской климат более похожим на климат более северных мест обитания этого вида в дикой природе.

Попытки смягчить и контролировать эффект городских тепловых островов снижают колебания температуры и доступность пищи и воды. В умеренном климате городские тепловые острова продлевают вегетационный период, тем самым изменяя репродуктивные стратегии обитающих там видов. Это лучше всего видно на примере влияния городских тепловых островов на температуру воды. Поскольку температура близлежащих зданий иногда отличается от температуры воздуха на поверхности более чем на 28°C, осадки быстро нагреваются, вызывая чрезмерное тепловое загрязнение близлежащих ручьев, озер и рек (или других водоемов). Это повышенное тепловое загрязнение может привести к повышению температуры воды на 11–17°C (20–30°F). Это повышение вызывает тепловой стресс и шок у видов рыб, обитающих в этих водоемах, из-за резкого изменения температуры в их среде обитания.

Городские тепловые острова, создаваемые городами, изменили процесс естественного отбора. Снижается давление отбора, например, временные колебания в количестве пищи, хищников и воды, что позволяет вступить в игру ряду новых факторов отбора. Например, в городских условиях насекомых больше, чем в сельской местности. Насекомые — эктотермы, то есть они зависят от температуры окружающей среды для регулирования температуры своего тела, поэтому более теплый городской климат идеален для их выживания. Исследование Parthenolecanium quercifex (дубовой щитовки), проведенное в Роли, Северная Каролина, показало, что этот вид предпочитает более теплый климат и поэтому более многочисленен в городских условиях, чем на дубах в сельской местности. Со временем они адаптировались к жизни в более теплом климате, а не в более холодном.

Присутствие чужеродных видов в значительной степени зависит от деятельности человека. Ярким примером являются популяции скальных ласточек, гнездящихся под карнизами зданий в городских районах. Они пользуются защитой, которую обеспечивают люди в верхних ярусах зданий, что приводит к увеличению их численности благодаря дополнительному укрытию и снижению давления хищников.

Помимо влияния на температуру, сверхвысокие температуры (СВТ) могут оказывать вторичное воздействие на местную метеорологию, включая изменения в местных ветровых режимах, образовании облаков и туманов, влажности и осадков. Дополнительное тепло, генерируемое СВТ, приводит к усилению восходящего движения воздуха, что может спровоцировать дополнительную активность ливней и гроз. Кроме того, СВТ создают локальную область низкого давления в течение дня, притягивая относительно влажный воздух из окружающих сельских районов, что может привести к более благоприятным условиям для образования облаков. Количество осадков в дождевой тени городов увеличивается на 48–116%. Частично в результате этого потепления, ежемесячное количество осадков в радиусе от 32 до 64 км по направлению ветра от городов примерно на 28% выше, чем против ветра. В некоторых городах общее количество осадков увеличилось на 51%.

В некоторых регионах исследования показали, что в мегаполисах меньше вероятность возникновения слабых торнадо из-за турбулентного перемешивания, вызванного эффектом городского теплового острова. Используя спутниковые снимки, исследователи обнаружили, что городской климат оказывает заметное влияние на продолжительность вегетационного периода на расстоянии до 10 километров (6,2 мили) от городской черты. В 70 городах восточной части Северной Америки продолжительность вегетационного периода в городских районах была примерно на 15 дней больше, чем в сельских районах за пределами городской зоны.

Исследования в Китае показали, что эффект городского теплового острова способствует глобальному потеплению примерно на 30%. С другой стороны, сравнение городских и сельских районов, проведенное в 1999 году, показало, что эффект городского теплового острова оказывает лишь незначительное влияние на изменение средней глобальной температуры. Одно исследование пришло к выводу, что города изменяют климат на территории, в два-четыре раза превышающей их собственную площадь. Другое исследование утверждает, что городские тепловые острова влияют на глобальный климат, воздействуя на струйное течение. Несколько исследований показали, что влияние тепловых островов становится все более выраженным по мере развития изменения климата.

Городские тепловые острова (ГТИ) могут напрямую влиять на здоровье и благополучие жителей городов. Только в Соединенных Штатах ежегодно в результате экстремальной жары умирает в среднем 1000 человек. Поскольку для ГТИ характерны повышенные температуры, они потенциально могут увеличивать интенсивность и продолжительность волн жары в городах. Исследования показали, что уровень смертности во время волны жары экспоненциально возрастает с пиковой температурой, и этот эффект усиливается ГТИ. Число людей, подверженных воздействию экстремальных температур, увеличивается за счет потепления, вызванного ГТИ. Ночное воздействие ГТИ может быть особенно вредным во время волны жары, поскольку оно лишает жителей городов ночного охлаждения, характерного для сельской местности.

Исследования, проведенные в США, показывают, что связь между экстремальными температурами и смертностью варьируется в зависимости от местоположения. Жара, как правило, увеличивает риск смерти в северных городах, а не в южных регионах. Например, когда в Чикаго, Денвере или Нью-Йорке наблюдаются необычно жаркие летние температуры, следует ожидать увеличения заболеваемости и смертности. И наоборот, в тех частях страны, где круглый год умеренный или жаркий климат, чрезмерная жара представляет меньшую угрозу для здоровья населения. Исследования показывают, что жители южных городов, таких как Майами, Тампа, Лос-Анджелес и Финикс, лучше привыкли к жаркой погоде и, следовательно, менее подвержены смертельным случаям, связанным с жарой. В целом, однако, похоже, что с каждым десятилетием жители США все больше привыкают к более высоким температурам, хотя это может быть связано с улучшением инфраструктуры, более современными зданиями и повышением осведомленности населения.

Сообщается, что высокие температуры могут привести к тепловому удару, тепловому истощению, тепловому обмороку и тепловым судорогам. Некоторые исследования также изучали, как тяжелый тепловой удар может привести к необратимому повреждению органов и систем. Это повреждение может увеличить риск преждевременной смерти, поскольку может привести к серьезному нарушению функций органов. Другие осложнения теплового удара включают респираторный дистресс-синдром у взрослых и диссеминированное внутрисосудистое свертывание (ДВС-синдром). Некоторые исследователи обнаружили, что любое нарушение способности организма к терморегуляции теоретически увеличивает риск смерти. Это включает состояния, которые могут влиять на подвижность, сознание или поведение человека. Исследователи обнаружили, что люди с когнитивными проблемами (например, депрессия, деменция, болезнь Паркинсона) более уязвимы при высоких температурах и должны быть особенно осторожны, поскольку было показано, что жара в различной степени влияет на когнитивные способности. Людям с диабетом, ожирением, недосыпанием или сердечно-сосудистыми/цереброваскулярными заболеваниями следует избегать чрезмерного воздействия тепла. Некоторые распространенные лекарства, влияющие на терморегуляцию, также могут увеличить риск смерти. К ним относятся антихолинергические средства, диуретики, фенотиазины и барбитураты. Жара может влиять не только на здоровье, но и на поведение. Исследование, проведенное в США, предполагает, что жара может сделать людей более раздражительными и агрессивными, отмечая, что количество насильственных преступлений увеличивается на 4,58 на 100 000 человек на каждый градус Цельсия повышения температуры.

Исследователь обнаружил, что высокая интенсивность эффекта городского теплового острова коррелирует с повышенной концентрацией загрязняющих веществ в воздухе, которые накапливаются ночью и могут влиять на качество воздуха на следующий день. К этим загрязняющим веществам относятся летучие органические соединения, окись углерода, оксиды азота и твердые частицы. Образование этих загрязняющих веществ в сочетании с более высокими температурами в районах с эффектом городского теплового острова может ускорить образование озона. Приземный озон считается вредным загрязняющим веществом. Исследования показывают, что более высокие температуры в районах с эффектом городского теплового острова могут увеличить количество загрязненных дней, но также указывают на то, что другие факторы (например, атмосферное давление, облачность, скорость ветра) также могут влиять на загрязнение. Исследования, проведенные в Гонконге, показали, что в районах с плохой вентиляцией городского наружного воздуха, как правило, сильнее проявляется эффект городского теплового острова и наблюдается значительно более высокая общая смертность по сравнению с районами с лучшей вентиляцией.

Центры по контролю и профилактике заболеваний отмечают, что «трудно делать достоверные прогнозы относительно заболеваний и смертей, связанных с жарой, при различных сценариях изменения климата» и что «смерти, связанные с жарой, можно предотвратить, о чем свидетельствует снижение общей смертности во время периодов сильной жары за последние 35 лет». Однако некоторые исследования показывают, что воздействие эффекта городского теплового острова на здоровье может быть непропорциональным, поскольку его последствия могут распределяться неравномерно в зависимости от возраста, этнической принадлежности и социально-экономического статуса. Это поднимает вопрос о том, является ли воздействие эффекта городского теплового острова на здоровье проблемой экологической справедливости.