Вплив урбанізації: міський або міський острів тепла - уникнення сонячним покрівлею, зберігаючи електроенергію

Міський тепловий острів (МТО) – це міська або столична територія, яка значно тепліша за навколишні сільські райони через діяльність людини. Різниця температур зазвичай більша вночі, ніж вдень, і найбільш виражена, коли вітер слабкий. МТО особливо помітний влітку та взимку. Основна причина ефекту МТО полягає у змінах поверхні землі. Одне дослідження показало, що на теплові острови може впливати близькість до різних типів земного покриву, наприклад, близькість до безплідних земель призводить до потепління міського ґрунту, тоді як близькість до рослинності робить його прохолоднішим. Ще одним фактором є відхідне тепло, що утворюється внаслідок використання енергії. Зі зростанням населеного пункту його площа збільшується, а середня температура підвищується. Також використовується термін «тепловий острів»; він може стосуватися будь-якої території, яка відносно гарячіша за навколишнє середовище, але загалом стосується територій, порушених діяльністю людини.

Щомісячна кількість опадів вища в дощовій тіні міст, частково через надмірне нагрівання повітря (UHI). Зростання температури в міських центрах подовжує вегетаційні періоди та зменшує кількість слабких торнадо. UHI погіршує якість повітря, збільшуючи виробництво забруднюючих речовин, таких як озон, а також погіршує якість води, оскільки тепліша вода надходить у річки регіону, навантажуючи їхні екосистеми.

Не всі міста демонструють виражений ефект міського теплового острова, і його характеристики значною мірою залежать від фонового клімату місцевості, в якій розташоване місто. Ефект міського теплового острова можна пом'якшити за допомогою зелених дахів, пасивного радіаційного охолодження протягом дня та використання світлих поверхонь у міських районах, які відбивають більше сонячного світла та поглинають менше тепла. Урбанізація посилила вплив зміни клімату в містах.

Це явище вперше вивчив і описав Люк Говард у 1810-х роках, хоча не він дав йому назву. Дослідження міської атмосфери продовжувалися і в дев'ятнадцятому столітті. Між 1920-ми та 1940-ми роками дослідники в Європі, Мексиці, Індії, Японії та Сполучених Штатах, працюючи в нових галузях локальної кліматології або мікромасштабної метеорології, шукали нові методи для розуміння цього явища. У 1929 році Альберт Пепплер використав термін «міський тепловий острів», який вважається першим прикладом міського теплового острова. Між 1990 і 2000 роками щорічно публікувалося приблизно 30 досліджень; до 2010 року це число зросло до 100, а до 2015 року перевищило 300.

Існує кілька причин виникнення ефекту теплового острова в містах. Темні поверхні поглинають значно більше сонячної радіації, через що вулиці та будівлі в міських районах нагріваються більше протягом дня, ніж у передмістях та сільській місцевості. Матеріали, що зазвичай використовуються для дорожніх покриттів та дахів у міських районах, такі як бетон та асфальт, мають суттєво різні теплові об'ємні властивості (включаючи теплоємність та теплопровідність) та поверхневі радіаційні властивості (альбедо та коефіцієнт випромінювання), ніж у навколишніх сільських районах. Це змінює енергетичний баланс міської території, що часто призводить до вищих температур, ніж у навколишніх сільських районах. Ще однією важливою причиною є відсутність евапотранспірації (наприклад, через брак рослинності) в міських районах. Лісова служба США у 2018 році виявила, що міста в Сполучених Штатах щороку втрачають 36 мільйонів дерев. Зі зменшенням рослинності міста також втрачають тінь та охолоджувальний ефект дерев через випаровування.

Інші причини виникнення міських теплових островів (МТО) зумовлені геометричними ефектами. Високі будівлі в багатьох міських районах пропонують кілька поверхонь для відбиття та поглинання сонячного світла, тим самим підвищуючи ефективність міських теплових островів. Це відомо як «ефект міського каньйону». Іншим ефектом будівель є блокування вітру, що також запобігає охолодженню шляхом конвекції та видаленню забруднюючих речовин. Відхідне тепло від автомобілів, кондиціонерів, промисловості та інших джерел також сприяє ефекту МТО. Високий рівень забруднення в міських районах також може посилити МТО, оскільки багато форм забруднення змінюють радіаційні властивості атмосфери. МТО не тільки підвищує температуру в містах, але й концентрацію озону, оскільки озон є парниковим газом, утворення якого прискорюється з підвищенням температури.

У більшості міст різниця температур між міською та навколишньою сільською місцевістю найбільша вночі. Хоча різниця температур значна протягом року, взимку вона, як правило, більша. Типова різниця температур між центром міста та навколишніми полями становить кілька градусів. Різниця температур між центром міста та навколишніми передмістями іноді згадується в метеорологічних звітах, наприклад, 20°C у центрі міста, 18°C ​​​​у передмісті. Середньорічна температура повітря в місті з населенням 1 мільйон мешканців або більше може бути на 1,0–3,0°C теплішою, ніж в навколишній місцевості. Увечері різниця може сягати 12°C.

Ефект міського теплового острова (ЕТО) можна визначити або як різницю температур повітря (ЕТО пологу), або як різницю температур поверхні (ЕТО поверхні) між міськими та сільськими районами. Обидва показники демонструють дещо різну добову та сезонну мінливість і мають різні причини.

МГЕЗК зазначила, що «відомо, що міські теплові острови підвищують нічну температуру більше, ніж денну, порівняно з неміськими районами». Наприклад, у Барселоні, Іспанія, денні максимальні температури на 0,2°C нижчі, а мінімальні на 2,9°C вищі, ніж на сусідній сільській станції. В описі першого звіту UHI, написаного Люком Говардом кінця 1810-х років, зазначено, що центральний Лондон вночі на 2,1°C тепліший, ніж навколишня сільська місцевість. Хоча тепліша температура повітря в межах UHI зазвичай найбільш помітна вночі, міські теплові острови демонструють значну та дещо парадоксальну поведінку вдень. Різниця температур повітря між UHI та навколишньою територією велика вночі та мала вдень. Зворотне стосується температури поверхні міського ландшафту в межах UHI.

Протягом дня, особливо за ясного неба, міські поверхні нагріваються завдяки поглинанню сонячної радіації. Поверхні в міських районах, як правило, нагріваються швидше, ніж у навколишніх сільських районах. Завдяки своїй високій теплоємності міські поверхні діють як величезний резервуар теплової енергії. Наприклад, бетон може зберігати приблизно в 2000 разів більше тепла, ніж порівнянний об'єм повітря. Тому високі денні температури поверхні в межах міського теплового острова (МТО) легко виявляються за допомогою дистанційного зондування. Як це часто буває з денним потеплінням, це потепління також призводить до конвекційних вітрів у межах міського прикордонного шару. Вважається, що через результуюче атмосферне перемішування порушення температури повітря в межах МТО зазвичай мінімальне або відсутнє протягом дня, навіть якщо температура поверхні може досягати надзвичайно високих рівнів.

Вночі ситуація змінюється на протилежну. Відсутність сонячного нагрівання призводить до зменшення атмосферної конвекції та стабілізації міського прикордонного шару. Якщо стабілізація достатня, утворюється інверсійний шар. Він затримує міське повітря поблизу поверхні, зберігаючи його теплим завдяки все ще теплим міським поверхням, що призводить до тепліших нічних температур повітря в межах міського теплового острова (МТО). Окрім теплоутримуючих властивостей міських районів, нічний максимум у вуличних каньйонах також може бути пов'язаний із перешкодами для огляду неба під час охолодження: поверхні втрачають тепло вночі переважно через випромінювання у порівняно прохолодне небо, і це блокується будівлями в міській зоні. Радіаційне охолодження є більш домінуючим, коли швидкість вітру низька, а небо ясне, і, справді, МТО є найбільшим вночі за цих умов.

Міжурядова група експертів зі зміни клімату (МГЕЗК) – Міжурядова група експертів зі зміни клімату – це міжурядовий орган Організації Об'єднаних Націй, відповідальний за поширення наших знань про антропогенну зміну клімату. Вона була створена в 1988 році Всесвітньою метеорологічною організацією (ВМО) та Програмою Організації Об'єднаних Націй з навколишнього середовища (ЮНЕП) і згодом схвалена Генеральною Асамблеєю Організації Об'єднаних Націй. Розташована в Женеві, Швейцарія, вона складається з 195 держав-членів. МГЕЗК керується її державами-членами, які обирають Раду вчених, яка працює протягом циклу оцінювання (зазвичай шість-сім років). МГЕЗК підтримується Секретаріатом та різними підрозділами технічної підтримки, що складаються зі спеціалізованих робочих груп та цільових груп.

МГЕЗК надає об'єктивну та вичерпну наукову інформацію про антропогенну зміну клімату, включаючи її природні, політичні та економічні наслідки та ризики, а також можливі заходи реагування. МГЕЗК не проводить власних досліджень і не моніторить зміну клімату; натомість вона регулярно та систематично оглядає всю відповідну опубліковану літературу. Тисячі вчених та інших експертів добровільно переглядають дані та складають ключові висновки для звітів про оцінку для політиків та громадськості.

МГЕЗК є міжнародно визнаним авторитетом у питаннях зміни клімату, і її робота користується широкою підтримкою серед провідних кліматологів та урядів. Її звіти відіграють ключову роль у Рамковій конвенції Організації Об'єднаних Націй про зміну клімату (РКЗК ООН), а П'ятий оціночний звіт суттєво вплинув на знакову Паризьку угоду 2015 року. МГЕЗК разом з Елом Гором була удостоєна Нобелівської премії миру у 2007 році за свій внесок у наше розуміння зміни клімату.

У 2015 році МГЕЗК розпочала свій шостий цикл оцінювання, який має завершитися у 2023 році. У серпні 2021 року МГЕЗК опублікувала свій внесок Робочої групи I до Шостого звіту про оцінювання (IPCC AR6) щодо фізичних основ зміни клімату, який газета The Guardian назвала найсерйознішим попередженням про значні, неминучі та незворотні зміни клімату — тему, яку підхопили багато газет у всьому світі. 28 лютого 2022 року МГЕЗК опублікувала свій звіт Робочої групи II щодо наслідків та адаптації. Внесок Робочої групи III до Шостого звіту про оцінювання щодо пом'якшення наслідків зміни клімату було опубліковано 4 квітня 2022 року. Шостий звіт про оцінювання має завершитися узагальнюючою доповіддю у березні 2023 року.

Протягом періоду Шостого оціночного звіту МГЕЗК опублікувала три спеціальні звіти: Спеціальний звіт про глобальне потепління на 1,5 °C у 2018 році, Спеціальний звіт про зміну клімату та землю (SRCCL) та Спеціальний звіт про океан та кріосферу в умовах зміни клімату (SROCC), обидва у 2019 році. Вона також оновила свої методології у 2019 році. Таким чином, шостий оціночний цикл був названий найамбітнішим в історії МГЕЗК.

Різниця температур, спричинена ефектом міського теплового острова, не тільки більша вночі, ніж вдень, але й більша взимку, ніж влітку. Це особливо актуально для засніжених регіонів, оскільки сніг зазвичай затримується в містах коротший час, ніж у навколишніх сільських районах (це пов'язано з більшою ізолюючою здатністю міст, а також з діяльністю людини, такою як оранка). Це зменшує альбедо (міру яскравості тіла) в місті, тим самим посилюючи ефект потепління. Вищі швидкості вітру в сільській місцевості, особливо взимку, також можуть сприяти зниженню температур порівняно з міськими районами. У регіонах з чітко вираженими вологими та сухими сезонами ефект міського теплового острова більш виражений у сухий сезон. Теплова стала часу вологого ґрунту набагато вища, ніж у сухого ґрунту. Отже, вологі ґрунти в сільській місцевості охолоджуються повільніше, ніж сухі ґрунти, що допомагає мінімізувати різницю нічних температур між міськими та сільськими районами.

Якщо місто чи муніципалітет має добру систему моніторингу погоди, ефект міського теплового острова (ЕМО) можна виміряти безпосередньо. Як варіант, для розрахунку ЕМО можна використовувати складне моделювання місця розташування або застосувати емпіричний метод апроксимації. Такі моделі дозволяють враховувати ЕМО в оцінках майбутнього підвищення температури в містах через зміну клімату.

У 1969 році Леонард О. Майруп опублікував перший комплексний числовий підхід до прогнозування впливу міського теплового острова (МТО). У своїй роботі він надає огляд МТО та критикує існуючі теорії як занадто якісні. Описано загальну числову модель енергетичного балансу, яка застосовується до міської атмосфери. Представлено розрахунки для кількох спеціальних випадків, а також аналіз чутливості. Встановлено, що модель правильно прогнозує величину надлишку міської температури. Ефект теплового острова є кінцевим результатом кількох конкуруючих фізичних процесів. Загалом, домінуючими параметрами є зменшення випаровування в центрі міста та теплові властивості міських будівельних та дорожніх матеріалів. Пропонується, що таку модель можна було б використовувати в інженерних розрахунках для покращення клімату існуючих та майбутніх міст.

Асфальт +
Асфальтова парковка та виробництво енергії з сонячних навісів
= Розширення функціональності та ущільнення
= Захід проти міських теплових островів

Асфальт стає дедалі популярнішим для покриття міст останніми роками. Це пов'язано з тим, що асфальт є дуже міцним і недорогим покриттям. Однак, асфальт також має деякі недоліки, особливо при використанні у великих кількостях у міських районах.

Одним з найбільших недоліків асфальту є його значне поглинання тепла. Це проблема, оскільки в літні місяці в містах і так дуже спекотно, а численні асфальтові поверхні посилюють спеку. В результаті мешканці міст сильно страждають від спеки, і це навіть може призвести до проблем зі здоров'ям.

Перегрів у містах є серйозною проблемою, спричиненою використанням асфальту. Існує кілька варіантів боротьби з цією проблемою. Один із них – створення більшої кількості зелених насаджень у містах, оскільки дерева та рослини можуть поглинати тепло. Використання сонячних навісів або сонячних паркувальних споруд також може допомогти зменшити нагрівання міста. Ці споруди оснащені фотоелектричними модулями, які використовують сонячну енергію для вироблення електроенергії. Водночас вони забезпечують тінь, тим самим зменшуючи нагрівання навколишньої території.

Таким чином, сонячні навіси для автомобілів та сонячні паркувальні споруди є гарним способом зменшення ефекту теплового острова в містах. Вони не лише є екологічно чистими, оскільки не спалюють викопне паливо і, таким чином, не виробляють викидів CO2, але й допомагають зробити міську температуру комфортнішою.

Дослідження, проведене компанією DeLorean Power у Швейцарії, показало, що поведінка співробітників під час паркування ідеально відповідає кількості виробленої сонячної енергії. Щоденний пробіг електромобіля можна подолати практично за будь-якої погоди, а будь-який надлишок енергії можна подавати в мережу. Щорічне виробництво сонячної енергії на парковці відповідає енергетичним потребам автомобіля. Сонячні паркінги мають найбільший потенціал для виробництва електроенергії серед усіх секторів інфраструктури. У Швейцарії на кожен зареєстрований автомобіль припадає приблизно два паркувальні місця. У відповідних регіонах це може генерувати понад 10 терават-годин сонячної енергії на рік (15% від поточного споживання електроенергії). «Вражає, як мало існує пілотних установок», – заявили автори дослідження. Крім того, такий дах захищає автомобіль від негоди та зменшує накопичення тепла влітку.

Згідно з аналізом Федерального статистичного управління (FSO), у Швейцарії є щонайменше 5 мільйонів наземних паркувальних місць (6400 гектарів) з приблизно 4,7 мільйонами зареєстрованих легкових автомобілів. Ці паркувальні зони були зареєстровані за допомогою цифрового методу, який ідентифікує лише більші суміжні території, а не окремі паркувальні місця. Тому експерти з дорожнього руху оцінюють кількість паркувальних місць у від 8 до 10 мільйонів. Це приблизно два на автомобіль.

Згідно з іншим дослідженням «Виробництво сонячної енергії для інфраструктурних об’єктів та зон переобладнання», наземні або відкриті паркувальні майданчики мають найбільший фотоелектричний потенціал серед усіх інфраструктурних зон. Ці зони можуть постачати до 10 терават-годин (ТВт·год) фотоелектричної електроенергії на рік. Таким чином, загальне виробництво електроенергії у Швейцарії становить 65,5 ТВт·год.

Середня площа паркування становить 12,5 квадратних метрів (2,5 метра x 5 метрів). Це також площа, яку має покривати сонячний дах. Енергетична виробка фотоелектричної системи залежить від багатьох факторів, включаючи сонячну радіацію, ефективність компонентів та орієнтацію модулів. У Тургау приблизно 1000 кВт⋅год електроенергії на рік може бути вироблено з 1 кВт встановленої фотоелектричної потужності (1000 кВт⋅год на 1 кВт⋅пік).

Залежно від використовуваних фотоелектричних модулів, 1 кВтпік вимагає встановленої потужності від 4 до 8 квадратних метрів. У цьому дослідженні розраховано 5 м² на кВтпік. Таким чином, можна встановити паркувальне місце площею 12,5 м² із системою потужністю 2,5 кВтпік, що генеруватиме 2500 кВт·год сонячної енергії на рік. Середнє споживання електроенергії у швейцарських домогосподарствах становить близько 4500 кВт·год/рік (без урахування опалення, вентиляції та електромобілів).

Модульна конструкція системи навісу для автомобілів є перевагою, оскільки дозволяє адаптувати дах практично до будь-якого паркувального місця, забезпечуючи таким чином постійне ефективне використання паркувального простору та гарантуючи можливість розширення.

Двосторонні модулі забезпечують збільшення пропускання світла через навіс. Це візуально привабливо та призводить до вищого виходу сонячної енергії, оскільки ці фотоелектричні модулі також можуть використовувати світло, що потрапляє знизу, таким чином забезпечуючи на 10-20% більше енергії. Наразі двостороння технологія не використовується широко, оскільки її економічна доцільність не гарантована через вищі ціни на модулі. Однак очікується, що ця технологія стане більш поширеною в найближчі роки.

У нашій модульній та масштабованій системі сонячних навісів 4+2+, яка використовує напівпрозорі та двосторонні модулі, ці пункти застосовуються та вже є додатковою конкурентоспроможною за ціною альтернативою :

Варіанти сонячних покрівель спеціально для транспортних засобів – Зображення: Xpert.Digital

Детальніше про це тут:

• Цифри, дані, факти: сонячний транспорт, вагон із Solardach, покрівельні варіанти порівняно та зразок місця для паркування з урожайністю електроенергії

Безмежний: Модульна та масштабована система сонячних навісів для автомобілів та вантажівок

Безмежний: Модульна та масштабована система сонячних навісів для автомобілів та вантажівок

Технічні характеристики: Модульна та масштабована система сонячних навісів для легкових та вантажних автомобілів

Технічні характеристики: Модульна та масштабована система сонячних навісів для легкових та вантажних автомобілів

Переваги з першого погляду:

• Гнучкий та модульний (масштабований) дизайн
• Висота кліренсу для легкових автомобілів від 2,66 м (з можливістю збільшення до 4,5 м або більше для вантажних автомобілів)
• Глибина паркувального місця для автомобілів до 6,1 м, з протилежного боку можлива довжина до 12,5 м.
  Глибина залежить від розмірів використовуваних сонячних модулів.
• Система сонячного навісу оптимально розроблена для напівпрозорих сонячних модулів зі
  світлопроникністю 12%/40% (!) – і сертифікована для монтажу над головою.
• Додатково доступне з потужним світлодіодним освітленням, регульованою яскравістю та керуванням рухом
• Також підходить для паркувальних місць з похилим розташуванням
• Жодних прихованих витрат на фундаменти.
  Використання точкових фундаментів (найекономічніший варіант, для стійкості конструкції не потрібні значні земляні роботи для бетонних плит тощо) або встановлення з опорними плитами, залежно від існуючих ґрунтових умов/асфальту.

Додаткові джерела:

• Коефіцієнт вартості наземного фундаменту для сонячних навісів
• Сонячні навіси для автомобілів там, де стандарти більше не застосовуються – оптимальне рішення для будь-якої проблеми з сонячним дахом для відкритих паркувальних місць
• Сонячні навіси для автомобілів: який варіант кращий та/або економічно вигідніший?
• Стратегія сонячного навісу для відкритих паркувальних місць
• Модульна система сонячного навісу для будь-якого застосування та ситуації

Сонячна система навісу для вантажівок

Оскільки технологія колон 4+2+ пропонує найгнучкіше рішення (як технічно, так і за ціною) для системи покрівлі паркувальних місць, її також можна легко розширити та застосувати до більших транспортних засобів, таких як вантажівки, за допомогою відповідних модифікацій.

Колонії мурах на міських теплових островах мають підвищену стійкість до спеки, не погіршуючи при цьому їхню стійкість до холоду.

Види, які здатні добре адаптуватися, можуть скористатися умовами, створеними міськими тепловими островами, щоб процвітати в регіонах поза межами їхнього звичайного ареалу. Прикладами є сіроголова летюча лисиця (Pteropus poliocephalus) та гекон хатній (Hemidactylus frenatus). Сіроголові летючі лисиці, що зустрічаються в Мельбурні, Австралія, колонізували міські середовища існування після того, як там підвищилася температура. Підвищення температури та спричинені ним тепліші зими роблять міський клімат більш схожим на північніше середовище існування виду в дикій природі.

Спроби пом'якшити та керувати міськими тепловими островами зменшують коливання температури та доступність їжі та води. У помірному кліматі міські теплові острови подовжують вегетаційний період, тим самим змінюючи репродуктивні стратегії видів, що там мешкають. Це найкраще спостерігається у впливі міських теплових островів на температуру води. Оскільки температура сусідніх будівель іноді відрізняється від температури поверхні повітря більш ніж на 28°C, опади швидко нагріваються, що призводить до надмірного теплового забруднення стоку в сусідні струмки, озера та річки (або інші водойми). Це підвищене теплове забруднення може підвищити температуру води на 11-17°C (від 20 до 30°F). Це підвищення викликає тепловий стрес і шок для видів риб, що мешкають у цих водах, через швидку зміну температури в їхньому середовищі існування.

Міські теплові острови, спричинені містами, змінили процес природного відбору. Тиск відбору, такий як часові варіації їжі, хижаків та води, зменшується, що дозволяє низці нових сил відбору вступити в дію. Наприклад, у міських середовищах існування більше комах, ніж у сільській місцевості. Комахи є ектотермними, тобто вони залежать від температури навколишнього середовища для регулювання температури свого тіла, тому тепліший міський клімат ідеально підходить для їхнього виживання. Дослідження Parthenolecanium quercifex (дубових щитівок), проведене в Ролі, Північна Кароліна, показало, що цей конкретний вид віддає перевагу теплішому клімату і тому чисельніший у міських середовищах існування, ніж на дубах у сільській місцевості. З часом вони адаптувалися процвітати в теплішому, а не в прохолоднішому кліматі.

Присутність немісцевих видів значною мірою залежить від діяльності людини. Яскравим прикладом є популяції скельних ластів, які гніздяться під карнизами будівель у міських районах. Вони користуються захистом, який люди забезпечують у верхніх частинах будівель, що призводить до збільшення їхньої популяції завдяки додатковому укриттю та зменшенню тиску хижаків.

Окрім впливу на температуру, надвисокі температури (НВТ) можуть мати вторинний вплив на місцеву метеорологію, включаючи зміни в місцевих вітрових режимах, розвитку хмар і туману, вологості та опадів. Додаткове тепло, що генерується НВТ, призводить до сильнішого висхідного руху повітря, що може спровокувати додаткову активність злив та гроз. Крім того, НВТ створюють локальну область низького тиску протягом дня, притягуючи відносно вологе повітря з навколишніх сільських районів, що може призвести до сприятливіших умов для утворення хмар. Кількість опадів у дощовій тіні міст збільшується на 48% до 116%. Частково внаслідок цього потепління, щомісячна кількість опадів у радіусі від 20 миль (32 км) до 40 миль (64 км) за вітром від міст приблизно на 28% вища, ніж за вітром. У деяких містах загальна кількість опадів збільшилася на 51%.

У кількох районах дослідження показали, що мегаполіси менш схильні до слабких торнадо через турбулентне перемішування, спричинене ефектом міського теплового острова. Використовуючи супутникові знімки, дослідники виявили, що міський клімат має помітний вплив на вегетаційні періоди до 10 кілометрів (6,2 милі) від меж міста. У 70 містах на сході Північної Америки вегетаційний період у міських районах був приблизно на 15 днів довшим, ніж у сільській місцевості поза межами впливу міста.

Дослідження, проведені в Китаї, показали, що ефект теплових островів у містах сприяє глобальному потеплінню приблизно на 30%. З іншого боку, порівняння міських і сільських районів у 1999 році показало, що ефект теплових островів у містах має лише незначний вплив на зміну середньої глобальної температури. Одне дослідження дійшло висновку, що міста змінюють клімат на території, яка в два-чотири рази більша за їхню власну площу. В іншому стверджується, що міські теплові острови впливають на глобальний клімат, впливаючи на струменеву течію. Кілька досліджень показали, що вплив теплових островів стає все більш вираженим у міру прогресування зміни клімату.

Міські теплові острови (МТО) можуть безпосередньо впливати на здоров'я та благополуччя міських жителів. Тільки у Сполучених Штатах щороку внаслідок екстремальної спеки помирає в середньому 1000 людей. Оскільки МТО характеризуються підвищеними температурами, вони потенційно можуть збільшити інтенсивність та тривалість хвиль спеки в містах. Дослідження показали, що рівень смертності під час хвилі спеки зростає експоненціально з піковою температурою, і цей ефект посилюється МТО. Кількість людей, які зазнають впливу екстремальних температур, збільшується через потепління, викликане МТО. Нічний вплив МТО може бути особливо шкідливим під час хвилі спеки, оскільки він позбавляє міських жителів нічного охолодження, яке спостерігається в сільській місцевості.

Дослідження, проведені у Сполучених Штатах, показують, що зв'язок між екстремальними температурами та смертністю різниться залежно від місцезнаходження. Спека, як правило, збільшує ризик смерті в північних містах, ніж у південних регіонах. Наприклад, коли в Чикаго, Денвері чи Нью-Йорку спостерігаються надзвичайно високі літні температури, очікується збільшення захворюваності та смертності. І навпаки, частини країни, де протягом року спостерігається помірна або спекотна погода, стикаються з меншим ризиком для громадського здоров'я від надмірної спеки. Дослідження показують, що мешканці південних міст, таких як Маямі, Тампа, Лос-Анджелес і Фінікс, більше звикли до спекотної погоди і тому менш вразливі до смертей, пов'язаних зі спекою. Однак загалом люди в Сполучених Штатах, здається, з кожним десятиліттям все більше звикають до вищих температур, хоча це може бути пов'язано з кращою інфраструктурою, більш сучасними будівлями та більшою обізнаністю громадськості.

Повідомлялося, що вищі температури можуть призвести до теплового удару, теплового виснаження, теплового синкопе та теплових судом. Деякі дослідження також вивчали, як важкий тепловий удар може призвести до постійного пошкодження систем органів. Це пошкодження може збільшити ризик передчасної смерті, оскільки може призвести до серйозного порушення функції органів. Інші ускладнення теплового удару включають респіраторний дистрес-синдром у дорослих та дисеміноване внутрішньосудинне згортання крові (ДВЗ-синдром). Деякі дослідники виявили, що будь-яке порушення здатності організму людини до терморегуляції теоретично збільшує ризик смерті. Це включає стани, які можуть впливати на рухливість, свідомість або поведінку людини. Дослідники виявили, що люди з когнітивними проблемами (наприклад, депресія, деменція, хвороба Паркінсона) більш вразливі до високих температур і повинні бути особливо обережними, оскільки було показано, що спека впливає на когнітивні функції різною мірою. Людям з діабетом, ожирінням, недосипанням або серцево-судинними/цереброваскулярними захворюваннями слід уникати надмірного впливу тепла. Деякі поширені ліки, що впливають на терморегуляцію, також можуть збільшити ризик смерті. До них належать антихолінергічні засоби, діуретики, фенотіазини та барбітурати. Спека може впливати не лише на здоров'я, а й на поведінку. Дослідження, проведене в США, показує, що спека може робити людей більш дратівливими та агресивними, зазначаючи, що кількість насильницьких злочинів збільшується на 4,58 на 100 000 на кожен градус Цельсія підвищення температури.

Дослідник виявив, що висока інтенсивність поверхневого теплового острова корелює з підвищеною концентрацією забруднювачів повітря, які накопичуються вночі та можуть впливати на якість повітря наступного дня. Ці забруднювачі включають леткі органічні сполуки, чадний газ, оксиди азоту та тверді частинки. Утворення цих забруднювачів у поєднанні з вищими температурами в поверхневих теплових островах може прискорити утворення озону. Поверхневий озон вважається шкідливим забруднювачем. Дослідження показують, що вищі температури в поверхневих теплових островах можуть збільшити кількість днів із забрудненням, але також вказують на те, що інші фактори (наприклад, тиск повітря, хмарність, швидкість вітру) також можуть впливати на забруднення. Дослідження, проведені в Гонконзі, показали, що райони з гіршою вентиляцією міського зовнішнього повітря, як правило, відчувають сильніший вплив ефекту міського теплового острова та мають значно вищу загальну смертність порівняно з районами з кращою вентиляцією.

Центри контролю та профілактики захворювань зазначають, що «важко робити обґрунтовані прогнози щодо захворювань та смертей, пов’язаних із спекою, за різних сценаріїв зміни клімату» та що «смертей, пов’язаних із спекою, можна уникнути, про що свідчить зниження загальної смертності під час спеки за останні 35 років». Однак деякі дослідження показують, що вплив надмірної спеки на здоров’я може бути непропорційним, оскільки наслідки можуть бути нерівномірно розподілені залежно від віку, етнічної приналежності та соціально-економічного статусу. Це підвищує ймовірність того, що вплив надмірної спеки на здоров’я є проблемою екологічної справедливості.