Urban Heat Island: Städtische Wärmeinseln und Stadtklima

Urban Heat Island: Städtische Wärmeinseln und Stadtklima

Städtische Wärmeinseln sind eine Besonderheit des Stadtklimas. Sie entstehen durch Beton und Asphalt für Straßen und Gebäude in urbanen Räumen.

Eine städtische Wärmeinsel (Urban Heat Island, UHI) ist ein Ballungsgebiet mit einer viel höheren Temperatur als die umliegenden ländlichen Gebiete. Die Wärme wird durch die Energie erzeugt, die von allen Autos, Bussen, Zügen und Menschen in den Großstädten, z.B. Paris, New York und London gehören, kommt. Städtische Wärmeinseln entstehen in hoch aktiven Gebieten mit einer hohen Bevölkerungszahl. Studien der EPA haben gezeigt, dass in vielen Städten der USA die Lufttemperatur im UHI um 5,6℃ höher ist als in der umgebenden Natur.

BesonderheitOberfläche UHIAtmosphärische UHI


Zeitliche Entwicklung
– Zu jeder Tages- und Nachtzeit anwesend- Am intensivsten tagsüber und im Sommer– Kann tagsüber klein oder nicht vorhanden sein- Am intensivsten nachts oder in der Morgendämmerung und im Winter

Spitzenintensität (intensivste UHI-Bedingungen)
– Mehr spärliche und zeitliche Variation:×Tag: von 18 bis 27 °F (10 bis 15℃ )×Nacht: von 9 bis 18 °F (5 bis 10℃)-weniger Variation×Tag: -1,8 bis 5,4 °F (-1 bis 3℃ )×Nacht: 12,6 bis 21,6 °F (7 bis 12℃)
Typische Identifizierungsmethode-Indirekte Messung:×FernerkundungDirekte Messung:×Feste Wetterstationen×Mobile Traversen
Typische Darstellung-Thermisches Bild-Isothermen-Karte-Temperatur-Diagramm
Tabelle 1. Grundlegende Charakteristik von oberirdischen und atmosphärischen städtischen Wärmeinseln (UHI).

Entstehung in Städten

Städtische Wärmeinseln entstehen durch den Ersatz der Vegetation durch Beton und Asphalt für Straßen, Gebäude und andere Strukturen, die notwendig sind, um die hohe Bevölkerungszahl unterzubringen. Häuser, Geschäfte und verschiedene Industriegebäude werden dicht beieinander gebaut, und die verwendeten Baumaterialien isolieren sehr gut oder erhalten die Wärme, so dass die Isolierung die Bereiche um die Gebäude herum wärmer macht. Diese Gebäude „absorbieren“ die Sonnenwärme, anstatt sie zu reflektieren, wodurch die Oberflächen- und Umgebungstemperaturen steigen. Hohe Gebäude in Kombination mit engen Straßen erwärmen die zwischen ihnen eingeschlossene Luft und verringern so ihren Durchfluss. Die Vegetation der Stätte wird verdrängt oder zerstört, wodurch der natürliche Kühleffekt der Beschattung und die Verdunstung von Wasser aus Blättern und Boden verringert wird. Ein weiteres Beispiel ist die „Abwärme“. Diese Abwärme wird von den Menschen und ihren Autos oder Fabriken erzeugt, die Energie, die die Menschen verbrennen, wird immer als Wärme freigesetzt, und sie hängt nicht davon ab, ob die Menschen täglich fahren, laufen oder leben. Die einfache Schlussfolgerung lautet: Je mehr Menschen an einem Ort sind, desto mehr Wärme wird erzeugt. Im Vergleich zu ländlichen Gebieten sind städtische Gebiete dicht besiedelt, so dass die Gebäude dicht aneinander gebaut werden. Manchmal bauen Ingenieure aufgrund von Platzmangel in der Stadt riesige Wolkenkratzer. All diese Bauten bedeuten eine große Wärmeverschwendung, denn die von der Isolierung erzeugte Wärme kann nirgendwohin, also bleibt sie in und zwischen den Gebäuden auf der städtischen Wärmeinsel.

Warum sind Wärmeinseln interessant?

Erhöhte Temperaturen von kleineren Hitzeinseln, insbesondere im Sommer, haben Auswirkungen auf die Lebensqualität und die Umwelt einer Gemeinde. Einige Wärmeinseln haben positive Auswirkungen, wie z.B. die Verlängerung der Vegetationsperiode von Pflanzen, die meisten haben negative Auswirkungen:

– erhöhter Energieverbrauch

– erhöhte Emissionen von Schadstoffen, Luft und Treibhausgasen

– reduzierte Wasserqualität

– Auswirkungen auf Gesundheit und Komfort des Menschen.

Auswirkungen auf die Umwelt

Städtische Wärmeinseln haben einen Einfluss auf die Temperaturänderungen in der Umwelt. Sie können das ganze Jahr über auftreten, Tag oder Nacht. Der Temperaturunterschied zwischen Stadt und Land ist oft an ruhigen, sauberen Abenden am größten. Ländliche Gebiete kühlen nachts schneller ab als Städte, die die entstehende Wärme akkumulieren. Dies führt zu einem signifikanten Temperaturunterschied zwischen dem Land und der Stadt, der zwischen drei und fünf Stunden nach Sonnenuntergang liegt. Nachts bleibt die Temperatur im UHI hoch, da Gebäude, Parkplätze und Bürgersteige die vom Boden kommende und in den kalten Nachthimmel aufsteigende Wärme blockieren. Die Wärme bleibt auf niedrigeren Niveaus, so dass die Temperatur höher ist.