Eine städtische Wärmeinsel entsteht, wenn eine Stadt viel wärmeren Temperaturen ausgesetzt ist als nahe gelegene ländliche Gebiete.
Eine Darstellung einer städtischen Wärmeinsel. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech
Warum passiert das?
Ein Stadtgebiet ist eine Stadt. Ein ländliches Gebiet ist auf dem Land. Die Hitze und das Licht der Sonne erreichen die Stadt und das Land auf die gleiche Weise. Der Temperaturunterschied zwischen städtischen und weniger entwickelten ländlichen Gebieten hängt damit zusammen, wie gut die Oberflächen in jeder Umgebung Wärme absorbieren und speichern.
Wenn Sie in ein ländliches Gebiet reisen, werden Sie wahrscheinlich am meisten feststellen der Region ist mit Pflanzen bedeckt. Gras, Bäume und Ackerland, soweit das Auge reicht, mit Feldfrüchten bedeckt.
Pflanzen nehmen über ihre Wurzeln Wasser aus dem Boden auf. Dann speichern sie das Wasser in ihren Stielen und Blättern. Das Wasser wandert schließlich zu kleinen Löchern an der Unterseite der Blätter. Dort verwandelt sich das flüssige Wasser in Wasserdampf und wird an die Luft abgegeben. Dieser Vorgang wird als Transpiration bezeichnet. Es fungiert als Klimaanlage der Natur.
Eine Illustration des Transpirationsprozesses. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech
Überzeugen Sie sich selbst!
An einem heißen Sommertag können Sie bei der Arbeit eine kühlende Transpiration spüren. Gehen Sie an einem sonnigen Tag nach draußen und suchen Sie sich einen Bürgersteig direkt neben einem Rasenstück. Fühle beide Oberflächen. Das Gras sollte sich auf Ihrer Haut kühler anfühlen als auf dem Bürgersteig – und das liegt hauptsächlich an der Transpiration!
Wenn Sie eine große Stadt besuchen, sehen Sie nicht viele Pflanzen. Stattdessen sehen Sie Bürgersteige, Straßen, Parkplätze und hohe Gebäude. Diese Strukturen bestehen normalerweise aus Materialien wie Zement, Asphalt, Ziegel, Glas, Stahl und dunklen Dächern.
Was haben städtische Baumaterialien gemeinsam?
Zunächst einmal: Materialien wie Asphalt, Stahl und Ziegel haben oft sehr dunkle Farben – wie Schwarz, Braun und Grau. Ein dunkles Objekt absorbiert alle Wellenlängen der Lichtenergie und wandelt sie in Wärme um, sodass das Objekt warm wird. Im Gegensatz dazu reflektiert ein weißes Objekt alle Wellenlängen des Lichts. Das Licht wird nicht in Wärme umgewandelt und die Temperatur des weißen Objekts steigt nicht merklich an. So absorbieren dunkle Objekte – wie Baumaterialien – Wärme von der Sonne.
Dunkle Oberflächen- – ob ein schwarzes T-Shirt oder eine Asphaltstraße – absorbieren Sie die Sonnenwärme, während hellere Oberflächen die Sonnenwärme reflektieren. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech
Zum Abkühlen Auf den städtischen Wärmeinseln „beleuchten“ einige Städte Straßen. Dazu werden schwarze Asphaltstraßen, Parkplätze und dunkle Dächer mit einer reflektierenderen grauen Beschichtung bedeckt. Diese Änderungen können die städtischen Lufttemperaturen insbesondere während der Sommerhitze dramatisch senken
Das Pflanzen von Gärten auf städtischen Dächern kann auch dazu beitragen, die Stadt abzukühlen. Eine Studie in Los Angeles, Kalifornien, ergab, dass solche Änderungen ausreichen würden, um fast 100 Millionen US-Dollar pro Person einzusparen Jahr der Energiekosten!
Städtische Baumaterialien sind ein weiterer Grund, warum städtische Gebiete Wärme speichern. Viele moderne Baumaterialien sind undurchlässige Oberflächen. Dies bedeutet, dass Wasser nicht schwimmen kann w durch Oberflächen wie ein Ziegelstein oder ein Stück Zement wie durch eine Pflanze. Ohne einen Kreislauf aus fließendem und verdampfendem Wasser können diese Oberflächen sie nicht abkühlen.
Wolkenkratzer in Chicago. Bildnachweis: Flickr-Benutzer GiuseppeYahoo Cortese
Um die Wärmeinsel zu kühlen, können Bauherren Materialien verwenden, durch die Wasser fließen kann. Diese Baumaterialien – sogenannte durchlässige Materialien – fördern die Erfassung und den Fluss von Wasser, wodurch städtische Regionen gekühlt werden.
Was bedeutet das?
Städtische Wärmeinseln sind eine der einfachsten Möglichkeiten sehen, wie menschliche Einflüsse unseren Planeten verändern können. Bürgersteige, Parkplätze und Wolkenkratzer gäbe es schließlich nicht, wenn die Menschen nicht da wären, um sie zu bauen. Und obwohl diese Strukturen für das Leben in der Stadt unerlässlich sind, können die von ihnen erzeugten Wärmeinseln für den Menschen gefährlich sein.
Im Sommer ist New York City etwa 4 ° C heißer als seine Umgebung . Das scheint nicht viel zu sein, aber diese höheren Temperaturen können dazu führen, dass Menschen dehydrieren oder unter Hitzeerschöpfung leiden.Die heißen Temperaturen erfordern auch mehr Energie, um Lüfter und Klimaanlagen zu betreiben. Dies kann zu Stromausfällen und einer ernsthaften Gefahr für die öffentliche Gesundheit führen.
Wir können jedoch Maßnahmen ergreifen, um die Städte abzukühlen. Und NASA-Satelliten können helfen, herauszufinden, wo diese Städte am heißesten sind.
Bildunterschrift: Diese Bilder vom NASA / USGS-Satelliten Landsat zeigen die Kühleffekte von Pflanzen auf die Wärme in New York City. Auf der linken Seite haben dunkelgrüne Bereiche der Karte eine dichte Vegetation. Beachten Sie, wie diese Regionen mit den dunkelvioletten Regionen – den Regionen mit den kühlsten Temperaturen – auf der rechten Seite übereinstimmen. Bildnachweis: Karten von Robert Simmon unter Verwendung von Daten aus dem Landsat-Programm.
Erdbeobachtungssatelliten wie Landsat und Suomi-NPP können die Vegetation und Oberfläche der Erde genau beobachten Temperatur. Wissenschaftler können diese Informationen verwenden, um Hotspots in Städten auf der ganzen Welt zu verfolgen. Wissenschaftler der NASA mit ihren globalen Satellitenansichten arbeiten daran, städtische Wärmeinseln zu verstehen und Stadtplanern dabei zu helfen, energieeffizientere, kühlere und sicherere Städte zu bauen.
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