Wärmeinseln

Ursachen für Hitzeinseln

Thermalinseln entstehen aufgrund mehrerer Faktoren:

1. Verringerung natürlicher Landschaften in städtischen Gebieten. Bäume, Vegetation und Gewässer neigen dazu, die Luft zu kühlen, indem sie Schatten spenden, Wasser aus Pflanzenblättern verdunsten und Oberflächenwasser verdunsten lassen. Harte, trockene Oberflächen in städtischen Gebieten – wie Dächer, Gehwege, Straßen, Gebäude und Parkplätze – bieten weniger Schatten und Feuchtigkeit als natürliche Landschaften und tragen daher zu höheren Temperaturen bei.
2. Eigenschaften städtischer Materialien. Herkömmliche künstliche Materialien, die in städtischen Umgebungen wie Gehwege oder Dächer verwendet werden, reflektieren tendenziell weniger Sonnenenergie und absorbieren und geben mehr Wärme von der Sonne ab als Bäume, Vegetation und andere natürliche Oberflächen. Hitzeinseln bilden sich häufig tagsüber und werden nach Sonnenuntergang aufgrund der langsamen Wärmeabgabe städtischer Materialien stärker ausgeprägt.
3. Stadtgeometrie. Die Größe und Anordnung von Gebäuden innerhalb einer Stadt beeinflusst die Windströmung und die Fähigkeit städtischer Materialien, Sonnenenergie zu absorbieren und abzugeben. In hochentwickelten Gebieten werden Flächen und Strukturen, die durch benachbarte Gebäude blockiert werden, zu großen thermischen Massen, die ihre Wärme nicht einfach abgeben können. Städte mit vielen engen Straßen und hohen Gebäuden werden zu städtischen Schluchten, die den natürlichen Windfluss blockieren können, der Abkühlungseffekte mit sich bringen würde.
4. Wärme, die durch menschliche Aktivitäten entsteht. Fahrzeuge, Klimaanlagen, Gebäude und Industrieanlagen geben Wärme an die städtische Umgebung ab. Diese vom Menschen erzeugten oder anthropogenen Wärmequellen können zu Wärmeinseleffekten beitragen.
5. Wetter und Geographie. Ruhige, klare Wetterbedingungen führen zu stärkeren Hitzeinseln, da die Menge an Sonnenenergie, die städtische Oberflächen erreicht, maximiert und die Menge an Wärme, die abgeführt werden kann, minimiert wird. Im Gegensatz dazu unterdrücken starke Winde und Wolkendecke die Bildung von Wärmeinseln. Auch geografische Gegebenheiten können den Wärmeinseleffekt beeinflussen. Beispielsweise können nahegelegene Berge den Wind daran hindern, eine Stadt zu erreichen, oder Windmuster erzeugen, die durch eine Stadt ziehen.

Auswirkungen von Wärmeinseln

Hoher Ausstoß von Luftschadstoffen und Treibhausgasen

Wie oben beschrieben erhöhen Wärmeinseln den Strombedarf im Sommer. Um einen Großteil dieses Bedarfs zu decken, sind Elektrizitätsunternehmen in der Regel auf Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen angewiesen, was wiederum zu erhöhten Emissionen von Luftschadstoffen und Treibhausgasen führt.

Diese Schadstoffe sind schädlich für die menschliche Gesundheit und tragen auch zu komplexen Luftqualitätsproblemen wie der Bildung von bodennahem Ozon (Smog), Feinstaub und saurem Regen bei. Durch den zunehmenden Einsatz von mit fossilen Brennstoffen betriebenen Kraftwerken steigen auch die Emissionen von Treibhausgasen wie Kohlendioxid, die zum globalen Klimawandel beitragen.

Zusätzlich zu ihren Auswirkungen auf energiebedingte Emissionen können erhöhte Temperaturen direkt die Geschwindigkeit der Ozonbildung in Bodennähe erhöhen. Bodennahes Ozon entsteht, wenn Stickoxide und flüchtige organische Verbindungen in Gegenwart von Sonnenlicht und Hitze reagieren. Wenn alle anderen Variablen gleich sind, wie z. B. die Höhe der Vorläuferemissionen in der Luft sowie die Geschwindigkeit und Richtung des Windes, wird sich in Bodennähe mehr Ozon bilden, da die Umgebung sonniger und wärmer wird.

Beeinträchtigung der menschlichen Gesundheit und des Komforts

Wärmeinseln tragen zu höheren Tagestemperaturen bei, verringern die nächtliche Abkühlung und erhöhen die Luftverschmutzung. Diese Faktoren wiederum tragen zu hitzebedingten Todesfällen und hitzebedingten Krankheiten wie allgemeinem Unwohlsein, Atembeschwerden, Hitzekrämpfen, Hitzeerschöpfung und nicht tödlichem Hitzschlag bei.

Hitzeinseln können auch die Auswirkungen natürlicher Hitzewellen verstärken, bei denen es sich um Perioden ungewöhnlich heißen und oft feuchten Wetters handelt. Empfindliche Bevölkerungsgruppen sind bei diesen Ereignissen besonders gefährdet.

• Ältere Menschen gehören zu den am stärksten von extremen Hitzeereignissen gefährdeten Personen. Viele physiologische, psychologische und sozioökonomische Faktoren tragen zu dieser Gefahr bei. Bei älteren Menschen ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass sie in einem schlechten Gesundheitszustand sind, weniger mobil und isolierter sind, empfindlicher auf Hitze reagieren und von geringem Einkommen leben.
• Kleine Kinder neigen aufgrund ihrer geringeren Größe und anderer Eigenschaften dazu, anfälliger für extreme Hitze zu sein. Ihre für ihre Körpergröße schnellere Atemfrequenz, die Zeit, die sie im Freien verbringen, und ihre sich entwickelnden Atemwege erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass sie an verschlimmertem Asthma und anderen Lungenerkrankungen leiden, die durch Luftverschmutzung durch Ozon und Smog verursacht werden, die normalerweise bei Hitzewellen zunimmt.
• Bevölkerungsgruppen mit niedrigem Einkommen sind einem höheren Risiko für hitzebedingte Krankheiten ausgesetzt, da die Wohnbedingungen schlecht sind, darunter fehlende Klimaanlagen und kleine Wohnräume sowie unzureichende Ressourcen, um während einer Hitzewelle alternative Unterkünfte zu finden.
• Menschen, die ihre Arbeitszeit im Freien verbringen, sind anfälliger für Erkrankungen wie Hitzeerschöpfung und Hitzschlag. Sie sind stärker der Ozonluftverschmutzung und Hitzestress ausgesetzt, insbesondere wenn die Arbeitstätigkeit mit großer körperlicher Anstrengung verbunden ist.
• Menschen mit schlechtem Gesundheitszustand, einschließlich Menschen mit chronischen Erkrankungen, Behinderungen, eingeschränkter Mobilität und Menschen, die bestimmte Medikamente einnehmen, sind anfällig für extreme Temperaturen. Menschen mit Diabetes, körperlichen Beeinträchtigungen und kognitiven Defiziten sind während Hitzewellen besonders gefährdet.

Übermäßige Hitzeereignisse oder plötzliche und dramatische Temperaturanstiege sind besonders gefährlich und können zu überdurchschnittlichen Sterblichkeitsraten führen. Von 2004 bis 2018 verzeichneten die Centers for Disease Control and Prevention in den Vereinigten Staaten 10.527 hitzebedingte Todesfälle, durchschnittlich 702 pro Jahr. Diese Zahlen umfassen Todesfälle, bei denen Hitze die Hauptursache war, und Todesfälle, bei denen Hitze eine beitragende Ursache war.

Beeinträchtigte Wasserqualität

Hohe Temperaturen auf Gehwegen und Dachflächen können Sturmabflüsse erhitzen, die in Regenwasserkanäle fließen und die Temperatur des Wassers erhöhen, wenn es in Bäche, Flüsse, Teiche und Seen eingeleitet wird. Die Wassertemperatur beeinflusst alle Aspekte des Wasserlebens, insbesondere den Stoffwechsel und die Fortpflanzung vieler Wasserlebewesen. Schnelle Temperaturänderungen in aquatischen Ökosystemen, die durch warmes abfließendes Wasser verursacht werden, können für Wasserlebewesen besonders belastend und sogar tödlich sein.

Eine Studie ergab, dass städtische Bäche im Durchschnitt wärmer sind als Bäche in Waldgebieten und dass die Temperaturen in städtischen Bächen bei kleinen Stürmen aufgrund des durch städtische Materialien erhitzten Abflusswassers um mehr als 4 °C anstiegen.

Grüne Infrastruktur ist eine Option zur Abkühlung von Sturmabflüssen und zur Verbesserung der Wasserqualität. Kann die Verwendung von Fallrohranschlüssen, Regengärten, Pflanzkästen, Bioswales, durchlässigen Pflastersteinen, begrünten Straßen und Gassen, begrünten Parkplätzen und begrünten Dächern umfassen; sowie Landschutzbemühungen.

Quelle: Erfahren Sie mehr über Heat Islands | US EPA