мини|Вертикален профил на урбан топлински остров мини|Проток на воздух во случаи на слаба циркулација Урбан топлински остров (топлински остров) е метеоролошки феномен кој се создава од зголемување на температурата на урбан простор во однос на околните рурални области. Тоа е главно поврзано со значајни промени во животната средина во урбани услови, што доведува до трансформација на неговите својства: емисивност (како што е промена во структурата на зрачењето со краток и долг бран), топлински својства (на пример, зголемување во топлински капацитет), аеродинамичен (на пример, намалување на просечната брзина на ветерот) или влага (на пример, намалување на релативната влажност). Најзначајниот показател за интензитетот на топлинскиот остров е температурната разлика помеѓу градот и неговите предградија. Во големите градови на Америка и Европа може да достигне (со максимален интензитет, значи и ноќе) до 10-15 °C. Највпечатлив пример е Токискиот топлински остров.
Причини Постојат неколку причини зошто се појавува урбан топлински остров на пример, темните површини апсорбираат значително повеќе сончево зрачење, предизвикувајќи урбаните концентрации на патиштата и зградите да се загреваат повеќе од приградските и руралните области во текот на денотWilliam D. Solecki, Cynthia Rosenzweig, Lily Parshall, Greg Pope, Maria Clark. Mitigation of the heat island effect in urban New Jersey // Environmental Hazards. — 2005-01. — Т. 6, вып. 1. — С. 39–49. — ISSN 1878-0059 1747-7891, 1878-0059. — doi:10.1016/j.hazards.2004.12.002., Материјалите кои вообичаено се користат во урбаните области за коловоз на патишта, како што се бетонот и асфалтот, имаат значително различни својства на топлинска маса (вклучувајќи топлински капацитет и топлинска спроводливост) и површински радијативни својства ( албедо и топлинска спроводливост ) од коловозот во околните рурални области. Ова предизвикува промена во енергетскиот буџет на урбаната област, што често резултира со повисоки температури отколку во руралните области. Друга важна причина е недостатокот на испарување (на пр. поради недостаток на вегетација) во урбаните срединиT. R. Oke. The energetic basis of the urban heat island // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. — 1982-01. — Т. 108, вып. 455. — С. 1–24. — ISSN 1477-870X 0035-9009, 1477-870X. — doi:10.1002/qj.49710845502..
Други причини за појава на топлински остров се должат на геометриските ефекти. Високите згради во многу урбани области обезбедуваат повеќе површини за рефлексија и апсорпција на сончевата светлина, зголемувајќи ја ефикасноста на греењето на урбаните области. Ова се нарекува „ефект на урбаниот кањон“. Друг ефект на зградите е да го блокираат ветерот, кој исто така го инхибира ладењето со конвекција и го спречува растурањето на загадувачите. Отпадната топлина од автомобили, клима уреди, индустрија и други извори исто така придонесува за оваа појава. Високите нивоа на загадување во урбаните области, исто така, може да го зголемат топлинскиот остров, бидејќи многу форми на загадување ги менуваат радијативните својства на атмосферата. Топлинските острови не само што ги зголемуваат урбаните температури, туку и ги зголемуваат концентрациите на озон, бидејќи озонот е гас со ефект на стаклена градина чиешто формирање се забрзува со зголемувањето на температурите.
За повеќето градови, разликата во температурата помеѓу градското подрачје и околните села е најголема ноќе. Типичната температурна разлика е неколку степени помеѓу центарот на градот и околните предградија. Температурните разлики помеѓу внатрешноста на градот и неговите околни области често се споменуваат во временските извештаи, како што се „ (20°C) во центарот на градот, (18°C) предградијата“. „Просечната годишна температура во град со население од 1 милион или повеќе може да биде (1,0–3,0 °C) потопла од неговата околина. (12 °C)“ .
Топлинскиот остров може да се дефинира како разлика во температурата на воздухот или разлика во температурата на површината помеѓу урбаните и руралните области. Овие два индикатора покажуваат малку поинаква дневна и сезонска варијабилност и имаат различни причини .
Предвидување Ако некој град или град има добар систем за следење на времето, феноменот може директно да се мери G. J. Steeneveld, S. Koopmans, B. G. Heusinkveld, L. W. A. van Hove, A. A. M. Holtslag. Quantifying urban heat island effects and human comfort for cities of variable size and urban morphology in the Netherlands (англ.) // Journal of Geophysical Research. — 2011-10-29. — Vol. 116, iss. D20. — P. D20129. — ISSN 0148-0227. — doi:10.1029/2011JD015988.. Алтернатива е да се користи сложено моделирање на локација за да се пресмета топлинскиот остров или да се користи приближен емпириски метод. Ваквите модели овозможуваат топлинските острови да бидат вклучени во проценките за идните урбани зголемувања на температурата поради климатските промени.
Леонард О. Мајруп го објавил првиот сеопфатен нумерички третман за предвидување на ефектите на урбаните топлински острови во 1969 година. Неговата статија го испитувала топлинскиот остров и ги критикувала постоечките теории во тоа време како премногу квалитативни. Општа намена нумерички енергетски буџетски модел е опишан и применет во урбаната атмосфера. Претставени се пресметки за неколку посебни случаи, како и анализа на сензитивноста. Утврдено е дека моделот го предвидува точниот редослед на големината на порастот на температурата во урбаните средини. Утврдено е дека ефектот на топлинскиот остров е нето резултат на неколку конкурентни физички процеси. Генерално, доминантните параметри се намалувањето на испарувањето во центарот на градот и топлинските својства на урбаните градежни и патните материјали. Се претпоставува дека таков модел може да се користи во инженерските пресметки за подобрување на климата на постојните и идните градови.
Влијание врз луѓето Тие можат да имаат директно влијание врз здравјето и благосостојбата на урбаните жители. Само во Соединетите Американски Држави, во просек годишно умираат 1.000 луѓе поради екстремни горештини. Бидејќи топлинските острови се карактеризираат со покачени температури, тие имаат потенцијал да ја зголемат големината и времетраењето на топлотните бранови во градовите. Истражувањата покажале дека смртноста за време на топлотниот бран се зголемува експоненцијално со максималната температура, ефект што се влошува од топлинскиот остров. Бројот на луѓе изложени на екстремни температури се зголемува како резултат на затоплувањето. Ефектот на ноќниот топлински остров може да биде особено штетен за време на топлотните бранови, бидејќи ги лишува урбаните жители од студениот релјеф што може да се најде во руралните области во текот на ноќта .
Имало студија која објавила дека покачената температура предизвикува топлотен удар, топлотна исцрпеност, топлинска синкопа и грчеви од топлина. Некои студии, исто така, истражувале како тешкиот топлотен удар може да предизвика трајно оштетување на органските системи. Оваа штета може да го зголеми ризикот од рана смртност бидејќи штетата може да предизвика тешка органска дисфункција. Други компликации на топлотниот удар вклучуваат респираторен дистрес синдром кај возрасни и дисеминирана интраваскуларна коагулација. Некои истражувачи забележуваат дека каков било компромис за способноста на човечкото тело за терморегулација теоретски би го зголемил ризикот од смртност.
Ова вклучува болести кои можат да влијаат на мобилноста, свесноста или однесувањето на една личност. Истражувачите забележаа дека луѓето со когнитивни здравствени проблеми (на пример, депресија, деменција, Паркинсонова болест) се изложени на поголем ризик кога се соочуваат со високи температури и „треба дополнителна претпазливост“, бидејќи се покажа дека когнитивните перформанси се подразлично погодени од топлината. Луѓето со дијабетес, кои се со прекумерна тежина, ненаспани или имаат кардиоваскуларни/цереброваскуларни заболувања треба да избегнуваат премногу топлина. Некои вообичаени лекови кои влијаат на терморегулацијата може исто така да го зголемат ризикот од смртност. Специфичните примери вклучуваат антихолинергици, диуретици, фенотијазини и барбитурати.
Истражувачите откриле дека високиот интензитет на топлинскиот остров е во корелација со зголемените концентрации на загадувачи на воздухот што се собираат ноќе, што може да влијае на квалитетот на воздухот следниот ден. Овие загадувачи вклучуваат испарливи органски соединенија, јаглерод моноксид, азотни оксиди и честички. Производството на овие загадувачи, во комбинација со повисоки температури на топлинските острови, може да го забрза производството на озон. Озонот на ниво на површината се смета за штетен загадувач. Истражувањата сугерираат дека зголемувањето на температурите на топлинските острови може да ги зголеми загадените денови, но исто така забележуваат дека други фактори (на пр. атмосферскиот притисок, облачност, брзина на ветерот) исто така може да влијаат на загадувањето. Истражувањето во Хонгконг покажало дека областите на градот со полоша вентилација на надворешниот градски воздух имаат тенденција да имаат посилни ефекти на урбаните топлински острови и имаат значително повисока смртност од сите причини во споредба со областите со подобра вентилација.
Центрите за контрола и превенција на болести забележале дека „тешко е да се направат разумни предвидувања за болести и смртност поврзани со горештините под различни сценарија за климатски промени“ и дека „смртните случаи поврзани со топлина може да се спречат, како што е потврдено со намалената смртност од сите причини за време на топлински феномени во изминатите 35 години“ . Сепак, некои студии сугерираат дека здравствените ефекти на топлинските острови може да бидат непропорционални бидејќи изложеноста може да биде нерамномерно распределена во зависност од повеќе фактори како што се возраста , етничката припадност и социоекономскиот статус . Ова ја зголемува можноста дека ефектите врз здравјето на топлинскиот остров се прашање на еколошката правда.
Ефект врз животните Видовите кои добро колонизираат можат да ги искористат условите што ги обезбедуваат урбаните топлински острови за да напредуваат во региони надвор од нивниот нормален опсег. Примери за ова се сивоглавата летечка лисица (Pteropus poliocephalus) и обичната (Hemidactylus frenatus) E Shochat, P Warren, S Faeth, N Mcintyre, D Hope. From patterns to emerging processes in mechanistic urban ecology (англ.) // Trends in Ecology & Evolution. — 2006-04. — Vol. 21, iss. 4. — P. 186–191. — doi:10.1016/j.tree.2005.11.019. Архивировано 9 марта 2021 года.. Сивоглавите летечки лисици пронајдени во Мелбурн, Австралија, ги колонизираат урбаните живеалишта откако таму се зголемиле температурите. Зголемените температури, предизвикувајќи потопли зимски услови, го направиле градот по климатски сличен на посеверното диво живеалиште на видот.