Es gibt einen guten Grund, warum Stadtbewohner in der Sommerhitze aufs Land fliehen, um sich abzukühlen: Ländliche Gebiete sind in der Regel nicht so heiß. Aufgrund des „urban heat island“ -Effekts können Städte mit einer Million oder mehr Einwohnern im Durchschnitt 1–3 ° C (1, 8–5, 4 ° F) wärmer sein - und im Durchschnitt sogar 12 ° C (22 ° F) wärmer Abend - als die Umgebung, nach Angaben der US Environmental Protection Agency.
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Es gibt viele Gründe, warum Städte heißer sind. Alle diese Menschen, ihre Gebäude und die darin befindlichen Maschinen erzeugen Wärme. Klimaanlagen können beispielsweise die Temperaturen um mehr als 1 ° C erhöhen, berichteten Forscher der Arizona State University im vergangenen Monat. Gebäude und andere Strukturen können tagsüber mehr Wärme speichern als Pflanzen. Nachts geben sie einen Teil dieser Wärme ab und tragen zu wärmeren Temperaturen bei, wenn es dunkel ist. Städte könnten auch weniger reflektierend sein, wodurch sie mehr von der Sonnenwärme aufsaugen könnten.
Die meisten Forscher haben jedoch die Verdunstungsreduzierung als Hauptursache für den städtischen Wärmeinseleffekt angesehen, der auftritt, wenn Pflanzen durch Beton ersetzt werden. Diese Verdunstung, so denkt man, absorbiert Energie und hält die Landschaft kühler.
Laut einer neuen Studie ist dieser Unterschied in der Verdunstung jedoch nicht der große Faktor für den Wärmeinseleffekt. Lokales Klima kann mehr ausmachen. Lei Zhao von der Nanjing Universität für Informationswissenschaft und Technologie in China und Kollegen haben diese Ergebnisse heute in Nature veröffentlicht .
Zhao und Kollegen begannen mit einer Frage: Würden ähnliche Städte in unterschiedlichen Klimazonen den gleichen Temperaturanstieg durch den städtischen Wärmeinseleffekt erfahren? Aus den NASA-Satellitendaten von 65 US-Städten konnten sie einige Trends ersehen: Um Mitternacht zeigten größere Städte tendenziell einen größeren Temperaturunterschied als kleinere Städte im Vergleich zu den umliegenden ländlichen Gebieten. Mittags zeigten feuchter Städte jedoch einen stärkeren Wärmeinseleffekt.
Die Forscher erstellten dann ein Computermodell, mit dem sie die Bedeutung verschiedener Faktoren bewerten konnten, die den städtischen Wärmeinseleffekt beeinflussen könnten. Dazu gehörten Merkmale wie Verdunstung, vom Menschen erzeugte Wärme und deren Strukturen sowie von Städten gespeicherte Wärme. Ebenfalls eingeschlossen waren Unterschiede im Land und in der Konvektion - die Übertragung von Wärme aus der Stadt oder ländlichen Region in die Atmosphäre.
Anhand des Modells konnten die Forscher erkennen, dass diese beiden letzten Faktoren wichtig waren und mit dem lokalen Klima wechselwirkten. In feuchten Gebieten, wie beispielsweise an der Ostküste der USA, „leitet die Konvektion weniger Wärme vom städtischen Land ab als vom ländlichen“, stellen Zhao und Kollegen fest, und diese Städte sind in der Regel etwa 3 Grad wärmer als das nahe gelegene Land. Die dichte Vegetation des ländlichen Raums ist aerodynamisch rauer als die der Stadt, wodurch die Effizienz der Konvektion gesteigert wird und mehr Wärme vom Land in die Atmosphäre abgegeben wird.
In trockenen Regionen, in denen diese ländliche Vegetation fehlt - denken Sie an Las Vegas -, ist das Gegenteil der Fall. „Im Durchschnitt führt das städtische Land die Wärme durch Konvektion etwa 20% effizienter von der Oberfläche ab als das ländliche Land“, schreiben die Forscher. Und in einigen dieser Städte ist der Konvektionsunterschied so groß, dass sie den städtischen Wärmeinseleffekt nicht spüren.
Unabhängig vom Klima wird der Wärmeinseleffekt jedoch nachts durch die Freisetzung der tagsüber gespeicherten Wärme verstärkt. Diese Wärme wird in der flachen Atmosphärenschicht in der Nähe der Oberfläche gefangen, und um sie abzuleiten, muss sie sich horizontaler bewegen, um zu entweichen. In größeren Städten muss sich die Hitze weiter ausbreiten, sodass das Zentrum einer Großstadt nach Ansicht der Forscher in der Regel viel wärmer ist als die Mitte einer Kleinstadt.
Der urbane Wärmeinseleffekt ist mehr als nur ein Ärgernis für die Stadtbewohner - er kann auch die mit Hitzestress verbundenen Gesundheitsprobleme verschlimmern und zu bereits unangenehmen Bedingungen führen, insbesondere in trockenen Jahren in normalerweise feuchten Gebieten, so die Forscher. Diese neue Untersuchung gibt jedoch einen Einblick, mit welchen Maßnahmen ein Teil dieser Hitze gemildert werden kann.
Das Reduzieren der Wärme aus unseren Klimaanlagen und anderen Geräten scheint eine einfache Lösung zu sein, aber nach dem Computermodell würde dies nicht viel helfen, da die anthropogene Wärme kein großer Faktor ist. Es ist jedoch keine praktikable Lösung, die großen Beiträge zu leisten - Konvektionseffizienz und Wärmespeicherung -, da dies grundlegende Änderungen der städtischen Morphologie erforderlich machen würde, bemerken Zhao und Kollegen.
Was jedoch helfen würde, sei die Steigerung der Reflektivität der Stadt. Das würde die Wärmemenge verringern, die die Stadt tagsüber aufnimmt, und sogar indirekt nachts helfen, indem die Wärmemenge verringert wird, die nach Sonnenuntergang freigesetzt werden kann. Außerdem ist es ganz einfach: Flache Stadtdächer können weiß oder in einer anderen reflektierenden Farbe gestrichen werden.
Weiße Dächer bieten darüber hinaus zusätzliche Vorteile, z. B. eine Reduzierung des Energieverbrauchs, da nicht so viel Klimatisierung erforderlich ist, um die von Gebäuden aufgenommene Wärme auszugleichen. Ein geringerer Energieverbrauch bedeutet auch eine Reduzierung der CO2-Emissionen - ein Vorteil, der über die Dynamik einer städtischen Wärmeinsel hinausgeht.
