Stedelike hitte-eiland

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Spring na: navigasie, soek
Tokio, 'n voorbeeld van'n stedelike hitte-eiland. Normale temperature van Tokio styg meer as dié van die omliggende gebied.

'n Stedelike hitte-eiland (SHE) is 'n stedelike of metropolitaanse gebied wat as gevolg van menslike aktiwiteite aansienlik warmer as die omliggende landelike areas is. Die temperatuurverskille is snags groter as gedurende die dag, en is veral duidelik wanneer winde swak is. SHE'e is die opmerklikste in die somer en die winter. Die hoofoorsaak van die stedelike hitte-eiland effek is veranderde landoppervlakke.[1] Die minder algemene term hitte-eiland verwys na enige gebied, hetsy bevolk of nie, wat konstant warmer as die omligende area is.[2]

Oorsake[wysig | wysig bron]

Termiese (bo) en plantryke (onder) plekke in en om New York via infrarooi satellietbeelde. 'n Vergelyking van die beelde toon dat temperature koeler is waar daar digte plantegroei.

Daar is verskeie oorsake van 'n stedelike hitte-eiland (SHE); donker oppervlakke absorbeer byvoorbeeld aansienlik meer sonstraling. Dit veroorsaak dat paaie en geboue in stedelike konsentrasies bedags meer as voorstedelike en landelike omgewings verhit.[1] Nog 'n groot rede is die gebrek aan evapotranspirasie (deur byvoorbeeld 'n gebrek aan plantgewasse) in stedelike areas. As gevolg van die verminderde hoeveelheid plantegroei is daar 'n verlies aan skaduwee en die verkoelende effek van bome, asook die wegruiming van koolstofdioksied.[3]

Nog 'n oorsaak van stedelike hitte-eilande is geometriese faktore. Die hoë geboue in stedelike gebiede bevat baie oppervlakke vir die weerkaatsing en absorbering van sonlig. Dit word die "stedelike canyon-effek" genoem. Nog 'n effek van geboue is die blokkering van die wind. Dit verhinder afkoeling deur konveksie en voorkom dat besoedeling opklaar. Afvalhitte van motors, lugversorgers, industrieë en ander bronne dra ook by tot die SHE.[4][5][6] Hoë besoedelingsvlakke in stedelike gebiede kan die SHE-effek verhoog aangesien die atmosfeer deur baie vorms van besoedeling verander word.[7] Namate stedelike temperature styg, is daar ook 'n verhoging in osoonkonsentrasie, 'n kweekhuisgas waarvan die produksie deur hoë temperature versnel word.[8]

Die stedelike hitte-eiland is snags gewoonlik op sy die grootste. Wat seisoene betref, kom SHE'e in die somer en winter voor.[9][10] Daar is gewoonlik 'n temperatuurverskil van etlike grade tussen die middestad en omliggende areas.

Impak op diere[wysig | wysig bron]

Mierkolonies in stedelike hitte-eilande het 'n verhoogde hittetoleransie sonder dat hulle kouetoleransie geaffekteer word.[11]

Spesies wat in kolonies voorkom, kan hitte-eilandtoestande gebruik om in streke buite hulle natuurlik milieu te floreer. Die vlieënde vos (Pteropus poliocephalus) wat in Melbourne Australië aangetref word, het hulle in stedelike habitatte gaan tuismaak nadat daar 'n toename in plaaslike temperature was. Verhoogde temperature wat warmer wintertoestande veroorsaak het, het die stad 'n meer soortgelyke klimaat as die spesie se meer noordelike, natuurlike habitat gegee.

Pogings om die effek van hitte-eilande te verlig en te beheer, lei ook tot veranderde temperature en 'n afname in die beskikbaarheid van kos en water. Stedelike hitte-eilande sal die groeiseisoen verleng en sodoende die aanteelstrategieë van inwonende spesies verander.[12] Dit is veral sigbaar in die uitwerking wat SHE'e op watertemperatuur het. Met die hoë temperature van nabygeleë geboue sal neerslag vinnig warm word. Die afloop na strome, mere en riviere sal oormatige termiese besoedeling veroorsaak. Die toename in hierdie besoedeling kan watertemperature met etlike grade laat styg. Hierdie toename sal daartoe lei dat visspesies termiese spanning en skok opdoen wat deur die vinnige verandering in temperatuur veroorsaak word.[13]

Die hitte-eilande wat deur stede veroorsaak word, het ook 'n uitwerking op die natuurlike seleksieproses.[14] Selektiewe druk soos tydsgewyse variasie in kos, predasie (verorbering deur diere) en water word verslap, en veroorsaak dat daar 'n nuwe stel selektiewe kragte uitgeoefen word.

Die teenwoordigheid van nie-inheemse spesies is baie afhanklik van die hoeveelheid menslike aktiwiteit.[15] 'n Voorbeeld hiervan kan in die getalle swaeltjies gesien word wat onder huise se dakrande in stedelike habitatte nesmaak. Die bykomende beskerming wat huise bied en 'n gebrek aan roofdiere veroorsaak hulle toevloei na stede.

Ander impakte op weer en klimaat[wysig | wysig bron]

Benewens die effek op temperatuur kan SHE'e ook 'n sekondêre uitwerking op plaaslike meteorologie hê, insluitend die verandering van plaaslike windpatrone, die ontwikkeling van wolke en mis, humiditeit en presipitasiekoers.[16] Die ekstra hitte as gevolg van die SHE lei tot 'n toename in opwaartse beweging wat bykomende reënbuie en donderstormaktiwiteit kan veroorsaak. Verder skep die SHE 'n plaaslike laagdrukgebied waar relatief vogtige lug van die landelike omstreke saamvloei en moontlik tot verdere gunstige toestande vir wolkvorming lei.[17] Reënvalkoerse windaf van stede het met 48% tot 116% toegeneem.

 Navorsing wat in 'n paar gebiede gedoen is, dui daarop dat stedelike gebiede minder vatbaar vir swak tornado's is weens die turbulente vermenging wat deur die warmte van die stedelike hitte-eiland veroorsaak word.[18] Deur van satellietbeelde gebruik te maak, het navorsers ontdek dat stadsklimate 'n merkbare invloed van tot 10 km vanaf stadgrense op groeiseisoene het. Die groeiseisoene in 70 stede van Noord-Amerika was ongeveer 15 dae langer in stedelike as in landelike gebiede.[19]

Gesondheidseffekte[wysig | wysig bron]

Foto van temperatuurverspreiding in Atlanta,Georgia. Die blou verteenwoordig koel temperature, rooi, warm en die wit baie warm.

SHE'e kan 'n direkte uitwerking op stedelike inwoners se gesondheid en welsyn uitoefen. In die Verenigde State alleen sterf 'n gemiddeld van 1 000 mense per jaar weens uiterste hitte.[20] Aangesien SHE'e deur verhoogde temperature gekenmerk word, kan hulle die intensiteit en duur van hittegolwe in stede laat toeneem. Navorsing het bevind dat die sterftesyfer gedurende 'n hittegolf eksponensieel toeneem,[21] 'n toestand wat deur die SHE vererger word. Die nagtelike uitwerking van SHE'e kan tydens 'n hittegolf veral skadelik wees aangesien dit stedelike inwoners van die koel verligting ontneem wat snags in landelike gebiede ondervind word.[22]

Verhoogde temperature kan sonsteek, hitte-uitputting, hittesinkopee (floutes) en hittekrampe veroorsaak.[23] Sommige studies het ook bevind dat erge sonsteek tot permanente skade aan orgaanstelsels kan lei.[23] Hierdie skade kan die risiko van vroeë sterftes verhoog aangesien orgaanfunksie ernstig ingekort kan word.[23] Ander komplikasies van sonsteek sluit respiratoriese stressindroom by volwassenes en gedissemineerde intravaskulêre stolling in.[24] Navorsers[24] het opgemerk dat individue met kognitiewe gesondheidskwessies (bv. depressie, demensie, Parkinson se siekte) sensitief vir hoë temperature is word gemaan om "ekstra versigtig" te wees[23] aangesien kognitiewe prestasie deur hitte geaffekteer word.[25] Mense wat diabetes het,[23] oorgewig is,[24] aan slaapontneming ly[24] of kardiovaskulêre/serebrovaskulêre toestande het, moet oormatige blootstelling aan hitte vermy.[23][24] Hitte kan ook 'n invloed op menslike gedrag hê. 'n Amerikaanse studie dui daarop dat hitte mense prikkelbaar en aggressief kan maak, en navorsers het waargeneem dat daar 'n korrelasie tussen 'n toename in geweldsmisdade en stygende temperature is.[26]

Daar is bevind dat daar 'n korrelasie tussen 'n hoë SHE-intensiteit en die verhoogde konsentrasies besoedelingstowwe is wat snags versamel, en dat dit die volgende dag se luggehalte kan affekteer.[26] Dit, gekombineer met die hoër temperature in SHE'e, kan die produksie van osoon, 'n skadelike besoedelingstof, versnel.[26]

Ongelyke boombedekking[wysig | wysig bron]

Verhouding tussen woonbuurtinkomste en boombedekking

Die afgelope paar jaar het navorsers 'n sterk korrelasie tussen woonbuurtinkomste en boombedding ontdek. In 2010 het navorsers aan die Auburn University en die University of Southern California bevind dat die teenwoordigheid van bome baie sensitief vir veranderinge in woonbuurtinkomste is.[27] Lae-inkomste woongebiede is geneig om aansienlik minder bome as woonbuurte met hoër inkomstes te hê.

Bome is noodsaaklik vir die bekamping van die stedelike hitte-eilandeffek aangesien hulle lugtemperature met tot 10 grade,[28] en grondtemperature met tot 45 grade[29] kan laat daal. Navorsers beweer dat minder gegoede woonbuurte nie oor die finansiële middele beskik om bome te plant en in stand te hou nie. Welgestelde woonbuurte kan meer bome bekostig, op "openbare sowel as privaateiendomme."[30]

Impak op nabygeleë watermassas[wysig | wysig bron]

SHE'e het ook 'n nadelige uitwerking op watergehalte. Warm sypaadjies en dakoppervlakke kan hulle oortollige hitte aan stormwater oordra wat dan in afvoerpype afloop en watertemperature laat styg wanneer dit strome, riviere, dame en mere bereik. In Augustus 2001 het reën oor Cedar Rapids, Iowa, die water van 'n nabygeleë stroom binne 'n uur met 10,5 °C laat styg en 'n visvrekte veroorsaak. Aangesien die temperatuur van die reën self relatief koel was, kon dit aan die warm plaveisel van die stad toegeskryf word. Deurlatende sypaadjies kan hierdie effek verlig deur water deur die plaveisel na ondergrondse stoorruimtes te laat deursyfer waar dit deur absorbering en verdamping kan opklaar.

Impak op elektrisiteitsverbruik[wysig | wysig bron]

Nog 'n uitwerking van stedelike hitte-eilande is die groter behoefte aan elektrisiteit vir lugversorging en verkoeling in stede met relatief warm klimate. Aan die ander kant sal stede in koue klimate soos Moskou, Rusland, 'n kleiner behoefte aan verhitting as die omliggende platteland hê.

Verligting[wysig | wysig bron]

Daktuin van City Hall in Chicago, Illinois

Verligtingstrategieë sluit in:

  • Wit dakke: die witverf van dakke het 'n algemene strategie vir die beperking van die hitte-eilandeffek geword.[31] Wit dakke dra by tot hoë sonweerkaatsing en hoë sonuitstraling, wat op hulle beurt die albedo (witheid) van die stad verhoog.[31]
  • Daktuine: Daktuine is nog 'n metode waarmee die stedelike hitte-eilandeffek bestry kan word. Die aanplant van plantegroei op die dak, soos bome of tuine, verhoog die albedo en verlaag die stedelike hitte-eilandeffek.[31]
  • Boomplanting: Die aanplant van bome in 'n stad is nog 'n strategie om albedo te laat toeneem en die stedelike hitte-eilandeffek teë te werk. Bome absorbeer koolstofdioksied en gee skaduwee. Daar word aanbeveel dat mense bladwisselende bome plant aangesien hulle in die somer meer skaduwee gee en in die winter nie die hitte blokkeer nie.[32]
  • Groen parkeerterreine: Groen parkeerterreine gebruik alternatiewe grondbedekking in plaas van teer en plantegroei om die impak van die stedelike hitte-eilandeffek te beperk.

Verwysings[wysig | wysig bron]

  1. 1,0 1,1 (2005) “Mitigation of the heat island effect in urban New Jersey”. Global Environmental Change Part B: Environmental Hazards 6 (1): 39–49. doi:10.1016/j.hazards.2004.12.002.
  2. Glossary of Meteorology (2009). "Urban Heat Island". American Meteorological Society. Retrieved 2009-06-19.
  3. Santos, Fabiane.
  4. (2012) “An empirical study of the impact of human activity on long-term temperature change in China: A perspective from energy consumption”. Journal of Geophysical Research 117. doi:10.1029/2012JD018132.
  5. (2011) “A review of methods for estimating anthropogenic heat and moisture emissions in the urban environment”. International Journal of Climatology 31 (2): 189–199. doi:10.1002/joc.2106.
  6. (2011) “The integrated WRF/urban modelling system: Development, evaluation, and applications to urban environmental problems”. International Journal of Climatology 31 (2): 273. doi:10.1002/joc.2158.
  7. T. R. Oke (1982). “The energetic basis of the urban heat island”. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 108 (455): 1–24. doi:10.1002/qj.49710845502.
  8. Union of Concerned Scientists.
  9. Imyunku (2009). Learning About Urban Heat Islands. Pusan National University. URL besoek op 2009-06-18.
  10. Hinkel, Kenneth M. (Maart 2003). .. Department of Geography, University of Cincinnati. URL besoek op 2007-08-02.
  11. Michael J. Angilletta Jr mail, Robbie S. Wilson, Amanda C. Niehaus, Michael W. Sears, Carlos A. Navas, Pedro L. Ribeiro (February 2007). “Urban Physiology: City Ants Possess High Heat Tolerance”. PLoS ONE 2: e258. doi:10.1371/journal.pone.0000258.
  12. (April 2006) “From Patterns to Emerging Processes in Mechanistic Urban Ecology”. TRENDS in Ecology and Evolution 21. Besoek op 14 October 2014.
  13. Islands in the Sun. University of Minnesota.
  14. (April 2006) “From Patterns to Emerging Processes in Mechanistic Urban Ecology”. TRENDS in Ecology and Evolution 21. Besoek op 14 October 2014.
  15. (1997) “Ecosystem processes along an urban-to-rural gradient”. Urban ecosystems 1. Besoek op 14 October 2014.
  16. Arizona Board of Regents (2006). Urban Climate – Climate Study and UHI. Arizona State University. URL besoek op 2007-08-02.
  17. (2008) “Relative humidity as an indicator for cloud formation over heterogeneous land surfaces”. Journal of the Atmospheric Sciences 65 (10): 3263–3277. doi:10.1175/2008JAS2591.1.
  18. Myths and Misconceptions about Tornadoes. Tornado Project (1999). URL besoek op 2008-06-24.
  19. Gretchen Cook-Anderson (2004-06-29). Urban Heat Islands Make Cities Greener. NASA. URL besoek op 2007-08-02.
  20. (1996) “Impacts and responses to the 1995 heat wave: A call to action”. Bulletin of the American Meteorological Society 77 (7): 1497–1506. doi:<1497:IARTTH>2.0.CO;2 10.1175/1520-0477(1996)077<1497:IARTTH>2.0.CO;2.
  21. (1972) “Heat island = death island?”. Environmental Research 5 (1): 85–92. doi:10.1016/0013-9351(72)90022-9.
  22. J. F. Clarke (1972). “Some effects of the urban structure on heat mortality”. Environmental Research 5 (1): 93–104. doi:10.1016/0013-9351(72)90023-0.
  23. 23,0 23,1 23,2 23,3 23,4 23,5 Kovats, R. Sari (April 2008). “Heat Stress and Public Health: A Critical Review”. Annual Review of Public Health 29 (1): 41–55. doi:10.1146/annurev.publhealth.29.020907.090843.
  24. 24,0 24,1 24,2 24,3 24,4 Koppe, Christina (2004). “Heat-waves: risks and responses”. Health and Global Environmental Change Series 2.
  25. Hancock, P. A. (January 2003). “Research Article”. International Journal of Hyperthermia 19 (3): 355–372. doi:10.1080/0265673021000054630.
  26. 26,0 26,1 26,2 Assessment of International Urban Heat Island Research. Navigant Consulting. URL besoek op 30 April 2014.
  27. Zhu, Pengyu. “Demand for Urban Forests in United States Cities”. Landscape and Urban Planning 84: 293–300. doi:10.1016/j.landurbplan.2007.09.005. Besoek op 7 May 2014.
  28. "Top 22 Benefits of Trees". Tree People. Retrieved 7 July 2014.
  29. "Trees and Vegetation". EPA.gov. Retrieved 7 July 2014.
  30. Chant, Tim. "Urban Trees reveal income inequality". Per Square Mile. Retrieved 7 July 2014.
  31. 31,0 31,1 31,2 Zinzi, M., and S. Agnoli. "Cool and green roofs. An energy and comfort comparison between passive cooling and mitigation urban heat island techniques for residential buildings in the Mediterranean region." Energy and Buildings. 55. (2012): 66-76. Print.
  32. Rosenfield, Arthur, Joseph Romm, Hashem Akbari, and Alana Lloyd. "Painting the Town White -- and Green." MIT Technology Review. N.p., 14 07 1997. Web. 25 Feb 2014.