Varmeøy

Tokyo er ei varmeøy. Temperaturnormalen i Tokyo aukar raskare enn i omliggande område.

Ei varmeøy er eit område som er signifikant varmare enn det omliggande området. Som regel er det snakk om ei urban varmeøy, der byområdet er mykje varmare enn det omliggande landlege området. Temperaturskilnaden er vanlegvis større om natta enn om dagen, og større om vinteren enn om sommaren. Skilnaden er òg største når vinden er svak. Hovudårsaka til varmeøyeffekten er at jordoverflata har vorte endra som følgje av byutbygging. Ei anna årsak er spillvarme frå energiforbruk i byane. Ettersom folketalet aukar pleier byområda å vekse, og varmeøyeffekten aukar ytterlegare. Delvis på grunn av varmeøyeffekten, så aukar månadsnedbøren med om lag 28 % mellom 30 og 50 km nedanfor på lesida av byane, samanlikna med losida.

Årsaker

Termalt (øvst) og vegetativ (nedst) infraraud satellittdata målt av Landsat 7 Enhanced Thematic Mapper Plus i august 2002, ein av dei varmaste dagane i New York City denne sommaren. Ei samanlikning av bileta syner at der vegetasjonen er tettare, er temperaturen lågare.

Det er fleire årsaker til varmeøyeffekten. Hovudårsaka til temperaturskilnaden om natta er at (relativt varme) bygningar blokkerer utsynet til (den relativt kalde) nattehimmelen (sjå varmestråling). To andre årsaker er endringar i dei termale eigenskapane til overflata og mangelen på evapotranspirasjon i urbane område. Material som ofte vert nytta i byområde, som betong og asfalt, har heilt andre termale eigenskapar (inkludert varmekapasitet og varmeleiingsevne) og strålingseigenskapar (albedo og strålingsevne) enn dei omliggande landlege områda. Dette skaper ei endring i energibalansen i byområde, og fører ofte til høgare temperaturar enn i omliggande landlege område. Energibalansen vert òg påverka av mindre vegetasjon i urbane område, som hemmar avkjøling ved hjelp av evapotranspirasjon.

Andre årsaker til varmeøyeffekten er geometriske effektar. Dei høge bygningane i mange byområde medfører fleire overflate som kan reflektere og absorbere sollys, og aukar oppvarmingseffektiviteten i byområde. Dette vert kalla «canyoneffekten». Ein annan effekt som bygningar har, er at dei blokkerer vinden, som òg hemmar avkjøling ved konveksjon. Spillvarme frå bilar, luftkondisjonering, industri og andre kjelder medverkar til varmeøyeffekten. Store mengder forureining i urbane område kan òg auke varmeøyeffekten, sidan mange forureinande stoff endrar strålingseigenskapane til atmosfæren.

Innverknad

Termalt bilete av Atlanta i USA. Blå viser låg temperatur, raud litt høgare og kvit særs varm. Lufttemperaturen på dagtid var her om lag 26-27 °C, men enkelte overflater hadde ein temperatur på nesten 48 °C.

Varmeøyeffekten kan påverke helsa og velferda til innbyggjarane i byar, og i mange storbyar døyr innbyggjarar kvart år på grunn av ekstrem varme. Sidan varmeøyeffekten fører til høgare temperatur, kan dei stundom forsterke og forlenge heitebølgjer i byar. Forsking har vist at mortaliteten under ei heitebølgje aukar eksponesielt med maksimumstemperaturen (Buechley et al., 1972), ein effekt som vert forsterka av varmeøyeffekten. Varmeøyeffekten kan hindre avkjølinga om natta under heitebølgjer (Clarke, 1972).

Ei anna følgje av den urbane varmeøyeffekten er at energibehovet for luftkondisjonering og avkjøling aukar i byar som har forholdsvis varmt klima.

Utanom temperaturtilhøva, kan varmeøyeffekten gje sekundære effektar på dei lokale vèrtilhøva, som endringar av vindmønsteter, utvikling av skyer og tåke, luftfukt og nedbørsmengder.

Ved hjelp av satellittbilete har forskarar oppdaga at byklimaet kan påverke vekstsesongen opp til 10 km bort frå bygrensa. Vestsesongen i 70 byar i det austlege Nord-Amerika, var om lag 15 dagar lenger enn dei omliggande landlege områda.

Varmeøyeffekten fører ofte til dårlegare vasskvalitet. Varme fortau og hustak overfører varmen sin til nedbør som fell på dei, og når vatnet så vert drenert bort, aukar vasstemperaturen i bekkar, elvar, vatn og innsjøar. Raske temperaturendringar kan vere skadelege for akvatiske økosystem.

Skadeavgrensing

Varmeøyeffekten kan til ein viss grad hemmast ved å nytte kvite eller relflekterande material til å byggje hus, fortau og vegar, slik at albedoen til byen aukar. Dette vert alt gjort i mange land. Ein kan òg auke vegetasjonsmengda og nytte vegetasjon på hustaka.

Døgnvariasjon

Varmeøyeffekten fører til større temperaturskilnader mellom varmeøya og områda rundt om natta enn om dagen. Denne effekten vart oppdaga av Luke Howard alt i 1820.

Om dagen, særleg i tilfelle med skyfri himmel, vert byoverflata oppvarma av solinnstråling. På grunn av overflata vert ho raskare varma opp enn i omgjevnadane og på grunn av varmekapasiteten fungerer ei byoverflate som eit gigantisk varmereservoar (til dømes kan betong halde på om lag 2000 gonger meir varme som same mengd luft). Denne oppvarminga fører til konvektive vindar innanfor det urbane grenselaget. Ein teori går ut på at den atmosfæriske blandinga som kjem av konveksjonen fører til at temperaturskilnaden innanfor og utanfor byen vert minimal.(Camilloni og Barros, 1997). Men sjølve overflatetemperaturen er mykje høgare i byen.

Om natta vert denne situasjonen snudd på hovudet. Utan soloppvarming minkar den atmosfæriske konveksjonen og grenselaget startar å stabilisere seg. Om laget vert stabilt nok kan ein få ein temperaturinversjon. Dette fangar den urbane lufta nær overflata og gjer at byen får varme frå dei framleis varme overflatene.

Den største årsaka til at temperaturen ikkje fell like raskt i byar som i landlege område, er at overflata er blokkert av dei høge bygningane rundt. Ei overflate taper varme om natta hovudsakleg ved utstråling og denne vert hindra av bygningane. Strålingsavkjølinga er meir dominerande når vinden er svak og himmelen skyfri, og varmeøyeffekten er nettopp størst under slike tilhøve.

Kjelder

• Denne artikkelen bygger på «Urban heat island» frå Wikipedia på engelsk, den 23. februar 2009.
  • Wikipedia på engelsk oppgav desse kjeldene:
• R. W. Buechley, J. Van Bruggen og L. E. Trippi (1972). «Heat island = death island?». Environmental Research 5: 85–92. doi:10.1016/0013-9351(72)90022-9. 
• I. Camilloni og V. Barros (1997). «On the urban heat island effect dependence on temperature trends». Climatic Change 37: 665–681. doi:10.1023/A:1005341523032. 
• S. A. Changnon, Jr., K. E. Kunkel og B. C. Reinke (1996). «Impacts og responses to the 1995 heat wave: A call to action». Bulletin of the American Meteorological Society 77: 1497–1506. doi:10.1175/1520-0477(1996)077<1497:IARTTH>2.0.CO;2.  CS1 maint: Multiple names: authors list (link)
• J. F. Clarke (1972). «Some effects of the urban structure on heat mortality». Environmental Research 5: 93–104. doi:10.1016/0013-9351(72)90023-0. 
• P. D. Jones, P.Y. Groisman, M. Coughlan, N. Plummer, W.-C. Wang, T.R. Karl (1990). «Assessment of urbanization effects in time series of surface air temperature over land». Nature 347: 169–172. doi:10.1038/347169a0.  CS1 maint: Multiple names: authors list (link)
• Helmut E. Landsberg (1981). The Urban Climate. New York: Academic Press. ISBN 0124359604. 
• H.-Y. Lee (1993). «An application of NOAA AVHRR thermal data to the study or urban heat islands». Atmospheric Environment 27B: 1–13. 
• T. R. Oke (1982). «The energetic basis of the urban heat island». Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 108: 1–24. 
• D. E. Parker (2004). «Climate: Large-scale warming is not urban». Nature 432: 290. doi:10.1038/432290a. 
• David E. Parker (2006). «A demonstration that large-scale warming is not urban». Journal of Climate 19: 2882–2895. doi:10.1175/JCLI3730.1. 
• T. C. Peterson (2003). «Assessment of Urban Versus Rural In Situ Surface Temperatures in the Contiguous United States: No Difference Found». Journal of Climate 16: 2941–2959. doi:10.1175/1520-0442(2003)016<2941:AOUVRI>2.0.CO;2.  [1]
• M. Roth, T. R. Oke og W. J. Emery (1989). «Satellite-derived urban heat islands from three coastal cities and the utilization of such data in urban climatology». International Journal of Remote Sensing 10: 1699–1720. doi:10.1080/01431168908904002.