Efek Urban Heat Island

Urban Heat Island, atau UHI, adalah wilayah metropolitan yang jauh lebih hangat daripada daerah pedesaan sekitarnya. Panas diciptakan oleh energi dari semua orang, mobil, bus, dan kereta api di kota-kota besar seperti New York, Paris, dan London. Urban Heat Island diciptakan di daerah-daerah seperti ini: tempat-tempat yang memiliki banyak aktivitas dan banyak orang.

Ada banyak alasan untuk UHI. Ketika rumah, toko, dan bangunan industri dibangun berdekatan, dapat menciptakan sebuah UHI. Bahan bangunan biasanya sangat baik isolasi, atau memegang panas. Isolasi ini membuat daerah sekitar bangunan lebih hangat.

"Limbah panas" juga memberikan kontribusi untuk UHI. Orang dan alat-alat mereka, seperti mobil dan pabrik-pabrik, selalu membakar energi, apakah mereka jogging, mengemudi, atau hanya hidup mereka sehari-hari kehidupan. Orang-orang membakar energi biasanya lolos dalam bentuk panas. Dan jika ada banyak orang di satu daerah, itu banyak panas.

Daerah perkotaan padat penduduk, yang berarti ada banyak orang dalam ruang kecil. Daerah perkotaan juga padat dibangun, yang berarti bangunan yang dibangun sangat dekat bersama-sama. Ketika tidak ada ruang lebih untuk daerah perkotaan untuk memperluas, insinyur membangun ke atas, menciptakan gedung pencakar langit. Semua konstruksi ini berarti limbah panas dan panas yang lolos isolasi memiliki tempat untuk pergi. Itu tetap hidup di dalam dan di antara gedung-gedung di UHI.

Suhu malam hari di UHI tetap tinggi. Hal ini karena bangunan, trotoar, dan tempat parkir blok panas yang berasal dari tanah dari kenaikan ke langit malam yang dingin. Karena panas yang terperangkap di tingkat yang lebih rendah, suhu yang lebih hangat.

Pulau panas perkotaan dapat memiliki udara yang lebih buruk dan kualitas air dari tetangga mereka di pedesaan. UHI sering memiliki kualitas udara yang lebih rendah karena ada polutan lebih (produk limbah dari kendaraan, industri, dan orang-orang) yang dipompa ke udara. Polutan ini diblokir dari hamburan dan menjadi kurang beracun oleh lansekap kota: bangunan, jalan, trotoar, dan tempat parkir.

Kualitas air juga menderita. Ketika air hangat dari UHI berakhir mengalir ke sungai setempat, menekankan spesies asli yang telah beradaptasi dengan kehidupan di lingkungan air dingin.

Para ilmuwan sedang mempelajari bagaimana pulau panas perkotaan mungkin berkontribusi terhadap pemanasan global, pola perubahan iklim terbaru yang mencakup pemanasan bertahap suhu bumi.

Ketika itu benar-benar panas, banyak dari kita berjalan lurus ke kipas atau AC. Hal ini terutama berlaku di daerah perkotaan yang menderita efek pulau panas perkotaan. UHI berkontribusi kebutuhan energi di musim panas, tegang sumber daya energi. UHI sering tunduk pada "pemadaman bergilir," atau listrik padam. Perusahaan utilitas mulai pemadaman bergilir ketika mereka tidak memiliki energi yang cukup untuk memenuhi kebutuhan pelanggan mereka. Energi yang digunakan dalam kipas listrik dan AC berakhir kontribusi terhadap UHI bahkan lebih panas.

Karena efek negatif tersebut, para ilmuwan mengatakan penduduk kota, arsitek, dan desainer semua harus bekerja untuk mengurangi dampak masyarakat di daerah perkotaan. Menggunakan atap hijau, yang atap bangunan tertutup tanaman, membantu hal keren turun. Tanaman menyerap karbon dioksida, polutan terkemuka. Mereka juga mengurangi panas dari daerah sekitarnya.

Menggunakan material yang lebih ringan berwarna pada bangunan membantu, juga. Warna terang mencerminkan lebih banyak sinar matahari dan menjebak lebih sedikit panas.

Definisi

Sekitar setengah dari populasi manusia dunia tinggal di area urban. Mendekat masa depan, diperkirakan tingkat global ubanisasi akan meningkat 70% dari populasi urban dunia sekarang pada tahun 2030, sebagai timbulnya tumpukan dan migrasi populasi dari pedesaan menuju area perkotaan, atau semi perkotaan berlanjut. Dengan demikian, tidak mengejutkan bahwa akibat buruk berhubungan kepada urbanisasi adalah meningkatnya perhatian yang menangkap perhatian masyarakat dunia.

Urban Heat Island, atau UHI, adalah wilayah metropolitan yang jauh lebih hangat daripada daerah pedesaan sekitarnya. Panas diciptakan oleh energi dari semua orang, mobil, bus, dan kereta api di kota-kota besar seperti New York, Paris, dan London. Urban Heat Island diciptakan di daerah-daerah seperti ini: tempat-tempat yang memiliki banyak aktivitas dan banyak orang.

Urbanisasi berakibat buruk pada lingkungan, utamanya dari produksi polusi, modifikasi dari lahiriah dan sifat kimia di atmofsir, dan menutup permukaan tanah. Menanggapi efek kumulatif dari semua akibat adalah UHI, didefinisikan sebagai peningkatan dalan suhu dari area buatan manusia, menghasilkan dalam terdefinisi baik, berbeda “pula hangat” diantara “laut dingin” representasi dari suhu rendah dari area terdekat lanskap natural. Walaupun pulau-ulau hangat mungkin terbentuk dari area pedesaan atau perkotaan, danbermacam skala spasial, kota-kota digemari, sejak permukaan mereka mudah untuk melepas kalor pada kuantitas besar. Walaupun begitu, UHI berakibat buruk tidak hanya daerah dari lingkungan hubungan perkotaan, tapi juga manusia dan asosiasi ekosistem mereka berlokasi jauh dari kota. Pada faktanya, UHI secara tidak langsung berhubungan pada perubahan suasa karena kontribusi mereka terhadapa efek rumah hijau, dan oleh sebab itu terjadilah global warming.

Figure 1. Source : EPA, 2008

Penyebab

Ada banyak alasan untuk UHI. Ketika rumah, toko, dan bangunan industri dibangun berdekatan, dapat menciptakan sebuah UHI. Bahan bangunan biasanya sangat baik isolasi, atau memegang panas. Isolasi ini membuat daerah sekitar bangunan lebih hangat.

"Limbah panas" juga memberikan kontribusi untuk UHI. Orang dan alat-alat mereka, seperti mobil dan pabrik-pabrik, selalu membakar energi, apakah mereka jogging, mengemudi, atau hanya hidup mereka sehari-hari kehidupan. Orang-orang membakar energi biasanya lolos dalam bentuk panas. Dan jika ada banyak orang di satu daerah, itu banyak panas.

Daerah perkotaan padat penduduk, yang berarti ada banyak orang dalam ruang kecil. Daerah perkotaan juga padat dibangun, yang berarti bangunan yang dibangun sangat dekat bersama-sama. Ketika tidak ada ruang lebih untuk daerah perkotaan untuk memperluas, insinyur membangun ke atas, menciptakan gedung pencakar langit. Semua konstruksi ini berarti limbah panas dan panas yang lolos isolasi memiliki tempat untuk pergi. Itu tetap hidup di dalam dan di antara gedung-gedung di UHI.

Hal ini diketahui dengan baik bahwa progres penempatan ulang dari permukaan natural dari permukaan buatan, melalui urbanisasi, merupakan penyebab utama dari pembentukan UHI. Permukaan alami sering tersusun dari vegetasi dan tanah lembab-menjebak. Oleh karena itu, mereka memanfaatkan porsi besar dari radiasi serapan dalam proses evapotransporasi dan peningkatan uap air yang berkontirubusi kepada sejuknya udara pada sekitar mereka. Kenalikannya, permukaan buatan tersusun dari persentase tinggi dari non-reflektif dan material tahan air. Sebagai konsekuensinya, mereka cenderung menyerap porsi signifikan dari kejadian radiasi, yang menghasilkan sebagai kalor.

Penahanan radiasi vegetasi dan penghasilan bayangan yang juga berkontribusi untuk mengurangi pelepasan paans perkotaan. Penurunan dan fragmentasi dari area vegetasi besar seperti parkir, tidak hanya mengurangi keuntungan ini, tapi juga atmosfer menghalangi menyejukkan karena sirkulasi udara horizontal terbuat dari suhu gradian diantara area perkotaan dan bervegetasi, yang diketahui sebagai efek taman pulau dingin. Di sisi lain, sedikit penyususnan dari bangunan sepanjang jalan-jalan perkotaan dari tebing perkotaan yang menghalangi keluarnya radiasi tercemin dari paling 3-dminessi permukaan perkotaan kepada luar angkasa. Radiasi ini akhirnya menyerap dari dinding bangunan (yaitu pengurangan pemandangan langit kota), ini meningkatkan pelepasan panas perkotaan. Faktor tambahan seperti tersebar dan dipancarkan radiasi dari atmofsir polutan kepada area perkotaan, produksi dari kalor tak berguna dari AC dan sistem lemari pendingin, baik sebagai dari prosse industrial dan trafik kendaraan bermotor(yaitu kalor antropoghenic), dan halangan dari aliran udara pedesaan dari permukaan buatan, disadari sebagai penyebab tambahan dari efek UHI.

Vancouver's downtown (source : http://www.aboutvancouver.co.uk). Permukaan vertikal menyerap energi refleksi dari permukaan buatan ter 3-d

Ruang utama dan karakteristik sementara

Dalam sebuah peta isothermal UHI adalah representasi dari kontur terdekat dari area perkotaan, yang kontras dengan kontur yang lebih lebar dati area pedesaan. Sementara itu, profil termal UHI reprenstasi dari kurva isotermik meningkat melalui area perkotaan, yang kontras dengan karakteristik kurva rendah rata dari area pedesaan. Menurut tipikal termal profil (figure 1), termal lapangan pedesaan terganggu oleh curamnya gradian suhu pada batas pedesaan/perkotaan (yaitu jurang), dan oleh karena itu, mantap namun lebih lemah gradian horizontal dari meningkatnya suhu (seperti dataran tinggi) berkepanjangan sampai mencapai titik suhu tertinggi pada inti kota atau pusat kota (yaitu puncak). Keseragaman ini "pulau" pola berbentuk umumnya menunjukkan beberapa depresi karena adanya poin yang sangat panas (yaitu pulau panas perkotaan mikro) yang berhubungan dengan fitur seperti tempat parkir, mal, fasilitas industri, dll, dan kenaikan kecil karena kehadiran poin yang sangat dingin (yaitu heat sink) terkait dengan fitur-fitur seperti taman, lapangan, badan air, dll perbedaan antara zona perkotaan terpanas dan suhu pedesaan dasar mendefinisikan intensitas atau besarnya UHI.

Boston, Massachusetts. Surface temperature, 2009. Source : Camilo Pérez Arrau, 2010

Peran penting bahwa jenis penutup lahan / tanah terhadap pola termal dari UHI yang disebutkan di atas. Bahkan, biasanya hubungan dekat diharapkan antara suhu dipancarkan oleh permukaan tanah (yaitu suhu permukaan tanah, LST) dan suhu atmosfer yang terletak tepat di atasnya (yaitu suhu udara dekat permukaan), karena transfer energi yang dipancarkan dari terbentuknya sampai terakhir. Dengan demikian, selama dekade terakhir Data inframerah termal penginderaan jauh telah

memberikan kontribusi untuk mengatasi UHI melalui estimasi LST, sehingga yang berasal studi tentang UHI permukaan. Namun demikian, telah ditemukan bahwa atmosfer dan permukaan UHI yang kasar terkait, dan mereka dapat menunjukkan pola spasial dan temporal sangat berbeda. Selain itu, dalam suasana perkotaan pulau panas dapat menyajikan variasi yang signifikan antara kanopi dan lapisan batas. Pembentuk terdiri dari ruang bawah tingkat atap umum, sedangkan yang kedua membentang di atas level ke titik di mana kondisi iklim yang dimodifikasi oleh kehadiran kota.

Gambar berikutnya menunjukkan tempat terpanas di Great Vancouver Area. Suhu permukaan di situs ini mencapai 41,31 ° C pada 17 Juli 2004 (10:43).

Parkir besar Dan Kawasan Industri di Vancouver. Sumber: Google Earth 2008

Gambar ini menunjukkan tempat yang sama seperti gambar diatas dilihat dari satelit termal. Warna magenta Berarti Tempat terpanas.

Thermal band of Landsat 5, 2004. Source : Camilo Perez Arrau, 2008

Oleh karena itu, karakteristik seperti pengembangan, pertumbuhan, intensitas, dan pola spasial dari UHI akan berbeda tergantung pada di mana pengukuran dilakukan. The UHI atmosfer biasanya mencapai intensitas tertinggi pada malam musim panas, dan di bawah udara tenang dan langit tak berawan. Hal ini karena bahan konstruksi menunjukkan inersia termal yang tinggi (yaitu respon yang rendah terhadap perubahan suhu), dan akibatnya, mereka terus melepaskan panas perlahan-lahan setelah matahari terbenam dan bahkan dekat fajar, ketika sebagian besar permukaan pedesaan telah didinginkan. Di sisi lain, angin ringan tidak mampu mengemudi pertukaran bergolak panas, sementara langit cerah meningkatkan pendinginan pedesaan dengan memungkinkan kehilangan panas radiasi ke langit malam yang relatif dingin. Meskipun ini, UHI telah juga dilaporkan di musim dingin dan dalam kondisi meteorologi variabel. UHI diukur pada lapisan kanopi mungkin menunjukkan variasi spasial dan temporal yang tinggi sebagai akibat dari sifat termal variabel bahan pembangunan perkotaan, yang dalam kombinasi dengan geometri tiga dimensi dari permukaan built-up memodifikasi tetangga suhu udara. Sebaliknya, UHI diukur pada lapisan batas dapat tetap lebih stabil sepanjang hari dan malam, karena suasana kurang dipengaruhi oleh struktur kota. Terakhir, karena suhu perkotaan sangat diperintahkan oleh inersia termal tinggi dari bahan konstruksi, yang UHI permukaan biasanya mencapai intensitas tertinggi selama sore, ketika permukaan perkotaan telah cukup hangat, sehingga memaksimalkan pelepasan panas nya.

Jalan raya pinggiran kota Toronto. Aspal membuka jalan memiliki sifat termal dan radiasi yang mempromosikan pelepasan panas yang tinggi. Sumber: Camilo Pérez Arrau 2007

Dampak

Ini sebagian besar telah menunjukkan bahwa kota-kota dengan pemandangan variabel dan iklim dapat menunjukkan suhu beberapa derajat lebih tinggi dari lingkungan pedesaan mereka (yaitu UHI efek), sebuah fenomena yang jika meningkat di masa depan, dapat menyebabkan dua kali lipat dari perkotaan ke rasio termal pedesaan di dekade berikutnya. Oleh karena itu, penilaian dari UHI dan strategi untuk melaksanakan mitigasinya menjadi semakin penting untuk instansi pemerintah dan peneliti dari berbagai negara yang terkena dampak.

Seperti yang diharapkan, kecenderungan karakteristik terhadap pemanasan permukaan perkotaan diperburuk selama hari-hari panas dan gelombang panas, yang memperkuat peningkatan suhu udara, terutama di ruang berventilasi buruk luar ruangan atau ruang dalam bangunan perumahan

dan komersial dengan sedikit isolasi termal. Hal ini meningkatkan konsumsi energi secara keseluruhan untuk pendinginan (yaitu pendinginan dan AC), sehingga meningkatkan produksi energi oleh pembangkit listrik, yang menyebabkan emisi lebih tinggi dari gas rumah kaca yang memerangkap panas seperti karbon dioksida, serta polutan lain seperti sulfur dioksida, karbon monoksida dan partikel. Selain itu, permintaan energi meningkat berarti lebih biaya untuk warga dan pemerintah, yang di daerah metropolitan besar dapat menyebabkan dampak ekonomi yang signifikan. Di sisi lain, UHI mempromosikan suhu udara yang tinggi yang berkontribusi terhadap pembentukan prekursor ozon, yang dikombinasikan fotokimia menghasilkan tingkat ozon.

Sebuah hubungan langsung telah ditemukan antara puncak intensitas UHI dan penyakit yang berhubungan dengan panas dan kematian, karena kejadian ketidaknyamanan termal pada sistem kardiovaskular dan pernapasan manusia. Heatstroke, kelelahan panas, sinkop panas, dan panas kram, adalah beberapa peristiwa stres utama, sementara sejumlah penyakit dapat menjadi lebih buruk, terutama pada orang tua dan anak-anak. Dalam cara yang sama, penyakit pernapasan dan paru-paru telah terbukti berhubungan dengan tingkat ozon yang tinggi disebabkan oleh peristiwa panas. Beberapa dampak yang disebutkan di atas telah ditangani oleh US EPA (untuk informasi lebih lanjut lihat link di "link eksternal" bagian dari situs ini).

Anomali hangat kota menciptakan tekanan udara yang relatif rendah yang menyebabkan dingin, udara pedesaan untuk berkumpul di pusat kota, sehingga memaksa udara hangat naik (yaitu konveksi), yang pada ketinggian yang lebih tinggi kondensat dan endapan. Studi yang dilakukan di beberapa kota di Amerika Serikat seperti Atlanta, New York, Chicago dan Washington, telah menunjukkan bahwa curah hujan dan badai peristiwa perkotaan yang disebabkan terutama diprakarsai oleh UHI. Dampak meteorologi lainnya dari UHI berhubungan dengan penurunan frekuensi hujan salju dan intensitas, serta pengurangan dalam kisaran diurnal dan musiman dari suhu beku. Terakhir, suhu tinggi dapat menghasilkan gangguan fisiologis dan fenologi tanaman hias dan hutan kota.

Meskipun di musim dingin UHI dapat menghasilkan penghematan energi (yaitu hukuman musim dingin), ada persetujuan besar di antara para peneliti bahwa manfaat ini sebanding dengan efek merugikan yang terjadi di musim panas.

Strategi mitigasi

Di negara-negara seperti Amerika Serikat panas penyebab yang berhubungan dengan cuaca utama kematian, dan karena itu, promosi strategi untuk mengurangi UHI adalah perhatian besar bagi instansi pemerintah. Ada dua strategi pengurangan UHI utama: pertama, untuk meningkatkan reflektifitas permukaan (albedo yaitu tinggi), untuk mengurangi penyerapan radiasi dari permukaan perkotaan, dan kedua, untuk meningkatkan tutupan vegetasi, terutama dalam bentuk hutan kota dan taman, untuk untuk memaksimalkan manfaat ganda vegetasi dalam mengendalikan kenaikan suhu.

Permukaan reflektif hanya hasil dari cat berwarna atau putih cahaya pada permukaan bahan konstruksi diberikan atau dari penutup permukaan bahan konstruksi dengan membran putih. Kedua teknik telah terutama diterapkan pada atap dan trotoar. Atap dingin secara khusus penting dalam bangunan komersial dan perumahan, di mana permintaan energi yang signifikan untuk pendinginan dapat disimpan dengan mengurangi keuntungan panas ke gedung. Trotoar dingin terutama didasarkan pada penggunaan jalan aspal memutih, bahan yang sangat hangat. Untuk tujuan ini permukaannya telah dicampur dengan segel chip yang putih atau dilapisi dengan penutup beton ringan disebut whitetopping.

Montreal pusat kota. Atap berwarna terang meningkatkan Albedo dari sebuah bangunan yang diberikan, sehingga mengurangi potensi penyerapan energi mereka. Sumber: Camilo Pérez Arrau 2008

Meningkatkan tutupan vegetasi ini terutama difokuskan pada penanaman pohon di rumah di dekatnya, dan bangunan perumahan dan komersial. Sebuah penekanan khusus telah ditempatkan pada penanaman vegetasi di atap bangunan (yaitu atap hijau), dalam rangka mencapai tujuan yang sama seperti atap yang berwarna lebih terang. Strategis menempatkan pohon di depan jendela dan di sisi tercerah rumah memaksimalkan penghematan energi. Pohon ditempatkan di sisi timur dan barat dari struktur yang paling efektif karena mereka memblokir matahari pagi serta matahari sore. Pohon besar juga cenderung lebih efektif, karena mereka memberikan kanopi penutup dan bayangan daerah yang lebih besar. Selain itu, permintaan energi dan biaya juga dapat dikurangi dengan menempatkan pendingin di jendela berbayang, misalnya dinaungi oleh pohon yang ditanam strategis.

Lansekap kota dari Santiago, Chili. Cat putih dan pohon adalah faktor kunci untuk mengurangi pelepasan panas perkotaan. Sumber: Camilo Pérez Arrau 2008