Modyfikacje klimatu wywołane urbanizacjąurbanizacjaurbanizacją i uprzemysłowieniem dotyczą głównie:

• opadów atmosferycznych,

• wzrostu zanieczyszczeń powietrza, w tym powstawanie smogu

• warunków termiczno‑wilgotnościowych,

• zmiany składowych bilansu promieniowania,

• zmian kierunku i prędkości wiatru.

Miejska wyspa ciepła jest zjawiskiem dynamicznym, które cechuje się dużą zmiennością dobową i roczną. Wyspa ciepła o dużej intensywności występuje częściej latem niż zimą. Najcieplejsze są z reguły centra miast (zwarta zabudowa) i rejony dużych zakładów przemysłowych. Słowa „wyspa” w tym kontekście używa się, ponieważ przypominają ją zamknięte, koncentryczne izotermyizotermaizotermy, których wartości obniżają się ku krańcom miasta i które, wyrysowane na jego planie, mają kształt podobny do konturu wyspy, otoczonej przez „morze” relatywnie chłodniejszych peryferii miasta.

R1F6UKxs5QOAQ

Mapa przedstawia rozkład temperatury powietrza we Wrocławiu. Centrum jest zaznaczone na czerwono, obrzeża miasta na niebiesko. Kolor czerwony wskazuje na temperaturę powyżej 11,6 stopnia.

Natężenie (intensywność) miejskiej wyspy ciepła, czyli różnica temperatury powietrza między centrum miasta a strefą podmiejską, jest podstawową miarą kontrastów termicznych na obszarze miasta i jego okolic. Duże miasta odznaczają się z reguły wyższą temperaturą powietrza w porównaniu z ich otoczeniem. Powiększanie się różnic między miastem i obszarem pozamiejskim powstaje m.in. przy bezchmurnej pogodzie zimowej oraz adwekcjiadwekcjaadwekcji chłodnych mas powietrza. Tereny położone poza miastem tracą szybko ciepło wskutek wypromieniowania i oddawania ciepła do atmosfery. W mieście istnieje szereg czynników, które ograniczają takie procesy. Pierwszym z nich jest unosząca się nad miastem ilość aerozoli, która hamuje wypromieniowanie z powierzchni ziemi. Aerozole wpływają także na większe zachmurzenie w miastach (jądra kondensacji), co jeszcze bardziej zmniejsza wypromieniowanie ciepła. Kolejnym przykładem jest promieniowanie krzyżowe budowli miejskich wzajemnie nagrzewających się wskutek napromieniowania sąsiednich ścian. Powstaje inwersja termiczna hamująca pionową wymianę powietrza, która umacnia wyspę ciepła. 

R13jz3VgYSSfs

Mapy konturowe z dzielnicami Warszawy prezentują natężenie miejskiej wyspy ciepła w lutym i sierpniu 2007 roku w stolicy. W lutym najwyższe minusowe temperatury zanotowano we wschodniej części Woli. Temperatura - około zera. Na obrzeżach Warszawy średnie temperatury - minus jeden i osiem dziesiątych stopnia. W sierpniu najwyższe średnie temperatury również zanotowano we wschodniej części Woli - dwadzieścia dwa stopnie. Na obrzeżach Warszawy najchłodniej - osiemnaście stopni.

Kolejnym czynnikiem jest albedoalbedoalbedo. Decyduje ono o sezonowych zmianach natężenia miejskiej wyspy ciepła. Albedo sztucznych powierzchni np. dachów, ulic jest małe. Oznacza to wypromieniowanie ciepła z nagrzanych terenów miejskich. Bardzo istotną rolę odgrywa rodzaj i właściwości podłoża. Sztuczne powierzchnie, które przeważają w mieście, pochłaniają więcej promieniowania słonecznego niż powierzchnie naturalne. Przyjmuje się, że średnie albedo (czyli część całkowitego promieniowania słonecznego, która ulega odbiciu) w mieście wynosi 10–15%, co oznacza, że zdecydowana większość docierającej do miasta energii jest zatrzymywana. Miasta wypromieniowują energię, którą zmagazynowały, dzięki małym stratom ciepła, ponieważ zwarta, wysoka zabudowa miejska utrudnia wymianę ciepła między atmosferą, a podłożem. Betonowe konstrukcje za dnia pochłaniają ciepło, które w nocy oddają.

Rxb4SDavIsaqP

Grafika przedstawia drogę z samochodem, chodnik, budynki oraz trawnik z drzewami. Prezentuje różne powierzchnie w mieście i ich albedo. Wartości poszczególnych powierzchni: asfalt - od pięciu do dwudziestu, beton od dziesięciu do trzydziestu pięciu, trawa - od dwudziestu pięciu do trzydziestu. Dach od dziesięciu do siedemdziesięciu. Kolorowa farba na budynku od piętnastu do trzydziestu pięciu. Biała farba od pięćdziesięciu do dziewięćdziesięciu. Smoła i żwir od trzech do osiemnastu. Czerwona lub brązowa dachówka od dziesięciu do trzydziestu pięciu. Cegła lub kamień od dwudziestu do czterdziestu.

Bardzo istotną rolę odgrywa rodzaj i właściwości podłoża. Sztuczne powierzchnie, które przeważają w mieście, pochłaniają więcej promieniowania słonecznego niż powierzchnie naturalne. Przyjmuje się, że średnie albedo (czyli część całkowitego promieniowania słonecznego, która ulega odbiciu) w mieście wynosi 10–15%, co oznacza, że zdecydowana większość docierającej do miasta energii jest zatrzymywana.

Efekt miejskiej wyspy ciepła powiększa się wraz z rozbudową miasta, zwłaszcza gdy towarzyszy temu uprzemysłowienie oraz powstawanie zabudowy wielorodzinnej. W miastach mgły występują 2‑3 razy częściej niż w okolicach podmiejskich. Ilości pyłów oraz rozmaitych aerozoli ciekłych i toksycznych cząstek gazowych w miastach bywają ogromne. Stanowią one duże zagrożenie dla życia biologicznego ludzi, zwierząt i roślin, a także dla gospodarki. Przypadki tragicznego działania trującego smogu miały już wielokrotnie miejsce w przeszłości, np. w Londynie i Los Angeles.

Gęsta zabudowa jest kolejnym czynnikiem, który hamuje odpływ ciepła. Akumulacja ciepła w ciągu dnia jest w mieście zwiększona w porównaniu z obszarami niezabudowanymi, a ciepło zmagazynowane w budynkach jest odprowadzane w nocy i przyczynia się do nocnego wzrostu temperatury. Gęstość zaludnienia i liczba mieszkańców również wpływa na rozwój miejskiej wyspy ciepła. W ciągu tygodnia widać wyraźnie wpływy działalności człowieka na klimat – w weekend, gdy duża liczba osób nie pracuje, różnice temperatur są dużo mniejsze niż w ciągu tygodnia.

Na wzrost temperatury w miastach mają wpływ także aktywności człowieka, na którą składa się ciepło produkowane przez urządzenia grzewcze i klimatyzacyjne, przemysł, motoryzację itp. Ważnym czynnikiem jest również liczba mieszkańców. Udowodniono, że miasto, w którym żyje od 500 tys. do miliona ludzi, może mieć temperaturę wyższą od otoczenia o ok. 1,2°C. W przypadku miasta powyżej miliona mieszkańców może to być już 1,5°C.

Spośród czynników meteorologicznych najsilniejsze oddziaływanie na miejską wyspę ciepła wywierają: wiatr i zachmurzenie. Dysproporcja między temperaturą powietrza w mieście i poza miastem są największe podczas pogody wyżowej, przy słabym wietrze i braku zachmurzenia. Wzrost prędkości wiatru zmniejsza prawdopodobieństwo gromadzenia się zapasów ciepła w mieście.

Słownik