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Urbane Hitzeinsel: Satellitenbilder zeigen, dass einige Teile der Städte der größten Hitze ausgesetzt sind

Aufmerksamkeit auf hitzebedingte Todesfälle lenken.

Hitzewelle über der Stadt mit der glühenden Sonne. leolintang/iStock

Verbringen Sie im Sommer Zeit in einer Stadt und Sie können die städtische Hitze spüren, die vom Bürgersteig aufsteigt und von den Gebäuden ausstrahlt. Städte sind im Allgemeinen heißer als die umliegenden ländlichen Gebiete, aber selbst innerhalb der Städte werden einige Wohngebiete gefährlich wärmer als andere, nur wenigeMeilen weit weg.

Innerhalb dieser “mikrostädtische Wärmeinseln“, Gemeinden können Hitzewellen erleben, lange bevor Beamte einen Hitzenotstand ausrufen.

Ich verwende Erdbeobachtungssatelliten und Bevölkerungsdaten, um diese Hotspots zu kartieren, oft in Projekten mit der NASA. Satelliten wie das Landsat-Programm sind entscheidend geworden, um städtische Risiken zu lokalisieren, damit sich Städte auf extreme Hitze vorbereiten und darauf reagieren können, ein Top-Wetterkiller.

Zu den vielen Dingen, die wir mit immer detaillierteren Satellitendaten verfolgen konnten, gehört, dass die heißesten Viertel in der Regel einkommensschwach sind und oft überwiegend schwarz oder spanisch Einwohner.

Zwei Arten von urbaner Hitze, beide gefährlich

Der städtische Wärmeinseleffekt wurde erstmals 1818, also vor über 200 Jahren, in „ beschrieben Das Klima von London” von Luke Howard, einem frühen Pionier der Meteorologie.

Es gibt zwei verschiedene Arten von städtischen Wärmeinseln: die atmosphärische städtische Wärmeinsel und die städtische Oberflächenwärmeinsel. Sie werden auf unterschiedliche Weise gemessen.

Das Bild rechts zeigt die städtische Wärmeinsel von Indianapolis im Juli 2019. Beachten Sie, dass die mit höherer Dichte bebauten Gebiete in Rot viel wärmer sind als die kühleren, stärker bewachsenen Gebiete in Blau. NASA/USGS-Landsat

Die atmosphärische städtische Wärmeinsel, das von Howard beschriebene Phänomen, ist einfach die wärmere Luft in städtischen Gebieten im Vergleich zur kühleren Luft an abgelegenen Orten.

Die städtische Oberflächenwärmeinsel ist das Ergebnis von Oberflächen, die aus wärmeabsorbierenden Materialien wie Asphalt, Beton und Metall bestehen. Solche Materialien absorbieren hochwirksam die Wärmeenergie der Sonne, und ihre Oberflächen erwärmen sich schnell und umgekehrtgeben die absorbierte Energie ab. Sie können die Wärme spüren, wenn Sie sie berühren.

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Die städtische Oberflächenwärmeinsel trägt direkt zur atmosphärischen städtischen Wärmeinsel bei und ist normalerweise an sonnigen Tagen am intensivsten. Die Urbanisierung trägt auch zum Wärmeinseleffekt durch Entwaldung und die Entfernung anderer Vegetation bei, die etwas Kühlung bieten würde.

Wo Gemeinden der größten Hitze ausgesetzt sind

Mit steigende globale Temperaturen Erhöhen der Wahrscheinlichkeit gefährlicher Hitzewellen, Städte müssen wissen, welche Stadtteile besonders gefährdet sind. Übermäßige Hitze kann führen zu Austrocknung, Hitzschlag, Hitzschlag und sogar Tod bei längerer Exposition, und den am stärksten gefährdeten Bewohnern fehlen häufig die finanziellen Mittel, um sich anzupassen.

Die Hitzewelle im Juli 1995 in Chicago wurde für über 739 Todesfälle innerhalb von fünf Tagen verantwortlich gemacht. Die meisten Opfer waren arme und ältere Menschen, denen es an Klimaanlagen mangelte oder die Angst hatten, wegen Kriminalität die Fenster zu öffnen. Diese Abbildung zeigt die Orte der hitzebedingten Todesfällegehäuft in Gebieten mit höherer urbaner Oberflächenwärmeintensität. Daniel P.Johnson, CC BY-ND

Satelliteninstrumente können Gemeinden identifizieren, die für extreme Hitze anfällig sind, da sie die oberflächliche städtische Hitzeinsel sehr detailliert messen und kartieren können.

Zum Beispiel gehören Industrie- und Gewerbegebiete häufig zu den heißesten Gegenden in Städten. Sie haben typischerweise weniger Bäume, um die Luft zu kühlen und mehr Pflaster und Gebäude, um Wärme zu speichern und abzustrahlen.

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Bestimmte Wohngrundrisse sind auch anfälliger für höhere Oberflächentemperaturen als andere. Diese Nachbarschaften haben normalerweise nur minimale Vegetation und Häuser sind dicht beieinander gebaut, mit mehr Straßen und Bürgersteigen und wenig Grünflächen. Besonders in nördlichen Klimazonen wurden Häuser in diesen Vierteln oft mit Materialien wie gebaut.Ziegel, die Wärme speichern um die Bewohner im Winter wärmer zu halten. Gemeinschaften mit vielen Mehrfamilienhäuser und Geschäfte umgeben von Parkplätzen sind ebenfalls einem hohen Risiko ausgesetzt.

Ein Vergleich der Vegetations- und Temperaturkarten von New York City zeigt die kühlende Wirkung von Parks und Stadtvierteln mit mehr Bäumen. NASA/USGS-Landsat

Meine Forschung hat ergeben, dass an warmen Sommertagen einkommensschwache Farbgemeinden extreme Hitzebedingungen erfahren können, die oft mehr als 10 Grad Fahrenheit 5,5 ° C wärmer sind als die umliegenden Gebiete. Andere Forschungen haben ergeben ähnliche Unterschiede zwischen Nachbarschaften und starke rassische und wirtschaftliche Unterschiede wenn es um Hitzeeinwirkung geht.

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Eins aktuelle Studie gefunden dass es in 76 % der städtischen US-Bezirke in den ärmsten Gegenden deutlich heißer war als in den reichsten. Es wurde auch festgestellt, dass in 71 % der Bezirke Nachbarschaften mit einer großen schwarzen, hispanischen und asiatischen Bevölkerung in deutlich heißeren Gegenden lagen und dass dieser Unterschied ausgeglichen bliebbei der Anpassung an das Einkommen. Diese Gebiete haben tendenziell weniger Vegetation und eine höhere Dichte an Häusern.

Eine weitere Studie befasste sich mit Gemeinschaften, die einst mit roten Linien belegt waren, eine diskriminierende Praxis, die Banken Anfang bis Mitte des 20. Jahrhunderts anwandten, um Kredite in Gemeinschaften rassischer und ethnischer Minderheiten zu verweigern. Auf nationaler Ebene diese ehemals rot markierte Stadtteile waren 4,6 F 2,6 C wärmer als nicht rot markierte Bereiche.

50 Jahre Landsat

MehrereSatellitensysteme kann jetzt die oberflächliche städtische Wärmeinsel messen, aber das Landsat-Programm, das 2022 sein 50-jähriges Bestehen feiert, liefert jahrzehntelange kontinuierliche, vergleichbare Daten in den Details, die zur Untersuchung von Variationen innerhalb einer Stadt erforderlich sind. Diese Kontinuität hilft Wissenschaftlern, die Auswirkungen von zu messenÄnderungen und verfolgen, wie Entwicklungsmuster Wärmeprofil einer Nachbarschaft ändern.

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Der erste Landsat-Satellit wurde am 23. Juli 1972 mit einem Sensor gestartet, der Daten in grünen, roten und nahen Infrarotwellenlängen sammelte, was ihn für die Kartierung der Vegetation nützlich machte. Beginnend mit Landsat 4, das im Juli 1982 gestartet wurde, Wissenschaftlerkonnten die thermischen Eigenschaften der Erdoberfläche abbilden und messen. Heute, Landsat 8 und Landsat 9 sind in Betrieb und a 10. wird entwickelt.

Wie Städte diese Daten nutzen können, um zu helfen

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, wie Städte diese Daten nutzen können, um Einwohnern bei der Bekämpfung extremer Hitze zu helfen.

In Indianapolis haben lokale Regierungen und religiöse Organisationen Anfälligkeitsindizes für extreme Hitze, die Indikatoren für Gesundheitsrisiken durch Hitze und vergangene Hitzewellen verwenden, um Hochrisikogemeinschaften hervorzuheben. Das Wissen, welche Gemeinschaften wahrscheinlich am stärksten gefährdet sind, ermöglicht es ihnen, die am stärksten gefährdeten Menschen sowohl vor als auch während erhöhter Zeiten zu erreichenTemperaturen.

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New Yorks “ Coole Nachbarschaften NYCDas “-Programm umfasst das strategische Pflanzen von Bäumen und Vegetation, um den Schatten und die Verdunstung zu erhöhen, wodurch die Umgebung gekühlt wird. Es erörtert auch das Streichen von Dächern und Straßenbelagslichtfarben, um die Sonnenenergie zu reflektieren, und die Aufklärung gefährdeter Gemeinden über Hitzerisiken und Möglichkeiten, wie sie Hilfe erhalten können.

Ein Index für extreme Hitzeanfälligkeit hebt Gebiete hervor, in denen mit größerer Wahrscheinlichkeit hitzebedingte Krankheiten und Todesfälle auftreten. Dunklere Brauntöne weisen auf ein erhöhtes Risiko hin. Dieser Index verwendet Landsat-Daten, um Unterschiede in der Oberflächentemperatur in der ganzen Stadt zu messen, wobei sozioökonomische Indikatoren sehr genau sindBild der Gesundheitsrisiken durch extreme Hitze auf Gemeindeebene. Daniel P.Johnson, CC BY-ND

Da sich das Klima weiter erwärmt und die städtische Gesundheit beeinträchtigt, gehören die Sensoren der Landsat-Satelliten zu unseren besten Werkzeugen zur Überwachung der thermischen Schwankungen der städtischen Wärmeinsel. Diese Arbeit ist auch eines der besten Beispiele für den Einsatz satellitengestützter Messungenum Reaktionen auf Bedrohungen der öffentlichen Gesundheit zu überwachen und umzusetzen.

Daniel P.Johnson, außerordentlicher Professor für Geographie, IUPUI

Dieser Artikel wurde neu veröffentlicht von Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lesen Sie die Originalartikel.

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