Illa de calor urbana

O efecto de illa de calor urbana (ICU) consiste en que frecuentemente as áreas urbanas están significativamente máis quentes que as áreas rurais que as rodean, a pesar de que ambas están sometidas a un clima xeral igual. Ás veces, en vez de illa de calor urbana utilízase como termo máis xeral illa de calor, que se usa para referirse a calquera área, urbana ou non, que é relativamente máis cálida que os seus arredores, pero o feito é que as illas de calor xeralmente están en áreas alteradas polo ser humano, fundamentalmente en áreas urbanas. A diferenza de temperatura adoita ser maior pola noite que durante o día, e é máis aparente cando os ventos son débiles, baixo condicións de bloqueo, especialmente durante o verán e inverno.
A principal causa deste efecto é a modificación da superficie da terra mentres que un segundo contribuínte é que se xera calor residual polo uso de enerxía. Un estudo demostrou que as illas de calor poden ser afectadas pola proximidade de dous tipos de coberturas da terra diferentes, de modo que a proximidade dunha terra erma causa que o territorio urbano sexa máis cálido e a proximidade de terra cuberta con abundante vexetación faino máis frío. A medida que a poboación crece no centro das cidades, esta tende a expandir a súa área e incrementar a súa temperatura media. As áreas urbanas ocupan un 0, 5 % da superficie continental da Terra, pero albergan a máis da metade da poboación mundial.
As precipitacións mensuais son maiores nas cidades, parcialmente debido á illa de calor. O incremento de calor nos centros urbanos incrementa a lonxitude da estación de crecemento das plantas e diminúe a frecuencia de tornados débiles. A illa de calor urbana empeora a calidade do aire ao incrementar a produción de polucionantes como o ozono, e diminúe a calidade da auga a medida que flúen augas máis cálidas a ríos da área e crean un estrés nos seus ecosistemas.
Non todas as cidades teñen un clara illa de calor urbana, e as características das illas de calor dependen fortemente do clima xeral da área na cal está localizada a cidade. O impacto nunha cidade pode cambiar moito debido ao seu ambiente local. A calor pode ser reducida por unha cuberta arbórea e espazos verdes que actúan xerando sombra e promoven o arrefriamento por evapotranspiración. Outras opcións son os tellados verdes (vexetación plantada nos tellados), aplicacións de arefriamento radiativo diúrno pasivo, e as superficies de cores claras e materiais de construción menos absorbentes. Isto reflicte máis luz do sol e absorbe menos calor.
O cambio climático non é a csausa das illas de calor urbanas, pero causa vagas de calor máis frecuentes e intensas que á súa vez amplifican o efecto de illa de calor nas cidades. O desenvolvemento urbano compacto e denso pode incrementar o efecto de illa de calor, orixinando maiores temperaturas e incrementando a exposición.
Os efectos da illa de calor urbana sobre a xente a miúdo varían baseándose en factores socioeconómicos. En moitas rexións, as minorías raciais e persoas de baixo status económico é máis probable que vivan en áreas con altos índices de calor urbana dentro das cidades. Tamén é menos probable que as persoas e familias de ingresos baixos poidan permitirse gastar os recursos necesarios para mitigar os efectos da calor urbana, como o aire acondicionado. Por esta razón, algúns estudosos afirmaron que as illas de calor urbanas son un asunto que afecta á xustiza social. Descrición
Definición
Unha definición de illa de calor urbana é: "a calidez relativa da cidade comparada coas áreas rurais que a rodean. " Esta calidez relativa é causada polo "uso do teritorio debido ao atrapamento de calor, a configuración e deseño do ambiente construtivo, incluíndo o trazado das rúas e o tamaño das edificacións, as propiedades de absorción de calor dos materiais de construción urbanos, ventilación reducida, presenza da vexetación e auga reducida, e emisións de calor industriais e domésticas xeradas directamente polas actividades humanas".
Variabilidade diúrna
Para a maioría das cidades a diferenza de temperatura entre a área urbana e a área rural circundante é máior de noite. Mentres que a diferenza de temperatura é significativa todo o ano, a diferenza é xeralmente maior en inverno. A diferenza de temperatura típica é de varios graos entre a cidade e as áreas que a rodean. Por exemplo, nos Estados Unidos, a diferenza nesas áreas durante o día é de entre 0, 6 e 3, 9 °C, mentres que a diferenza durante a noite é entre 1, 1 e 2, 8 °C. A diferenza é maior nas grandes cidades e áreas cunha alta humidade do aire.
A diferenza de temperatura do aire entre a illa de calor e o ambiente circundante é maior de noite e menor de día. Durante as horas diúrnas, especialmente cando os ceos están nubrados, as superficies urbanas están máis quentes pola absorción de radiación solar. As superficies nas áreas ubanas tenden a quentarse máis rápido que as das áreas rurais de arredor. Por mor da súa alta capacidade calorífica, as superficies urbanas actúan como un reservorio xigante de enerxía calorífica. Por exemplo, o formigón pode reter unhas 2000 veces máis calor que un volume equivalente de aire. Como resultado, a gran temperatura superficial diúrna dentro da illa de calor vese facilmente por teledeteción. Como é común, co quentamento diúrno, esta calidez tamén ten o efecto de xerar ventos convectivos dentro da capa límite urbana. Teorízase que, debido á mestura atmosférica que se produce, a perturbación da temperatura do aire dentro da illa de calor é xeralmente mínima ou non existente durante o día, aínda que as temperaturas da superficie poden acadar niveis extremadamente altos.
Pola noite a situación invértese. A ausencia de calor solar leva á diminución da convección atmosférica e a estabilización da capa límite urbana. Se hai suficiente estabilización, fórmase unha capa de inversión. Isto atrapa o aire urbano preto da superficie e mantén a superficie do aire cálida debido ás superficies urbanas aínda quentes, o que ten como resultado temperaturas do aire nocturnas máis cálidas na illa de calor. Ademais das propiedades de retención de calor das áreas urbanas, o máximo nocturno en "canóns urbanos" podía deberse ao bloqueo da "visión do ceo" durante o arrefriamento: as superficies perden calor pola noite principalmente por radiación ao ceo comparativmente frío, e isto está bloqueado polos edificios na área urbana. O arrefriamento radiativo é máis dominante cando a velocidade do vento é baixa e o ceo está nubrado, e, de feito, a illa de calor é máis grande pola noite nestas condicións.
Variabilidade estacional
A diferenza de tempertura das illas de calor non só adoita ser maior de noite que de día, senón tamén maior en inverno que en verán. [Cómpre referencia] Isto é especialmente certo en áreas onde a neve é común, xa que as cidades tenden a manter a neve por períodos máis curtos de tempo que as áreas rurais circundantes (isto é debido á maior capacidade de illamento das cidades, así como por actividades humanas como o varrido e retirada da neve). Isto cambia o albedo da cidade e así magnifica o efecto de quentamento. As maiores velocidades do vento nas áreas rurais, especialmente en inverno, poden tamén funcionar facéndoas máis frías que as áreas urbanas. A variabilidade estacional nas illas de calor tamén depende do clima da rexión. Rexións con estacións seca e húmida claramente diferenciadas mostrarán un efecto de illa de calor urbana maior durante a estación seca. [Cómpre referencia]
Modelos e simulacións
Se unha cidade ou vila ten un bo sistema de toma de datos meteorolóxicos o efecto da illa de calor pode medirse directamente. Unha alternativa é usar unha simulación complexa da localización para calcular ao efecto da illa de calor, ou utilizar un método empírico aproximado. Tales modelos permiten que o efecto de illa de calor sexa incluído en estimacións de futuras temperaturas dentro das cidades debidas ao cambio climático.
Leonard O. Myrup publicou o primeiro tratamento numérico completo para predicir os efectos das illas de calor urbanas en 1969. O efecto de illa de calor era o resultado neto de varios procesos físicos en competencia. En xeral, a evaporación reducida no centro da cidade e as propiedades térmicas dos materiais de construción e pvimentación da cidade son os parámetros dominantes. Os ambientes de simulacións modernas inclúen o ENVI-met, que simula todas as interaccións entre os edificios e as superficies do chan, plantas e aire ambiental. Causas
Hai varias causas da xeración dunha illa de calor urbana; por exemplo, as superficies escuras absorben significativamente máis radiación solar, o cal causa que as concentracións urbanas de edificios e rúas se quenten máis que as áreas rurais suburbanas durante o día; materiais que se usan habitualmente para pavimentación ou nos tellados, como formigón e asfalto, teñen propiedades térmicas en grandes volumes significativamente diferentes (como a calor específica e a condutividade térmica) e propiedades radiativas de superficie (albedo e emisividade) que as áreas rurais de arredor. Isto causa un cambio no balance radiativo terrestre da área urbana, que a miúdo causa maiores temperaturas que nas áreas rurais circundantes.
Os pavimentos de rúas e beirarrúas, aparcadoiros, estradas ou, falando máis en xeral toda a infraestrutura de transporte, contribúen significativamente ao efecto de illa de calor urbana. Por exemplo, a infraestrutura pavimentada é un contribuínte principal á calor urbana durante os mediodías do verán en Phoenix, Arizona, Estados Unidos.
Outra razón principal é a falta de evapotranspiración (por exemplo, pola falta de vexetación) nas áreas urbanas. O servizo forestal dos Estados Unidos atopou en 2018 que as cidades estadounidenses estaban perdendo 36 millóns de árbores cada ano. Cunha diminución da cantidade de vexetación, as cidades tamén perden a sombra e o efecto de arrefriamento evaporativo das árbores.
Outras causas do efecto de illa de calor débense aos efectos xeométricos. Os edificios altos dentro de moitas áreas urbanas proporcionan superficies múltiples para a reflexión e absorción de luz solar, incrementando a eficiencia no quentamento das áreas urbanas. Isto denomínase "efecto de canón urbano". Outro efecto dos edificios é o bloqueo do vento, o cal tamén inhibe a arrefriamento por convección e impide que os contaminantes se disipen. A calor residual de automóbiles, aire acondicionado, industria e outras fontes tamén contribúe á illa de calor.
Os altos niveis de polución nas áreas urbanas poden tamén incrementar a illa de calor, xa que moitas formas de contaminación cambian as propiedades radiativas da atmosfera. A illa de calor urbana non só eleva as temperaturas urbanas, senón tamén incrementa as concentacións de ozono, porque o ozono é un gas de efecto invernadoiro cuxa formación se acelera co incremento da temperatura.
O cambio climático como amplificador
O cambio climático non é a causa pero si un amplificador do efecto de illa de calor urbana. O Sexto Informe de Avaliación do IPCC de 2022 resume as investigacións dispoñíbles da seguinte maneira: "O cambio climático incrementa os riscos de estrés de calor nas cidades [. .. ] e amplifica a illa de calor urbana nas cidades asiáticas a niveis de 1, 5 °C e 2 °C de quecemento, ambos substancialmente maiores que baixo os climas actuais [. .. ]. "
O informe segue dicindo: "Nun mundo en quecemento, o incremento da temperatura do aire fai que o efecto de illa de calor urbana nas cidades empeore. Un risco clave son as vagas de calor en cidades que é probable que afecten á metade da futura pobaocións urbana global, con impactos negativos sobre a saúde humana e a produtividade económica. "
Hai interaccións pouco cooperadoras entre a calor e a infraestrutura construída; estas interaccións incrementan o risco de estrés de calor para as persoas que viven nas cidades.
O redlining nos Estados Unidos
Os barrios pobres están menos preparados para enfrontarse aos efectos da illa de calor. Isto foi ben estudado nos Estados Unidos. Os padróns de illa de calor urbana nos Estados Unidos parecen ser constantes en barrios que historicamente tiveron baixas clasificacións da Home Owners’ Loan Corporation nos Estaos Unidos. Estes barrios adoitan carecer da infraestrutura necesaria para combater os efectos da illa de calor.
Parece haber unha correlación entre as áreas que historicamente sufriron o chamado redlining nos Estados Unidos e as máis vulnerables hoxe á exposición á calor. O redlining é unha práctica discriminatoria na cal se retiran os servizos financeiros e outros servizos dos barrios que teñen cantidades significativas de minorías raciais ou étnicas. De acordo co profesor Jeremy S. Hoffman e os seus colegas, hai unha relación fortemente positiva entre os barrios historicamente sometidos a redlining e os índices de calor actuais deses barrios comparados coas que non sufriron redlining. Os investigadores atoparon que "nacionalmente, as temperaturas superficisais da terra en áreas con redlining son aproximadamente 2, 6 °C máis cálidas que as das áreas sen redlining. " Impactos
Sobre o tempo meteorolóxico e o clima
Ademais do efecto sobre a temperatura, as illas de calor poden producir efectos secundarios locais na meteoroloxía, como a alteración do réxime de ventos local, o desenvolvemento de nubes e néboa, a humidade e as taxas de precipitación. A calor extra proporcionada pola illa de calor causa un maior movemento ascendente do aire, o cal pode inducir chuvias adicionais e actividade treboenta. Ademais, a illa de calor crea durante o día unha área de baixa de presión local na que o aire relativamene húmido dos terreos rurais circundantes converxe, posiblemente xerando condicións máis favorables para a formación de nubes. As taxas de chuvia na dirección do vento das cidades increméntanse entre un 48 % e un 116 %. Parcialmente como resultado deste quentamento, as precipitacións mensuais son un 28 % maiores entre 32 e 64 km na dirección do vento, comparados con en contra da dirección do vento. Algunhas cidades mostran un incremento de precipitacións total do 51 %.
Un estudo chegou á conclusión que as cidades cambian o clima nunha área de 2 a 4 veces maior que a súa propia área. Unha comparación de 1999 entre as áreas urbanas e rurais propuxo que os efectos das illas de calor urbanas teñen pouca influencia nas tendencias das temperaturas medias globais. Outros suxeriron que as illas de calor urbanas afectan ao clima global ao afectaren á corrente de chorro.
Sobre a saúde humana
As illas de calor teñen a poencialidade de influír directamente na saúde e benestar dos residentes urbanos. Como as illas de calor se caracterizan polo incremento de temperaturas, poderían incrementar a magnitude e duración das vagas de calor nas cidades. O número de individuos expostos a temperaturas extremas increméntase polo quentamento inducido pola illa de calor. O efecto nocturno das illas de calor pode ser especialmente nocivo drante unha vaga de calor, xa que priva os residentes urbanos do alivio do maior frescor das áreas rurais durante a noite.
O aumento das temperaturas sinalouse como causa de enfermidades favorecidas pola calor, como o golpe de calor, esgotamento por calor, síncope de calor e cambras de calor.
A calor extrema é a forma do tempo meteorolóxico máis letal en moitos países e isto foi moi estudado nos Estados Unidos. Nun estudo feito polo profesor Terri Adams-Fuller, as vagas de calor mataban máis xente nos Estados Unidos que os furacáns, inundacións e tornados combinados. Estas enfermidades da calor son máis comúns en áreas metropolitanas de tamaño medio a grande que no resto dos Estados Unidos, en gran parte debido ás illas de calor. As enfermidades da calor poden tamén ter outras compoñentes cando se combinan coa contaminación do aire, que é común en moitas zonas urbanas.
A exposición á calor pode ter efectos adversos sobre a saúde mental. Os aumentos das temperaturas poden contribuír a incrementar as agresións, así como os casos de violencia doméstica e o abuso de drogas. Unha maior calor pode tamén ter un efecto negaivo no rendemento escolar e a educación. Segundo un estudo de Hyunkuk Cho da Universidade de Yeungnam, un aumento do número de días con calor extrema cada ano correlaciónase cunha diminución nas notas obtidas polos estudantes nos exames.
Unha alta intensidade do efecto de illa de calor correlaciónase cun incemento de concentracións de contaminantes do aire que se acumulan de noite, o cal pode afectar á calidade do aire do día seguninte. Entre estes contaminantes están os compostos orgánicos volátiles, monóxido de carbono, óxidos de nitróxeno e partículas en suspensión. A produción destes contaminantes combinados coas temperaturas máis altas nas illas de calor pode acelerar a produción de ozono troposférico. O ozono a nivel da superficie é considerado un contaminante daniño. Os estudos realizados suxiren que o incremento de temperaturas nas illas de calor pode aumentar os días con alta contaminación pero tamén indican que outros factores (por exemplo a presión atmosférica, cobertura de nubes, velocidade do vento) poden tamén ter un efecto sobre a contaminación.
Os estudos feitos en Hong Kong atoparon que as áreas da cidade con mala ventilación e aire exterior adoitaban ter efectos de illa de calor urbana máis intensos e tiñan unha mortalidade por todas as causas significativamente maior comparadas con áreas con mellor ventilación. Outro estudo que empregaba métodos estatísticos avanzados fíxose na cidade de Babol en Irán, e revelou un significativo incremento na intensidade da illa de calor urbana en superficie (IICUS) desde 1985 a 2017, influído tanto pola dirección xeográfica coma polo momento. Esta investigación, que aumentou a comprensión das variacions temporais e espaciais do IICUS, salienta a neesidade dun planeamento urbano preciso para mitigar os impactos da calor das illas de calor urbanas. As illas de calor urbanas na superficie son máis importantes durante o día e mídense usando a temperatura superficial da terra e a teledetección.
Sobre os corpos de auga e organismos acuáticos
As illas de calor tamén inflúen na calidade da auga. Os pavimentos e superficies dos tellados quentes transfiren o seu exceso de calor á auga da chuvia das tormentas, a cal despois drénase nos sumidoiros de pluviais e eleva a temperatura da auga cando despois se libera en regatos, ríos, lagoas e lagos. Ademais, o incremento das temperaturas dos corpos de auga urbanos orixinan unha diminución da biodiversidade nos ecosistemas acuáticos. Por exemplo, en agosto de 2001, a chuvia que caeu sobre Cedar Rapids, Iowa causou un aumento de 10, 5 °C no regato próximo en só unha hora, o que resultou na morte de peixes. Como a temperatura da chuvia era comparativamente fría, as mortes podían atribuírse ao pavimento quente da cidade. Documentáronse sucesos similares no mediooeste americano, e en Oregón e California. Os cambios rápidos de temperatura poden ser estresantes para os ecosistemas acuáticos.
Dado que en casos como os mencionados as temperaturas dos edificios próximos ás veces chegan a diferenzas duns 28 °C con respecto á temperatura do aire preto da superficie, as precipitacións quecen rapidamente, e escorren aos regatos, ríos e lagos próximos causando unha excesiva polución térmica. O incremento na contaminación térmica ten o potencial de incrementar a tempertura da auga de 11 a 17 °C. Este incremento causa que as especies de peixes que habitan os corpos de auga sufran un estrés e choque térmico debido ao rápido cambio de temperatura do seu hábitat.
Os pavimentos permeables poden reducir estes efectos ao percolaren a auga a través do pavimento a áreas de almacenamento subsuperficiais onde a calor pode disiparse por absorción e evaporación.
Sobre os animais
As especies que son boas colonizadoras poden utilizar as condicións proporcionadas polas illas de calor urbanas para prosperaren en rexións fóra do seu rango normal. Exemplos disto son o [quiróptero]] raposo voador Pteropus poliocephalus e o réptil xecónido Hemidactylus frenatus en Australia. Os raposos voadores, atopados en Melbourne, Australia, colonizaron os hábitats urbanos despois de que houbo alí un incremento de temperaturas. As maiores temperaturas, que causan condicións máis cálidas durante o inverno, fan que a cidade teña un clima máis similar ao hábitat silvestre de máis ao norte desta especie.
En climas temperados as condicións de illa de calor urbana esténdense á estación de cecemento das plantas, alterando así as estratexias de apareamento das especies que as habitan. En Madrid comprobouse que afectan a estacionalidade das árbores. Todo isto pode observarse mellor nos efectos que teñen as illas de calor sobre a temperatura da auga.
As illas de calor causadas polas cidades alteraron o proceso de selección natural. As presións selectivas, como poden ser a variación temporal de dispoñibilidade de alimento, a predación e a auga, reláxanse causando o desenvolvemento dun novo conxunto de forzas selectivas. Por exemplo, dentro dos hábitats urbanos os insectos son máis abundantes que en áreas rurais. Os insectos son ectotermos. Isto significa que dependen da temperatura do ambiente para o control da súa temperatura corporal, facendo que os climas máis cálidos da cidade sexan perfectos para a súa capacidade de prosperar. Un estudo feito en Raleigh, Carolina do Norte realizado sobre o insecto cóccido Parthenolecanium quercifex mostrou que esta especies en particular pefería climas máis cálidos e atopábase en maior abundancia en hábitats urbanos que sobre os carballos de zonas rurais. Conforme pasan tempo vivindo en hábitats urbanos, os animais adáptanse a prosperar mellor en climas cálidos que en climas máis fríos.
Sobre o uso de enerxía para refrixerar
Outra consecuencia das illas de calor urbanas é o incremento de enerxía requirida para o funcionamento do aire acondicionado e a refrixeración en cidades que están en climas comparativamente máis quentes. O efecto de illa de calor custa, por exemplo, en Los Angeles, California uns 100 millóns de dólares por ano en enerxía (datos do ano 2000). Por medio da aplicación de estratexias de redución da illa de calor, calculáronse uns aforros netos anuais de enerxía para localidades como Chicago, Salt Lake City e Toronto.
Cada ano nos Estados Unidos un 15 % da enerxía vaise no acondicionamento do aire dos edificios nestas illas de calor urbanas. Informouse en 1998 que "a demanda de aire acondicionado aumentou nun 10 % nos últimos 40 anos. "
O incremento no uso de aire acondicionado tamén serve para empeorar os efectos das illas de calor pola noite. Aínda que as noites máis frías son a miúdo un alivio das vagas de calor que hai durante o día, a calor residual xerada polo uso dos sistemas de aire acondicionado pode causar unhas temperaturas nocturnas maiores. Segundo un estudo feito polo profesor Francisco Salamanca Palou e colegas, esta calor residual pode causar un incremento nocturno de temperaturas de ata 1 °C en áreas urbanas. O aumento do uso de enerxía polo aire acondicionado tamén contribúe a emisións de carbono, o cal exacerba os efectos das illas de calor. Opcións para reducir os efectos das illas de calor
As principais estratexias para mellorar a resistencia urbana reducindo a calor excesiva nas cidades son: plantar árbores nas cidades, os tellados brancos e formigón de cores claras, a infraestrutura verde (incluíndo tellados verdes) ou o arrefriamento radiativo dirúrno pasivo, tal como se detalla a continuación.
A diferenza de temperaturas entre as áreas urbanas e as áreas suburbanas ou rurais circundantes pode ser de 5 °C. Case o 40 % deste incremento débese á prevalencia dos tellados escuros, e o restante procede dos pavimentos de cores escuras e a diminución da presenza de vexetación. O efecto de illa de calor pode ser contrarrestado lixeiramente usando materiais brancos ou reflectivos para construír casas, tellados, pavimentos e estradas, incrementando así o albedo global da cidade.
A expansión concéntrica das cidades é desfavorable en canto ao fenómeno de illa de calor urbana. Recoméndase planear o desenvolvemento das cidades en bandas, consistentes coa rede hidrográfica, tendo en conta as áreas verdes con varias especies de plantas. Deste xeito, planeouse construír asentamentos urbanos que se estendesen ao longo de grandes áreas, por exemplo en Kielce, Szczecin e Gdynia en Polonia, Copenhague en Dinamarca e Hamburgo, Berlín e Kiel en Alemaña.
Plantar árbores nas cidades
Plantar árbores arredor da cidade pode ser outra forma de incrementar o albedo e diminuír o efecto de illa de calor. Recoméndase plantar árbores caducas porque poden proporcionar moitos beneficios como máis sombra no verán e non bloquear o sol no inverno. As árbores son unha característica necesaria para combater a maior parte do efecto de illa de calor porque reducen as temperaturas do aire en 5, 6 °C, e as temperaturas superficiais en ata 11–25 °C. Outro beneficio de ter moitas árbores nunha cidade é que tamén axudan a loitar contra o quecemento global ao absorberen CO2 atmosférico.
Tellados brancos e formigón de cores claras
Pintar a parte exterior dos tellados de branco converteuse nunha estratexia común nalgunhas cidades para reducir o efecto de illa de calor. Nas cidades hai moitas superficies de cores escuras que absorben a calor do sol e á vez baixan o albedo da cidade. Os tellados brancos permiten unha alta reflectancia solar e alta emitancia solar, incrementando o albedo da cidade ou área na que o efecto está ocorrendo.
En relación con remediar as outras fontes do problema, para substituír os tellados escuros cómpre un investimento menor con beneficios máis inmediatos. Un tellado frío feito de material reflectivo como o vinilo, reflicte polo menos un 75 % dos raios do sol, e emite polo menos o 70 % da radiación solar absorbida pola cuberta do edificio. Os tellados construídos con asfalto, en comparación, reflicten do 6 % ao 26 % da radiación solar.
Usar formigón de cores claras probou a súa efectividade ao reflectir ata un 50 % máis de luz que o asfalto e reducir a temperatura ambiental. Un valor de albedo baixo, característico do asfalto negro, absorbe unha gran porcentaxe da calor solar creando temperaturas preto da superficie máis cálidas. Pavimentando con formigón de cores claras, ademais de substituír o asfalto con formigón de cores claras, as comunidades poden así rebaixar a temperatura media. Porén, as investigación sobre a interacción entre os pavimentos reflectivos e os edificios atopou que, a menos que os edificios próximos estean provistos de cristal reflectivo, a radiación solar reflectida polos pavimentos de cores claras pode incrementar a temperatura dos edificios, incrementando a demanda de aire acondicionado.
Hai fórmulas de pinturas específicas para o arrefriamento radiativo diúrno que reflicten ata o 98, 1 % da luz solar.
Infraestrutura verde
Outra opción é incrementar a cantidade de vexetación ben regada. Estas dúas opcións poden ser combinadas coa aplicación de tellados verdes. Os tellados verdes son excelentes illantes durante os meses de tempo cálido e as plantas arrefrían o ambiente que as rodea. A calidade do aire mellora a medida que as plantas absorben dióxido de carbono coa produción concomitante de oxíxeno.
Os tellados verdes poden facer diminuír o efecto de illa de calor urbana. Esta práctica consiste en facer crecer vexetación nos tellados; por exemplo tendo alí árbores ou un xardín. As plantas que están no tellado incrementan o albedo e diminén o efecto de illa de calor. Este método foi estudado e criticado porque os tellados verdes son afectados polas condicións climáticas, as variables dos tellados verdes son difíciles de medir e son sistemas moi complexos.
A xestión da auga da chuvia é outra opción para axudar a suavizar o efecto de illa de calor. Consiste en controlar a auga producida polas tormentas dunha maneira que protexa a propiedade e as infraestruturas. A infraestrutura urbana, como as rúas, beirarrúas e aparcadoiros, non permite que a auga penetre na superficie terrestre causando que a auga asolague. Ao facerse unha xestión da auga da chuvia pode controlarse o fluxo da auga de maneiras que poidan mitigar este efecto de illa de calor. Unha maneira é usar unha técnica de xestión da auga das tormentas chamada sistema de pavimentos permeables (SPP). Esta técnica foi utilizada en 30 países e tivo éxito. O SPP permite que a auga flúa a través do pavimento, permitindo que se absorba, causando que a área arrefríe por evaporación.
O custo-eficiencia dos tellados verdes é bastante alto por varias razóns. [Cómpre referencia] Por unha parte, os tellados verdes teñen unha duración dobre que os tellados convencionais, diminuíndo de forma efectiva a cantidade de substitucións de tellados cada ano. Ademais da maior vida útil do tellado, os tellados verdes engaden unha xestión da auga da chuvia reducindo os gastos por servizos realizados. O custo dos tellados verdes é maior ao principio, pero nun período de tempo, a súa eficiencia proporciona beneficios financeiros e de saúde.
Os aparcadoiros verdes usan vexetación e superficies distintas do asfalto para limitar o efecto de illa de calor.
A infraestrutura verde consiste nunha rede que proporciona os elementos necesarios para resolver os retos urbanos e climáticos de construír coa natureza. Os principais compoñentes desta estratexia son a xestión da auga da chuvia, adaptación climática, redución do estrés de calor, incremento da biodiversidade, produción de alimentos, mellor calidade do aire, produción de enerxía sustentable, auga limpa e saúde do solo, así como máis funcións antropocéntricas, como o incremento da calidade de vida pola recreación e a provisión de sombra e refuxio nas cidades e ao seu arredor. A infraestrutura verde tamén serve para proporcionar unha rede ecolóxica para a saúde social, económica e ambiental dos arredores. Estudosos e activistas máis recentes tamén pediron unha infraestrutura verde que promocione a inclusión social e a equidade en vez de reforzar as estruturas preexistentes de acceso desigual a servizos baseados na natureza.
A infraestrutura verde pode a miúdo levar a unha "xentrificación verde", polo cal a construción destes espazos causa un incremento de custos das vivendas na área próxima. Este fenómeno adoita facer que a xente que mora na área non poida permitirse ter unha vivenda alí e sexa desprazada. Por exemplo, un estudo dos profesores de economía Katie Jo Black e Mallory Richards atopou que a construción da "High Line" de Nova York orixinou un incremento de custos do 35 % nas casas contiguas ao proxecto.
Arrefriamento radiativo diúrno pasivo
A aplicación dun tellado de arrefriamento radiativo diúrno pasivo pode duplicar os aforros de enerxía dun tellado branco, atribuídos á alta reflectancia solar e á emitancia térmica na ventá infravermella, con maior potencial de arrefriamento en cidades quentes e secas como Phoenix e Las Vegas. Cando se instalan en tellados en áreas urbanas densas, os paneis de arrefriamento radiativo diúrno pasivo poden reducir significativamente as temperaturas superficiais no exterior a nivel dos peóns. Historia da investigación sobre as illas de calor
Este fenómeno foi investigado e descrito primeiramente por Luke Howard na década de 1810, aínda que non foi el quen lle puxo nome. Unha descrición do primeiro informe dunha illa de calor urbana de Luke Howard di que o centro urbano de Londres era 2, 1 °C máis cálido de noite que o campo que o rodeaba.
As investigacións da atmosfera urbana continuaron durante todo o século XIX. Entre as décadas de 1920 e 1940, os investigadores do campo emerxente da climatoloxía ou meteoroloxía a microescala en Europa, México, a India, o Xapón e os Estados Unidos buscaban novos métodos para entender o fenómeno.
En 1929 Albert Peppler usou un termo nunha publicación alemá que se cre é que é o primeiro exemplo do equivalente a illa de calor urbana: städtische Wärmeinsel (que significa illa de calor urbana en alemán). Entre 1990 e 2000, publicábanse anualmente uns 30 estudos sobre o tema; en 2010 ese número incrementárase a 100 e en 2015 eran máis de 300.
Leonard O. Myrup publicou o primeiro tratamento numérico completo para predicir os efectos dunha illa de calor urbana en 1969. O seu artigo examina as illas de calor urbanas e critica as teorías existentes daquela como excesivamente cualitativas.