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Der städtische Wärmeinseleffekt hat folgende Ursachen:
- Bausubstanz ist ein hervorragender Wärmespeicher, wodurch sich Städte im Vergleich zum Umland tagsüber stärker aufwärmen und nachts langsamer abkühlen.
- Schmale Strassenschluchten und viele dunkle Flächen halten die Wärme in der Stadt, da diese die Durchlüftung und damit den Abtransport von Wärme und die Wärmeabstrahlung einschränken.
- Vegetation und natürlicher Boden im Umland haben einen kühlenden Effekt, da der Umgebungsluft über die Verdunstung Wärme entzogen wird. Dieser Temperaturausgleich fehlt in Städten mit versiegelten Böden weitgehend.
- Der menschliche Ausstoss von Schadstoffen in Städten (zum Beispiel durch den Verkehr) vermindert die Abstrahlung zusätzlich. Eine weitere Wärmequelle ist die Abwärme von Heizungen, Kühlsystemen und anderen technischen Anlagen.
Die städtische Wärmeinsel ist während Hochdruckwetter am grössten, das heisst bei windschwachen, bewölkungsarmen und strahlungsintensiven Wetterlagen. Dies ist besonders während Hitzeperioden der Fall.
Vor allem die erhöhten nächtlichen Temperaturen in den Städten stellen eine gesundheitliche Belastung für die Menschen dar, die in Städten leben. Wenn die Nächte nicht ausreichend kühl sind, kann sich der Körper kaum erholen und auch die Hitzebelastung am Tag schlechter verkraften. Um negative Folgen abzuwenden oder einzudämmen, sind städteplanerische und architektonische Massnahmen sowie rechtzeitige und effektive Warnungen vor Hitzeperioden wichtig, dies in engem Kontakt mit den städtischen und kantonalen Behörden. MeteoSchweiz weist bei Hitzewarnungen auf die grössere Hitzebelastung in den Städten hin.