Bigger cities have larger heat islands, denser ones do not, and growing ones get hotter
Durch die Analyse von 8.637 Wetterdatensätzen aus 910 Städten über fünf Jahrzehnte hinweg zeigt die Studie, dass größere Städte unabhängig von ihrer Dichte konsistent stärkere nächtliche Wärmeinseln aufweisen, wobei das städtische Wachstum innerhalb bestehender Grenzen die Hitze speziell in Nordamerika weiter intensiviert, was den konventionellen Single-Metric-Ansatz zur Bewertung der Auswirkungen städtischer Wärme infrage stellt.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Städte sind wärmer als das sie umgebende Umland. Dieser Unterschied, bekannt als städtische Wärmeinsel, ist eine etablierte Tatsache des modernen Lebens. Er entsteht, weil Beton, Asphalt und Gebäude die Sonnenenergie während des Tages absorbieren und sie nachts langsam wieder abgeben, während sich die natürliche Landschaft viel schneller abkühlt. Diese zusätzliche Wärme ist nicht nur eine Frage des Komforts; sie prägt, wie sich Hitzewellen anfühlen, wie Städte für die Zukunft planen und wie viel Schaden extremes Wetter anrichtet. Jahrzehntelang haben sich Wissenschaftler und Planer auf eine einfache Regel verlassen, um dieses Phänomen zu verstehen: Je größer eine Stadt ist, desto heißer wird sie. Diese Idee wurde genutzt, um vorherzusagen, wie viel Hitze eine Stadt bei ihrem Wachstum erfahren wird, und um zu entscheiden, welche Orte den meisten Schutz benötigen. Doch bis jetzt hatte niemand getestet, ob diese einzelne Regel tatsächlich zwei sehr unterschiedliche Dinge erklärt: wie Städte zu einem einzigen Zeitpunkt miteinander verglichen werden und wie sich eine einzelne Stadt verändert, wenn sie im Laufe der Jahre größer wird.
Ein Forscher unter der Leitung von In Chang Hwang am Seoul Institute machte sich daran, diese beiden Fragen unter Verwendung einer massiven Sammlung von Wetterdaten zu entwirren. Sie sammelten Temperaturaufzeichnungen von fast neuntausend Wetterstationen auf der ganzen Welt, die über einen Zeitraum von fünfzig Jahren mehr als neunhundert Städte abdeckten. Durch die Betrachtung der rohen, unbereinigten Daten konnten sie den wahren Unterschied zwischen der Luft in der Stadt und der Luft im nahe gelegenen Umland sehen. Ihr Ziel war es herauszufinden, ob die Größe einer Stadt und die Dichte ihrer Bevölkerung die Wärmeinsel auf die gleiche Weise antreiben, oder ob sie als separate Kräfte wirken. Die Antwort, die sie fanden, verändert die Art und Weise, wie wir über städtisches Wachstum und Wärmemanagement denken sollten.
Die Studie zeigt, dass die alte Regel eigentlich zwei verschiedene Regeln sind, die auf unterschiedliche Weise wirken. Wenn man verschiedene Städte miteinander vergleicht, ist die Größe der Hauptantrieb. Eine Stadt mit zehnmal so vielen Menschen wie eine andere wird nachts etwa 0,66 Grad Celsius wärmer sein. Diese Beziehung hält in jeder der untersuchten Regionen stand, von Nordamerika über Europa bis hin zu Asien. Wenn man jedoch betrachtet, wie sich eine einzelne Stadt im Laufe der Zeit verändert, ist die Geschichte eine andere. Für eine bereits bebaute Stadt führt das Hinzufügen von mehr Menschen auf dem bereits von ihr beanspruchten Land zwar dazu, dass sie wärmer wird, aber dieser Effekt ist viel kleiner und scheint spezifisch für Nordamerika zu sein. In dieser Region erhöht das Hinzufügen von Bevölkerung zu einer festen Fläche die Nachttemperatur um etwa 0,28 Grad Celsius für jeden signifikanten Anstieg der Dichte. In Europa und anderen Teilen der Welt wurde dieses gleiche Muster der Erwärmung durch das Hinzufügen von Menschen zu einem bestehenden Fußabdruck nicht gefunden.
Die vielleicht überraschendste Erkenntnis betrifft die Rolle der Dichte. Lange Zeit gab es eine Debatte darüber, ob ein kompakteres Bauen eine Stadt heißer oder kühler macht. Diese neue Forschung zeigt, dass die Antwort ganz davon abhängt, wie man die Frage stellt. Wenn man zwei verschiedene Städte mit der gleichen Anzahl an Menschen vergleicht, hat diejenige, die kompakter und dichter bebaut ist, tatsächlich eine kleinere Wärmeinsel. Die dichtere Stadt hält ihre Bevölkerung auf einem kleineren Gebiet, was es ermöglicht, dass kühlere Luft aus dem umliegenden Land leichter einmischen kann. Aber wenn man beobachtet, wie eine Stadt wächst, macht das Hinzufügen von mehr Menschen zu ihren bestehenden Straßen und Blöcken sie nachts wärmer. Diese beiden Fakten widersprechen sich nicht; sie beschreiben lediglich unterschiedliche Situationen. Das eine handelt vom Vergleich der Form einer Stadt mit ihren Nachbarn, und das andere vom Preis des Wachstums innerhalb der eigenen Grenzen einer Stadt.
Der Forscher entdeckte auch, dass diese Effekte fast ausschließlich nachts auftreten. Während des Tages werden größere Städte nicht zwangsläufig heißer als kleinere Städte; tatsächlich deuten die Daten darauf hin, dass sie möglicherweise etwas kühler oder gleich warm sind. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass hohe Gebäude Schatten werfen, die die Sonne blockieren, und die Luftverschmutzung das Sonnenlicht streuen kann, bevor es den Boden erreicht. Die Wärmeinsel ist ein nächtliches Phänomen, was sie besonders gefährlich macht, da sie verhindert, dass sich der menschliche Körper nach einem heißen Tag abkühlt und erholt. Die Studie bestätigt, dass die intensivste Erwärmung stattfindet, wenn die Sonne untergeht, und dass dieses Muster über verschiedene Jahreszeiten in Nordamerika hinweg konsistent ist, sowohl im Sommer als auch im Winter.
Die Studie untersuchte auch, wie Wohlstand und Entwicklungsstand diese Temperaturen beeinflussen. Sie fanden heraus, dass die reichsten Städte dazu neigen, etwas wärmer als der Durchschnitt zu sein, aber dies ist ein Merkmal des allgemeinen Wohlstandsniveaus der Stadt und nicht etwas, das sich ändert, während eine Stadt reicher wird. Die Forschung legt nahe, dass die Beziehung zwischen Wachstum und Hitze nicht für jede Stadt dieselbe ist. Der Erwärmungseffekt durch das Hinzufügen von Menschen zu einer festen Fläche war in Nordamerika deutlich, war aber in den untersuchten europäischen Städten nicht nachweisbar. Dieser Unterschied könnte auf die Art und Weise zurückzuführen sein, wie Menschen Energie nutzen, wie zum Beispiel die weit verbreitete Nutzung von Klimaanlagen in den Vereinigten Staaten, die Abwärme abgeben, oder auf Unterschiede in der Art und Weise, wie Städte gebaut werden. Der Forscher konnte die genaue Ursache für diesen regionalen Unterschied nicht festmachen, stellte aber fest, dass die Regel für Nordamerika sich nicht automatisch auf den Rest der Welt anwenden lässt.
Diese Arbeit liefert ein klareres Bild für Stadtplaner und politische Entscheidungsträger. Sie zeigt, dass die Größe einer Stadt ein Basismat der Hitze festlegt, das schwer zu ändern ist, während der Akt des Hinzufügens von mehr Menschen zu einem bestehenden Gebiet eine separate, kleinere Schicht der Wärme hinzufügt. Sie stellt auch klar, dass kompaktes Bauen keine Strafe für die Hitze ist; tatsächlich hilft es, bei Städten gleicher Größe, die Temperaturen niedrig zu halten. Die wichtigste Erkenntnis ist, dass wir keine einzige Zahl verwenden können, um vorherzusagen, wie sich die Hitze verändert, während eine Stadt wächst. Wir müssen unterscheiden, ob wir verschiedene Städte miteinander vergleichen oder beobachten, wie sich eine Stadt entwickelt, und wir müssen erkennen, dass die Regeln je nach Standort der Stadt variieren können. Durch das Verständnis dieser unterschiedlichen Muster können Städte besser auf die Hitze vorbereitet sein, indem sie sich auf die Nächte konzentrieren, in denen die Gefahr am größten ist, und ihre Strategien auf ihre spezifische Wachstumsphase und ihren Standort zuschneiden.
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