Urban Heat Island-effekten kan vara större än vi tror

Jag skrev i januari i år om den urbana uppvärmningen (Urban Heat Island, UHI), och hur den kan påverka de mätningar av den globala temperaturen som görs. Tidigare har jag diskuterat betydelsen av den urbana uppvärmningen i oktober förra året. Den urbana uppvärmningen (UHI, Urban Heat Island) är den extra uppvärmning som sker i städer beroende på den stora energianvändningen där, genom biltrafik, uppvärmning av byggnader och luftkonditionering. Temperaturen brukar därför vara högst i centrum, lägre i förorterna och lägst i parker och på landsbygden utanför staden. Beroende på var mätstationerna är placerade i förhållande till trafik och bebyggelse kan de i olika grad påverkas av UHI. Exempel från Japanska storstäder pekar på att det kunde röra sig om upp till 2,5 graders skillnad mellan mätningar i stora städer jämfört med omgivande landsbygdsområden.

Marktemperatur i städer, särskilt tätt bebyggda städer tenderar att öka i jämförelse med omgivande områden – ett fenomen som kallas Urban Heat Island.
Nu finns en ny undersökning av UHI-effekten gjord av NASA som presenterats vid American Geophysical Unions (AGU) möte i San Francisco, som visar att UHI-effekten kan vara mycket större än vad vi hittills trott. Det är Maggie på The Climate Scam som tipsat om studien. Den nya forskningen pekar på att yttemperaturen i städer i nordöstra USA sommartid i medeltal är 7°-9 °C varmare än omgivande landsbygdsområden, mätt över en treårsperiod. Den här stora effekten beror bland annat på att det inte bara är städernas storlek och utformning som ger UHI-effekten utan också hur omgivande landsbygd ser ut
Forskarna har länge noterat att UHI-effekten kan variera väsentligt mellan olika städer, men detta fenomen har varit svårt att studera systematiskt, eftersom mätstationernas placering är ojämnt fördelade och ojämnt påverkade av lokala värmekällor. Vad som är urbana områden har inte heller varit entydigt definierade. Nu kan man med satellitmätningar göra mer systematiska mätningar av denna effekt. Forskargruppen vid NASA’s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, har använt sådana mätningar för den nya studien. "Det är såvitt vi vet första gången någon systematiskt har jämfört Heat Islands för ett stort antal städer på kontinental och global nivå" säger Ping Zhang, huvudförfattare till rapporten vid Goddard.
Urbaniseringen påverkar Urban Heat Islands genom att vegetation, i synnerhet skog, ersätts med bebyggelse, och hårdgjorda ytor. Detta begränsar avdunstningen som annars bidrar till nedkylning. Värme som genereras av motorfordon, fabriker, och bostäder bidrar också till att Urban Heat Islands uppstår. Mörk bebyggelse, till exempel svarta tak, gör också att bebyggelsen absorberar och lagrar värmen.
Den nya metoden för att jämföra UHI för städer som forskargruppen arbetat med i två år bygger på användandet av kartor och temperaturdata från satelliter. Marktemperaturen för ytor som inte absorberar vatten så lätt, till exempel, vägar, tak, parkeringsplatser, och trottoarer, tenderar att vara högre än lufttemperaturen, men samvarierar i regel med denna. Genom att analysera data för tusentals samhällen över hela världen har Goddardgruppen identifierat karaktäristika för städer som driver utvecklingen av Urban Heat Islands. Analyserna visar att de största städerna i regel har den största UHI-effekten. Städer i skogsregioner, till exempel i nordöstra USA, har också större UHI-effekt jämfört med städer som är omgivna av gräsbevuxna eller ökenartade områden.
Nyligen har Goddardgruppen också visat att stadens bebyggelsemönster – sprawl eller kompakt bebyggelse – också kan påverka betydelsen av UHI. Genom att jämföra 42 städer i nordöstra USA fann de att tätbebyggda städer med kompakta stadskärnor orsakar en starkare UHI-effekt än mer utspridda städer. Den kompakta staden Providence i Rhode Island har marktemperatur som är omkring 12,2 °C varmare än omgivande landsbygd, medan den lika stora men mer utspridda staden Buffalo i staten New York orsakar en UHI-effekt på omkring 7.2 °C, enligt satellitdata. Eftersom ekosystemen och storleken på städerna är ungefär lika pekar analyserna på att bebyggelsemönstret är orsaken till den stora skillnaden. Markanvändningsanalyserna visar att omkring 83 procent av Providence är tätt bebyggt, medan Buffalo har tät bebyggelse på bara 45 procent av ytan.
Providence, R.I.

Buffalo, N.Y.

Satellitbaserade kartor over Providence, Rhode Island och Buffalo, New York, visar betydelsen av bebyggelsemönster och vegetation kan ha på storleken av UHI-effekten. Trots att båda städerna har ungefär samma storlek, är UHI-effekten signifikant större för Providence.
Providence omges också av täta skogsområden medan Buffalo omges av en högre andel jordbruksmark. Detta accentuerar skillnaden i UHI-effekt mellan Providence och Buffalo, eftersom skog tenderar att verka nedkylande i högre grad än åkermark. Städer i ökenområden, till exempel Las Vegas, har å andra sidan mycket svag UHI-effekt, eller är till och med svalare än omgivande landsbygd. Providence, Washington, Philadelphia, Baltimore, Boston, och Pittsburgh hör till de städer som har starkast UHI-effekt bland de 42 studerade städerna i nordöstra USA. "Urban Heat Island är ett relativt mått som jämför temperatur i staden med omgivande landsbygd. " sager Marc Imhoff, ledaren för Goddards forskargrupp. "Slutsatsen är att karaktären på den omgivande landsbygden runt staden påverkar UHI-effekten i betydande grad.

Diagrammet visar hur antalet dödsfall ökade i Paris under den tryckande värmeböljan i augusti 2003.
Heat Islands orsakar inte bara att användningen av AC och elektricitet ökar utan UHI ökar också dödligheten hos äldre och för känsliga grupper med lungproblem. U.S. Environmental Protection Agency uppskattar att värmeböljor mellan 1979 och 2003 har orsakat fler dödsfall än från orkaner, åsknedslag, tornados, översvämningar och jordbävningar sammantaget. "Det är avsaknaden av nattsvalka mer än höga dagstemperaturer som utgör hälsorisken," säger Benedicte Dousset, en forskare från University of Hawaii som också presenterat data om UHI vid AGU-mötet. Dousset jämförde marktemperaturen i Paris med antalet värmerelaterade dödsfall under värmeböljan 2003. Omkring 4 800 förtida dödsfall beräknas ha inträffat i Paris och i hela Europa omkring 70 000.

Marktemperaturen varierar mer än lufttemperaturen under dagen men är ganska lika under natten.
Dödsrisken var högst nattetid i områden där marktemperaturen var högst. Byggnader och annan infrastruktur absorberar värmen under dagen och strålar ut den nattetid, men avkylningseffekten saknas i städerna. Ökad användning av AC riskerar att förvärra problemen, eftersom de ökar värmegenereringen på gatorna påtagligt.

Luftkonditionering i städer släpper ut värme i atmosfären vilket märkbart påverkar lufttemperaturen i staden.
Resultaten reser frågan vad vi kan göra för att utforma våra städer på sätt som minskar de värsta effekterna av UHI. "Det finns ingen enkel lösning och situationen varierar från stad till stad," säger Dousset. "Heat Islands är ett komplext fenomen." Att se till att det finns träd och parker i städernas täta delar kan medverka till att dämpa effekterna av UHI. Att färga vägbanorna och hustaken vita i stället för svarta och skapa gröna tak som inkluderar vegetation kan också minska UHI-effekten.
Urban Heat Islands är knappast ett problem i Sverige där det sällan eller aldrig blir så varmt som det kan bli i Paris eller Rom sommartid. Däremot är forskningsresultaten intressanta, eftersom de sätter fokus på osäkerheten kring en av de faktorer som påverkar den globala uppvärmningen, eller i alla fall hur vi mäter dess omfattning. UHI är ju inget nytt fenomen utan något som har varit känt länge. Eftersom de flesta mätstationer ligger i bebyggda områden och många i större städer har UHI-effekten en stor inverkan på temperaturdata över tiden. Därför har man också lagt in kompensation för UHI i de klimatmodeller som används för att beräkna storleken på framtida temperaturförändringar.
Om det är så som forskargruppen vid Goddard menar, att UHI-effekten är större än vad vi hittills har trott innebär det också att kompensationen i modellresultaten varit felaktig, och att vi alltså inte heller kan lita på beräkningarna av framtida temperaturökningar.
Analyserna pekar dessutom på en annan faktor som hittills inte har diskuterats särskilt mycket, nämligen förändringen av markanvändningen, som ju också påverkar temperaturen och därmed UHI-effektens storlek. Den avskogning och uppodling av mark som har skett globalt under de senaste 200 åren är ju betydande, och svarar med all sannolikhet för en del av den registrerade temperaturhöjningen. Min egen slutsats av allt detta är att komplexiteten snarare ökar än minskar. De avgörande frågorna är ju
-hur stor är temperaturökningen globalt om man tar hänsyn till en korrekt bedömning av UHI-effekterna?
-hur stor del av denna temperaturökning orsakas av människan?
-hur stor del av den av människan orsakade uppvärmningen beror på ökade koldioxidutsläpp respektive förändringar i markanvändningen?
Vi är ännu långt ifrån ett trovärdigt svar på dessa frågor.