Warum ist die Wärmeinsel oft nachts stärker?

Asphalt, Beton und Ziegel speichern Wärme am Tag und geben sie nach Sonnenuntergang ab. Ländliche Oberflächen mit kleinerer effektiver Wärmekapazität und verdunstungsbedingter Kühlung kühlen schneller ab.

Was ändert die Albedo?

Die Albedo ist der reflektierte Anteil der kurzwelligen Strahlung. Je kleiner α, desto größer die absorbierte Sonnenleistung; helle Dächer erhöhen α und mindern die Tageserwärmung.

Was ist anthropogene Wärme?

Abwärme von Klimaanlagen, Verkehr, Industrie und Gebäuden. Im Modell ist das ein konstanter Fluss (W/m²), besonders nachts sichtbar, wenn die Sonne fehlt.

Was ist nicht berücksichtigt?

Verdunstung und Transpiration, Geometrie der Straßen, Schatten, Wolken, Feuchte, horizontaler Transport und Indizes der Hitzebelastung.

Städtische Wärmeinsel

Zwei nulldimensionale Oberflächen: Albedo, Wärmekapazität, anthropogene Wärme, strahlungsbedingte und turbulente Kühlung; ΔT Stadt−Land und Tagesverzögerung.

Diagramme

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Die städtische Wärmeinsel entsteht, weil städtische Oberflächen Energie anders absorbieren, speichern und abgeben als Boden und Vegetation außerhalb der Stadt. Verglichen werden zwei nulldimensionale Oberflächen — städtisch und ländlich — mit der Gleichung C dT/dt = (1−α)S(t) + Q_F − εσ(T⁴ − T_sky⁴) − h(T − T_air). Die Albedo α setzt die Reflexion des Sonnenlichts, C die thermische Trägheit und die Verzögerung, Q_F die Abwärme von Gebäuden und Verkehr, h den turbulenten Austausch mit der Luft. Integriert werden mehrere Tage; auf dem Bildschirm der letzte Tagesgang und ΔT = T_Stadt − T_Land. Niedrige Albedo und Abwärme heben die Tagestemperatur, eine große Wärmekapazität verzögert das Maximum und trägt die nächtliche Wärmeinsel. Verdunstung, Straßenschluchten und Wolken fehlen.

Für wen: Umweltphysik und Stadtklimatologie: Oberflächenbilanz, Tagesgang.

Wichtige Begriffe

städtische wärmeinsel
energiebilanz der oberfläche
albedo
wärmekapazität
anthropogene wärme
tagesgang
thermische trägheit
langwellige strahlung

So funktioniert es

Zwei Oberflächen (Stadt und Land) lösen C dT/dt = (1−α)S + Q_F − LW − h(T−T_air). Niedriges α und Q_F wärmen die Stadt; große C verzögert das Tagesmaximum und trägt das nächtliche ΔT. Verwandt mit der nulldimensionalen Energiebilanz und der Eis-Albedo.

Wichtige Gleichungen

C dT/dt = (1−α)S(t) + Q_F − εσ(T⁴−T_sky⁴) − h(T−T_air)

UHI(t) = T_urban(t) − T_rural(t); große C → Tagesverzögerung

Häufige Fragen

Warum ist die Wärmeinsel oft nachts stärker?: Asphalt, Beton und Ziegel speichern Wärme am Tag und geben sie nach Sonnenuntergang ab. Ländliche Oberflächen mit kleinerer effektiver Wärmekapazität und verdunstungsbedingter Kühlung kühlen schneller ab.
Was ändert die Albedo?: Die Albedo ist der reflektierte Anteil der kurzwelligen Strahlung. Je kleiner α, desto größer die absorbierte Sonnenleistung; helle Dächer erhöhen α und mindern die Tageserwärmung.
Was ist anthropogene Wärme?: Abwärme von Klimaanlagen, Verkehr, Industrie und Gebäuden. Im Modell ist das ein konstanter Fluss (W/m²), besonders nachts sichtbar, wenn die Sonne fehlt.
Was ist nicht berücksichtigt?: Verdunstung und Transpiration, Geometrie der Straßen, Schatten, Wolken, Feuchte, horizontaler Transport und Indizes der Hitzebelastung.

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