都市ヒートアイランド

都市部は通常、ヒートアイランド( UHI ) 効果、つまり周囲の農村部よりも大幅に暖かいという現象を経験します。温度差は通常、昼間よりも夜間に大きくなります。^[1]風が弱いブロック状の状況で、夏と冬に顕著になります。 UHI 効果の主な原因は地表の変化によるもので、エネルギー使用によって発生する廃熱は二次的な要因です。^{[2] [3] [4]}都市部は地球の陸地表面の約 0.5% を占めますが、世界の人口の半分以上が住んでいます。^[5]人口の中心地が成長すると、その面積が拡大し、平均気温が上昇する傾向があります。ヒートアイランドという用語も使用されます。この用語は、周囲よりも比較的暑い地域を指すために使用されますが、一般的には人間が撹乱した地域を指します。^[6]

月間降雨量は都市の風下で多くなりますが、これは部分的にヒートアイランド現象によるものです。都市中心部の気温が上昇すると、生育期が長くなり、弱い竜巻の発生が減少します。ヒートアイランド現象はオゾンなどの汚染物質の生成を増加させて空気の質を低下させ、また暖かい水が地域の川に流れ込んで生態系にストレスを与えるため水質を低下させます。

すべての都市に明確なヒートアイランド現象があるわけではなく、ヒートアイランドの特徴は都市が位置する地域の背景気候に大きく左右される。^[7]都市への影響は、その地域の環境によって大きく変わる可能性がある。熱は、木々や緑地によって軽減できる。これらは日陰を作り、蒸発冷却を促進する。^[8]その他の選択肢としては、緑の屋根、日中の受動的な放射冷却の適用、明るい色の表面や吸収の少ない建築材料の使用などがある。これらは太陽光をより多く反射し、熱をより少なく吸収する。^{[9] [10] [11]}

気候変動は都市ヒートアイランドの原因ではありませんが、より頻繁でより激しい熱波を引き起こし、都市における都市ヒートアイランド効果を増幅させています。^{[12] ：993}コンパクトで密集した都市開発は都市ヒートアイランド効果を増大させ、気温の上昇と曝露の増加につながる可能性があります。^[13]

ヒートアイランドの定義は、「周囲の田舎の地域と比較した都市の相対的な暖かさ」です。^{[14] : 2926}この相対的な暖かさは、「土地利用、街路レイアウトや建物のサイズを含む建築環境の構成と設計、都市建築材料の熱吸収特性、換気の低下、緑や水景の減少、人間の活動から直接発生する家庭や産業の熱放出による熱の閉じ込め」によって引き起こされます。^{[14] : 2926}

日中、特に空に雲がないときは、都市の表面は太陽放射の吸収によって暖められます。都市部の表面は、周囲の田舎よりも早く暖まる傾向があります。熱容量が高いため、都市の表面は熱エネルギーの貯蔵庫として機能します。たとえば、コンクリートは、同体積の空気の約2,000倍の熱を保持できます。^[要出典]その結果、UHI内の日中の表面温度が高いことは、熱リモートセンシングで簡単に確認できます。日中の加熱でよくあることですが、この温暖化は都市境界層内に対流風を生成する効果もあります。夜間は状況が逆転します。太陽熱がなくなると、大気の対流が減少し、都市境界層が安定化します。十分に安定化すると、逆転層が形成されます。これにより、都市の空気が地表近くに閉じ込められ、まだ暖かい都市の表面から地表の空気が暖かく保たれ、UHI内の夜間の気温が高くなります。

一般的に、都市部と周囲の農村部との間の気温差は、昼間よりも夜間に顕著になります。^[15]たとえば、米国では、都市部の気温は昼間に周辺地域よりも約1〜7°F（0.6〜4°C）高く、夜間は約2〜5°F（1〜3°C）高くなります。^[16]ただし、中国南東部や台湾などの乾燥した気候では、日中の気温差がより顕著になります。^{[17] [18]}研究によると、日中の変動は、地域の気候や天気、季節性、湿度、植生、表面、建築環境の材料など、いくつかの要因によって影響を受けることが示されています。^{[19] [16] [20] [21]}

都市ヒートアイランドの温度差の季節変動は、日中変動ほどよく理解されていない。^[22]降水量、植生、太陽放射、およびさまざまな地域気候帯の表面物質の間の複雑な関係は、特定の都市ヒートアイランドにおける季節的な温度変動パターンに影響を与える相互に絡み合った役割を果たしている。^{[22] [23] [24] [25]}

都市部における UHI 効果を定量化する 1 つの方法は、カリフォルニア州環境保護庁が2015 年に作成した UHI インデックスです。これは、調査対象地域と、調査対象地域から風上にある農村部の基準点 (地上 2 メートルの高さ) の温度を比較します。摂氏温度の差は1時間ごとに測定され、基準点と比較した都市部の気温上昇との差が合計され、摂氏温度時間の量が作成されます。これが調査対象地域の UHI インデックスです。摂氏時間の測定値は、多くの日数にわたって平均化される場合もありますが、平均日あたりの摂氏時間として指定されます。^{[26] [27] [28]}

この指数は、カリフォルニア州におけるエアコンの予想される使用量と、それに伴う温室効果ガス排出量を推定するために作成された。 ^{[27]この指数は、}体感温度やエアコンの動作に影響を与える可能性のある風速、湿度、太陽光の流入量の値や差を考慮していない。 ^[28]

都市や町が気象観測を行う優れたシステムを備えている場合、UHIを直接測定することができます。^[29]別の方法としては、その場所の複雑なシミュレーションを使用してUHIを計算するか、近似的な経験的方法を使用することです。^{[30] [31]}このようなモデルにより、気候変動による都市内の将来の気温上昇の推定にUHIを含めることができます。

レナード・O・ミルップは1969年に、都市ヒートアイランド（UHI）の影響を予測する最初の包括的な数値計算法を発表しました。 ^[32]ヒートアイランド効果は、いくつかの競合する物理プロセスの最終的な結果であることがわかりました。一般的に、市内中心部の蒸発量の減少と都市の建物と舗装材料の熱特性が主要なパラメータです。^[32]現代のシミュレーション環境には、建物と地表、植物、周囲の空気の間のすべての相互作用をシミュレートするENVI-metが含まれます。 ^[33]

都市ヒートアイランド（UHI）の原因は、一般的な都市設計の側面に関連していくつかあります。たとえば、暗い表面は太陽放射を大幅に吸収するため、日中は道路や建物が集中する都市部では郊外や田舎よりも熱くなります。^{[2]都市部の舗装や屋根によく使用される}コンクリートやアスファルトなどの材料は、周囲の田舎部とは熱容積特性（熱容量や熱伝導率など）や表面放射特性（アルベドや放射率）が大きく異なります。これにより、都市部のエネルギー収支が変化し、周囲の田舎部よりも気温が高くなることがよくあります。^[34]

歩道、駐車場、道路、あるいはより一般的に言えば交通インフラは、都市のヒートアイランド現象に大きく寄与している。^[35]例えば、米国フェニックスでは、夏の午後の都市部の熱気の主な原因は歩道インフラである。 ^[35]

もう一つの大きな理由は、都市部での蒸発散量の不足（例えば、植生の不足による）です。^[36]米国森林局は2018年に、米国の都市では毎年3600万本の樹木が失われていることを発見しました。^[37]植生の減少に伴い、都市では樹木による日陰や蒸発冷却効果も失われます。^{[38] [39]}

UHI の他の原因は、幾何学的効果によるものです。多くの都市部にある高層ビルは、太陽光の反射と吸収のための複数の表面を提供し、都市部の加熱効率を高めます。これは「都市キャニオン効果」と呼ばれています。建物のもう 1 つの効果は風を遮ることです。これも対流による冷却を妨げ、汚染物質の拡散を妨げます。自動車、エアコン、産業、その他の発生源からの廃熱も UHI の一因となります。^{[4] [40] [41]}

ヒートアイランドは、さまざまな種類の土地被覆の近さによって影響を受ける可能性があり、不毛地帯に近いと都市部の土地はより暑くなり、植生に近いと涼しくなります。^[42]

都市部の高レベルの大気汚染もUHIを増加させる可能性があります。これは、多くの形態の汚染が大気の放射特性を変化させるためです。^[34] UHIは都市の気温を上昇させるだけでなく、オゾン濃度も増加させます。オゾンは温室効果ガスであり、その形成は気温の上昇とともに加速されるからです。^[43]

気候変動は都市ヒートアイランド現象の原因ではなく、増幅要因である。2022年のIPCC第6次評価報告書では、利用可能な研究を次のように要約している。「気候変動は都市の熱ストレスリスクを増大させ、アジアの都市全体で1.5℃と2℃の温暖化レベルで都市ヒートアイランド現象を増幅させ、どちらも現在の気候よりも大幅に大きい[...]。」^{[44] ：66}

報告書はさらにこう述べている。「温暖化が進む世界では、気温の上昇により都市部のヒートアイランド現象が悪化する。重要なリスクの一つは都市部の熱波であり、これは将来世界の都市人口の半分に影響を与え、人々の健康と経済生産性に悪影響を及ぼす可能性がある。」^{[12] : 993}

熱と建築インフラの間には有害な相互作用があり、これらの相互作用により都市に住む人々の熱ストレスのリスクが高まります。^{[12] : 993}

気温への影響とは別に、UHI は、風のパターン、雲や霧の発達、湿度、降水量の変化など、地域の気象に二次的な影響を及ぼす可能性があります。^[45] UHI によって提供される余分な熱は、より大きな上昇運動につながり、追加のにわか雨や雷雨の活動を誘発する可能性があります。さらに、UHI は日中に、周囲の田園地帯からの比較的湿った空気が収束する局所的な低気圧を作り出し、雲の形成にさらに好ましい条件につながる可能性があります。^[46]都市の風下での降雨量は 48% から 116% 増加しています。この温暖化の結果として、都市の風下 20 マイルから 40 マイル (32 から 64 km) の間での月間降雨量は、風上と比較して約 28% 多くなっています。^[47]一部の都市では、総降水量が 51% 増加しています。^[48]

ある研究では、都市は都市自体の面積の2～4倍の面積の気候を変化させると結論づけられている。^[49] 1999年に行われた都市部と農村部の比較では、都市ヒートアイランド現象は地球の平均気温の傾向にほとんど影響を与えないと提案された。^[50]他の研究では、都市ヒートアイランド現象はジェット気流に影響を与えることで地球の気候に影響を与えると示唆されている。^[51]

UHIは都市住民の健康と福祉に直接影響を及ぼす可能性があります。UHIは気温上昇を特徴とするため、都市内の熱波の規模と期間を延長させる可能性があります。UHIによって引き起こされる温暖化により、極端な気温にさらされる人の数が増加します。^[52] UHIの夜間の影響は、熱波の際に特に有害であり、夜間に田舎で得られる涼しさを都市住民から奪う可能性があります。^[53]

気温の上昇は熱中症、熱疲労、熱失神、熱けいれんなどの熱中症を引き起こすことが報告されている。^{[54] [55]}

猛暑は米国で最も致命的な天候です。テリ・アダムス・フラー教授の研究によると、米国では熱波による死者数がハリケーン、洪水、竜巻を合わせた数よりも多いそうです。^[56]これらの熱中症は米国の他の地域よりも中規模から大規模の都市圏で多く見られますが、これは主にUHIによるものです。熱中症は多くの都市部でよく見られる大気汚染と相まって症状が悪化することもあります。^[55]

暑さにさらされると、精神衛生に悪影響を与える可能性があります。気温の上昇は、攻撃性の増加、家庭内暴力や薬物乱用の件数の増加につながる可能性があります。^[57]暑さが増すと、学校の成績や教育にも悪影響を与える可能性があります。嶺南大学のチョ・ヒョンクク氏の研究によると、毎年猛暑の日数が増えると、生徒のテストの成績が低下するという相関関係があります。^[58]

高い UHI 強度は、夜間に集まった大気汚染物質の濃度の上昇と相関しており、翌日の空気の質に影響を及ぼす可能性があります。^{[59]これらの汚染物質には、}揮発性有機化合物、一酸化炭素、窒素酸化物、粒子状物質が含まれます。^{[60] [61]}これらの汚染物質の生成と UHI の高温が組み合わさると、オゾンの生成が加速する可能性があります。^[59]地表レベルのオゾンは有害な汚染物質であると考えられています。^[59]研究では、UHI の温度上昇により汚染された日が増える可能性があることが示唆されていますが、他の要因 (例:気圧、雲量、風速) も汚染に影響を及ぼす可能性があることにも注意が必要です。^[59]

香港の研究によると、都市部の屋外換気が悪い地域では、換気が良い地域に比べてヒートアイランド効果が強くなる傾向があり^[62]、全死亡率が有意に高かった^[63]。イランのバボル市で高度な統計手法を用いた別の研究では、1985年から2017年にかけて、地理的方向と時間の両方の影響を受けて、地表都市ヒートアイランド強度 (SUHII) が大幅に増加したことが明らかになりました。この研究は、SUHII の空間的および時間的変動に関する理解を深め、都市ヒートアイランドの健康への影響を軽減するための正確な都市計画の必要性を強調しています^[64] 。地表 UHI は日中に顕著になり、地表温度とリモートセンシングを使用して測定されます。^[65]

UHI は水質も悪化させます。高温の舗装や屋根の表面は、その余分な熱を雨水に伝え、雨水は雨水下水道に流れ込み、小川、川、池、湖に放出される際に水温を上昇させます。さらに、都市の水域の温度上昇は、水中の生物多様性の減少につながります。 ^[66]たとえば、2001 年 8 月、アイオワ州シーダーラピッズに降った雨により、近くの小川の水温が 1 時間以内に 10.5 °C (18.9 °F) 上昇し、推定 188 匹の魚が死滅しました。 ^[67]雨の温度は比較的低かったため、死因は都市の高温の舗装に起因する可能性があります。同様の出来事は、アメリカ中西部、オレゴン、カリフォルニアでも記録されています。^[68]急激な温度変化は、水生生態系にストレスを与える可能性があります。^[69]

近くの建物の温度が地表付近の気温と50°F（28°C）以上の差に達することもあり、降水は急速に温まり、近くの小川、湖、川（またはその他の水域）に流れ込み、過度の熱汚染を引き起こします。熱汚染の増加は、水温を20〜30°F（11〜17°C）上昇させる可能性があります。この上昇により、水域に生息する魚種は、生息地の急激な温度変化による熱ストレスとショックを受けます。^[70]

透水性舗装は、舗装を通して水を地下貯留領域に浸透させ、そこで吸収と蒸発によって消散させることで、これらの影響を軽減する可能性があります。 ^[71]

定着が得意な種は、都市部のヒートアイランドによって提供される条件を利用して、通常の生息域外の地域でも繁栄することができます。この例としては、ハイガシラオオコウモリ（Pteropus poliocephalus）やイエヤモリ（Hemidactylus frenatus）が挙げられます。^[72]オーストラリアのメルボルンで見られるハイガシラオオコウモリは、気温の上昇に伴い都市の生息地に定着しました。気温の上昇により冬の気候が暖かくなり、メルボルンの気候はこの種の生息地である北方の野生地域に似たものになりました。

温暖な気候では、都市ヒートアイランドにより生育期が延長し、生息する種の繁殖戦略が変化する。^[72]これは、都市ヒートアイランドが水温に与える影響で最もよく観察できる（水域への影響を参照）。

都市が引き起こすヒートアイランドは、自然淘汰のプロセスを変えた。^[72]食物、捕食、水の時間的変動などの選択圧が緩和され、新たな選択力が発揮される。例えば、都市の生息地では、昆虫は田舎よりも豊富である。昆虫は外温動物である。つまり、昆虫は体温を調節するために環境の温度に依存しており、都市の温暖な気候は昆虫の繁殖には最適である。ノースカロライナ州ローリーで行われた、ナラカイガラムシ（ナラカイガラムシ）に関する研究では、この特定の種は温暖な気候を好み、そのため田舎の生息地のナラの木よりも都市の生息地で多く見られることが示された。都市の生息地で過ごす時間の中で、昆虫は涼しい気候よりも温暖な気候で繁栄するように適応してきた。^[73]

ヒートアイランド現象のもう一つの影響は、比較的暑い気候の都市では空調や冷蔵に必要なエネルギーが増加することである。ヒートアイランド現象により、ロサンゼルスでは年間約1億ドルのエネルギーコストがかかっている（2000年）。^[74]ヒートアイランド緩和戦略の実施により、シカゴ、ソルトレイクシティ、トロントなどの北部地域では年間の純エネルギー節約額が大幅に増加したと計算されている。^[75]

米国では毎年、エネルギーの15%が都市ヒートアイランドの建物の空調に使用されています。1998年には「過去40年間で空調需要が10%増加した」と報告されました。 ^[76]

エアコンの使用増加も夜間のUHIの影響を悪化させる原因となります。涼しい夜は日中の熱波から逃れられることが多いですが、エアコンの使用によって生じる残留熱は夜間の気温上昇につながる可能性があります。フランシスコ・サラマンカ・パロウ教授らの研究によると、この残留熱は都市部で夜間に最大1℃の上昇を引き起こす可能性があります。^[77]エアコンによるエネルギー使用の増加も炭素排出に寄与し、UHIの影響を2倍に悪化させます。

都市の過度の熱を減らすことで都市の回復力を向上させる戦略には、都市での植樹、クールルーフ（白く塗装または反射コーティング）と明るい色のコンクリート、緑のインフラ（緑の屋根を含む）、昼間の受動的な放射冷却などがある。^{[78] [61]}

都市部と周辺の郊外や田舎の地域との間の温度差は、5℃（9.0℉）にもなる。この温度上昇の約40％は、暗い色の屋根の普及によるもので、残りは暗い色の舗装と植生の減少によるものである。ヒートアイランド効果は、家屋、屋根、舗装、道路に白色または反射材を使用することで、都市全体のアルベドを増加させ、わずかに打ち消すことができる。^[79]

都市の同心円状の拡大は、都市ヒートアイランド現象の観点から好ましくない。水文ネットワークと一致し、様々な植物種の緑地を考慮しながら、帯状に都市開発を計画することが推奨される。^[80]このようにして、ポーランドのキェルツェ、シュチェチン、グディニャ、デンマークのコペンハーゲン、ドイツのハンブルク、ベルリン、キールなど、広大な地域に広がる都市集落を建設することが計画された。

都市の周囲に木を植えることは、アルベドを増やし、都市のヒートアイランド現象を減らすもう一つの方法です。^{[81] [82]}落葉樹を植えることが推奨されるのは、夏には日陰を増やし、冬には暖かさを遮らないなど、多くの利点を提供できるからです。^{[83]樹木は、気温を10 °F (5.6 °C)、 [84]}地表温度を最大20–45 °F (11–25 °C)下げるため、都市のヒートアイランド現象のほとんどに対抗するために必要な要素です。 ^[85]都市に木があるもう一つの利点は、木が大気から _CO2を吸収することで地球温暖化と戦うのにも役立つことです。

屋根を白く塗ることは、ヒートアイランド現象を軽減するための一般的な戦略となっている。^[86]都市には、太陽の熱を吸収し、都市のアルベドを低下させる暗い色の表面が多くある。^[86]白い屋根は高い太陽光反射率と高い太陽光放射率を可能にし、都市やその効果が起こっている地域のアルベドを増加させる。^[86]

さらに、屋根を反射コーティングで覆うことは、太陽熱の吸収を減らすのに効果的な手段であることが示されています。ロンドン大学ユニバーシティ・カレッジのオスカー・ブルースが主導した研究では、ロンドンでのさまざまな冷却対策の影響をシミュレートしたところ、白く塗装された屋根や反射コーティングされた屋根が、歩行者レベルでの屋外温度を下げるのに最も効果的な解決策であることが判明し、太陽光パネル、緑の屋根、樹木の被覆よりも優れていることがわかりました。この研究では、2018年の熱波の際にロンドンでさまざまな冷却対策の影響をシミュレートし、いわゆるクールルーフは平均屋外温度を1.2℃、特定の地域では最大2℃下げることができることを発見しました。比較すると、追加の樹木の被覆は温度を0.3℃、太陽光パネルを0.5℃下げました。^[78]

問題の他の原因を解消するのに比べ、暗い屋根の交換は、最も少ない投資ですぐに最大の利益を得られる。ビニールなどの反射材で作られたクールルーフは、太陽光線の少なくとも75％を反射し、建物の外壁に吸収された太陽放射の少なくとも70％を放射する。比較すると、アスファルトで作られた屋根（BUR）は、太陽放射の6％から26％を反射する。^[87]

明るい色のコンクリートを使用すると、アスファルトよりも最大50％多くの光を反射し、周囲の温度を下げるのに効果的であることが証明されています。^[88]黒色のアスファルトの特徴である低いアルベド値は、太陽熱の大部分を吸収し、地表近くの温度を高くします。明るい色のコンクリートで舗装し、さらにアスファルトを明るい色のコンクリートに置き換えることで、地域の平均気温を下げることができる可能性があります。^[89]しかし、反射性舗装と建物の相互作用に関する研究では、近くの建物に反射ガラスが取り付けられていない限り、明るい色の舗装で反射された太陽放射によって建物の温度が上昇し、エアコンの需要が増加する可能性があることがわかりました。^{[90] [91]}

日中の放射冷却用に、太陽光を最大98.1%反射する特別な塗料配合がある。^{[92] [93]}

緑の屋根は暖かい季節には優れた断熱材となり、植物は周囲の環境を冷やします。植物は二酸化炭素を吸収し、同時に酸素を生成するため、空気の質を改善できます。^[94]緑の屋根は、雨水管理とエネルギー消費にも良い影響を与えます。^[95]コストは、緑の屋根の導入の障壁となる場合があります。^{[96] [97]}緑の屋根のコストには、設計や土壌の深さ、場所、その市場での労働力と機器の価格など、いくつかの要因が影響します。これらの価格は、緑の屋根の設計と設置の経験が豊富な、より発展した市場では通常低くなります。^[98]それぞれの緑の屋根の個別の状況は、幅広い比較と評価を行う上で課題を提示し、金銭的なコストだけに焦点を当てると、緑の屋根がもたらす社会的、環境的、公衆衛生上の利点が見落とされる可能性があります。^[97]緑の屋根のパフォーマンスの世界的な比較は、そのような比較を行うための共通の枠組みがないため、さらに困難です。^[97]

雨水管理は、都市ヒートアイランドの影響を緩和するのに役立つもう 1 つのオプションです。雨水管理とは、資産とインフラストラクチャを保護する方法で、嵐によって生成された水を制御することです。^[99]道路、歩道、駐車場などの都市インフラストラクチャでは、水が地表に浸透して洪水が発生することはありません。雨水管理を使用すると、UHI の影響を緩和できる方法で水の流れを制御できます。1 つの方法は、透水性舗装システム (PPS) と呼ばれる雨水管理技術を使用することです。この技術は 30 か国以上で使用されており、雨水管理と UHI の緩和に効果があることがわかっています。PPS により、水が舗装を流れるようになり、水が吸収されて蒸発によってそのエリアが冷却されます。^[100]

グリーン駐車場では、都市のヒートアイランド現象を抑えるために、アスファルト以外の植生や表面を利用しています。

グリーンインフラまたはブルーグリーンインフラとは、自然を活用した建築によって都市や気候の課題を解決するための「材料」を提供するネットワークを指します。^[101]このアプローチの主な構成要素には、雨水管理、気候適応、熱ストレスの軽減、生物多様性の向上、食糧生産、空気の質の向上、持続可能なエネルギー生産、きれいな水、健康な土壌、さらにはレクリエーションによる生活の質の向上や町や都市の周辺での日陰やシェルターの提供など、より人間中心的な機能が含まれます。 ^{[102] [103]}グリーンインフラは、周囲の社会的、経済的、環境的健全性のための生態学的枠組みを提供する役割も果たします。^[104]最近では、学者や活動家も、自然ベースのサービスへの不平等なアクセスの既存の構造を強化するのではなく、社会的包摂と公平性を促進するグリーンインフラを求めています。^[105]

パッシブ昼間放射冷却屋根の適用は、赤外線窓における高い太陽光反射率と熱放射率により、白い屋根の2倍のエネルギー節約が可能であり、^[106]フェニックスやラスベガスのような暑く乾燥した都市で最も高い冷却能力を発揮します。^[107]密集した都市部の屋根に設置すると、パッシブ昼間放射冷却パネルは歩行者レベルの屋外表面温度を大幅に下げることができます。^{[10] [11]}

この現象は1810年代にルーク・ハワードによって初めて調査され、記述されたが、この現象に名前を付けたのは彼ではない。^[108]ルーク・ハワードによるUHIの最初の報告書の記述では、ロンドンの都市中心部は夜間に周辺の田舎よりも2.1℃（3.7℉）暖かいと述べられている。^[109]

都市の大気の調査は 19 世紀を通じて続けられました。1920 年代から 1940 年代にかけて、ヨーロッパ、メキシコ、インド、日本、米国の 地域気候学またはマイクロスケール気象学という新興分​​野の研究者は、この現象を理解するための新しい方法を追求しました。

1929年、アルバート・ペップラーはドイツの出版物でこの用語を使用しました。これは都市ヒートアイランドに相当する最初の例であると考えられています。 「städtische Wärmeinsel（ドイツ語で都市ヒートアイランド）」です。 ^[110] 1990年から2000年の間に、年間約30件の研究が発表されました。2010年までにその数は100件に増加し、2015年までに300件を超えました。^[111]

レナード・O・ミルップは1969年に都市ヒートアイランド（UHI）の影響を予測する最初の包括的な数値計算を発表しました。^[32]彼の論文はUHIを調査し、当時の理論が過度に定性的であると批判しています。

いくつかの研究では、UHIの健康への影響は、年齢、^{[60] [112]}民族、社会経済的地位などのさまざまな要因に基づいて不均等に分布する可能性があるため、不均衡である可能性があることを示唆しています。 ^{[113]これにより、UHIによる健康への影響が}環境正義の問題になる可能性が浮上します。研究によると、米国の有色人種のコミュニティはUHIの影響を不均衡に受けています。 ^{[114] [115] [116]}

近隣の収入と樹冠被覆率には相関関係がある。^[117]低所得の近隣では、高所得の近隣に比べて樹木が著しく少ない傾向がある。^[118]研究者は、あまり裕福でない近隣には木を植えて維持するための財源がないと仮説を立てた。裕福な近隣では、「公有地と私有地の両方」でより多くの木を植えることができる。^{[119]この食い違いの理由の1つは、裕福な住宅所有者とコミュニティはより多くの土地を所有でき、それを}緑地として開放しておくことができるのに対し、貧しい住宅は賃貸住宅の形をとることが多く、地主は土地にできるだけ多くの住宅を密集させることで利益を最大化しようとすることである。 ^[120]

2020年代に入り、世界中の多くの都市で、ヒートアイランド現象に対抗する取り組みを組織・管理するために、最高ヒート責任者の職を設け始めました。 ^{[121] [122]}

2020年に米国上院に提出された法案S.4280 ^[123]は、米国の猛暑に対処するために国家統合熱中症情報システム省庁間委員会（NIHHIS）を認可するものである。^{[124]この法案が可決されれば、NIHHISに5年間の資金が提供され、NIHHIS内に1億ドルの助成金プログラムが導入され、クールルーフやクール舗装の使用や}HVACシステムの改善など、都市の熱削減プロジェクトを奨励し資金を提供する。2020年7月22日現在、この法案は議会への提出を過ぎていない。

ニューヨーク市は、面積当たりの冷却効果は街路樹が最も高く、次いで緑化屋根、軽い屋根面、オープンスペース植栽であると判定しました。費用対効果の観点からは、軽い屋根面、軽い屋根、路肩植栽は温度低下あたりのコストが低くなります。^[125]

ロサンゼルスの仮想的な「クール・コミュニティ」プログラムは、1997年に、1000万本の植樹、500万軒の住宅の屋根の葺き替え、道路の4分の1の塗装を推定10億ドルの費用で実施すれば、都市部の気温を約3°C（5°F）下げることができると予測した。これにより、空調コストの削減による年間1億7000万ドルの利益と、スモッグ関連の健康被害の軽減による年間3億6000万ドルの利益が見込まれる。^[83]

1998 年にロサンゼルス盆地で行われたケース スタディでは、シミュレーションにより、都市ヒート アイランドに樹木を戦略的に配置しなくても、汚染物質の最小化とエネルギー削減に役立つことが示されました。この大規模な導入により、ロサンゼルス市は年間 1 億ドルを節約できると推定されています。節約の大部分はクール ルーフ、明るい色の舗装、植樹によるものです。市全体で導入すれば、スモッグ レベルの低下による追加効果により、年間少なくとも 10 億ドルの節約が実現します。^[76]

ロサンゼルスのツリーピープルは、植樹がコミュニティに力を与えることができる例です。ツリーピープルは、人々が集まり、能力を高め、コミュニティの誇りを高め、互いに協力し、ネットワークを築く機会を提供します。 ^[126]

ロサンゼルス市は、カリフォルニア州が提供する解決策よりも細かいレベルで市のニーズに対応するため、暑さ対策計画の実施も開始した。市はLA公平指数を使用して、極端な暑さの影響が公平に緩和されるように努めている。^[127]

2021年、気候適応計画分析（CAPA）は、米国全土でヒートマッピングを実施するために、米国海洋大気庁から資金提供を受けました。 ^[128]バージニア州の10地域（アビントン、アーリントン、シャーロッツビル、ファームビル、ハリソンバーグ、リンチバーグ、ピーターズバーグ、リッチモンド、セーラム、バージニアビーチ、ウィンチェスター）がヒートウォッチキャンペーンに参加しました。このキャンペーンは、キャンペーン主催者によって集められた213人のボランティアで構成され、合計70のルートで490,423の熱測定を行いました。一日中測定を行った後、機器とデータはCAPAに送り返され、機械学習アルゴリズムを使用して分析されました。データ分析後、CAPAは各地域のキャンペーン主催者と再び集まり、将来の各町の潜在的な計画について話し合いました。

ニューヨーク市は2017年に「クール・ネイバーフッド・NYC」プログラムを実施し、都市部の猛暑の影響を緩和することを目指した。この計画の目標の1つは、市の低所得者向け住宅エネルギー支援プログラムへの資金を増やすことだった。具体的には、低所得世帯向けの冷房ソリューションへの資金を増やすことを目指した。^[129]

インドのいくつかの都市では、急速な都市化、緑地の喪失、大規模なコンクリート化により、著しいヒートアイランド現象が発生しています。ヒンドゥー紙の報道によると、デリー、バンガロール、チェンナイ、ジャイプール、アーメダバード、ムンバイ、コルカタなどの大都市圏では、周囲の田舎と比べて1℃から6℃の気温差が見られます。これらの都市ヒートアイランドは、地域の気温を上昇させるだけでなく、熱波の影響を悪化させ、冷却のためのエネルギー消費量の増加につながり、脆弱な人々の健康リスクをもたらします。^[130]

インドの金融の中心地であり、世界で最も人口密度の高い都市の一つであるムンバイは、都市ヒートアイランド現象の影響を強く受けている。急速な都市化、広範囲にわたるコンクリート化、緑地の喪失により、ムンバイの気温は周辺地域に比べて高くなっている。ある報告書によると、コンクリート化によって発生する都市熱を管理するために、ムンバイはニューヨーク市の2倍の費用がかかると予測されている。この支出増加は、ムンバイの都市ヒートアイランド現象の深刻さと、それが都市のインフラと住民に与える影響を浮き彫りにしている。^[131]

• 都市気候学 – 大気と都市環境の科学的研究
• 都市の森林再生 – 都市環境における植樹
• 熱帯夜 – 異常に気温が高い夜
• 都市のダストドーム