G319E Városklimatológia 1. A városklíma (1.5) Gál Tamás tgal@geo.u @geo.u-szeged.hu www.sci.u-szeged.hu/eghajlattan szeged.hu/eghajlattan Földtudomány levelező BSc (2011)
1.5. A hőmérséklet módosulása a városban városi hősziget (urban heat island UHI) fajtái: - légtérben - felszínen - felszín alatt UBL UCL városi és s külsők területek hőmérsékleti különbsk nbsége Példa a kora hajnali felszínhőm.. mintázatára Példa a teljesen kifejlődött éjszakai UHI intenzitás s (ºC)( eloszlására
A városi hősziget (UCL) általánosnos térbeli és időbeli jellemzői kiterjedése: horizontálisan vertikálisan sziget hősziget intenzit enzitás ΔT A városi v hőmérsékleti többlet vázlatos v keresztmetszeti képe (AB) és horizontális szerkezete ideális körülmények között este
Hőmérsékleteloszlás a városban (San Francisco, 1952.04.04. 23.20)
Hősziget (képzeljük el!) egy óceáni szigeten (Male, Maldív-szk szk.)
+ + hősziget-csoport Az átlagos min. hőmérséklet eloszlása sa (Mexikóváros, 1981. november) + + cross-over over jelenség Tipikus éjszakai (a) függf ggőleges (potenciális) hőmérsh rsékleti (Θ)( ) profilok a város és s környezete k felett és s (b) különbségük k magassági gi változv ltozása
(a) A hőmérsh rséklet napi menete ( C),( (b) a lehűlés és s felmelegedés üteme ( Ch( - 1 ) a városban v és s külterk lterületén, valamint (c) a ΔT ( C) ideális körülmk lmények közöttk Szegedi példák (esti időszak)
éves napi A hősziget intenzitásának nak éves és napi változása (Bochum)
months 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 3 6 9 12 15 18 21 24 27 3 30 6 33 9 hours (local time) A ΔT tipikus éves és napi menete (1997-2002, Lodz) 1.75 1.50 1.25 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00-0.25-0.50 te mperature differences [C]
A hősziget erőss sségére befolyást gyakorló tényezők méret (lakosság) UHI Európa: ΔT max = 2,01 logp 4,06 [ºC] ΔT max = 1,92 logp 3,46 [ºC] MAXIMÁLIS HŐSZIGET INTENZITÁS ( C) o 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Észak-Amerika Európa Japán Korea 0 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 NÉPESSÉG (fő) A ΔT max és s a lakosok száma közötti k kapcsolat észak-amerikai, amerikai, európai, japán és s koreai településeken
ΔT max (ºC) A ΔT max és s a lakosok száma közötti k kapcsolat több t kontinens ill. éghajlati öv v településén
Város Vizsgált időszak ΔT max (ºC) Barcelona 1985. 10. 1987. 07. 8,2 Calgary 1978 8,1 Mexico City 1981 9,4 Montreal 1970. 02. 15. 22h 10,5 Moszkva 1990 9,8 München 1982-1984 8,2 New York 1964. 07. 1966. 12. 11,6 Szeged 1977. 07. 1981. 05. 8,2 Tokyo 1992. 03. 14. 3-5h 8,1 Vancouver 1972. 07. 04. 11,6 Néhány példa p a rtékérere ΔT max ért időjárási tényezők UHI szél felhőzet kritikus sebesség: v = 3,41 lgp 11,6 kiegyenlítő szerep [ms - 1 ]
felszíngeometria UHI H/W arány ΔT max = 7,54 + 3,97 ln(h/w) égboltláthatósági érték (sky view factor SVF) 14 14 12 12 10 10 ΔT ( C) O max 8 6 ΔT ( C) O max 8 6 4 2 Ausztrália Európa Észak-Amerika Ausztrália Európa Észak-Amerika 0 0 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 H/W SVF A ΔT max és s a városközpont utcáinak átlagos magassága/sz ga/szélessége (H/W), valamint az itt mért m átlagos SVF közötti k kapcsolat több t kontinens településén 4 2
A hősziget-intenzitás intenzitás nagyságára ható tényezők
A városon belüli li zöldterületekletek hatása a hőmérsékletre A fátlan f és s fásított f lakótelepek hőm. m.-i különbségének nek (-( - - és ) napi menete a fátlan f külterülethez lethez ( )( ) viszonyítva derült nyári napokon (Szeged, 1973. július) j HŐMÉRSÉKLET-KÜLÖNBSÉG ( C) O 2,0 1,5 1,0 0,5 0-0,5 00 04 08 12 16 20 IDŐ (h) 24
termikus különbségek indukálta nyomásgradiens hűvösebb levegő szétáramlik környező területek hűtése park szellő sugárzási hűlés hideg levegő beépített terület beépített terület A park szellő kialakulásának folyamata derült, nyugodt éjszakán
A hőm. h ( C)( eloszlása sa két k t városi v parknál: (a) Chapultepec Park (Mexikóváros) derült, szélcs lcs.. időben (1970. dec. 3. reggel), (b) Parc La Fontane (Montreal) 2 ms - 1 -os DNy-i i szél l mellett, derült időben (1970. máj. m 28. este) szélirány eltolódás (100 m 1-22 km)
Shinjuku-Gyon park (Tokyo( Tokyo)
A hősziget közvetlen hatásai Hőhullámok ( + hősziget ) Min., max.. hőmérsékletek és a többlethalálozás változása Párizsban 2003 nyarán n
hőhullám Napi halálozási ráta (életkor függvényében) Londonban (2003)
New York (1966)
ÉVKEZDETTŐL ELTELT NAPOK SZÁMA 120 100 80 60 40 20 Fenológiai változások 0 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 IDŐ (év) A vadgesztenye rügyfakadásának ideje Genfben (vastag vonal - 20 éves csúsz szóátlag) A széls lsőséges napok száma (Gelsenkirchen( Gelsenkirchen, Szeged) Gelsenkirchen (1998-1999) Szeged (1978-1980) évszak típus definíció város külterület város külterület tél fagyos nap T min < 0 C 36 57 222 265 hideg nap T átlag < 0 C 19 21 - - téli nap T max < 0 C - - 37 63 fűtési nap T átlag < 15 C (G) 238 255 171 194 T átlag < 12 C (Sz) nyár meleg nap T átlag 20 C 49 25 - - nyári nap T max 25 C 47 39 243 208 hőségnap T max 30 C 14 10 - - sörkerti nap T 21h > 20 C 50 22 133 250 forró éjszaka T 0h > 20 C 21 5 - -
cseresznyefa
Épületek hővesztesége, energiaigénye Különböző típusú lakóházak hővesztesége Különböző elhelyezkedésű házak egymáshoz viszonyított fűtési energiaigénye nye Házelrendezési típusok Viszonylagos fűtési energiaigény sűrű elhelyezkedésű városi sorház 1,0 nyílt elhelyezkedésű városi sorház 1,3 szabadon álló ikerház 1,5 szabadon álló családi ház, közel a 1,7 másikhoz szabadon álló családi ház 2,1
A fűtési f és s hűtési h fokszámok változv ltozása a hősziget hatására (1941-1970) 1970)
Példák a hősziget-hatás hatás csökkentésének lehetőségeire lehetőségek: fásítás (árnyék, párologtatás) zöld tetők, zöld falak reflektív v ( hűvös )( burkolatok (tető, talajszint) vízáteresztő burkolatok átszellőző folyosók energiatakarékos épületek Példák k a reflektív v tetőre
(%) Tetőalbedó megváltozta- tásának (0,2 0,85) hatása a hűtési h ill. fűtési f energia-megtakar megtakarításra kül. klímazónákban jelentősége elsősorban meleg, napos éghajlati zónákban
Zöld tetők
Zöld falak
City Hall in Chicago Intensive green roof in Frankfurt Bureau of Environmental Services in Portland Apartment building (among( the 24,300 m 2 of green roofs in Portland (2007)
Cool roofing on urban row homes (Philadelphia) Buildings with a large roof area relative to building height make ideal candidates for cool roofing, as the roof surface area is the main source of heat gain to the building The Olympic Oval features a cool roof covering almost 19,000 m 2 (Salt Lake City)
Az UHI-hatás mérséklésének lehetőségei
direct effects alter the energy balance and cooling demand of a building (b. scale) immediate benefits indirect effects city-wide changes in climate (also alter ) (city or district scale) benefits only with widespread deployment Methodology to analyze the impact of shade trees, cool roofs and cool pavements on energy use and air quality (smog)) (Akbari( et al.. 2001)