G3202E Környezeti klimatológia I. előadás Városklíma Unger János unger@geo.u @geo.u-szeged.hu www.sci.u-szeged.hu/eghajlattan szeged.hu/eghajlattan Környezettudományi (2008/2009-1) 2. 3. 1. Oktatók: Dr. Unger János egyetemi docens 62-544 544-857, unger@geo.u-szeged.hu Tematika: 0. JÓ, HA TUDJUK Növényzettel borított felszínek éghajlata. Speciális jellemzők. Levelek. Alacsony növényzet és ültetvények. Erdők és gyümölcsösök. (előad: szept. 17, 24, okt. 1 Ø) Szándékosan módosított éghajlatok. Felszínek szabályozása. Fagyvédelem. Ködoszlatás. Védőfalak hatásai. Üvegházak klímája. Épületek belső klímája. (konz( konz: nov. 5?Ø)? Városklíma. Az urbanizáció időbeli folyamata. A városklíma térbeli lehatárolása. A városi légkör összetétele. Energia- és vízegyenleg változásai. A klímaparaméterek módosulásai. (előad: nov. 12, 19, 26 Ø) + Kántor Noémi PhD hallgató www.sci.u-szeged.hu/eghajlattan szeged.hu/eghajlattan/ www.sci.u-szeged.hu/eghajlattan szeged.hu/eghajlattan/ Ajánlott irodalom: Unger J. - Sümeghy Z., 2002: Környezeti klimatológia.. SZTE TTK jegyzet, JATEPress,, Szeged. Vizsgák: elővizsga: 2008. dec. 3. 8-108 h majd v.időszak link OKTATÁS 1
1. Az urbanizáció időbeli folyamata Város Mai ország Kialakulása kb. Jerikó Palesztina-Izrael i.e. 5000 Ur Irak i.e. 5. évezred Susa Irán i.e. 4000 Hierakonpolisz Egyiptom i.e. 4000 Nippur Irak i.e. 4. évezred eleje Trója Törökország i.e. 4. évezred Mohendzsodáró Pakisztán i.e. 3000 Memphisz Egyiptom i.e. 2850 Anjang Kína i.e. 2000 folyami kultúrák kialakulása (Mezopotámia, Egyiptom, Indus és Sárga-folyó völgye) nagyvárosok A legrégebbi gebbi városokv i.e. 1. évezred - kiemelkedik Babilon (3-400 ezer lakos, közel 300 km 2 -es terület) városiasodás 1. csúcspontja: Római Birodalom fénykorában Róma (>( 1 m), Bizánc (7-800 ezer). A lakosság 10%-a a 30 db 100 ezernél nagyobb városban (kb. 7 m). kínai Han-birodalom városai. 2. csúcspont: arab hódítások idején, a 10. században - birodalomban kb. 4,4 m ember 22 nagyvárosban (Bagdad ~ 1 m). 16. sz. világ 10 legnagyobb városa közül 5 Kínában 17-18. 18. sz. európai települések nagyvárosokká fejlődése ipari forradalom kezdete 20. sz. első fele szembetűnő amerikai fejlődés napjainkban agglomerációk kialakulása szerte a világban É Duisburg Essen Bochum Dortmund Mönchengladbach Düsseldorf Solingen Wuppertal A Ruhr-vid vidék agglomeráci ciója 2
legerőteljesebb urbanizáció a harmadik világban csak részben az iparosodás inkább a robbanásszerű népesség- szaporulat következménye Nagyváros 1992 2010 2010-1992 Lagos 8,7 21,1 12,4 Bombay 13,3 24,4 11,1 Dacca 7,4 17,6 10,2 Delhi 8,0 15,6 7,6 Jakarta 10,0 17,2 7,2 Peking 11,4 18,0 6,6 Sao Paulo 19,2 25,0 5,8 Teherán 7,0 11,9 4,9 Kairó 9,0 13,4 4,4 Tokió 25,8 28,9 3,1 Mexikóváros 15,3 18,0 2,7 Los Angeles 11,9 13,9 2,0 Rio de Janeiro 11,3 13,3 2,0 Buenos Aires 11,8 13,7 1,9 New York 16,2 17,2 1,0 Néhány nagyváros lakosságsz gszáma 1992- ben és s becslés s szerint 2010-ben, a becsült növekmény sorrendjében (millió fő) városi népesség: 1800 2,4 % 1900 13,6 % 1950 29,0 % Régiók 1950 1985 2000 (%) (millió) (%) (millió) (%) (millió) világ 29,2 734,2 41,0 1982,8 46,6 2853,6 fejlett régiók 53,8 447,3 71,5 838,8 74,4 949,9 fejlődő régiók 17,0 286,8 31,2 1144,0 39,3 1903,7 A városokban v élő lakosság g száma és s aránya a teljes népessn pességhez ghez viszonyítva (1950-2000) Magyarország 63 % (1996) 7 x 3 x A világn gnépesség és s azon belül l a városi v lakosság növekedése 1950 és s 2020 között k (1950 = 100%) 3
2. A városklíma léptéke, kialakulásának elsődleges okai Az éghajlati jelenségek térbeli t dimenziói: i: Z = zonális (makro) klíma, R = regionális (mezo( mezo) ) klíma, L = lokális lis klíma, T = topoklíma ma,, M = mikroklíma ma A kialakult éghajlati különbségek mértékére hatással van a város elhelyezkedése az adott nagyléptékű éghajlati zónában mérete (lakosság, terület) szerkezete, gazdaságának jellege természetföldrajzi adottságai erősíthetik vagy gyengíthetik az antropogén hatásokat: Változások főbb okozói: Felszín: vízátnemeresztő felületek, vízelvezető csatornarendszerek geometriája igen összetett (horiz( horiz., vert.) - (a) topográfia völgy, lejtő, medence - (b) vízparti elhelyezkedés - (c) felszínjelleg mocsaras anyagainak fizikai tulajdonságai különböznek az eredeti felszín sajátosságaitól Antropogén hőtermelés: emberi tevékenység által termelt és a környezetbe kibocsátott vagy v kikerült hő Légszennyezés: fűtés, közlekedés és az ipari folyamatok során keletkező vízgőz,, gázok, füst, egyéb szilárd anyagok 4
felszíngeometria légszennyezés lepel Fotokémiai füstköd Denver és Mexico City felett 5
A települések felett kialakuló légrétegződés eltér a természetes felszínekétől 2 réteg: városi tetőréteg (urban canopy layer, UCL) átlagos tetőszint magasságig, épületek között tulajdonságait mikroskálájú folyamatok kormányozzák uralkodó szél városi határréteg városi tetőréteg városi toll vidéki határréteg A városi v légkör szerkezete enyhe szél esetében vidék külváros belváros külváros vidék A magassági ábrázolás túlzott, a valóságban az UBL meredeksége 1:1001 és 1:200 között van. városi határréteg (urban boundary layer, UBL) lokális v. mezoskálájú jelenség - alapja a tetőszint közelében - jellemzőit az általános városi felszín alakítja ki - magassága jelentős mértékben függ az érdességi viszonyoktól Nappal: - UBL szerkezete és dinamikája hasonló a vidéki határréteghez (RBL) de valamivel turbulensebb, melegebb, ezért vastagabb, + szárazabb b és szennyezettebb Éjszaka: - RBL-ben a kisugárzás hatására erőteljes inverziós rétegzettség alakul kik - UBL gyakran a 2-3002 m-es m magasságig is kiterjed és továbbra is jellemző rá a viszonylag erős keveredés városi toll uralkodó szél városi határréteg városi tetőréteg vidéki határréteg vidék külváros belváros külváros vidék A városi határréteg (UBL) és tetőréteg (UCL), valamint a vidéki határréteg (RBL) 6
Aeroszol részecskék HALÁLOZÁS (fő/nap) 1000 750 500 250 halálozás SO 2 füst 3. A városi légkör összetétele aeroszol részecskék lassan ülepedő vagy lebegő szilárd vagy folyékony halmazállapotú részecskék (főleg szulfát, C, Al és szilikát összetételűek) időnként: 1,00 0,75 0,50 0,25 SO (ppm) 2 400 300 200 100 0 0 0 1 5 10 15 IDŐ, DECEMBER (nap) FÜST (mg/100m ) 3 átmérő < 10 μm (mgm - 3 v. μgm - 3 ) nagyon stabil légköri feltételek (kedvezőtlen légköri hígulási viszonyok) v normálisnál nagyobb szennyezőanyag-kibocsátás (széntüzelés) szmog (füstköd) (London) halálos áldozatai is lehetnek A légszennyezettsl gszennyezettség g (SO 2 és s füst) f mértékének és s a haláloz lozások számának alakulása Londonban (1952. dec.) Gázok hagyományos ipari és lakossági tüzelőanyagok elégetésekor keletkeznek keznek (pl. SO 2 ) olajszármazékok égésével felszabaduló CO, szénhidrogének, NO x, O 3, stb. ppm (parts per million = milliomod térfogatrész) Gáz Mennyiség (ppm) Légköri szennyeződéseknél figyelembe kell venni, hogy: CO 2 300-1000 CO 1-200 a szennyeződések eloszlása nagymértékben a légkör SO 2 0,01-3 stabilitási viszonyaitól és a levegő vízszintes irányú N-oxidok 0,01-1 mozgásától függ aldehidek 0,01-1 oxidánsok (O 3 is) 0-0,8 az aeroszol részecskék ülepedéssel és kimosódással kloridok 0-0,3 idővel eltávoznak a légkörből NH 3 0-0,21 egyes anyagok olyan fotokémiai reakciókban Néhány szennyező gáz z a nagyvárosok vesznek részt, amelyek bizonyos anyagokat levegőjében lebontanak, másokat viszont felépítenek fotokémiai szmog (Los Angeles) 7
4. Az energia- és vízegyenleg változásai természetes és városi területeken Természetes felszínek energiaegyenlege Q* = Q H + Q E + Q G Az energiaegyenleg tényezt nyezőinek napi menete egy öntözött tt füves f területen szeptemberben (Hancock( Hancock, Wisconsin) FAJLAGOS TELJESÍTMÉNY (Wm ) -2 1000 800 600 400 200 0-200 -400 00 Q* Q E Q H Q G 04 08 12 16 20 IDŐ (h) 24 A városi területek sugárz rzási mérlege és energiaegyenlege K csökken K csökken (α csökken) A rövid- és hosszúhullámú sugárzási folyamatok általánosított szerkezete a szennyezett városi határrétegben SUGÁRZÁS GYENGÍTÉS (%) 20 15 10 5 0 N D J F M Á M J J A Sz O N D J F M Á IDŐ (hónap) éves és napi menet A globálsug lsugárzás gyengítésének nek menete (Montreal, 1965. nov. 1967. ápr.) 8
főleg a fejlődő országokban: - robbanásszerű városiasodás - kapcsolódó folyamatok adott városban néhány évtized alatt is megnő a K vesztesége A globálsug lsugárzás átlagos éves menete Kairó kevésbé városiasodott (1969-1973) és városiasodott (1999-2003) időszak szakában, valamint a két k t időszak %-os eltérésének éves menete megkülönböztethető hullámhossz szerinti veszteség is: A K hulláms msáv v szerinti %-os% megoszlása sa a városban v és s a külterületen leten (Párizs és s környk rnyéke) Hullámsáv Városközpont Külterület ultraibolya 0,3 3,0 ibolya 2,5 5,0 látható 43,0 40,0 infravörös 54,0 52,0 K csökken K csökken L nő L nő A rövid- és hosszúhullámú sugárzási folyamatok általánosított szerkezete a szennyezett városi határrétegben Q* ± 5 % + Q F antropogén hőtermelés Központi negyed Környező vidék 08h 13h 20h 08h 13h 20h K 288 763-306 813 - A sugárz rzási mérleg m tényezt nyezői és s a Q K 42 120-80 159 - F (Wm - 2 ) a városban v és s környk rnyékén L* -61-100 -98-61 -67-67 különböző időpontokban nyáron Q* 184 543-98 165 587-67 (Cincinnati, Ohio) Q F 36 29 26 - - - 9
városi határréteg energia-cserefolyamatok felszín a városi tetőréteg (UCL) és az UBL közötti határfelületen eten energia-áramlás az egyes UCL-egységekről (tetők, fák, gyepek, utak, stb.) kiinduló áramlások összegzése egy nagyobb területű, adott beépítettségi típussal jellemzett városrészre energiaegyenleg (advektív( hatások Ø): Q* + Q F = Q H + Q E + ΔQ S Város Időszak Q* Q F Lakósűrűség Energiafelhasználás Vizsgált (Wm -2 ) (Wm -2 ) (fő/km 2 ) (MJx10 3 /fő) időszak Fairbanks (64ºÉ) év 18 6 550 314 1967-75 Reykjavik (64ºÉ) év 90 35 2.680 1.100 1992 Sheffield (53ºÉ) év 56 19 10.420 58 1952 Moszkva (56ºÉ) év 42 127 7.300 530 1970 Ny-Berlin (52ºÉ) év 57 21 9.830 67 1967 Chorzów (50ºÉ) év 82 1965 Vancouver (49ºÉ) év 57 19 5.360 112 1970 Budapest (47ºÉ) év 46 43 11.500 118 1970 nyár 100 32 tél -8 51 Montreal (45ºÉ) év 52 99 14.102 221 1961 nyár 92 57 tél 13 153 Manhattan (40ºÉ) év 93 159 28.810 169 1967 nyár 53 tél 265 Oszaka (35ºÉ) év 26 14.600 55 1970-74 Los Angeles (34ºÉ) év 108 21 2.000 331 1965-70 Hong Kong (22ºÉ) év ~110 4 37.200 34 1971 Szingapúr (1ºÉ) év ~110 3 3.700 25 1972 A Q* és s a Q F átlagértékeinek összehasonlítása sa különböző városok esetében Q F napi menet: - reggeli -késő délutáni-kora esti csúcs évszakos menet: - téli (fűtés miatt) és/vagy - nyári (hűtés miatt) csúcs A Q F tényezőinek napi menete egy külvk lvárosi területen (1987. január r 22., Vancouver, Kanada) 10
FAJLAGOS TELJESÍTMÉNY (Wm ) -2 1000 800 600 400 200 0-200 -400 00 Q* Q H Q S Q E 04 08 12 16 20 IDŐ (h) 24 Beépítettség ΔQ típusa S /Q* Q H /Q* Q E /Q* külterület 0,15 0,28 0,57 előváros 0,22 0,39 0,39 belváros 0,27 0,44 0,29 Az energiaegyenleg összetevőinek tipikus arányai az átlagos napi Q*-hoz viszonyítva a külterületen, leten, az elővárosban és s a belvárosban Az energiaegyenleg tényezt nyezőinek napi menete egy elővárosi területen (Vancouver, Kanada) BOWEN-ARÁNY ( ) β Különböző felszínek ß-nak napi menete 2,0 1,5 1,0 0,5 0-0,5 00 Bowen-arány város erdő fű ß = Q H /Q E 04 08 12 16 20 IDŐ (h) 24 Q E csökken Q H nő levegőt melegíti (a városban) ΔQ S nő Külterület Külváros Belváros K 800 776 760 K 160 116 106 K* 640 660 654 L 350 357 365 L 455 478 503 L* -105-121 -138 Q* 535 539 516 Q F 0 15 30 Q H 150 216 240 Q E 305 216 158 ΔQ S 80 122 148 albedó 0,20 0,15 0,14 emisszivitás 0,96 0,95 0,95 felszínhőm. 300 K 304 K 308 K A Q* és s az energiaegyenleg tényezőinek értékei (Wm - 2 ) egy hipotetikus városban és környezetében (közepes széless lességen, 1-mill. 1 város, v derült és s szélcsendes napon délben). A külvk lváros lakóö óövezet kb. 50%-os, a belváros sűrűs beépítetts tettségű vegyes (kereskedelmi és s lakó) övezet 10-20% 20%-os zöldfelz ldfelülettellettel 11
3 Városi területek vízegyenlege és eltérései a természetest szetestől p = E + Δr + ΔS (+ ΔA) p E természetes felszín (talaj-növény- levegő rendszer) vízegyenlege: városi felszín (talaj-épület-növény- levegő rendszer) vízegyenlege: p + F + I = E + Δr + ΔS (+ ΔA) I F antropogén folyamatok által a városi légtérbe jutó víz I folyókból, víztározókból a városba szállított víz A városi v felszín n (réteg) vízegyenlegének nek tényezt nyezői F és I áramlások közvetlenül emberi döntések szabályozzák összhangban az emberi tevékenységek napi és évszakos ritmusával VÍZFELHASZNÁLÁS (m /nap/fő) 12 10 8 6 4 2 nyár tél 0 V H K Sze Cs P Szo IDŐ (nap) Egy kisebb település s napi vízfelhasznv zfelhasználásánaknak változása télen t és s nyáron egy hét h t folyamán (Creekside Acres,, Kalifornia) p = E + Δr + ΔS (+ ΔA) p + F + I = E + Δr + ΔS (+ ΔA) összehasonlítás: városi természetes rendszer vízegyenlege p F, I + E, ΔS Δr 12
intenzív esőzés? áradás lefolyás mértéke ~ vízát./vízátnem. tnem. 50,0 VÍZHOZAM VÍZHOZAM (10 m h ) 2 3-1 10,0 5,0 1,0 0,5 0,1 00 erősen beépített 2 (0,98 km ) részben beépített 2 (0,67 km ) természetes 2 (1,22 km ) 04 08 12 16 20 IDŐ, 1963. 01. 30. (h) 24 IDŐ Intenzív v esőzés s (szürke oszlop) által okozott áramlás s vízhozamv zhozamának vázlatos v időbeli menete városi v (---( ---) és s vidéki ( ( )) területen Az urbanizáci ció hatása a viharos esőzés csapadékviz kvizének lefolyására három h eltérő felszínű medencéből l származ rmazó adatok alapján (Palo Alto,, Kalifornia) 5. A hőmérséklet módosulása a városban városi hősziget (urban heat island UHI) fajtái: - légtérben - felszínen - felszín alatt UBL UCL a városi v és s a külsők területek hőmérsékleti különbsk nbsége Változás az energiaegyenlegben Városi hatótényező Városi hatás K* megnövekszik utcageometria megnövekedett felszín és többszörös visszaverődés L megnövekszik légszennyezés nagyobb elnyelés és visszasugárzás L* csökken utcageometria horizontkorlátozás növekszik (égboltláthatóság csökken) Q F épületek és közlekedés közvetlen hőtöbblet ΔQ S megnövekszik építési anyagok nagyobb hőátadó képesség Q E csökken építési anyagok kisebb vízáteresztés a felületen (nagyobb beépítettség burkoltság) konvektív (Q H + Q E ) hőszállítás utcageometria kisebb szélsebesség csökken A városi v hősziget kialakulásának okai (nem fontossági sorrendben) az UCL-ben 13
A városi hősziget általános térbeli és időbeli jellemzői kiterjedése: horizontálisan sziget vertikálisan hősziget intenzit enzitás ΔT A városi v hőmérsh rsékleti többlet vázlatos v keresztmetszeti képe k (AB mentén) n) és horizontális szerkezete ideális körülmények közöttk Hősziget (képzeljük el!) egy óceáni szigeten (Male( Male, Maldív-szk szk.) 14
+ + + + hősziget-csoport Példa a hőszigeth sziget-csoportra: az átlagos minimum hőmérsh rséklet eloszlása sa Mexikóvárosban (1981. november) cross-over over jelenség Tipikus éjszakai (a) függf ggőleges (potenciális) hőmérsh rsékleti (Θ)( ) profilok a város v és s a környezk rnyező területek felett és s (b) különbsk nbségük k magassági gi változv ltozása (a) A hőmérsh rséklet napi menete ( C),( (b) a lehűlés és s felmelegedés üteme ( Ch( - 1 ) a városban és s a külterk lterületen, leten, valamint (c) a hősziget intenzitása ( C)( ideális körülmk lmények között 15
o éves napi A városi v hősziget intenzitásának nak éves és napi változása 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) 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 hősziget intenzitásának nak maximuma (ΔT( max ) és s a lakosok száma közötti k kapcsolat észak-amerikai, amerikai, európai, japán és s koreai településeken 16
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 maximális hőszigeth sziget- intenzitás értékérere 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 4 2 Ausztrália Ausztrália Európa 2 Európa Észak-Amerika Észak-Amerika 0 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 H/W SVF Az intenzitás s maximuma (ΔT( max ) és s a városkv rosközpontban lévől utcák átlagos magassága/sz ga/szélessége (H/W), valamint az itt mért m átlagos SVF közötti k kapcsolat több t kontinens településén 17
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 szélirány eltolódás (100 m 1-22 km) 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 szél l mellett, derült időben (1970. máj. m 28. este) 18
A hősziget közvetlen hatásai Hőhullámok ( + hősziget ) min! Min., max.. hőmérsékletek és a többlethalálozás változása Párizsban 2003 nyarán n 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 különbk nböző típusú napok száma Gelsenkirchenben és Szegeden a városban v és környezetében 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 - - 19
Épületek hővesztesége, energiaigénye A különbk nböző 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 Példák a hősziget-hatás hatás csökkentésének lehetőségeire Példák k a reflektív tetőre + fásítás (árnyék, párologtatás) vízáteresztő burkolatok átszellőző folyosók energiatakarékos épületek 20
SZÉLSEBESSÉG (ms ) -1 4 3 Szél 6. A többi klímaparaméter városi módosulása 2 1940 1945 1950 1955 1960 1965 IDŐ (év) 1970 1975 Az éves átlagos szélsebess lsebesség g idősora egy növekvő városban (Hancavicsi( Hancavicsi,, Belorusszia) városi szélseb. csökkenés mértéke függ az eredeti szél erősségétől sőt,, lassú áramlás esetén megfordul a helyzet A városi v és s az eredeti szél l sebességkülönbségének nek (ΔV)( ) változv ltozása az eredeti szél l (v( k ) erőss sségének függvf ggvényében ΔV (ms ) -1 1,5 1,0 0,5 0-0,5-1,0-1,5-2,0 szélsebesség 0 20-30% szélcsendes esetek 5-20% de: szélcsatornák! 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11-1 v k (ms ) - gyenge regionális légáramlás - a város melegebb a környezeténél - konvektív feláramlás a központban - levegő beáramlás a felszínhez közel FRANKFURT OBERRAD FECHENHEIM városi szél NIEDERRAD OFFENBACH városi hősziget cirkuláció Éjszakai összeáramlás s Frankfurtban, nyugodt időjárási helyzetben A városi v hősziget által keltett cirkuláci ció vázlata 21
A városi v hősziget cirkuláci ció oldal és s felüln lnézetben kisebb érdességű területek ventilációs folyosók átszellőzés Szeged 22
park cirkuláció kölcsönhatás az UHIC-val (gyengíthetik is egymást) A városi v hősziget cirkuláci ció (UHIC) és s a park cirkuláci ció (PC) vázlatos v képe k nyugodt és tiszta éjszakán n Göteborgban G mért m adatokkal szemléltetve ltetve Légnedvesség, köd relatív nedv: abszolút nedv: általában csökken nőhet legnagyobb eltérések (8-10%) este és nyáron (UHI max.) csökkenhet köd: nőhet csökkenhet Téli szmog (Christchurch, h, Új j Zéland) Z Időszak Ködös napok száma/év 1986-1900 14,2 1936-1940 52,4 1971-1975 12,0 A ködös k s napok átlagos száma különbk nböző időszakokban Tokióban város - tiszta sziget a ködös környezetben olyan vidéken, ahol kedvezőek a feltételek a kisugárzási köd kifejlődéséhez de! (urban clear island) száraz köd lebegő szilárd szennyezőanyagok 23
Csapadék általában nő, de eltolódva a szél irányában okai: turbulens feláramlás (hősziget( hősziget) többlet kondenzációs magvak Település A vizsgált Csapadékösszeg (mm) Különbség évek száma város külterület (%) Moszkva 17 605 539 +11 Urbana 30 948 873 +9 München 30 906 843 +8 Chicago 12 871 812 +7 St. Louis 22 876 833 +5 Példák k a város v és s környezete k közötti k éves csapadékösszegek sszegek különbsk nbségeire 0 1 2 3 km É hócsapadék aránya heti ritmus (?) 860 840 820 780 800 800 780 760 Az éves csapadékátlag (mm) izovonalai (Urbana, Illinois, = városhatár) r) ipari hó hideglégp gpárna városok és ipari centrumok térségében (+ kond.. magok) 5-15 km-es körzetk 2007. december 24
zivatar, jégeső A zivatarok számának növekedése a lakosság- szám m függvf ggvényében ZIVATAR NÖVEKEDÉS (%) 50 Chicago 40 30 St. Louis Cleveland 20 New Orleans Washington D.C. 10 Indianapolis Houston 0 Tulsa 0 1 2 3 4 5 NÉPESSÉG (millió fő) nyugodt szinopikus helyzetben: UHI okozta konvektív feláramlás (a) Tulajdonság Változás Jellemző nagyságrendek albedó alacsonyabb vidék: 0,12-0,20; külváros: 0,15; város: 0,14 emisszivitás nagyobb? vidék: 0,92-0,98; város: 0,94-0,96 antropogén hő nagyobb vidék: -; külváros: 15-50 Wm -2 ; város: 50-100 Wm -2 (télen 250 Wm -2 -ig) kondenzációs magvak: Aitken felhő nagyobb nagyobb vidék: 10 2-10 3 cm -3 ; város: 10 4-10 6 cm -3 vidék: 2-5x10 2 cm -3 ; város: 10 3-10 4 cm -3 Az UHI hatására kialakult zivatar csapadék- mennyiségének nek (mm) eloszlása sa Atlanta (Georgia) körzetében 1996. aug. 3-án 3 (város = szürke mező) (b) Elem Változás Nagyságrendi változás vagy megjegyzés turbulenciaintenzitás nagyobb 10-50% szélsebesség csökken növekszik 5-30% erős áramlásnál (10 m magasságban) a hősziget hatására kialakuló gyenge áramlásnál szélirány eltérül 1-10º UV-sugárzás sokkal kevesebb 25-90% napsugárzás kevesebb 1-25% infravörös bevétel nagyobb 5-40% látótávolság csökken párolgás kisebb kb. 50% konvektív hőáramlás nagyobb kb. 50% hőtárolás nagyobb kb. 200% léghőmérséklet magasabb 1-3ºC több éves átlagokban, de órás átlagban akár 12ºC is légnedvesség alacsonyabb sokkal magasabb nyáron nappal nyáron éjszaka és télen egész nap felhőzet több pára több felhő a városban és a város lee-oldalán a város lee-oldalán köd csapadék: hó összes zivatarok több vagy kevesebb kevesebb több több az aeroszol részecskéktől és a környezettől függ egy része esővé válik inkább a város lee-oldalán, mint a városban A klímaparaméterek megváltozása összegző gondolatok (a) Jellemző tulajdonságok és s (b) a paraméterek megváltoz ltozása egy közepes k földrajzi széless lességen fekvő,, kb. 1 millió lakosú városban (az értékek megjegyzés hiány nyában a nyári időszakra vonatkoznak) 25
A klímára gyakorolt városi hatások modellezésének általános problematikája * e hatások számszerűsítve a településen belül és a külterületen észlelt értékeknek a különbségeként értelmezendők * csak egyidejű és azonos feltételek melletti (pl. azonos t.szint feletti magasság) mérési adatokat lehet felhasználni az összehasonlításra Az alapmodell szerint a mért városi paraméter M értéke három tényező összegzett eredménye: M = C + L + U C a terület háttérklímájának alapértéke L a földrajzi elhelyezkedés (topográfia, vízfelület, stb.) sajátosságainak sságainak lokális befolyásoló hatása U az összetett városi környezet (területhasználat, anyag, geometria, épülettömeg, városon belüli elhelyezkedés, stb.) eredője (egy adott időpontra vonatkozóan, vagy egy adott időszakra átlagolva) 7. A hősziget mérésére irányuló módszerek A városi v tetőrétegben tegben kifejlődő hősziget feltárására ra irányul nyuló módszerek vázlatav 26
UHI az UCL-ben vidéki városi környezet Tipikus vidéki és s belvárosi állomás-környezetek elkülönítés!!?? A városi v és s vidéki területek elkülönítésének nek problematikája: balra egy vegyes (mezőgazdas gazdasági, gi, ipari és s lakóö óövezeti) terület (Ho( Chi Minh Várostól É-ra), jobbra világosan elkülönülő mezőgazdas gazdasági gi és s lakóter területek (Münchent nchentől ÉK-re) 27
felszíni UHI v. hőm. mintázat Felszínhőmérséklet Szegeden en (mesterségesen színezett Landsat-5 kép,, 1987. július 8, 9h) Szeged belvárosa 28
Az újszegedi Liget 29