Slajd 1
advertisement
Zmiany klimatu, edukacja globalna Miejska (urbanizacyjna) wyspa ciepła Dariusz Graczyk Instytut Środowiska Rolniczego i Leśnego PAN Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Miejska wyspa ciepła • Miejska wyspa ciepła jest zjawiskiem polegającym na występowaniu na obszarach zurbanizowanych wyższych temperatur powietrza niż w otaczających je terenach niezabudowanych. • Nazwa pochodzi prawdopodobnie od obrazu izoterm, które możemy obserwować podczas występowania tego zjawiska na terenie miasta. Przypominają one bardzo często wyspę cieplejszego powierza otoczoną chłodniejszymi obszarami. Wyspa Busuanga Filipiny źródło:http://www.sunreef-charter.com/ Miejska wyspa ciepła w Londynie w lecie 2000 roku źródło:http://sustainablecitiessustainableworld.blogspot.com Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Miejska wyspa ciepła • Średnia roczna temperatura w miastach jest w roku o 0,5 oC do 3 oC wyższa od temperatury poza granicami miasta. • Najwyższe różnice temperatury pomiędzy miastami, a terenami do nich przyległymi mogą podczas pogodnych nocy dochodzić nawet do 12 oC w największych miastach, takich jak Nowy Jork czy Tokio. W warunkach polskich jest to najczęściej 5-8oC, choć w wypadku Warszawy i Łodzi notowane były wartości przekraczające 10 oC. Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Wpływ obszarów zurbanizowanych na elementy klimatu Element klimatu Wielkość i kierunek zmian Promieniowanie słoneczne: - całkowite - ultrafioletowe 0 – 20% mniejsze 5 – 30% mniejsze Usłonecznienie 5 – 15% mniejsze Zachmurzenie 5 – 10% większe Opady: - suma roczna - śniegu w centrum - burze 5 – 15% większa 5 – 10% mniej 10 – 15% więcej Temperatura: - średnia roczna 0,5 – 3,0°C większa Wilgotność względna: - średnia roczna 5 – 10% mniejsza Prędkość wiatru: - średnia roczna 20 – 30% mniejsza Źródło: Landsberg (1981) Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Przykładowy rozkład temperatury nad miastem podczas występowania efektu miejskiej wyspy ciepła Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Czynniki wpływające na występowanie miejskiej wyspy ciepła Położenie geograficzne • • • Czas • • klimat topografia otoczenie pora roku pora dnia Warunki pogodowe • • kierunek i prędkość wiatru zachmurzenie naturalne antropogeniczne • Funkcjonowanie miasta • • • emisja ciepła zanieczyszczenia powietrza gospodarka wodna Zagospodarowanie terenu • • • • Wielkość miasta • • powierzchnia liczba ludności wysokość i gęstość zabudowy geometria budynków i ich skupisk albedo użytych materiałów wielkość i rozmieszczenie terenów zielonych Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Położenie geograficzne Klimat - - - W ciepłym klimacie natężenie miejskiej wyspy ciepła jest mniejsze nocą w trakcie pory suchej, a większe w ciągu dnia w trakcie pory wilgotnej. W miastach położonych w regionach z chłodnym klimatem (w górach lub wysokich szerokościach geograficznych) efekt miejskiej wyspy ciepła jest najsilniejszy zimą oraz w godzinach nocnych, gdyż jest w tym przypadku zależny głównie od antropogenicznych emisji ciepła. Miasta położone w regionach bardzo wietrznych mogą być całkowicie pozbawione miejskiej wyspy ciepła lub częstość jej występowania i natężenie są znacznie zmniejszone. Topografia - - Dubaj, źródło: pnfphoto.com Góry położone w sąsiedztwie miast mogą zmniejszać prędkość wiatru oraz zmieniać jego kierunek. W kotlinach górskich i głębokich dolinach temperatury podczas bezchmurnych nocy, szczególnie zimą, mogą być wyraźnie niższe niż w ich otoczeniu. Bogata we wzniesienia i zagłębienia rzeźba terenu w miastach może powodować zaburzenia w kształcie i intensywności miejskiej wyspy ciepła. Otoczenie - Duże zbiorniki wodne w sąsiedztwie miasta wpływają na wilgotność powietrza oraz kierunek i siłę wiatru. Ich znaczna pojemność cieplna ma także stabilizujący wpływ na temperaturę. Anchorage Alaska, źródło: wikimedia commons Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Czas • Największą intensywność (ponad 2oC) miejska wyspa ciepła we Wrocławiu osiąga w ciepłych miesiącach, pomiędzy kwietniem a wrześniem. • Latem w godzinach około południowych i porannych miejska wyspa ciepła może nie wstępować wcale lub temperatura w mieście może być nawet niższa od temperatury poza nim. • W cyklu dobowym największe różnice temperatury pomiędzy miastem a terenami niezabudowanymi występują w godzinach późno wieczornych i nocnych (2000– 500). Cykl dobowy i roczny miejskiej wyspy ciepła we Wrocławiu w latach 1997-2000 (Dubicki i in. 2002) Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Warunki pogodowe • Kierunek i prędkość wiatru -Występowanie i intensywność miejskiej wyspy ciepła są bardzo silnie związane z prędkością wiatru. Im silniejszy jest wiatr, tym za sprawą intensywniejszej wymiany powietrza pomiędzy miastem a terenami przyległymi spada wpływ zabudowy miejskiej i funkcjonowania miasta na temperaturę powietrza. -W miastach występują obszary niezabudowane rozciągające się od granic miasta w kierunku centrum. Obszary takie są nazywane klinami nawietrzającymi i przy występowaniu wiatrów z określonych kierunków umożliwiają przepływ czystszego i chłodniejszego powietrza z peryferii miasta do jego centrum. • Zachmurzenie -Zjawisko miejskiej wyspy ciepła obserwuje się w zdecydowanej większości przypadków w warunkach małego zachmurzenia. -W ciągu dnia przy dużym zachmurzeniu, ilość promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi jest mniejsza. Powoduje to, że występujące pomiędzy miastem, a terenami niezurbanizowanymi różnice, np. w albedo, czy magazynowaniu ciepła przez materiały budowlane, mają mniejsze znaczenie i nie powodują wyraźnego podniesienia temperatury. -W trakcie pochmurnych nocy zmniejsza się wypromieniowanie energii co prowadzi, podobnie jak w przypadku zachmurzenia w ciągu dnia, do utraty przez miasto „przewagi” wynikającej z wpływu zabudowy na procesy wymiany energii z otoczeniem. Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Funkcjonowanie miasta Antropogeniczna emisja ciepła Miasto jest źródłem emisji dużych ilości ciepła. Jest to widoczne głównie w chłodniejszym klimacie oraz podczas miesięcy zimowych. Głównymi źródłami emisji ciepła w miastach są: - utrata ciepła przez okna i ściany, szczególnie w słabo izolowanych budynkach; - straty ciepła podczas funkcjonowania instalacji przemysłowych oraz produkcji energii elektrycznej i cieplnej; - ciepło odprowadzane na zewnątrz budynków przez urządzenia klimatyzacyjne; - transport samochodowy. Fotografia i zdjęcie termograficzne Tokio Autor zdjęć: M. Roth (National University of Singapore). Fotografia budynku i jego zdjęcie termograficzne pokazujące ciepło emitowane przez budynek podczas chłodnego zimowego wieczoru Źródło: http://web2.mendelu.cz/ Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Funkcjonowanie miasta cz. 2 Zanieczyszczenia powietrza Środki transportu o napędzie spalinowym oraz spalanie paliw na cele energetyczne i grzewcze powodują powstawanie zanieczyszczeń gazowych i pyłowych. Stężenia niektórych zanieczyszczeń mogą w miastach przekraczać nawet kilkaset razy wartości notowane na terenach niezurbanizowanych. Wpływ zanieczyszczeń pyłowych i gazowych na temperaturę w mieście może się znacząco różnić. - Zanieczyszczenia pyłowe powodują znaczące zmniejszenie promieniowania krótkofalowego docierającego do powierzchni Ziemi. Cząstki pyłów i aerozoli odbijają nawet do 30% promieniowania krótkofalowego podczas zimy. - Zanieczyszczenia gazowe, z których dużą część stanowią gazy cieplarniane takie jak: dwutlenek węgla, tlenki azotu i metan, mogą powodować nieznaczne podniesienie temperatury w mieście utrzymując przy powierzchni Ziemi więcej promieniowania długofalowego. Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Samochody w korku ulicznym źródło: http://ziemianarozdrozu.pl/ Dymiące kominy elektrociepłowni Żerań w Warszawie źródło: www.digiart.pl Funkcjonowanie miasta cz. 3 Gospodarka wodna Miasto różni się od terenów pozamiejskich obecnością dużej liczby powierzchni nieprzepuszczalnych. Woda z takich powierzchni jest bardzo szybko odprowadzana do cieków wodnych za pomocą systemu kanalizacji, a następnie poza miasto. Skutkiem szybkiego odprowadzania dużej części wód opadowych jest zmniejszenie dostępnych zasobów wodnych i ich stabilizującego wpływu na temperaturę powietrza. Objawia się to mniejszą, nawet o 10%, wilgotnością względną powietrza i szybszym wzrostem temperatury w mieście w trakcie słonecznych letnich dni. Różnice w bilansie wodnym pomiędzy terenem miejskim z dużym udziałem powierzchni nieprzepuszczalnych, a obszarem podmiejskim z dużym udziałem roślinności . Na podstawie „Urban Heat Island Basics” www.epa.gov. Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Wpływ zagospodarowania terenu na intensywność miejskiej wyspy ciepła a) Miejska wyspa ciepła [°C] we Wrocławiu w dniu 22 V 2001, o godzinie 23:00 Wyraźnie chłodniejsze rejony: b) Mapa użytkowania terenu we Wrocławiu (Dubicki 2002) Najcieplejsze śródmieście z gęsta zabudową - lotnisko - tereny rolnicze, park miejski i cmentarz Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Geometria budynków i ich skupisk • Efekt tunelowy polega na zmianie siły i kierunku wiatru w wyniku przejścia przez wydłużone, położone równolegle do kierunku wiatru formy terenu. W warunkach naturalnych może to być np. długa, wąska dolina, a w warunkach miejskich przestrzeżeń przypominającą kanion, pomiędzy wysoką zabudową. • Efekt kurtynowy polega na zmniejszeniu prędkości wiatru przez położone prostopadle do kierunku wiatru elementy zabudowy miejskiej. Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Albedo różnych powierzchni i materiałów występujących w mieście Źródło: U.S. Environmental Protection Agency. Polska wersja ryciny: Mateusz Kamiński. http://yosemite.epa.gov/oar/globalwarming.nsf/content/ActionsLocalHeatIslandEffect.html Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Rola wielkości i rozmieszczenia terenów zielonych w transporcie czystego i chłodniejszego powietrza z obszarów peryferyjnych do centrum miasta – kliny nawietrzające Schemat klinów nawietrzających na terenie miasta Poznania, źródło mapy: https://maps.google.com/ Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Wielkość miasta, a intensywność miejskiej wyspy ciepła Miasto Najwyższe różnice temperatur pomiędzy miastem, a jego otoczeniem obserwujemy zazwyczaj w największych miastach. W przypadku miast w USA i Kanadzie bardzo często natężenie miejskiej wyspy ciepła wzrasta wraz z ilością mieszkańców. W przypadku miast europejskich ta zależność nie zawsze występuje, co może wynikać z większej różnorodności typów zabudowy i koncepcji urbanistycznych. Liczba mieszkańców [tys] Maksymalna intensywność miejskiej wyspy ciepła [oC] Montreal 2000 12 Vancouver 1000 10,2 San Francisco Winnipeg Edmonton San Jose Palo Alto 784 534 401 101 33 11,1 11,6 11,5 7,7 7,7 8500 4200 1850 822 500 278 160 63 50 10 10 8 7 8 6 7 6,5 5,8 Ameryka Północna: Europa: Londyn Berlin Wiedeń Monachium Scheffield Utrecht Karlsruhe Upsala Lund Intensywność miejskiej wyspy ciepła w miastach Ameryki Północnej i Europy, na podstawie Oke (1973) Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Konsekwencje występowania miejskiej wyspy ciepła Zwiększone zużycie energii elektrycznej Związek pomiędzy maksymalną dobową temperatura powietrza, a zużyciem energii w Nowym Orleanie źródło: Sailor (2002) Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Konsekwencje występowania miejskiej wyspy ciepła L.P Zwiększona śmiertelność podczas fal upałów Podczas fali upałów w 2003 roku większość zgonów notowano w dużych miastach. W Paryżu liczba ofiar śmiertelnych mogła przekroczyć 8000. Jedną z przyczyn tak wysokiej śmiertelności było utrzymywanie się wysokich temperatur także w nocy, co mogło mieć związek z miejską wyspą ciepła. Liczba zgonów Zdarzenie Miejsce 1. 70,000 2003 fala upałów w Europie Europa 2. 56,000 2010 fala upałów w Rosji Rosja 3. 5,000–10,000 1988 fala upałów w USA USA 4. 1,700-5,000 1980 fala upałów w USA USA 5. 1,718 2010 fala upałów w Japonii Japonia 6. 1,500 2003 fala upałów w Indiach Indie 7. 946 1955 fala upałów w Los Angeles USA 8. 891 1972 fala upałów w Nowym Yorku USA 9. 739 1995 fala upałów w Chicago USA 10. 475 1900 fala upałów w Argentynie Argentyna Szacunkowa liczba ofiar śmiertelnych w 10-ciu najtragiczniejszych falach upałów, Źródło: wikipedia Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Konsekwencje występowania miejskiej wyspy ciepła Czy miejska wyspa ciepła przynosi jakieś pozytywne skutki ? Tak, ale są one bardzo ograniczone - - - Śnieg w mieście topi się szybciej, a podczas niewielkich opadów nie tworzy trwałej pokrywy, która utrudnia komunikację samochodową i ruch pieszych. Wyższa temperatura w sezonie zimowym pozwala zmniejszyć wydatki na ogrzewanie. Efekt miejskiej wyspy ciepła zimą jest jednak dla większości miast bardzo słaby. Wiosną i jesienią wyspa ciepła zmniejsza ilość przygruntowych przymrozków. Zima w Warszawie, źródło: http://www.wasza-warszawa.pl/ Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Czy miasto można schłodzić? Odbite promieniowanie słoneczne Konwekcja Emisja promieniowania cieplnego Bezpośrednie promieniowanie słoneczne Nieprzeźroczysta powierzchnia o temperaturze T Przewodzenie • • Wysoki współczynnik odbicia zmniejsza ilość promieniowania absorbowanego przez powierzchnię (zakres długości fali 0.3 - 2.5 µm) Wysoki współczynnik emisji zwiększa wypromieniowanie ciepła (zakres długości fali 4 – 80 µm) wysoki współczynnik odbicia + wysoki współczynnik emisji = niska temperatura powierzchni Rysunek i treść slajdu na podstawie Levinson (2010) Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Z jakich rodzajów powierzchni zbudowane jest miasto? Na widzianą z lotu ptaka powierzchnię miasta Sacramento składają się: • w około 20% dachy, • w około 30% roślinność, • w około 40% nawierzchnie. (Levinson, 2010) Udział poszczególnych rodzajów powierzchni w różnych miastach zmienia się. W gęsto zabudowanych centrach miast spada powierzchnia roślinności, a rośnie powierzchnia dachów . Zdjęcie „z lotu ptaka” fragmentu (około 1km2) miasta Sacramento w Kalifornii, USA, Źródło: Levinson (2010) Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Przeciwdziałanie i łagodzenie skutków miejskiej wyspy ciepła Zielone dachy Zalety: - Stanowią dobrą izolację termiczną zarówno podczas ciepłej, jak i chłodnej części roku; - Wysoka trwałość, znacznie przewyższająca wiele popularnych pokryć dachowych; - Posiadają zdolność do oczyszczania i krótkotrwałego magazynowania wód opadowych; - Zmniejszają ryzyko podtopień podczas krótkotrwałych ulewnych deszczy; - Mogą pełnić funkcje rekreacyjnie; - Zwiększają ilość zieleni miejskiej i mogą tworzyć siedlisko dla cennych gatunków zwierząt. Przykład tarasowego zielonego dachu Tokio, Japonia Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Zielone dachy Wady: - Cena wyższa niż w przypadku wielu tradycyjnych pokryć dachowych; - Większy ciężar i bardziej skomplikowana konstrukcja. - W przypadku zastosowanie poza trawami także drzewek i krzewów wymagana jest systematyczna pielęgnacja. - Bardziej wymagające rośliny podczas okresów suszy mogą wymagać podlewania. Budynek Szkoły Sztuk Pięknych, Designu i Mediów Uniwersytetu Technologicznego Nanyang w Singapurze Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Chłodne dachy Chłodne dachy wykonane są z pokryć wykazujących się zdolnością do odbijania dużej części docierającego do nich promieniowania słonecznego. Powinny także w efektywny sposób emitować do atmosfery pochłoniętą część promieniowania, nie przekazując go do wnętrza budynku. Cechy te można uzyskać stosując odpowiednie barwy pokryć i odpowiednie materiały. Im jaśniejsza barwa pokryć dachowych, tym większa część promieniowania słonecznego zostanie odbita. Zasada działania chłodnego dachu Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Chłodne dachy Zalety: - Ograniczenie zużycia energii na cele klimatyzacji. W warunkach ciepłego i słonecznego klimatu oszczędność energii może osiągać nawet 50%. - Trwałość dachu chłodnego jest większa od wielu popularnych pokryć dachowych dzięki temu, że odbijają one większość promieniowania ultrafioletowego i podczerwonego, które normalnie przyśpieszają degradację powierzchni dachów. Przykład chłodnego dachu zbudowanego z materiałów o wysokim albedo, źródło: www.treehugger.com Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Chłodne nawierzchnie Sposób w jaki nawierzchnie miejskie wpływają na temperaturę powietrza wynika po części z tych samych właściwości fizycznych co w przypadku powierzchni dachów (albedo, zdolność emisyjna powierzchni). Na temperaturę w mieście wpływ mają jednak także inne cechy materiałów, z których zbudowane są nawierzchnie. Najważniejsze z nich to pojemność cieplna materiałów i ich zdolność do przewodzenia ciepła oraz przepuszczalność względem wody. Właściwości nawierzchni miejskich zmieniają się w czasie ich użytkowania. Użytkowanie wywiera największy wpływ na albedo, które zmienia się na skutek zabrudzeń powierzchni oraz jej ścierania. Widać to na przykładzie dwóch często stosowanych w miastach materiałów: - Asfalt ma początkowo kolor zbliżony do czarnego i odbija bardzo niewiele promieniowania słonecznego. Z czasem, na skutek wbudowywania w jego strukturę jaśniejszych od niego zanieczyszczeń, jego albedo rośnie. - Beton ma początkowo jaśniejszą barwę i odbija nawet 40-50% promieniowania słonecznego. Naniesione na jego powierzchnię zanieczyszczenia powodują z czasem coraz ciemniejszy kolor nawierzchni i mniejsze albedo. Zdjęcie fragmentu drogi zbudowanej z dwóch różnych materiałów, różniących się kolorem. Po lewej zdjęcie termograficzne, po prawej zdjęcie tradycyjne. Ze zdjęcia termograficznego wynika, że jasny segment drogi jest chłodniejszy o ponad 15oC. (Autor zdjęć: Larry Scofield) Zmiana albedo wraz z wiekiem dla dwóch podstawowych typów nawierzchni w mieście Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Rodzaje powierzchni przepuszczalnych w mieście Przepuszczalne parkingi z ażurowej kostki i bloków betonowych Przepuszczalne drogi zbudowane z kostki ażurowej Szyny tramwajowe pokryte darnią Autor wszystkich zdjęć: Adam Choryński Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Jak zmierzyć wpływ form krajobrazu miejskiego na powstawanie miejskiej wyspy ciepła? Wybór miejsca pomiaru Do porównania najlepiej użyć danych ze stacji meteorologicznej publikującej dane w internecie. W tym przypadku jest to stacja meteorologiczna Poznań – Ławica. Wyznaczyć kilka punktów pomiarowych w okolicy bogatej w różne formy krajobrazu miejskiego takie jak: gęsta zabudowa, park miejski, ruchliwa ulica. W tym przypadku były to okolice parku „stare zoo” przy ulicy Bukowskiej. Zdjęcie satelitarne miasta Poznania, źródło: https://maps.google.pl/ Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Jak zmierzyć wpływ form krajobrazu miejskiego na powstawanie miejskiej wyspy ciepła? Wyznaczenie i opis punktów pomiarowych Pobocze silnie nasłonecznionej asfaltowej drogi w pobliżu dużego parku miejskiego. Duży park miejski z bujną roślinnością - pomiarów dokonano kilkanaście metrów od znajdującego się w nim stawu. Parking w cieniu dużego budynku znajdujący się w pobliżu asfaltowej drogi. Pobocze znajdujące się w bezpośredniej bliskości silnie nasłonecznionej asfaltowej drogi, przylegające do budynku Instytutu. Zdjęcie satelitarne okolic ulicy Bukowskiej w Poznaniu, źródło: https://maps.google.pl/ Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Jak zmierzyć wpływ form krajobrazu miejskiego na powstawanie miejskiej wyspy ciepła? Wyniki Opis stanowiska pomiarowego 1) Stacja meteorologiczna Poznań - Ławica położona na peryferiach miasta w terenie niezabudowanym z dużą przewagą roślinności trawiastej 2) Pobocze silnie nasłonecznionej asfaltowej drogi w pobliżu dużego parku miejskiego 3) Duży park miejski z bujną roślinnością - pomiarów dokonano kilkanaście metrów od znajdującego się w nim stawu 4) Parking w cieniu dużego budynku znajdujący się w pobliżu asfaltowej drogi 5) Pobocze znajdujące się w bezpośredniej bliskości silnie nasłonecznionej asfaltowej drogi, przylegające do budynku Instytutu Temperatura powietrza [oC] 24,0 Wilgotność względna [%] 41,0 26,6 40,0 24,5 44,5 26,1 28,5 39,6 33,3 Interpretacja wyników Na podstawie wyników pomiarów przedstawionych w powyższej tabeli można wyciągnąć następujące wnioski: - temperatura powietrza jest w centrum miasta wyższa niż na jego peryferiach nawet w godzinach południowych, gdy efekt miejskiej wyspy ciepła jest najsłabszy, - w zależności od form zagospodarowania terenu różnica temperatur w stosunku do peryferyjnych obszarów miasta może wynosić w tym czasie od 0,5 do 4,5 oC, wykazując bardzo dużą zmienność na stosunkowo niewielkim obszarze, - obserwowana różnica temperatur była najmniejsza (zaledwie 0,5 oC) w dużym parku miejskim, a najwyższa 4,5 oC na poboczu asfaltowej drogi, - tereny zielone obniżają temperaturę w miastach, a ciemne np. asfaltowe powierzchnie bardzo ją podwyższają, - tereny zielone mogą mieć korzystny wpływ także na najbliższe otoczenie, co potwierdzają wyniki w punktach pomiarowych 2 i 5 zlokalizowanych w pobliżu tej samej asfaltowej drogi – w punkcie nr 2 przylegającym do parku temperatura była o 1,9oC niższa niż w punkcie pomiarowym nr 5, który był oddzielony od parku dużym budynkiem. Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego ATP Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Miejska wyspa ciepła - opady W literaturze podaje się, że opady w mieście są wyższe niż na otaczających terenach . Najczęściej cytowane są szacunki Landsberga (1981), według którego średnie roczne sumy opadów są w miastach wyższe o 5 do 15 %. Przedstawiony obok rysunek pokazuje, że w przypadku Warszawy opady w centrum miasta są niższe niż na jego obrzeżach (poza najuboższą w opady południowo zachodnią częścią miasta). Autorzy opracowania, z którego pochodzi mapa piszą nawet o „przeskoku chmur przez miasto”. Średnie roczne sumy opadów za okres 1975-1985 (Lorenc i Mazur, 2003) Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Przestrzenny rozkład miejskiej wyspy ciepła - uzupełnienie Przestrzenny rozkład miejskiej wyspy ciepła, choć generalnie jest dość podobny podczas dnia i nocy, to w kilku szczegółach możemy w nim dostrzec różnice. W ciągu dnia różnice temperatury powietrza pomiędzy śródmieściem, a terenami peryferiami są mniejsze niż w ciągu nocy. Inaczej jest w przypadku temperatury powierzchni, która zmienia się dużym zakresie nie tylko pomiędzy różnymi dzielnicami, ale ulega też znacznym wahaniom nawet przy drobnych różnicach w gęstości czy wysokości zabudowy. Niektóre formy miejskiego krajobrazu wywierają na temperaturę najbliższego otoczenia odmienny wpływ podczas dnia i w nocy. Są to np. zbiorniki wodne zlokalizowane w mieście. W ciągu dnia pobierają one ciepło z otoczenia obniżając temperaturę. W nocy oddają zmagazynowane ciepło zmniejszając spadek temperatury. Przestrzenny rozkład miejskiej wyspy ciepła w ciągu doby z podziałem na temperaturę powietrza i temperaturę na powierzchni. Na podstawie EPA, www.epa.gov Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Bilans cieplny miejskiej wyspy ciepła Q* + QF = QH + QE + ΔQS Q* = K↓ - K↑ + L↓ - L↑ = K* + L* Q* - saldo promieniowania QF – ciepło antropogeniczne QH – ciepło jawne (zmiana temperatury) QE – ciepło utajone (np. zużyte na parowanie) ΔQS – zmiana ilości energii zmagazynowanej w układzie K↓ - Promieniowanie krótkofalowe dochodzące do powierzchni K↑ - Promieniowanie krótkofalowe wychodzące z powierzchni L↓ - Promieniowanie długofalowe dochodzące do powierzchni L↑ - Promieniowanie długofalowe wychodzące z powierzchni K* - Saldo promieniowania krótkofalowego L* - Saldo promieniowania długofalowego Cechy terenów miejskich skutki Zmiana składnika bilansu Geometria kanionu miejskiego Zwiększenie powierzchni i zwielokrotnienie odbić promieniowania wzrost salda promieniowania krótkofalowego (K*) Zanieczyszczenie powietrza Zwiększenie pochłaniania i reemisji promieniowania podczerwonego Geometria kanionu miejskiego Zwiększenie współczynnika widoku nieba Budynki i transport Bezpośredni wzrost temperatury zwiększenie ilości promieniowania długofalowego promieniowania słonecznego (L↓) redukcja salda promieniowania długofalowego (L*) Antropogeniczna emisja ciepła (QF) Materiały budowlane Zwiększenie współczynnika transportu ciepła Materiały budowlane Zmniejszenie przewodnictwa wodnego podłoża Geometria kanionu miejskiego Spadek prędkości wiatru Wzrost ΔQS energii zmagazynowanej w układzie redukcja QE promieniowania utajonego Redukcja ciepła utajonego i jawnego (QH+QE) Wpływ charakterystycznych cech obszarów miejskich na składniki bilansu cieplnego miejskiej wyspy ciepła, na podstawie Oke (1982) Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Wpływ geometrii ulic i budynków na natężenie miejskiej wyspy ciepła Związek pomiędzy maksymalnym natężeniem miejskiej wyspy ciepła (T u-r), a stosunkiem wysokości budynków (H), do szerokości ulic, przy których stoją (W). Wykres stworzono na podstawie obserwacji w 31 miastach na różnych kontynentach (Oke, 1987). Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Właściwości wybranych materiałów i powierzchni Materiał Sucha gleba gliniasta Nasycona wodą gleba gliniasta Asfalt Gęsty beton Pojemność cieplna [J m-3 K-1 x 106] Gęstość [kg m-3 x103] 1,6 2,0 1,42 3,1 Przewodnictwo cieplne [W m-1 K-1] 0,25 1,58 2,11 2,4 1,94 2,11 0,75 1,51 Właściwości fizyczne i cieplne gleb i materiałów. Na podstawie Oke (1987) Typ powierzchni Asfalt Beton Średnia dla terenów miejskich Gleby od wilgotnych do suchych Trawa od krótkiej do długiej albedo 0,05-0,20 0,10-0,35 0,10-0,27 0,05-0,4 Zdolność emisyjna 0,95 0,71-0,91 0,85-0,96 0,98-0,90 0,16-0,26 0,90-0,95 Właściwości fizyczne gleb i materiałów. Na podstawie Oke (1987) Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Wpływ albedo na temperaturę nasłonecznionych powierzchni Związek pomiędzy albedo, a temperaturą typowych powierzchni dachów w warunkach słonecznego dnia. Na podstawie Rosenfeld i in. (1995) Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Pasma promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi Pasma promieniowania słonecznego i ich procentowy udział w energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi. Źródło: www.epa.com Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Warto zajrzeć do źródeł internetowych! http://www.epa.gov/hiri/ http://www.urbanheatislands.com/ http://education.nationalgeographic.com/education/encyclopedia/urban-heat-island/?ar_a=1 http://heatisland.lbl.gov/ http://www.urban-climate.org/ http://weather.msfc.nasa.gov/urban/ http://www.urbanclimateresearch.org/ http://www.greenrooftechnology.com/ http://agreenroof.com/# http://energy.gov/energysaver/articles/cool-roofs Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Dziękuję za uwagę Projekt jest współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
