1 G319E Városklimatológia G319E Városklimatológia előadás előadás Unger Unger János János unger unger @geo.u @geo.u- szeged.hu szeged.hu www.sci.u www.sci.u- szeged.hu/eghajlattan szeged.hu/eghajlattan A A városklíma városklíma (1) (1) Földtudomány Földtudomány BSc BSc (2009) (2009) GBN305E Általános klimatológia GBN305E Általános klimatológia előadás előadás 9 dia 9 dia GBN311E Környezeti klimatológia GBN311E Környezeti klimatológia előadás előadás GBN319E Városklimatológia GBN319E Városklimatológia előadás előadás 20 dia 20 dia ? dia ? dia igen számos! igen számos! 0. Jó, ha tudjuk 0. Jó, ha tudjuk Foglalkozás a témával: Foglalkozás a témával: Tematika: Tematika: 1. A városklíma 1. A városklíma 2. 2. Városklímakutatás Városklímakutatás Magyarországon: példák Magyarországon: példák 3. Városi mikrokörnyezetek humán 3. Városi mikrokörnyezetek humán bioklimatikus bioklimatikus szempontú elemzése szempontú elemzése Vizsgák: Vizsgák: elővizsga: máj. 13. elővizsga: máj. 13. majd a vizsgaidőszakban majd a vizsgaidőszakban www.sci.u www.sci.u- szeged.hu/eghajlattan szeged.hu/eghajlattan / OKTATÁS OKTATÁS link link
20
Embed
G319E Városklimatológia előadás · Hierakonpolisz Egyiptom i.e. 4000 Nippur Irak i.e. 4. évezred eleje Trója Törökország i.e. 4. évezred Mohendzsodáró Pakisztán i.e.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Dr. Dr. UngerUnger János egyetemi docensJános egyetemi docens Dr. Dr. SümeghySümeghy Zoltán egyetemi adjunktusZoltán egyetemi adjunktus6262--544544--857857 6262--544544--000/3172000/[email protected]@geo.u--szeged.huszeged.hu [email protected]@geo.u--szeged.huszeged.hu
Gulyás Ágnes egyetemi Gulyás Ágnes egyetemi t.segédt.segéd Gál Tamás Gál Tamás PhDPhD hallgatóhallgató6262--544544--000/3050000/3050 6262--544544--000/3172000/[email protected]@geo.u--szeged.huszeged.hu [email protected]@geo.u--szeged.huszeged.hu
1. Az urbanizáció időbeli folyamata1. Az urbanizáció időbeli folyamataVáros 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 elejeTrója Törökország i.e. 4. évezred Mohendzsodáró Pakisztán i.e. 3000 Memphisz Egyiptom i.e. 2850 Anjang Kína i.e. 2000
folyami kultúrákfolyami kultúrák kialakulása kialakulása (Mezopotámia, Egyiptom, (Mezopotámia, Egyiptom, Indus és SárgaIndus és Sárga--folyó völgye)folyó völgye)
nagyvárosoknagyvárosok
* 2. csúcspont2. csúcspont: : −− arab hódítások idején, a 10. században arab hódítások idején, a 10. században –– a birodalomban kb. 4,4 m a birodalomban kb. 4,4 m
ember 22 nagyvárosban (Bagdad ember 22 nagyvárosban (Bagdad ~~ 1 m)1 m)
i.e. 1. évezred i.e. 1. évezred -- kiemelkedik Babilon (3kiemelkedik Babilon (3--400 ezer lakos, közel 300 km400 ezer lakos, közel 300 km22--es terület) es terület)
* városiasodás * városiasodás 1. csúcspontja1. csúcspontja::−− Római Birodalom fénykorában Róma (Római Birodalom fénykorában Róma (>> 1 m), Bizánc (71 m), Bizánc (7--800 ezer), 800 ezer),
a lakosság 10%a lakosság 10%--a 30 db 100 ezernél nagyobb városban (kb. 7 m)a 30 db 100 ezernél nagyobb városban (kb. 7 m)−− kínai kínai HanHan--birodalombirodalom városaivárosai
3
A RuhrA Ruhr--vidvidéék k agglomeragglomeráácicióójaja
DüsseldorfWuppertal
Dortmund
Solingen
Bochum
Essen
Duisburg
Mönchen-gladbach
É
* 17* 17--18. sz. −18. sz. − európai települések nagyvárosokká fejlődése európai települések nagyvárosokká fejlődése −− ipari forr. kezdete ipari forr. kezdete
* 20. sz. első fele − szembetűnő amerikai fejlődés* 20. sz. első fele − szembetűnő amerikai fejlődés
* napjainkban − agglomerációk kialakulása szerte a világban* napjainkban − agglomerációk kialakulása szerte a világban
* 16. sz. −* 16. sz. − világ 10 legnagyobb városa közül 5 Kínábanvilág 10 legnagyobb városa közül 5 Kínában
TokyoTokyo -- agglomeragglomeráácicióó
4
NNééhháány nagyvny nagyvááros lakossros lakossáágszgszááma 1992ma 1992--ben ben éés becsls becsléés szerint 2010s szerint 2010--ben, a becsben, a becsüült lt nnöövekmvekméény sorrendjny sorrendjéében (milliben (millióó ffőő))
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
legerőteljesebb urbanizáció a harmadik világban legerőteljesebb urbanizáció a harmadik világban −− csak részben az iparosodás csak részben az iparosodás − inkább a robbanásszerű − inkább a robbanásszerű népszaporulat következményenépszaporulat következménye
A vA váárosokban rosokban ééllőő lakosslakossáág szg szááma ma éés ars aráánya a nya a teljes nteljes néépesspessééghez viszonyghez viszonyíítva (1950tva (1950--2000)2000)
A vilA viláágngnéépesspesséég g éés azon bels azon belüül a vl a váárosi lakossrosi lakossáág g nnöövekedvekedéése 1950 se 1950 éés 2020 ks 2020 köözzöött (1950 = 100%)tt (1950 = 100%)
7 x7 x
3 x3 x
%%
6
2. A városklíma léptéke, kialakulásának elsődleges okai2. A városklíma léptéke, kialakulásának elsődleges okai
Az Az ééghajlati jelensghajlati jelenséégek tgek téérbeli dimenzirbeli dimenzióói: Z = zoni: Z = zonáális (makro) kllis (makro) klííma, R = ma, R = regionregionáális (lis (mezomezo) kl) klííma, L = lokma, L = lokáális kllis klííma, T = ma, T = topokltopoklíímama, M = mikrokl, M = mikroklíímama
A kialakult éghajlati A kialakult éghajlati különbségek mértékérekülönbségek mértékére hatással van a városhatással van a város
Felszín:Felszín:–– vízátnemeresztővízátnemeresztő felületek, vízelvezető csatornarendszerekfelületek, vízelvezető csatornarendszerek–– geometriája igen összetett (geometriája igen összetett (horizhoriz., vert.)., vert.)–– anyagainak fizikai tulajdonságai különböznek az eredeti felszínanyagainak fizikai tulajdonságai különböznek az eredeti felszín sajátosságaitól sajátosságaitól
AntropogénAntropogén hőtermelés:hőtermelés:–– emberi tevékenység által termelt és a környezetbe kibocsátott vemberi tevékenység által termelt és a környezetbe kibocsátott vagy kikerült hőagy kikerült hő
Légszennyezés:Légszennyezés:–– fűtés, közlekedés és az ipari folyamatok során keletkező vízgőzfűtés, közlekedés és az ipari folyamatok során keletkező vízgőz, gázok, füst, , gázok, füst,
−− elhelyezkedése az adott nagyléptékű éghajlati zónábanelhelyezkedése az adott nagyléptékű éghajlati zónában− mérete (lakosság, terület)− mérete (lakosság, terület)− szerkezete, gazdaságának jellege− szerkezete, gazdaságának jellege
A vA váárosi rosi lléégkgköör r szerkezete szerkezete (enyhe sz(enyhe széél)l)
vidék
uralkodószél
városihatárréteg
várositetőréteg
belvároskülváros vidékkülváros
városi“toll”
vidékihatárréteg
átlagos tetőszint magasságig, épületek közöttátlagos tetőszint magasságig, épületek között
A települések felett kialakuló légrétegződés eltér a A települések felett kialakuló légrétegződés eltér a termterm. felszínekétől. felszínekétől − 2 réteg:2 réteg:
városi tetőrétegvárosi tetőréteg ((urbanurban canopycanopy layerlayer, , UCL)UCL)
városi határrétegvárosi határréteg ((urbanurban boundaryboundary layerlayer, , UBL) UBL) –– lokális v. lokális v. mezoskálájúmezoskálájú jelenségjelenség
túlzott magassági ábrázolás: UBL meredeksége 1:100 és 1:200 közötúlzott magassági ábrázolás: UBL meredeksége 1:100 és 1:200 közötttt
−− alapja a tetőszint közelében alapja a tetőszint közelében −− jellemzőit az általános városi felszín alakítja kijellemzőit az általános városi felszín alakítja ki−− magassága jelentős mértékben függ az érdességi viszonyoktólmagassága jelentős mértékben függ az érdességi viszonyoktól
9
Éjszaka:-- RBLRBL--benben a kisugárzás hatására erőteljes inverziós rétegzettség alakul ka kisugárzás hatására erőteljes inverziós rétegzettség alakul kii
Nappal:UBL szerkezete és dinamikája hasonló a UBL szerkezete és dinamikája hasonló a vidéki határréteghezvidéki határréteghez (RBL)(RBL)
de valamivel turbulensebb, melegebb de valamivel turbulensebb, melegebb →→ vastagabb + szárazabb és szennyezettebbvastagabb + szárazabb és szennyezettebb
vidék
uralkodószél
városihatárréteg
várositetőréteg
belvároskülváros vidékkülváros
városi“toll”
vidékihatárréteg
- UBL gyakran a 2UBL gyakran a 2--300 m300 m--es magasságig is kiterjed, továbbra is es magasságig is kiterjed, továbbra is jellemző rá a viszonylag erős keveredésjellemző rá a viszonylag erős keveredés
Városi határréteg (UBL), tetőréteg (UCL), vidéki határréteg (RBLVárosi határréteg (UBL), tetőréteg (UCL), vidéki határréteg (RBL))
3. A városi légkör összetétele3. A városi légkör összetétele
A lA léégszennyezettsgszennyezettséég (SOg (SO22 éés fs füüst) st) mméértrtéékkéének nek éés a hals a haláálozlozáások szsok száámmáának nak alakulalakuláása Londonban (1952. dec.)sa Londonban (1952. dec.)
AeroszolAeroszol rréészecskszecskéékk
halálozás
SO2
füst
0,25
0,50
0,75
1,00
HA
LÁ
LO
ZÁ
S (fő/
nap)
250
500
750
1000
100
200
300
400
1 5 10 15IDŐ, DECEMBER (nap)
FÜST
(mg/
100m
)3
SO (p
pm)
2
0 0 0
aeroszol részecskékaeroszol részecskék –– lassan ülepedő vagy lebegő szilárd vagy folyékony lassan ülepedő vagy lebegő szilárd vagy folyékony halmazállapotú részecskék (főleg szulfát, C, halmazállapotú részecskék (főleg szulfát, C, AlAl és szilikát összetételűek)és szilikát összetételűek)
NNééhháány szennyezny szennyezőő ggááz a z a nagyvnagyváárosok levegrosok levegőőjjéébenben
GGáázokzok
Gáz Mennyiség (ppm) CO2 300-1000 CO 1-200 SO2 0,01-3
N-oxidok 0,01-1 aldehidek 0,01-1
oxidánsok (O3 is) 0-0,8 kloridok 0-0,3
NH3 0-0,21
−− hagyományos ipari és lakossági tüzelőanyagok elégetésekor kelethagyományos ipari és lakossági tüzelőanyagok elégetésekor keletkeznek (pl. SOkeznek (pl. SO22))
ppmppm ((partsparts per per millionmillion = milliomod térfogatrész)= milliomod térfogatrész)
−− olajszármazékok égésével felszabaduló CO, szénhidrogének, olajszármazékok égésével felszabaduló CO, szénhidrogének, NONOxx, O, O33, stb., stb.
Légköri szennyeződéseknélLégköri szennyeződéseknél figyelembe kell venni:figyelembe kell venni:
−− a szennyeződések eloszlása nagymértékben a szennyeződések eloszlása nagymértékben a légkör stabilitási viszonyaitól és a levegő a légkör stabilitási viszonyaitól és a levegő vízszintes irányú mozgásától függvízszintes irányú mozgásától függ
−− az aeroszol részecskék ülepedéssel és az aeroszol részecskék ülepedéssel és kimosódással idővel eltávoznak a légkörbőlkimosódással idővel eltávoznak a légkörből
−− egyes anyagok olyan fotokémiai reakciókban egyes anyagok olyan fotokémiai reakciókban vesznek részt, amelyek bizonyos anyagokat vesznek részt, amelyek bizonyos anyagokat lebontanak, másokat viszont felépíteneklebontanak, másokat viszont felépítenek
4. Az energia4. Az energia-- és vízegyenleg természetes és városi területekenés vízegyenleg természetes és városi területeken
Q* = QQ* = QHH + Q+ QEE + Q+ QGG
Q*
QH
QG
QE
FAJL
AG
OS
TEL
JESÍ
TMÉ
NY
(Wm
)-2
04 08 12 16 2000IDŐ (h)
24-400
-200
0
200
400
600
800
1000
12
A A vváárosirosi terterüületekletek sugsugáárzrzáásisi mméérlegerlege ééss energiaegyenlegeenergiaegyenlege
Rövidhullámú Rövidhullámú sugárzási folyamatok sugárzási folyamatok általánosan a általánosan a szennyezett városi szennyezett városi határrétegbenhatárrétegben
K↓ csökkenK↓ csökken
K↑ csökken K↑ csökken (α csökken)(α csökken)
A napsugarak útja A napsugarak útja természetes és városi természetes és városi környezetbenkörnyezetben
Sugárzási mérlegSugárzási mérleg
N D J F M Á M J J A Sz O N D J F M ÁSUG
ÁR
ZÁ
S G
YE
NG
ÍTÉ
S (%
) 20
15
10
5
0
IDŐ (hónap)
A A K↓K↓ gyenggyengííttéésséének nek menete (Montreal, menete (Montreal, 1965. nov. 1965. nov. –– 1967. 1967. áápr.)pr.)
éveséves és és napinapi menetmenet
A A K↓K↓ áátlagos tlagos ééves menete Kairves menete Kairóó„„kevkevéésbsbéé vváárosiasodottrosiasodott”” (1969(1969--1973) 1973)
éés s „„vváárosiasodottrosiasodott”” (1999(1999--2003) 2003) ididőőszakszakáában, ban, éés a ks a kéét idt időőszak szak
%%--osos elteltéérréésséének menetenek menete
főleg a fejlődő országokban:főleg a fejlődő országokban:-- robbanásszerű városiasodásrobbanásszerű városiasodás-- kapcsolódó folyamatokkapcsolódó folyamatok
a városban néhány évtized alatt is a városban néhány évtized alatt is megnő a K↓ veszteségemegnő a K↓ vesztesége
13
K↓K↓ hullhulláámsmsááv szerinti %v szerinti %--ososmegoszlmegoszláása a vsa a váárosban rosban éés s
megkülönböztethető hullámhossz megkülönböztethető hullámhossz szerinti veszteség is: szerinti veszteség is:
Hosszúhullámú sugárzási folyamatok általánosan a Hosszúhullámú sugárzási folyamatok általánosan a szennyezett városi határrétegbenszennyezett városi határrétegben
L↑ nőL↑ nő
L↓ nőL↓ nő
Q* tQ* téényeznyezőői i éés a Qs a QFF (Wm(Wm--22) a ) a vváárosban rosban éés ks köörnyrnyéékkéén nyn nyááron ron kküüllöönbnböözzőő ididőőpontokban pontokban (Cincinnati, (Cincinnati, OhioOhio))
Központi negyed Környező vidék 08h 13h 20h 08h 13h 20h
−− energiaenergia--cserefolyamatok cserefolyamatok -- ”felszín” a városi tetőréteg (UCL) és az UBL közötti ”felszín” a városi tetőréteg (UCL) és az UBL közötti határfelületenhatárfelületen
−− energia-áramlás az egyes energia-áramlás az egyes UCLUCL--egységekrőlegységekről (tetők, fák, gyepek, utak, stb.) (tetők, fák, gyepek, utak, stb.) kiinduló áramlások összegzése egy nagyobb területű, adott kiinduló áramlások összegzése egy nagyobb területű, adott beépítettségibeépítettségi típussal típussal jellemzett városrészrejellemzett városrészre
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
év 46 43 11.500 118 nyár 100 32
Budapest (47ºÉ)
tél -8 51
1970
év 52 99 14.102 221 nyár 92 57
Montreal (45ºÉ)
tél 13 153
1961
év 93 159 28.810 169 nyár 53
Manhattan (40ºÉ)
tél 265
1967
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
ÉÉppüületek letek ééves ves áátlagos Qtlagos QFFkibocskibocsááttáása Londonban sa Londonban
évszakos menet:évszakos menet:−− téli (fűtés) téli (fűtés)
és/vagy és/vagy −− nyári (hűtés) csúcsnyári (hűtés) csúcs A A kküüll. energiafelhaszn. energiafelhasznáálláás s ééves ves
menete Londonban (2005)menete Londonban (2005)
QQFF ttéényeznyezőőinek napi menete egy inek napi menete egy kküülvlváárosi terrosi terüületen (1987. leten (1987.
janujanuáár 22., Vancouver)r 22., Vancouver)
QF napi menet:- reggeli - késő délutáni-kora esti csúcs
Háztartási és egyéb QHáztartási és egyéb QFF napi menete napi menete Londonban (órás %Londonban (órás %--osos arányok)arányok)
nemnem--fűtési szezonfűtési szezon
fűtési szezonfűtési szezon
16
Az Az en.egyenlegen.egyenleg öösszetevsszetevőőinek tipikus arinek tipikus aráányai nyai az az áátlagos napi tlagos napi Q*Q*--hozhoz viszonyviszonyíítva a tva a
1000 Az Az en.egyenlegen.egyenleg ttéényeznyezőőinek napi menete egy inek napi menete egy elelőővváárosi terrosi terüületen (Vancouver)leten (Vancouver)
Az Az en.egyenlegen.egyenleg ttéényeznyezőőinek inek áátlagos napi menete jtlagos napi menete júúliusban liusban
2 v2 váárosi helyen (rosi helyen (LodzLodz))
NarutowiczaLipowa50
0 m
Lodz, NarutowiczaLodz, Narutowicza 88 88
42 mtalajszint felett
17
Az Az en.egyenlegen.egyenleg ttéényeznyezőőinek napi menete (inek napi menete (LodzLodz, , NarutowiczaNarutowicza 88)88)
Száraz évszak (máj. 16), Száraz évszak (máj. 16), nedves évszak (jún. 28.) nedves évszak (jún. 28.) külváros Mexikóvároskülváros Mexikóváros
Q*Q*QQHHQQEEΔΔQQSS
18
A Q* A Q* éés az s az en.egyenlegen.egyenlegttéényeznyezőőinek inek éértrtéékei (Wmkei (Wm--22) ) egy egy hipotetikus hipotetikus vváárosban rosban éés s kköörnyezetrnyezetéébenben (k(köözepes zepes szszéélesslesséégen, 1gen, 1--mill. vmill. vááros, ros, derderüült lt éés szs széélcsendes napon lcsendes napon ddéélben). A klben). A küülvlvááros lakros lakóöóövezet vezet kb. 50%kb. 50%--os, a belvos, a belvááros sros sűűrrűűbebeééppíítettstettsééggűű vegyes vegyes (kereskedelmi (kereskedelmi éés laks lakóó) ) öövezet vezet 1010--20%20%--os zos zööldfelldfelüülettellettel
albedó 0,20 0,15 0,14emisszivitás 0,96 0,95 0,95felszínhőm. 300 K 304 K 308 K
−− QQEE csökkencsökken−− QQHH nőnő levegőt melegíti (a városban)levegőt melegíti (a városban)−− ΔQΔQSS nőnő
VVáárosirosi terterüületekletek vvíízegyenlegezegyenlege ééss elteltéérrééseisei a a termterméészetestszetestőőll
A vA váárosi felszrosi felszíín (rn (rééteg) vteg) víízegyenlegzegyenlegéének tnek téényeznyezőőii
p = E + p = E + ΔΔrr + + ΔΔSS (+ (+ ΔΔAA))
p + F + I = E + p + F + I = E + ΔΔrr + + ΔΔSS (+ (+ ΔΔAA))
pE
I
természetes felszíntermészetes felszín ((talajtalaj--növénynövény--levegőlevegő rendszer) vízegyenlege:rendszer) vízegyenlege:
városi felszínvárosi felszín ((talajtalaj--épületépület--növénynövény--levegőlevegő rendszer) rendszer) vízegyenlege:vízegyenlege:
FF –– antropogénantropogén folyamatok által a városi légtérbe jutó vízfolyamatok által a városi légtérbe jutó vízII –– folyókból, víztározókból a városba szállított vízfolyókból, víztározókból a városba szállított víz
19
Egy kisebb telepEgy kisebb telepüülléés napi vs napi víízfelhasznzfelhasznáálláássáának vnak vááltozltozáása tsa téélen len éés s nynyááron egy hron egy héét folyamt folyamáán (n (CreeksideCreekside AcresAcres, Kalifornia), Kalifornia)
nyártél
H K PSze Cs SzoV
VÍZ
FEL
HA
SZN
ÁL
ÁS
(m/n
ap/fő
)3
12
10
8
6
4
2
0
IDŐ (nap)
−− közvetlenül emberi döntések szabályozzák közvetlenül emberi döntések szabályozzák − összhangban az emberi tevékenységek napi és évszakos ritmusáva− összhangban az emberi tevékenységek napi és évszakos ritmusávall
FF és és II áramlásokáramlások
p = E + p = E + ΔΔrr + + ΔΔSS (+ (+ ΔΔAA))p + F + I = E + p + F + I = E + ΔΔrr + + ΔΔSS (+ (+ ΔΔAA))
összehasonlítás:összehasonlítás: városi városi ↔↔ termterméészetes szetes rendszer vízegyenlegerendszer vízegyenlege
UrbanizUrbanizáácicióó hathatáás a viharos ess a viharos esőőzzéés s csapadcsapadéékvizkvizéének lefolynek lefolyáássáára hra háárom rom medencmedencéébbőől szl száármazrmazóó adatok alapjadatok alapjáán n ((PaloPalo AltoAlto, Kalifornia), Kalifornia)