1 G3202E Környezeti klimatológia I. G3202E Környezeti klimatológia I. 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 Városklíma Városklíma Környezettudományi (2008/2009 Környezettudományi (2008/2009- 1) 1) Tematika: Tematika: Növényzettel borított felszínek éghajlata. Növényzettel borított felszínek éghajlata. Speciális jellemzők. Levelek. Alacsony Speciális jellemzők. Levelek. Alacsony növényzet és ültetvények. Erdők és növényzet és ültetvények. Erdők és gyümölcsösök. (előad: gyümölcsösök. (előad: szept. 17, 24, okt. 1 szept. 17, 24, okt. 1 Ø) Szándékosan módosított éghajlatok. Szándékosan módosított éghajlatok. Felszínek Felszínek szabályozása. Fagyvédelem. Ködoszlatás. szabályozása. Fagyvédelem. Ködoszlatás. Védőfalak hatásai. Üvegházak klímája. Védőfalak hatásai. Üvegházak klímája. Épületek belső klímája. ( Épületek belső klímája. ( konz konz: : nov. 5 ? nov. 5 ?Ø) Városklíma. Városklíma. Az urbanizáció időbeli folyamata. Az urbanizáció időbeli folyamata. A városklíma térbeli lehatárolása. A városi A városklíma térbeli lehatárolása. A városi légkör összetétele. Energia légkör összetétele. Energia- és vízegyenleg és vízegyenleg változásai. A klímaparaméterek módosulásai. változásai. A klímaparaméterek módosulásai. (előad: (előad: nov. 12, 19, 26 nov. 12, 19, 26 Ø) www.sci.u www.sci.u- szeged.hu/eghajlattan szeged.hu/eghajlattan/ OKTATÁS OKTATÁS link link Vizsgák: Vizsgák: elővizsga: 2008. dec. 3. 8 elővizsga: 2008. dec. 3. 8- 10 h 10 h majd majd v.időszak v.időszak 0. JÓ, HA TUDJUK 0. JÓ, HA TUDJUK Oktatók: Oktatók: Dr. Unger János egyetemi docens Dr. Unger János egyetemi docens + Kántor Noémi + Kántor Noémi PhD PhD hallgató hallgató 62 62- 544 544- 857, 857, [email protected][email protected]szeged.hu szeged.hu www.sci.u www.sci.u- szeged.hu/eghajlattan szeged.hu/eghajlattan/ Ajánlott irodalom: Ajánlott irodalom: Unger Unger J. J. - Sümeghy Sümeghy Z., 2002: Z., 2002: Környezeti Környezeti klimatológia klimatológia. SZTE . SZTE TTK jegyzet, TTK jegyzet, JATEPress JATEPress, Szeged. , Szeged. 1. 1. 3. 3. 2. 2.
29
Embed
G3202E Környezeti klimatológia I. előadás · napjainkban − agglomerációk kialakulása szerte a világban 16. sz. −világ 10 legnagyobb városa közül 5 Kínában. 3 Néhány
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.
Növényzettel borított felszínek éghajlata.Növényzettel borított felszínek éghajlata.Speciális jellemzők. Levelek. Alacsony Speciális jellemzők. Levelek. Alacsony növényzet és ültetvények. Erdők és növényzet és ültetvények. Erdők és gyümölcsösök. (előad: gyümölcsösök. (előad: szept. 17, 24, okt. 1 szept. 17, 24, okt. 1 ØØ))Szándékosan módosított éghajlatok.Szándékosan módosított éghajlatok. Felszínek Felszínek szabályozása. Fagyvédelem. Ködoszlatás. szabályozása. Fagyvédelem. Ködoszlatás. Védőfalak hatásai. Üvegházak klímája. Védőfalak hatásai. Üvegházak klímája. Épületek belső klímája. (Épületek belső klímája. (konzkonz: : nov. 5 ?nov. 5 ?ØØ))Városklíma.Városklíma. Az urbanizáció időbeli folyamata. Az urbanizáció időbeli folyamata. A városklíma térbeli lehatárolása. A városi A városklíma térbeli lehatárolása. A városi légkör összetétele. Energialégkör összetétele. Energia-- és vízegyenleg és vízegyenleg változásai. A klímaparaméterek módosulásai. változásai. A klímaparaméterek módosulásai. (előad: (előad: nov. 12, 19, 26 nov. 12, 19, 26 ØØ))
0. JÓ, HA TUDJUK0. JÓ, HA TUDJUKOktatók:Oktatók:Dr. Unger János egyetemi docensDr. Unger János egyetemi docens + Kántor Noémi + Kántor Noémi PhDPhD hallgatóhallgató6262--544544--857, 857, [email protected]@geo.u--szeged.huszeged.hu www.sci.uwww.sci.u--szeged.hu/eghajlattanszeged.hu/eghajlattan//
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
2. csúcspont2. csúcspont: : −− arab hódítások idején, a 10. században arab hódítások idején, a 10. században -- birodalomban kb. 4,4 m ember 22 birodalomban kb. 4,4 m ember 22
nagyvárosban (Bagdad 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 városai.városai.
A RuhrA Ruhr--vidvidéék k agglomeragglomeráácicióójaja
DüsseldorfWuppertal
Dortmund
Solingen
Bochum
Essen
Duisburg
Mönchen-gladbach
É
1717--18. sz. −18. sz. − európai települések nagyvárosokká fejlődése európai települések nagyvárosokká fejlődése −− ipari forradalom kezdete ipari forradalom kezdete
20. sz. első fele − szembetűnő amerikai fejlődés20. sz. első fele − szembetűnő amerikai fejlődés
napjainkban − agglomerációk kialakulása szerte a világbannapjainkban − agglomerációk kialakulása szerte a világban
16. sz. −16. sz. − világ 10 legnagyobb városa közül 5 Kínábanvilág 10 legnagyobb városa közül 5 Kínában
3
NNééhháány nagyvny nagyvááros lakossros lakossáágszgszááma 1992ma 1992--ben ben éés becsls becsléés szerint 2010s szerint 2010--ben, a becsben, a becsüült lt
A vA váárosokban rosokban ééllőő lakosslakossáág szg szááma ma éés ars aráánya a nya a teljes nteljes néépesspessééghez viszonyghez viszonyíítva (1950tva (1950--2000)2000)
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 világbanlegerőteljesebb urbanizáció a harmadik világban −− csak részben az iparosodás csak részben az iparosodás − inkább a robbanásszerű népesség− inkább a robbanásszerű népesség--
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
4
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 különbségek mértékére hatással van a városA kialakult éghajlati különbségek mértékére hatással 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, egyéb , gázok, füst, egyéb
szilárd anyagokszilárd anyagok
Változások főbb okozói:Változások főbb okozói:
−− természetföldrajzi adottságai erősíthetik vagy gyengíthetik az természetföldrajzi adottságai erősíthetik vagy gyengíthetik az antropogénantropogén hatásokat:hatásokat:
−− 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 szenyhe széél l esetesetéébenben
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 természetesA települések felett kialakuló légrétegződés eltér a természetes felszínekétőlfelszínekétől − 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
A magassági ábrázolás túlzott, a valóságban az UBL meredeksége 1A magassági ábrázolás túlzott, a valóságban az UBL meredeksége 1:100 és 1:200 között van.:100 és 1:200 között van.
-- 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
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, ezért vastagabb, + szárazabde valamivel turbulensebb, melegebb, ezért vastagabb, + szárazabb és szennyezettebbb 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 és továbbra is jellemző rá es magasságig is kiterjed és továbbra is jellemző rá a viszonylag erős keveredésa viszonylag erős keveredés
A városi határréteg (UBL) és tetőréteg (UCL), valamint a vidéki A városi határréteg (UBL) és tetőréteg (UCL), valamint a vidéki határréteg (RBL)határréteg (RBL)
7
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 halmazállapotlassan ülepedő vagy lebegő szilárd vagy folyékony halmazállapotú ú részecskék (főleg szulfát, C, részecskék (főleg szulfát, C, AlAl és szilikát összetételűek)és szilikát összetételűek)
normálisnál nagyobb szennyezőanyagnormálisnál nagyobb szennyezőanyag--kibocsátás (széntüzelés)kibocsátás (széntüzelés)
szmogszmog (füstköd)(füstköd)
halálos áldozatai is lehetnekhalálos áldozatai is lehetnek
(London)(London)
NNééhháány szennyezny szennyezőő ggááz a nagyvz a nagyváárosok rosok leveglevegőőjjéébenben
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, hogy:figyelembe kell venni, hogy:
−− a szennyeződések eloszlása nagymértékben a légkör a szennyeződések eloszlása nagymértékben a légkör stabilitási viszonyaitól és a levegő vízszintes irányú stabilitási viszonyaitól és a levegő vízszintes irányú mozgásától függmozgásától függ
−− az aeroszol részecskék ülepedéssel és kimosódással az aeroszol részecskék ülepedéssel és kimosódással idővel eltávoznak a légkörbőlidővel 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 változásai természetes és városi és vízegyenleg változásai természetes és városi területekenterületeken
Q* = QQ* = QHH + Q+ QEE + Q+ QGG
Q*
QH
QG
QE
FAJL
AG
OS
TELJ
ESÍT
MÉN
Y (W
m)
-2
04 08 12 16 2000IDŐ (h)
24-400
-200
0
200
400
600
800
1000
A A vváárosirosi terterüületekletek sugsugáárzrzáásisi mméérlegerlege ééss energiaegyenlegeenergiaegyenlege
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 globglobáálsuglsugáárzrzáássgyenggyengííttéésséének menete nek menete (Montreal, 1965. nov. (Montreal, 1965. nov. –– 1967. 1967. áápr.)pr.)
A rövidA rövid-- és és hosszúhullámú sugárzási hosszúhullámú sugárzási folyamatok általánosított folyamatok általánosított szerkezete a szennyezett szerkezete a szennyezett városi határrétegbenvárosi határrétegben
K↓ csökkenK↓ csökken
K↑ csökken (α csökken)K↑ csökken (α csökken)
éves és napi menetéves és napi menet
9
A A globglobáálsuglsugáárzrzááss áátlagos tlagos ééves menete ves menete KairKairóó „„kevkevéésbsbéé vváárosiasodottrosiasodott”” (1969(1969--1973) 1973) éés s „„vváárosiasodottrosiasodott”” (1999(1999--2003) 2003)
ididőőszakszakáában, valamint a kban, valamint a kéét idt időőszak szak %%--osos elteltéérréésséének nek ééves meneteves menete
A A K↓K↓ hullhulláámsmsááv szerinti %v szerinti %--ososmegoszlmegoszláása a vsa a váárosban rosban éés a s a
főleg a fejlődő országokban:főleg a fejlődő országokban:-- robbanásszerű városiasodásrobbanásszerű városiasodás-- kapcsolódó folyamatokkapcsolódó folyamatok
adott városban néhány évtized alatt is adott városban néhány évtized alatt is megnő a K↓ veszteségemegnő a K↓ vesztesége
megkülönböztethető hullámhossz megkülönböztethető hullámhossz szerinti veszteség is: szerinti veszteség is:
A sugA sugáárzrzáási msi méérleg trleg téényeznyezőői i éés a Qs a QFF(Wm(Wm--22) a v) a váárosban rosban éés ks köörnyrnyéékkéén n kküüllöönbnböözzőő ididőőpontokban nypontokban nyááron ron (Cincinnati, (Cincinnati, OhioOhio))
Központi negyed Környező vidék 08h 13h 20h 08h 13h 20h
A rövidA rövid-- és hosszúhullámú sugárzási folyamatok és hosszúhullámú sugárzási folyamatok általánosított szerkezete a szennyezett városi határrétegbenáltalánosított szerkezete a szennyezett városi határrétegben
K↓ csökkenK↓ csökken
Q* ± 5 %Q* ± 5 %
L↑ nőL↑ nőK↑ csökkenK↑ csökken L↓ nőL↓ nő
+ Q+ QFF
antropogénantropogénhőtermeléshőtermelés
10
A Q* A Q* éés a Qs a QFFáátlagtlagéértrtéékeinek keinek öösszehasonlsszehasonlííttáása sa kküüllöönbnböözzőővváárosok esetrosok esetéébenben
Város Időszak Q* (Wm-2)
QF (Wm-2)
Lakósűrűség (fő/km2)
Energiafelhasználás (MJx103/fő)
Vizsgált időszak
Fairbanks (64ºÉ) év 18 6 550 314 1967-75Reykjavik (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 118nyár 100 32
Budapest (47ºÉ)
tél -8 51
1970
év 52 99 14.102 221nyár 92 57
Montreal (45ºÉ)
tél 13 153
1961
év 93 159 28.810 169nyár 53
Manhattan (40ºÉ)
tél
265
1967
Oszaka (35ºÉ) év 26 14.600 55 1970-74Los Angeles (34ºÉ) év 108 21 2.000 331 1965-70Hong Kong (22ºÉ) év ~110 4 37.200 34 1971 Szingapúr (1ºÉ) év ~110 3 3.700 25 1972
városi határrétegvárosi határrétegenergiaenergia--cserefolyamatok cserefolyamatok −− ”felszín” a városi tetőréteg (UCL) és az UBL közötti határfelül”felszín” a városi tetőréteg (UCL) és az UBL közötti határfelületeneten
energia-áramlás az egyes energia-áramlás az egyes UCLUCL--egységekrőlegységekről (tetők, fák, gyepek, utak, stb.) kiinduló (tetők, fák, gyepek, utak, stb.) kiinduló áramlások összegzése egy nagyobb területű, adott áramlások összegzése egy nagyobb területű, adott beépítettségibeépítettségi típussal jellemzett városrészretípussal jellemzett városrészre
A A QQFF ttéényeznyezőőinek napi menete egy kinek napi menete egy küülvlváárosi rosi terterüületen (1987. januleten (1987. januáár 22., Vancouver, r 22., Vancouver, Kanada)Kanada)
QF napi menet:- reggeli - késő délutáni-kora esti csúcs
évszakos menet:évszakos menet:-- téli (fűtés miatt) és/vagy téli (fűtés miatt) és/vagy -- nyári (hűtés miatt) csúcsnyári (hűtés miatt) csúcs
11
Az energiaegyenleg Az energiaegyenleg öösszetevsszetevőőinek tipikus inek tipikus araráányai az nyai az áátlagos napi tlagos napi Q*Q*--hozhoz viszonyviszonyíítva a tva a kküülterlterüületen, az elleten, az előővváárosban rosban éés a belvs a belváárosbanrosban
KKüüllöönbnböözzőő felszfelszíínek nek ß-naknak napi menetenapi menete
1000Az energiaegyenleg tAz energiaegyenleg téényeznyezőőinek napi menete egy inek napi menete egy elelőővváárosi terrosi terüületen (Vancouver, Kanada)leten (Vancouver, Kanada)
BowenBowen--arányarány ß = Qß = QHH/Q/QEE
A Q* A Q* éés az energiaegyenleg s az energiaegyenleg ttéényeznyezőőinek inek éértrtéékei (Wmkei (Wm--22) egy ) egy hipotetikus hipotetikus vváárosban rosban éés s kköörnyezetrnyezetéében (kben (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 csökkencsökkenQQHH nőnő levegőt melegíti (a városban)levegőt melegíti (a városban)ΔQΔQSS nőnő
12
VVáárosirosi terterüületekletek vvíízegyenlegezegyenlege ééss elteltéérrééseisei a a termterméészetestszetestőőll
A vA váárosi felszrosi felszíín (rn (rééteg) teg) vvíízegyenlegzegyenlegéének 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) vízegyenlege:rendszer) 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
Egy kisebb telepEgy kisebb telepüülléés napi vs napi víízfelhasznzfelhasznáálláássáánaknakvvááltozltozáása tsa téélen len éés nys nyááron egy hron egy héét folyamt folyamáán n ((CreeksideCreekside AcresAcres, Kalifornia), Kalifornia)
nyártél
H K PSze Cs SzoV
VÍZ
FELH
ASZ
NÁ
LÁ
S (m
/nap
/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
összehasonlítás:összehasonlítás: városi városi ↔↔ termterméészetes szetes rendszer vízegyenlegerendszer vízegyenlege
p = E + p = E + ΔΔrr + + ΔΔSS (+ (+ ΔΔAA))
p + F + I = E + p + F + I = E + ΔΔrr + + ΔΔSS (+ (+ ΔΔAA))
pp ++F, IF, I E, E, ΔΔSS ΔΔrr
13
IntenzIntenzíív esv esőőzzéés (szs (szüürke oszlop) rke oszlop) ááltal okozott ltal okozott ááramlramláás vs víízhozamzhozamáának vnak váázlatos idzlatos időőbeli beli
Az urbanizAz urbanizáácicióó hathatáása a viharos essa a viharos esőőzzéés s csapadcsapadéékvizkvizéének lefolynek lefolyáássáára hra háárom eltrom eltéérrőőfelszfelszíínnűű medencmedencéébbőől szl száármazrmazóó adatok alapjadatok alapjáán n ((PaloPalo AltoAlto, Kalifornia), Kalifornia)
5. A hőmérséklet módosulása a városban5. A hőmérséklet módosulása a városban
A vA váárosi rosi hhőőszigetsziget kialakulkialakuláássáának okai (nem fontossnak okai (nem fontossáági sorrendben) az gi sorrendben) az UCLUCL--benben
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) QF épületek és közlekedés közvetlen hőtöbblet ΔQS megnövekszik építési anyagok nagyobb hőátadó képesség QE csökken építési anyagok kisebb „vízáteresztés” a felületen
városi városi hőszigethősziget ((urbanurban heatheat islandisland –– UHI)UHI) a va váárosi rosi éés a ks a küüllssőő terterüületek letek hhőőmméérsrséékleti kkleti küüllöönbsnbséégege
fajtái: fajtái: -- légtérbenlégtérben-- felszínenfelszínen-- felszín alattfelszín alatt
UBLUBL
UCLUCL
14
A vA váárosi hrosi hőőmméérsrséékleti kleti ttööbblet vbblet váázlatos zlatos keresztmetszeti kkeresztmetszeti kéépe pe (AB ment(AB mentéén) n) éés s horizonthorizontáális lis szerkezete ideszerkezete ideáális lis kköörrüülmlméények knyek köözzöötttt
A A vváárosirosi hhőőszigetsziget ááltalltaláánosnos ttéérbelirbeli ééss ididőőbelibeli jellemzjellemzőőii
HőszigetHősziget (képzeljük el!) egy óceáni (képzeljük el!) egy óceáni szigeten (szigeten (MaleMale, , MaldívMaldív--szkszk.).)
15
PPéélda a hlda a hőőszigetsziget--csoportra: az csoportra: az áátlagos minimum htlagos minimum hőőmméérsrsééklet klet eloszleloszláása Mexiksa Mexikóóvváárosban rosban (1981. november)(1981. november)
„„hőszigethősziget--csoport”csoport”
Tipikus Tipikus ééjszakai jszakai (a) f(a) füüggggőőleges (potencileges (potenciáális) hlis) hőőmméérsrséékleti (kleti (ΘΘ) profilok a v) profilok a vááros ros éés a ks a köörnyezrnyezőőterterüületek felett letek felett éés (b) ks (b) küüllöönbsnbsééggüük magassk magassáági vgi vááltozltozáásasa
crosscross--overoverjelenségjelenség
++
++++
++
(a) A h(a) A hőőmméérsrsééklet napi menete (klet napi menete (°°C), (b) a C), (b) a lehlehűűlléés s éés felmelegeds felmelegedéés s üüteme (teme (°°ChCh--11) a ) a vváárosban rosban éés a ks a küülterlterüületen, valamint (c) a leten, valamint (c) a hhőőszigetsziget intenzitintenzitáása (sa (°°C) ideC) ideáális klis köörrüülmlméények nyek kköözzöötttt
16
A vA váárosi rosi hhőőszigetsziget intenzitintenzitáássáánaknak éévesves ééss napi napi vvááltozltozáásasa
napi napi
éves éves
A A hhőőszigetsziget intenzitintenzitáássáának maximuma (nak maximuma (ΔΔTTmaxmax) ) éés a lakosok szs a lakosok szááma kma köözzöötti tti kapcsolat kapcsolat éészakszak--amerikai, euramerikai, euróópai, jappai, japáán n éés koreai teleps koreai telepüülléésekenseken
A A hhőőszigetsziget ererőőssssééggéérere befolybefolyáástst gyakorlgyakorlóó ttéényeznyezőőkk
Az intenzitAz intenzitáás maximuma (s maximuma (ΔΔTTmaxmax) ) éés a vs a váároskrosköözpontban lzpontban léévvőő utcutcáák k áátlagos magasstlagos magassáága/szga/széélesslesséége ge (H/W), valamint az itt m(H/W), valamint az itt méért rt áátlagos SVF ktlagos SVF köözzöötti kapcsolat ttti kapcsolat tööbb kontinens telepbb kontinens telepüülléésséénn
hűvösebb levegő szétáramlikhűvösebb levegő szétáramlik környező területek hűtésekörnyező területek hűtése
park szellőpark szellő
A hA hőőm. (m. (°°C) eloszlC) eloszláása ksa kéét vt váárosi parknrosi parknáál: (a) l: (a) ChapultepecChapultepec Park (MexikPark (Mexikóóvvááros) derros) derüült, lt, szszéélcslcs. id. időőben (1970. dec. 3. reggel), (b) ben (1970. dec. 3. reggel), (b) ParcParc La La FontaneFontane (Montreal) 2 ms(Montreal) 2 ms--11--os DNyos DNy--i i
szszéél mellett, derl mellett, derüült idlt időőben (1970. mben (1970. mááj. 28. este)j. 28. este)
szélirányszélirány eltolódás (100 m eltolódás (100 m –– 11--2 km)2 km)
19
A A hhőőszigetsziget kköözvetlenzvetlen hathatáásaisai
Hőhullámok ( + Hőhullámok ( + hőszigethősziget ))
Min., Min., maxmax. hőmérsékletek és a többlethalálozás változása Párizsban 2003 n. hőmérsékletek és a többlethalálozás változása Párizsban 2003 nyarán yarán
min!min!
A vadgesztenye A vadgesztenye rrüügyfakadgyfakadáássáának ideje nak ideje Genfben (vastag vonal Genfben (vastag vonal -- 20 20 ééves ves cscsúúszszóáóátlagtlag))
Gelsenkirchen (1998-1999) Szeged (1978-1980) évszak típus definíció város külterület város külterület
tél fagyos nap Tmin < 0°C 36 57 222 265 hideg nap Tátlag < 0°C 19 21 - - téli nap Tmax < 0°C - - 37 63 fűtési nap Tátlag < 15°C (G)
Tátlag < 12°C (Sz) 238 255 171 194
nyár meleg nap Tátlag ≥ 20°C 49 25 - - nyári nap Tmax ≥ 25°C 47 39 243 208 hőségnap Tmax ≥ 30°C 14 10 - - „sörkerti” nap T21h > 20°C 50 22 133 250 „forró” éjszaka T0h > 20°C 21 5 - -
A kA küüllöönbnböözzőő ttíípuspusúú napok napok szszááma ma GelsenkirchenbenGelsenkirchenben éés s Szegeden a vSzegeden a váárosban rosban éés s kköörnyezetrnyezetéébenben
Fenológiai változások
20
A kA küüllöönbnböözzőő ttíípuspusúúlaklakóóhháázak zak hhőővesztesveszteséégege
Az Az ééves ves áátlagos sztlagos széélsebesslsebesséég idg időősora egy sora egy nnöövekvvekvőő vváárosban (rosban (HancavicsiHancavicsi, Belorusszia), Belorusszia)
1945 1950 1955 1960 19651940IDŐ (év)
19752
3
4
SZÉL
SEBE
SSÉ
G (m
s)
-1
1970
ΔV (m
s)
-1
1 2 3 4 5 60v (ms )k
-17 8 9 10 11
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0
0,5
1,0
1,5
A vA váárosi rosi éés az eredeti szs az eredeti széél sebessl sebesséégg--kküüllöönbsnbsééggéének (nek (ΔΔVV) v) vááltozltozáása az eredeti sa az eredeti
városi városi hőszigethőszigetcirkulációcirkuláció
-- gyenge regionális légáramlás gyenge regionális légáramlás
-- a város melegebb a környezeténél a város melegebb a környezeténél
-- konvektívkonvektív feláramlás a központbanfeláramlás a központban
-- levegő beáramlás a felszínhez közel levegő beáramlás a felszínhez közel
22
A vA váárosi rosi hhőőszigetsziget cirkulcirkuláácicióó oldal oldal éés fels felüülnlnéézetbenzetben
ventilációs folyosókventilációs folyosók átszellőzésátszellőzéskisebb kisebb érdességűérdességű területekterületek
SzegedSzeged
23
A vA váárosi rosi hhőőszigetsziget cirkulcirkuláácicióó (UHIC) (UHIC) éés a park cirkuls a park cirkuláácicióó (PC) v(PC) váázlatos kzlatos kéépe nyugodt pe nyugodt éés s tiszta tiszta ééjszakjszakáán Gn Gööteborgban mteborgban méért adatokkal szemlrt adatokkal szemlééltetveltetve
park cirkulációpark cirkuláció kölcsönhatás az kölcsönhatás az UHICUHIC--valval (gyengíthetik is egymást)(gyengíthetik is egymást)
A kA kööddöös napok s napok áátlagos sztlagos szááma kma küüllöönbnböözzőőididőőszakokban Tokiszakokban Tokióóbanban
LLéégnedvessgnedvesséégg, , kköödd
Időszak Ködös napok száma/év 1986-1900 14,2 1936-1940 52,4 1971-1975 12,0
TTééli szmog li szmog ((ChristchurcChristchurch, h, ÚÚj Zj Zééland)land)
legnagyobb eltérések (8legnagyobb eltérések (8--10%)10%)este és nyáron (UHI este és nyáron (UHI maxmax.).)relatív nedv:relatív nedv:
abszolút nedv:abszolút nedv:
általában csökkenáltalában csökken
nőhetnőhet csökkenhetcsökkenhet
csökkenhetcsökkenhetnőhetnőhetköd:köd:
száraz ködszáraz köd –– lebegő szilárd lebegő szilárd szennyezőanyagokszennyezőanyagok
város város -- „tiszta sziget”„tiszta sziget” a ködös környezetben a ködös környezetben olyan vidéken, ahol kedvezőek a feltételek a olyan vidéken, ahol kedvezőek a feltételek a kisugárzási köd kifejlődéséhez kisugárzási köd kifejlődéséhez
de !de !((urbanurban clearclear islandisland))
24
PPééldldáák a vk a vááros ros éés ks köörnyezete krnyezete köözzöötti tti ééves ves csapadcsapadéékköösszegek ksszegek küüllöönbsnbséégeiregeire
Az Az ééves csapadves csapadéékkáátlag (mm) tlag (mm) izovonalai (Urbana, Illinois,izovonalai (Urbana, Illinois,…… == vváároshatroshatáár)r)
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
780 800 800 780 760
820840
860
0 1 2 3 km
É
általában nő, de eltolódva a általában nő, de eltolódva a szél irányábanszél irányában
„„ipari hó”ipari hó” −− hideglhidegléégpgpáárna rna −− városok és ipari centrumok városok és ipari centrumok térségében (+ térségében (+ kondkond. magok). magok)−− 55--15 km15 km--es kes köörzetrzet
2007. december2007. december
25
A zivatarok szA zivatarok száámmáának nak nnöövekedvekedéése a lakossse a lakossáágg--
szszáám fm füüggvggvéénynyéébenben
AAzz UHIUHI hathatáássáára kialakult zivatar csapadra kialakult zivatar csapadéékk--mennyismennyisééggééneknek (mm) (mm) eloszleloszláása Atlanta (Georgia) sa Atlanta (Georgia)
kköörzetrzetéében 1996. aug. 3ben 1996. aug. 3--áán n ((vváárosros = = szszüürke mezrke mezőő))
Tulsa
Indianapolis
New Orleans
St. Louis
Washington D.C.
Houston
Cleveland
Chicago
0 1 2 3 4 5Z
IVA
TAR
NÖ
VEK
EDÉS
(%)
50
40
30
20
10
0
NÉPESSÉG (millió fő)
zivatar, jégesőzivatar, jégeső
nyugodt nyugodt szinopikusszinopikus helyzetben:helyzetben:UHI okozta UHI okozta konvektívkonvektív feláramlásfeláramlás
(a) Jellemz(a) Jellemzőő tulajdonstulajdonsáágok gok éés (b) a s (b) a paramparamééterek megvterek megvááltozltozáása egy ksa egy köözepes zepes ffööldrajzi szldrajzi széélesslesséégen fekvgen fekvőő, kb. 1 milli, kb. 1 millióólakoslakosúú vváárosban (az rosban (az éértrtéékek megjegyzkek megjegyzéés s hihiáánynyáában a nyban a nyáári idri időőszakra vonatkoznak)szakra vonatkoznak)
A klímaparaméterek A klímaparaméterek megváltozása − összegző megváltozása − összegző gondolatokgondolatok
(a) Tulajdonság Változás Jellemző nagyságrendek albedó alacsonyabb vidék: 0,12-0,20; külváros: 0,15;
(b) Elem Változás Nagyságrendi változás vagy megjegyzés turbulencia-intenzitás
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 több vagy kevesebb
az aeroszol részecskéktől és a környezettől függ
csapadék: hó összes zivatarok
kevesebb több több
egy része esővé válik inkább a város lee-oldalán, mint a városban
26
Az Az alapmodellalapmodell szerint a mért városi paraméter szerint a mért városi paraméter MM értéke három tényező összegzett értéke három tényező összegzett eredménye: eredménye:
M = C + L + UM = C + L + U
A klímára gyakorolt városi hatások modellezésének általános probA klímára gyakorolt városi hatások modellezésének általános problematikájalematikája
* e hatások számszerűsítve a településen belül és a külterületen* e hatások számszerűsítve a településen belül és a külterületen észlelt értékeknek a észlelt értékeknek a különbségekéntkülönbségeként értelmezendőkértelmezendők
* csak * csak egyidejűegyidejű és és azonos feltételekazonos feltételek melletti (pl. azonos melletti (pl. azonos t.szintt.szint feletti magasság) feletti magasság) mérési adatokat lehet felhasználni az összehasonlításramérési adatokat lehet felhasználni az összehasonlításra
CC –– a terület háttérklímájának alapértékea terület háttérklímájának alapértéke
LL –– a földrajzi elhelyezkedés (topográfia, vízfelület, stb.) sajátoa földrajzi elhelyezkedés (topográfia, vízfelület, stb.) sajátosságainak lokális sságainak lokális befolyásoló hatásabefolyásoló hatása
UU –– az összetett városi környezet (területhasználat, anyag, geometraz összetett városi környezet (területhasználat, anyag, geometria, épülettömeg, ia, épülettömeg, városon belüli elhelyezkedés, stb.) eredője városon belüli elhelyezkedés, stb.) eredője
(egy adott időpontra vonatkozóan, vagy egy adott időszakra átlag(egy adott időpontra vonatkozóan, vagy egy adott időszakra átlagolva)olva)
7. A 7. A hőszigethősziget mérésére irányuló módszerekmérésére irányuló módszerek
A vA váárosi tetrosi tetőőrréétegben kifejltegben kifejlőőddőő hhőőszigetsziget feltfeltáárráássáára irra iráányulnyulóó mmóódszerek vdszerek váázlatazlata
27
Tipikus vidTipikus vidééki ki éés belvs belváárosi rosi áállomllomááss--kköörnyezetekrnyezetek
vidéki vidéki ↔↔ vváárosirosi kköörnyezet rnyezet UHI az UHI az UCLUCL--benben
A vA váárosi rosi éés vids vidééki terki terüületek elkletek elküüllöönnííttéésséének problematiknek problematikáája: balra ja: balra –– egy vegyes egy vegyes (mez(mezőőgazdasgazdasáági, ipari gi, ipari éés laks lakóöóövezeti) tervezeti) terüület (let (HoHo ChiChi MinhMinh VVáárostrostóól l ÉÉ--ra), jobbra ra), jobbra ––
vilviláágosan elkgosan elküüllöönnüüllőő mezmezőőgazdasgazdasáági gi éés laks lakóóterterüületek (Mletek (Müünchentnchentőől l ÉÉKK--re)re)
elkülönítés !!??elkülönítés !!??
28
FelszínhőmérsékletFelszínhőmérséklet SzegedSzegedenen (m(mesterségesenesterségesen színezettszínezett LandsatLandsat--5 5 képkép, 1987. július 8, 9h), 1987. július 8, 9h)