Klimat miast
Miejska wyspa ciepła
Klimat miast Metody badania klimatu miast
Trend zmian parametrów meteorologicznych na
Przyczyny zainteresowania specyfiką klimatu
stacji, zlokalizowanej pierwotnie poza obszarem
terenów zurbanizowanych:
miejskim, która stopniowo został zabudowany
ponad połowa ludności na globie mieszka w
Różnice parametrów meteorologicznych między
miastach i procent ten stale wzrasta
stacjami zlokalizowanymi w centrum miasta, na
sąsiedztwo zakładów przemysłowych i
jego obrzeżu i poza miastem w bliskiej od niego
energetycznych
odległości
nagromadzenie negatywnych czynników
pogarszających jakość środowiska i komfort życia
1
Klimat miast - historia Wpływ miasta
Zmiana składu chemicznego powietrza i wzrost
Starożytność: zagęszczenie na małej
zapylenia
przestrzeni, odpady biologiczne, zadymienie z
Utworzenie się specyficznej wyspy ciepła
palenisk domowych
Upływ zabudowy na pole wiatru
Średniowiecze: bardzo złe warunki sanitarne,
dokuczliwość ogrzewania w chłodnej porze roku
UWAGA:
(XIII w. - zakaz palenia węglem w Londynie)
Istotne jest badanie zmian w zależności od
kierunków wiatru, przy różnych typach pogód i
XIX w. - pierwsze publikacje naukowe dotyczące
dla równych pór roku, gdyż uciążliwość miasta
klimatu miast (Londyn)
wyraż się najsilniej tylko w niektórych sytuacjach
pogodowych
Różnice parametrów meteorologicznych w Różnice parametrów meteorologicznych w
mieście i na terenach pozamiejskich mieście i na terenach pozamiejskich
Zanieczyszczenie powietrza: Wilgotność względna (średnia roczna):
w mieście 5  25 -krotnie większe w mieście o 6% niższa
Promieniowanie słoneczne: Prędkość wiatru (średnia roczna):
w mieście 15 - 20% mniejsze w mieście 20 - 30% niższa
Usłonecznienie: Liczba dni bezwietrznych:
w mieście 5 - 15% mniejsze w mieście 5 - 20% wieksza
Temperatura powietrza (średnia roczna):
w mieście wyższa 0.5 - 3o
2
Różnice parametrów meteorologicznych w
Skład powietrza w mieście
mieście i na terenach pozamiejskich
Zanieczyszczenia gazowe:
Wielkość zachmurzenia:
SO2, NO, NO2, CO, SO, CO2, CH4, NH3
w mieście 5 - 10% większa
Aerozole
Częstość mgieł:
w mieście zimą 100% większa
Ze względu na skład miejskiego powietrza
wmieście latem 30% większa
przeważają inne przemiany chemiczne niż w
Opady atmosferyczne (suma roczna [mm]):
obszarach pozamiejskich
w mieście 5 - 10% większe
(z
ródło przytoczonych danych: Chagnon, 1979)
Skład powietrza w mieście Bilans radiacyjny nad miastem
Stężenia chwilowe, godzinne i dobowe istotnie Zanieczyszczenia będące gazami
zależą od typu pogody i od warunków lokalnych cieplarnianymi CO2, N2O, CH4, NH3 intensyfikują
efekt miejskiej wyspy ciepła (emisja
Ze względu na rozkład z
ródeł emisji oraz
promieniowania długofalowego)
złożoną zabudowę, pole stężeń na obszarze
miasta ma złożony charakter Większe zapylenie i zmętnienie atmosfery
osłabia strumień krótkofalowego promieniowania
Poza efektem toksycznym gazy i pyły na terenie
słonecznego - zwłaszcza zimą (do 30%)
miasta modyfikują jego klimat poprzez wpływ na
bilans radiacyjny
3
Bilans radiacyjny nad miastem
Bilans radiacyjny dla obszaru miejskiego kształtuje
się odmiennie ze względu na mniejsze w mieście
albedo (rożnice do 4%)
różnica szorstkości i koloru powierzchni odbijających
odbicia od ścian budynków
zatrzymywanie części odbitego promieniowania w
kanionach ulic
Bilans radiacyjny nad miastem Miejska wyspa ciepła
Warstwa aerozoli i pyłów nad miastem sprzyja tworzeniu
Miasto ma wyższą temperaturę powietrza niż
się warstw inwersyjnych nad miastem i prowadzi do
tereny pozamiejskie.
pogorszenia wentylacji
Największe różnice w centrum (obszar o
Emisyjność podłoża: asfaltowe drogi, dachy kryte papą
najwyższej zabudowie i nawiększym
oraz dachy blaszane nagrzewają się silnie w dni słoneczne
(temperatura wyższa o 10 - 20o od temperatury powierzchni
zagęszczeniu ludności)
trawiastej)
Definicja nie jest ścisła - nie ma wyraz
nie
wydrędnionej granicy pomiędzy miastem i jego
otoczeniem
4
Czynniki wpływające na miejską wyspę
Temperatura
ciepła
Sposób i kształt zabudowy (różnice pomiędzy
miastami w Europie i w USA)
kierunek ulic i ich przwietrzanie
zadaszenia, podcienia
radiacyjne oddziaływanie pomiędzy budynkami
szerokość ulic
Czynniki wpływające na miejską wyspę
ciepła
ilość produkowanej energii (wielkość miasta,
ilość mieszkańców)
liczba i rodzaj pojazdów
ogrzewanie mieszkań
paleniska w kuchniach
zrzuty ciepłej wody z przemysłu i domów
mieszkalnych
oświetlenie miasta
5
Rozkład pionowy miejskiej wyspy ciepła
Struktura miejskiej wyspy ciepła
Miejska wyspa ciepła jest zjawiskiem
niestacjonarnym - podlega zmianom okresowym
i nieokresowym
Różnice temperatur w dzień zaznaczają się
słabiej niż nocą, oraz silniej latem niż zimą
Struktura miejskiej wyspy ciepła Miejska wyspa ciepła w Tokio
Pionowy zasięg miejskiej wyspy ciepła
zaznacza się na ogół do wysokości kilkuset
metrów (300 - 800 m)
silniej nocą - wychłodzenie z góry warstwy
inwersyjnej i zatrzymywanie przez tą warstwę
strumieni promieniowania długofalowego z
podłoża
6
Struktura miejskiej wyspy ciepła
Obecność miejskiej wyspy ciepła zmniejsza Wzrost prędkości wiatru nie sprzyja tworzeniu
częstość opadów śniegu i grubość pokrywy się wyraz
nych kontrastów termicznych pomiędzy
śnieżnej miastem i jego otoczeniem
Wiosną i jesienią wyspa ciepła nie dopuszcza Większe wartości ujawniają się przy wiatrach
często do wystąpienia przymrozków i skraca słabych u < 2m/s
okres zalegania pokrywy śnieżnej
Progowa wartość prędkości umożliwiająca
utworzenie miejskiej wyspy ciepła zależy od
warunków fizjograficznych miasta
Pionowy profil wiatru w zależności od
Pole wiatru nad miastem
pokrycia terenu
Zabudowa miejska powoduje - średnio -
obniżenie prędkości wiatru i wzrost turbulencji
w kanionach ulicznych występują ściszenia
wzdłuż wysokich budynków możliwy znaczny wzrost
prędkości wiatru
Występowanie obszaru zbieżności nad miastem
Przy wyraz
nie zaznaczonej wyspie ciepła może
wystąpić cyrkulacja bryzowa
7
Miejska cyrkulacja bryzowa Miejska cyrkulacja bryzowa
Miejska cyrkulacja bryzowa spowodowana jest różnicą
temperatur a w efekcie różnicą ciśnienia powietrza pomiędzy
terenem zabudowanym a terenem naturalnym.
Betonowe zabudowania miasta wolno ulegają ochłodzeniu,
natomiast jego otwarte, naturalne otoczenie szybciej.
Przy powierzchni ziemi wytwarza się prąd powietrzny od
wyższego ciśnienia poza miastem do niższego ciśnienia w
mieście.
Chłodniejsze powietrze z okolic jest wsysane do wnętrza miasta i
wypycha ku górze gorące, zanieczyszczone powietrze z centrum
Cyrkulacja bryzowa ma zasięg setek metrów w obrębie
planetarnej warstwy miejskiej. Występuje w godzinach
wieczornych i nocnych. Bardziej odczuwalna jest przy niskich
prędkościach wiatrów regionalnych a największe jej natężenie
przypada na okresy cisz atmosferycznych
Wpływ morfologii miasta na Wpływ morfologii miasta na
przewietrzanie przewietrzanie
Na przewietrzanie miast duży wpływ posiada wielkość, kształt i
rozmieszczenie terenów otwartych.
Najbardziej efektywny transport czystego powietrza w kierunku
centrum uzyskuje się przy układzie promienistym, gdzie może
być wykorzystany wiatr ze wszystkich kierunków.
Również korzystny jest układ pasmowy przy jego planowaniu
jednak powinno się uwzględnić częstość występowania wiatrów z
poszczególnych kierunków na danym obszarze i zaplanować
kliny wentylacyjne równolegle do torów wiatrów najczęściej
wiejących.
Niekorzystny układ z rozdrobnionymi terenami otwartymi nie jest
zwartym, ogólnomiejski systemem przewietrzania miasta, a
powierzchnie zielone mają korzystny wpływ jedynie lokalnie - na
tereny przyległe.
Rozplanowanie przegród wspomagających wentylację osiedli w
sąsiedztwie terenów zielonych i zakładów przemysłowych
8
Wpływ morfologii miasta na
przewietrzanie
Wymiana i regeneracja powietrza w
Warszawie
1. korytarz doliny Wisły
2. korytarz bródnowski
3. korytarz kolejowy
wschodni
4. korytarz wilanowski
5. korytarz podskarpowy
6. korytarz mokotowski
7. korytarz jerozolimski
8. korytarz kolejowy
zachodni
9. korytarz bemowski
9