2017. december 14. csütörtök
Városklíma modellezés

A városok klímája jelentősen eltér közvetlen természetes környezetük éghajlatától, ami a városi felszínek tulajdonságaival magyarázható. A szűk utcák, a burkolt felületek, a növényzet hiánya és az épületek nagy hőkapacitása azt eredményezi, hogy a városi légkör a környezeténél átlagosan melegebb, szárazabb és aktívabb (turbulensebb) felszíni áramlási rendszerrel bír. Ezek a hatások az éghajlatváltozás bizonyos jellemzőit felerősíthetik, ezáltal növelhetik a város kitettségét, sérülékenységét annak méretétől, gazdasági és földrajzi helyzetétől függően.

Egy ország vagy régió éghajlatának változásáról tudományosan megalapozott, számszerű információval a regionális éghajlati modellek szolgálnak. Azonban ezek 10-50 km-es rácsfelbontása, valamint bennük a városi felszín és folyamatainak leírása jelenleg nem elég részletes ahhoz, hogy segítségükkel képet kapjunk az éghajlatváltozás városi hatásairól. Erre ún. felszíni modelleket alkalmazunk, amelyek a légkör egészében zajló mozgások helyett mindössze a felszín és az azzal közvetlen kapcsolatban álló (néhány 10 méteres kiterjedésű) légköri réteg közötti kölcsönhatásokat írják le. Emiatt számítási igényük a klímamodellekénél jóval kisebb, ami finomabb (km-es skálájú) rácsfelbontás és tagoltabb városi felszín alkalmazását, továbbá a fizikai folyamatok részletesebb leírását engedi meg.

Az Országos Meteorológiai Szolgálatnál az éghajlatváltozás városi hatásainak vizsgálatára a SURFEX (Masson et al., 2013) felszíni modellt alkalmazzuk, melynek első változatát a francia meteorológiai szolgálatnál (a Météo France-ban) fejlesztették ki. A SURFEX a városok mellett további három felszíntípusra (a természetes földfelszínre, a tóra és a tengerre), és azok együttesére is alkalmazható. A légkör állapota a felszíni folyamatokra külső kényszerként hat, ezt a rendelkezésre álló mérésekből vagy modelleredményekből, felső határfeltételként adjuk meg a modell számára. A SURFEX-ben a városi folyamatok leírását a TEB (Masson, 2000) almodell végzi, melyben a városi felszínek utcakanyonokként jelennek meg. A TEB figyelembe veszi a tetőkön és falakon keresztüli hővezetést, valamint az antropogén (ipari, közlekedés általi) hő- és nedvesség-kibocsátást.

Az OMSZ-ban Budapestre és Szegedre végzünk kísérleteket a SURFEX-szel a városokat 1 km-es rácsfelbontással lefedő tartományon. A légköri kényszereket regionális klímamodelljeink eredményei szolgáltatják. A szimulációkat 3 lépésben hajtjuk végre:

  1. A modellt először egy mélyreható tesztelési fázisnak vetjük alá. Működésének megismeréséhez és az optimális futtatási beállítások meghatározásához néhány évre vonatkozó érzékenységi vizsgálatokat végzünk. A tesztkísérletek során megállapítottuk, hogy a SURFEX – a regionális klímamodellel ellentétben – képes a városi éghajlat egy alapvető jellemvonását, a városi hősziget [1] térbeli jellemzőit (1. ábra) és napi menetét kimutatni (Zsebeházi et al., 2015).
  2. A következő lépésben – csakúgy mint a klímamodellezésben – megvizsgáljuk, hogy a modell képes-e a városi éghajlat megfelelő leírására egy több évtizedes múltbeli időszakon. A SURFEX eredményeit mérésekkel vetjük össze, amihez a város különböző pontjain elhelyezett állomások adatsorait (pl. adatok.geo.u-szeged.hu/allomasok-elhelyezkedese.php) vagy műholdas méréseket használunk.
  3. A klímaváltozás várható városi sajátosságainak feltérképezéséhez a SURFEX-et jövőbeli időszakokra fogjuk futtatni, amihez regionális klímamodelljeink különböző antropogén forgatókönyvvel végrehajtott szimulációs eredményei szolgáltatják a légköri kényszereket.

A SURFEX eredményei a városklíma meteorológiai jellemzőinek változásairól adnak információt, s alapul szolgálnak további, a várostervezéshez nélkülözhetetlen hatásvizsgálatokhoz (pl. egészségügy, építészet terén).

 7.1 ábra

1. ábra
2 m-es nyári átlaghőmérséklet (oC) Budapest felett 1991–2000-re a 10 km-es felbontású
ALADIN-Climate regionális klímamodell és az 1 km-es felbontású SURFEX eredményei alapján

 
Hivatkozások

Masson, V., 2000: A Physically-based Scheme for the Urban Energy Budget in Atmospheric Models. Bound.-Layer Meteor. 94, 357–397. [PDF]

Masson, V., Le Moigne, P., Martin, E., Faroux, S., Alias, A., Alkama, R., Belamari, S., Barbu, A., Boone, A., Bouyssel, F., Brousseau, P., Brun, E., Calvet, J.-C., Carrer, D., Decharme, B., Delire, C., Donier, S., Essaouini, K., Gibelin, A.-L., Giordani, H., Habets, F., Jidane, M., Kerdraon, G., Kourzeneva, E., Lafaysse, M., Lafont, S., Lebeaupin Brossier, C., Lemonsu, A., Mahfouf, J.-F., Marguinaud, P., Mokhtari, M., Morin, S., Pigeon, G., Salgado, R., Seity, Y., Taillefer, F., Tanguy, G., Tulet, P., Vincendon, B., Vionnet, V., Voldoire, A., 2013: The SURFEXv7.2 land and ocean surface platform for coupled or offline simulation of earth surface variables and fluxes. Geoscientific Model Development 6, 929–960. [PDF]

Zsebeházi, G., Krüzselyi, I., Szépszó, G., 2015: Study of urban climatology over Budapest with SURFEX/TEB model at the Hungarian Meteorological Service. ALADIN-HIRLAM Newsletter 5, 107–113. [PDF]



[1] A városi hősziget a város és a környező beépítetlen területek között elsősorban az esti, éjszakai órákban jelentkező pozitív hőmérsékletkülönbség.

Városklíma modellezés