Miejska Wyspa Ciepła w Warszawie w świetle zmian klimatu i...

Miejska Wyspa Ciepła w Warszawie w świetle zmian klimatu i zmian

zagospodarowania przestrzennego

Krzysztof Błażejczyk Magdalena Kuchcik

Paweł Milewski Jakub Szmyd

Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania Polska Akademia Nauk

www.igipz.pan.pl

MIASTO IDEALNE – MIASTO ZRÓWNOWAŻONE Warszawa 24.10.2014

Plan wystąpienia

Błażejczyk, Kuchcik, Milewski, Szmyd: Miejska wyspa ciepła w Warszawie w świetle zmian klimatu i …

• Co to jest Miejska Wyspa Ciepła (MWC) i jak powstaje?

• MWC w Warszawie.

• Zmiany natężenia MWC prognozowane do 2100 r.

• Rozkład MWC w Warszawie obecnie i przy prognozowanym na 2070 r. zagospodarowaniu terenu.

• Wpływ zagospodarowania terenu na klimat w mniejszej skali.

• Czy Warszawa jest bezradna wobec przewidywanych zmian zasięgu MWC?

Co to jest Miejska Wyspa Ciepła (MWC) i jak powstaje?


Zjawisko Miejskiej Wyspy Ciepła polega na znacznym podwyższeniu temperatury w mieście w stosunku do otaczających je terenów peryferyjnych, co można porównać do wyspy ciepła (lub niekiedy archipelagu) otoczonej „oceanem” względnego chłodu.

MWC obserwuje się przede wszystkim w godzinach wieczornych, nocnych i porannych, gdy temperatura w mieście jest często o kilka stopni Celsjusza wyższa niż poza miastem. W ciągu dnia MWC z reguły zanika.

MWC jest skutkiem:


• Specyficznych fizycznych właściwości materiałów, pokrywających grunt w mieście, (powierzchnie betonowe i asfaltowe), które pochłaniają więcej promieni słonecznych niż ich odbijają; • Małego udziału naturalnych powierzchni roślinnych, które sprzyjają stabilizacji bilansu cieplnego, zmniejszone jest parowanie z gleby i szaty roślinnej, zmniejszona wilgotność powietrza; • Specyficznej geometrii miasta, dużej liczby różnego rodzaju powierzchni pionowych, które silnie pochłaniają promienie słoneczne i zmniejszają prędkość wiatru (efekt kanionu); • Aktywności człowieka, na którą składa się ciepło produkowane przez urządzenia grzewcze i klimatyzacyjne, przemysł, ruch samochodowy itp.

W obrębie miasta gromadzą się w ciągu dnia znaczne ilości ciepła, które w godzinach nocnych jest stopniowo uwalniane do atmosfery, powodując, że słabiej się ona wychładza niż tereny otaczające.

UHI-index, czyli natężenie MWC


Natężenie MWC (UHI-index) definiujemy w naszych pracach jako różnicę dobowej temperatury minimalnej w danym punkcie pomiarowym i dobowej temperatury minimalnej na stacji lotniskowej Warszawa – Okęcie.

UHI-index = TminP – TminOkęcie

gdzie: UHI-index – natężenie miejskiej wyspy ciepła w danym punkcie TminP – dobowa temperatura minimalna w danym punkcie pomiarowym TminOkęcie – dobowa temperatura minimalna na stacji Warszawa - Okęcie

Monitoring klimatu Warszawy


IMGW PIB Wydział Geografii i Studiów Regionalnych UW IGiPZ PAN:

od 2006 r. – tworzona sieć pomiarów mikroklimatycznych w Warszawie i miejscowościach satelitarnych,

od 2008 r. – z rozpoczęciem współpracy z SGGW sieć monitoringu powiększyła się o kilkanaście stanowisk zlokalizowanych w rożnych osiedlach mieszkaniowych.

Obecnie sieć monitoringu MWC IGiPZ PAN to 28 stałych punktów pomiarowych, ale w sumie od początku pomiarów było to 39 stanowisk. Nasze dane uzupełniamy danymi z 8 stacji innych właścicieli.

Sieć monitoringu IGiPZ PAN


Rozkład Miejskiej Wyspy Ciepła


Rozkład średniej rocznej temperatury powietrza w Warszawie, 1961–1980

Natężenie miejskiej wyspy ciepła (UHI-index) w latach 2011 i 2012, wartości średnie roczne

Zróżnicowanie sezonowe MWC, 2011 i 2012


wiosna

jesień zima

lato

średnio

Najintensywniejsza MWC, 2011 i 2012


Natężenie miejskiej wyspy ciepła w dniu

12 maja 2011 roku

Zmiany natężenia MWC


W drugiej połowie XX wieku (1971-1990): średnia roczna temperatura powietrza na stacji Warszawa – Okęcie = ok. 8°C, a w centrum miasta była o ok. 1,0°C wyższa niż na peryferiach.

Na początku XXI wieku średnia roczna temperatura powietrza na Okęciu wyniosła 8,9°C, zaś w intensywnie zabudowanym centrum Warszawy aż 10,9°C – więcej o 2,0°C.

średnie miesięczne wartości temperatury powietrza na Okęciu i na ul. Twardej, 2002-2011

Zmiany natężenia MWC obserwowane i prognozowane

Obserwowane (w latach 1981-2010) oraz modelowane dla lat 1981-2100 uśrednione wartości maksymalne MWC w Warszawie

2 powszechnie używane modele regionalne DMI-HIRHAM5 i MPI-M-REMO i modele globalne: ARPEGE (Météo-France CNRS) i ECHAM5 (Max Planck Institute for Meteorology). Okres referencyjny 1971-2000, rozdzielczość 25x25 km. Scenariusz A1B SRES – zakładający zrównoważony wzrost emisji gazów cieplarnianych. Obliczenia

wykonane przez dr M. Liszewską z ICM jako część projektu KLIMADA i EU ENSAMBLES

Zmiany rocznych wartości wskaźników HDD i CDD w Warszawie, 1976-2011

Liczba stopniodni ogrzewania (HDD – Heating Degree Days) Tśr dob. < 15ºC Liczba stopniodni chłodzenia (CDD – Cooling Degree Days) Tśr dob. > 18,3ºC

Zmiany liczby dni, w których należy uruchamiać systemy grzewcze i klimatyzacyjne w Warszawie, 1976-2011

Liczba dni grzewczych Tśr dob. < 15ºC

Liczba dni wymagających działania urządzeń klimatyzacyjnych Tśr dob. > 18,3ºC

Plany rozwoju Warszawy (wg Studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego Miasta Stołecznego Warszawy)

2010 (zmienione z 2006 r. – obrazy satelitarne i wizje lokalne)

2070 (po realizacji zamierzeń inwestycyjnych zawartych w Studium)

Przewidywane zmiany zagospodarowania terenu w Warszawie


Typ zagospodarowania terenu Rok 2010 Rok 2070

zabudowa wysoka 19,6 20,1

zabudowa niska zwarta 15,1 30,5

zabudowa niska rozproszona 7,5 1,1

zabudowa śródleśna 0,9 2,3

zabudowa przemysłowa 6,4 9,8

zabudowa handlowo-usługowa 2,2 2,2

lasy 19,7 13,6

zieleń wysoka urządzona 7,0 6,6

Wisła 2,9 2,9

tereny otwarte 18,8 10,9

Rozkład różnych kategorii miejskiej wyspy ciepła w Warszawie przy obecnym zagospodarowaniu terenu (2010)


noc dzień

Rozkład MWC w Warszawie obecnie i przy prognozowanym na 2070 r. zagospodarowaniu terenu


2010 2070

Wpływ zagospodarowania terenu na klimat w mniejszej skali




Osiedle Koło – 50-60 lat, TBC 54%, WIZ 0,8, odległ. 4,7 km



Osiedle Włodarzewska – 15 lat, TBC 41%, WIZ 1,25, odległ. 4,7 km

Zróżnicowanie mikroklimatyczne wybranych osiedli


Temperatura powietrza oraz Uniwersalny Wskaźnik Obciążeń Cieplnych (UTCI) – ilustrujący obiektywne zmiany parametrów fizjologicznych człowieka zachodzące pod wpływem warunków atmosferycznych. UTCI jest miarą obciążeń cieplnych organizmu.

Osiedle Pora dnia Średnio Najcieplejsze miejsce na osiedlu

Najchłodniejsze miejsce na osiedlu

Koło rano -1,7 -0,1 -4,3 południe -5,4 -2,8 -8,8

Włodarzewska rano -0,9 0,6 -2,3 południe -1,3 -0,2 -2,9

Różnice UTCI (ºC) pomiędzy badanymi osiedlami a centrum Warszawy (Twarda)

Zróżnicowanie mikroklimatyczne wybranych osiedli


Różnica temperatury powietrza i UTCI między osiedlami a stacją pozamiejską (Powsin)

rano (godz. 6-7) południe (godz. 12-13)

Czy Warszawa jest bezradna wobec przewidywanych zmian MWC?


Działania „kosmetyczne”, polegające na ograniczonym wprowadzaniu zieleni (niskiej i wysokiej) dają tylko ograniczony efekt mitygujący MWC. Niezbędne są działania „drastyczne”, polegające na: - rozgęszczeniu zabudowy i wprowadzeniu zieleni wysokiej w miejsce dawnych budynków, - szerokie stosowanie białych i/lub zielonych dachów.

Katalog działań mitygujących, zmniejszających MWC:


• Zachowanie w przestrzeni miasta powierzchni niezabudowanych – pozwoli to na złagodzenie procesów nagrzewania się przestrzeni miejskiej, a poprzez łatwiejszy ruch powietrza, na łagodzenie stresu termicznego;

• Zachowanie już istniejących obszarów zieleni wysokiej – pozwoli to na lokalne obniżenie temperatury w sąsiedztwie zabudowy, a poprzez ograniczenie insolacji, na łagodzenie latem stresu termicznego oraz na regenerację przeciążonych ciepłem organizmów mieszkańców, którzy mogą się tu schronić;

• Wprowadzenie na obszarach przewidywanych dla dalszej intensywnej zabudowy terenów zieleni z zadrzewieniem;

• Rozwój zadrzewień przyulicznych jako naturalnego zacienienia chodników;

• Zacienianie zielenią placów, skwerów i placów zabaw;

• Wprowadzanie na szerszą skalę białych dachów oraz zielonych dachów czy ścian budynków

Dziękujemy za uwagę

Magdalena Kuchcik Krzysztof Błażejczyk

Paweł Milewski Jakub Szmyd

Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania Polska Akademia Nauk

[email protected] [email protected]

Uniwersyteckie Centrum Badań

nad Środowiskiem Przyrodniczym i Zrównoważonym Rozwojem

Prezentacja została wygłoszona podczas konferencji:

MIASTO IDEALNE – MIASTO ZRÓWNOWAŻONE Planowanie przestrzenne terenów zurbanizowanych i jego wpływ na

ograniczenie skutków zmian klimatu Warszawa, 24 października 2014 r.

Pod patronatem:

Polskiego Komitetu ds. UNESCO Unii Metropolii Polskich

Instytut Gospodarki Przestrzennej

i Mieszkalnictwa

Towarzystwo Urbanistów Polskich

Niniejszy materiał został opublikowany dzięki dofinansowaniu Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Za jego treść odpowiada

wyłącznie Uniwersytet Warszawski.

Miejska Wyspa Ciepła w Warszawie w świetle zmian klimatu i...

Documents

Transcript of Miejska Wyspa Ciepła w Warszawie w świetle zmian klimatu i...