1. No category

Den varma staden
– värmerelaterade hälsorisker och termisk komfort
Fredrik Lindberg
Göteborg Urban Climate Group, Department of Earth Sciences, University of Gothenburg
Stadens klimat/meteorologi
Väder och stadsliv
Samband mellan maximal dagstemperatur och naturlig
dödlighet i 15 Europeiska städer
Baccini et al. 2008
Frankrike: 2003
Datum: 4:e till 13:e augusti, 2003
Lufttemperatur: > 37 ᵒC
- En liknande värmebölja hade inte observerats sedan 1872 i Frankrike.
Frankrike: 2003
Ökad mortalitet: 14800, där 70% bestod av äldre (75-94 år)
10 dagar
Fouillet et al. 2006
Frankrike: 2003
Mortalitet per population ökade i både rurala och urbana områden
Störst mortalitet per population identifierades i Paris (urban)
Dousset
http://iacweb.ethz.ch
et al. 2011
Urban Heat Island – Lufttemperatur
Främst I nattligt fenomen
/ dense
/ tät
Skillander I avkylning
- Urban vs rural
- Tät vs öppen
/ open
/ öppen
Skillnader i avkylning sker runt
solnedgången, intensiteten bestäms av
markanvändning och väderlek.
Nocturnal Heat Island = Stadens värmeö
solnedgång
TIME
Oke TR (1987)
Urban Heat Island – Lufttemperatur
Maximal nattlig UHI
<1000 invånare: <2 ᵒC
100 000 invånare: ca 6 ᵒC
1 miljoner invånare: ca 8 ᵒC
Ju större, tätare och högre
andel hårdgjorda ytor desto
starkare värmeö
During intense heat stress events, characterized by high air temperatures
and high solar radiation, radiant heating constitute a large part of the heat
load (heat stress) on humans (Mayer and Höppe 1987, Ali-Toudert and
Mayer 2007).
Mean radiant temperature, Tmrt
SV: Strålningstemperatur
The Tmrt is the most important meteorological variables governing human
energy balance and outdoor thermal comfort (heat load), especially on
clear and calm summer days (e.g. Mayer and Höppe 1987).
Tmrt förklarar till stor del variationen av hur vi upplever den termiska
miljön dagtid.
“Tmrt has shown to be good predictor of harmful heat events and heat
related mortality, it is in fact a much better predictor than the commonly
used air temperature” (Thorsson et al. 2014).
70
Ta
Tmrt
PET
60
Temperature C
Klar, varm och vindstilla sommardag
Tmrt
50
40
- Tmrt är betydligt högre än Ta (+30˚C)
30
Ta
20
10
0
70
21 September 2012
- a cloudy day no precipitation, mean wind speed 2.6 m/s (1.1 m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ta
Hour
Tmrt
PET
Molnig och vindstilla höstdag
60
Temperature C
50
- Tmrt är högre änTa (+15˚C)
40
Tmrt
30
Ta
20
14 August 2012
- semi-cloudy day no precipitation, mean wind speed 1.3 m/s (1.1m)
10
0
70
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ta
Tmrt
PET
Hour
60
Tmrt
Temperature C
50
40
PET
30
Ta
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hour
Väderomslag:
(från klart/vindstilla till molnigt/blåsigt)
- Tmrt förklarar mycket av de variationer
under dagen om hur vi uppfattar den
termiska miljön, PET (Physiological
Equivalent Temperature)
Tmrt kan vara en bättre indikator på värmerelaterade hälsoproblem än Ta
(Thorsson et al. 2014)
- Tillåter en noggrann identifiering av väderförhållanden och områden som
är särskillt skadliga
Relativ risk av dödlighet (%) and dagmax och dagsmin Tmrt
– Stockholm, Sverige
Risken ökar både med högre Tmrt dagtid
och nattetid
Äldre (80+) är mest sårbara för värme
- Risken ökar snabbt med högre Tmrt
- Värmerelaterad mortalitet bland
äldre (80+) kan kopplas till
värmestress dagtid.
(Thorsson et al. 2014)
Lufttemperaturen kommer att ökar fram till 2100.
Magnituden är olika för olikasäsonger och städer i Europa.
Thorsson et al. 2014
Städer som redan är varma (lufttempertur) under sommaren kommer uppleva
de största ökningarna, med en markant ökning av varma sommardagar.
Variationer i lufttemperatur är inte densamma som variationer i solinstrålning
Minskning på
sommaren
Ingen tydlig
skillnad
Ökning på
sommaren
Thorsson et al. 2014
Förändring i solinstrålning och lufttempeartur samspelar gällande den
termisk komforten.
Ingen förändring
sommartid
Ökning sommartid
Stor ökning sommartid
Thorsson et al. 2014
Observerade och beräknade förändringar i antal dagar med kraftig värmestress
(Tmrt > 60 ˚C) per år
City
Observation 2040-69
period
2070-98
Gothenburg
1
±0
±0
Ingen förändring
Frankfurt
13
+4
Signifikant förändring (fördubbling)
Porto
9
+7
+13
+17
Thorsson et al. 2014
Stor förändring (tredubbling)
Mean radiant temperature (Tmrt)
THE SOLWEIG MODEL
(Solar and LongWave Environmental Irradiance Geometry)
(Lindberg et al. 2008 and Lindberg & Grimmond 2011)
-
Simulates spatial variations of 3D radiation fluxes and Tmrt in complex urban settings
-
The Tmrt is derived by modelling shortwave and longwave radiation fluxes
-
Sky view factor and shadow patterns are a central elements when estimating the fluxes
Input parameters needed are Global, Direct and Diffuse shortwave radiation
components, air temperature and humidity
Digital Surface Model, Göteborg (Sweden)
THE SOLWEIG MODEL
(Solar and LongWave Environmental Irradiance Geometry)
(Lindberg et al. 2008 and Lindberg & Grimmond 2011)
-
Simulates spatial variations of 3D radiation fluxes and Tmrt in complex urban settings
-
The Tmrt is derived by modelling shortwave and longwave radiation fluxes
-
Sky view factor and shadow patterns are a central elements when estimating the fluxes
Input parameters needed are Global, Direct and Diffuse shortwave radiation
components, air temperature and humidity
Tmrt at 3 pm, 23rd of May 2010
THE SOLWEIG MODEL
(Solar and LongWave Environmental Irradiance Geometry)
(Lindberg et al. 2008 and Lindberg & Grimmond 2011)
-
Modellen används i ett antal olika applikationer, både inom stadsklimatforskning och
praktik
PRAKTIK
-
Strålningskaratan – Stockholm.
City wide mapping of Tmrt
(Tyréns, Göteborg)
-
Habilitetsindex (Tyréns,
Malmö)
FORSKNING
-
University of Szeged, Hugary; Berlin Technische Universität; Kings College
London; National Cheng Kung University, Taiwan; Kassel University
Urban Multi-scale Environmental Predictor
• The tool consists of a
coupled modelling
system which combines
“state of the art” 1D
and 2D models.
• The modelling system
contained within UMEP
is designed to run from
the street canyon to city
scale (100-105 m).
• Designed to be used by
both researchers and
pratitioners
Klimatregulering med hjälp av vegetation i staden
Daytime
•
•
•
•
•
wind
wind
After Johansson 2012
Skuggeffekter
Minskad värmestrålning
Transpiration av vatten
Ökat latent värmeflöde
Minskad vind i gatunivå
∆Ta< -2˚C
∆Tmrt = -35˚C
∆PET = -15˚C
http://www.ice.org.uk
Foto: Dr. Ulrich Reuter, Office for Environmental Protection, Department for Urban Climate, Stuttgart, Germany
Foto: Dr. Ulrich Reuter, Office for Environmental Protection, Department for Urban Climate, Stuttgart, Germany
Tack!
Göteborg Urban Climate Group (GUCG)
http://www.gvc.gu.se/Forskning/klimat/stadsklimat/