Városok éghajlata

Alap

Mi vezérli a városi klímát?

A városklíma számos természetes és antropogén tényezõ kölcsönhatásának az eredménye. A levegõszennyezés, a városi felszíni anyagok, az antropogén hõkibocsátás a természetes tényezõkkel együtt okozza az éghajlati különbséget a városok és a vidéki területek között.

Egy bizonyos város éghajlatát számos természeti tényezõ határozza meg, mind makroskálán (úgy mint a szélesség), mind mezoskálán (úgy mint domborzat, vízfelszínek) tényezõk. Ahogyan a város növekszik és fejlõdik, az új tényezõk megváltoztatják a város helyi klímáját és hozzájárulnak a különbözõ városi klímák kialakulásához.

Megjegyzés: A szövegben használt színek megegyeznek a lenti ábrán használtakkal!

1. A városi klímát meghatározó tényezõk
szerzõ: Sebastian Wypych

A városban a földfelszín nagy része, különösen a városközpontban, utcákkal, épületekkel stb. borított, ami különféle áthatolhatatlan anyagból épült (beton, aszfalt stb.). Az eredeti, természetes  felszínborítást felszínborítást csak gyepen és a parkokban lehet megõrizni, de általában ezek a város csak kis részét foglalják el. A városi felszín gyakran nagyon összetett, mozaikszerûen tartalmaz különbözõ felszíneket. Az egyes felszíni anyagoknak más és más az albedójuk, így módosítják a napsugárzás felszín által visszavert és elnyelt részét. Egy városra teljes egészében az albedó 10-15 % is lehet (friss hó albedója nagyobb, mint 80%), ami azt jelenti, hogy a beérkezõ napenergia nagy részét a város elnyeli. Továbbá, a legtöbb, a városokban az építkezéskor használt anyagnak magas a hõkapacitása és a hõvezetése. 
  

Továbbá a városok háromdimenziós kiterjedésük révén hajlamosak a felszín közelében a hosszúhullámú sugárzást visszatartani, és így csökkentik a hosszúhullámú sugárzási veszteséget. Ez azt jelenti, hogy sok energia tárolódik el nappal a városban, és este fokozatosan sugárzódik ki. Ez lelassítja az éjszakai lehûlést a városban, a vidéki területekkel szemben. 

Másik fontos, a városklímát módosító tényezõ a  légszennyezés. Megváltoztatja a városi levegõ összetételét, csökkenti az áteresztõképességét, növeli az elnyelõképességet, és ennek következtében csökkenti a földfelszínre érkezõ sugárzás mennyiségét. Más szavakkal, a levegõben lévõ szennyezõanyagok felfogják a napfényt és a levegõt kevésbé áthatolhatóvá teszik. Ennek következtében kevesebb napsugárzás éri el a talajt. A városi légszennyezés az ipar, szállítás, fûtés stb. által kibocsátott gázokat, szilárd anyagokat tartalmazza. Általában a városközpont sokkal szennyezettebb, mint a külváros, de ez függ az ipar elhelyezkedésétõl és az utcai forgalom intenzivitásától. Nappal a legmagasabb légszennyezettségi értékeket akkor figyelhetjük meg, amikor legintenzívebb a közlekedés. Az év folyamán a legmagasabb koncentrációértékeket télen figyelhetjük meg, amikor sok káros légszennyezõ anyagot bocsátanak ki a különféle tüzelõanyagok elégetésével, hogy a városi épületeket melegítsék, és mikor a légkör a legstabilabb, így kevésbé valószínû az átkeveredés. Viszont a fotokémiai szmog nyáron fordul elõ, mikor a hõmérséklet a legmagasabb (errõl többet az "Ózon szmog" és a "Levegõszennyezés: Káros hatások" részben találsz).

4. Egy tipikus, napos nyári napon a légszennyezettség napi menete. Krakkó, Lengyelország, 2003. augusztus 22.  

Nyáron a közlekedés a fõ légszennyezõ forrás. Reggel az intenzív közlekedés magas nitrogén-oxid és szénmonoxid koncentrációt okoz (a és b ábra). Dél körül és délután, mivel a hõmérséklet emelkedik és a szélsebesség alacsony (c ábra), a kémiai reakciók (a napfénynek köszönhetõen) a nitrogén-oxidok csökkenését és a troposzférikus ózon növekedését okozzák (a ábra).
Ezeket a méréseket a kétirányú utca közepén, egy keskeny, zöld területen végezték, erõs forgalomban (Krasinskiego sugárút). A légszennyezést a földfelszín fölött 4 méteres magasságban mérték. A szélsebességet 10 méter magasan, míg a hõmérsékletet a felszín fölött 6 méter magasan mérték.
Szerzõk: Anita Bokwa, Sebastian Wypych
Adatforrás: Voivodship Inspectorate of Environmental Protection in Cracow

5. Légszennyezettség napi menete egy átlagos téli napon. Krakkó, Lengyelország 2002. 12. 26-27. 

Télen a kibocsátás az épületek fûtése miatti energiatermelés eredménye. Mivel a hõmérséklet jóval nulla fok alatt van (c ábra), a hõforrásokból származó erõs kibocsátás magas részecske (úgynevezett PM10, olyan részecskék, melyeknek átmérõje nem nagyobb, mint 10 mikrométer), szénmonoxid és kéndioxid (a és b ábra) koncentrációt okoz. Mivel a szélsebesség alacsony, és a hõmérséklet is nulla fok alatt van (tipikus hõmérsékleti inverziós helyzet - c ábra), a légszennyezést az inverziós rétegek felszínközelben tartják, és nem szállítódik el a városból, aminek következtében a koncentráció magas marad.
A szennyezõanyagok mérése a város szívében lévõ tér közepén (a Fõ piactér) volt, 12 méter magasan a felszíntõl (a mûszereket a Posztócsarnok falára erõsítették fel). A szélsebességmérõ 10 méteren volt, míg a hõmérsékletet 6 méter magasan mérték.
Szerzõk: Anita Bokwa, Sebstian Wypych
Adatforrás: Voivodship Inspectorate of Environmental Protection in Cracow

Másik fontos tényezõ, ami meghatározza a városi klímát az az antropogén hõ. Ezt a hõt télen, mint a fûtés melléktermékét (nyáron a légkondicionálással), vagy más tevékenységgel (fosszilis üzemanyagok elégetésével, ipari termeléssel és szállítással) bocsátjuk a szabadba. Az antropogén hõ mennyisége függ az egyének által felhasznált energiától, a város népsûrûségétõl, az ipartól és a város helyzetétõl.

A városban párolgás hatékonyan lecsökkenhet, mivel a mesterséges felszínek nem nyelik el úgy a vizet, mint ahogy a természetesek teszik azt. Éppen ellenkezõleg, amikor esik, a víz gyorsan lefolyik a városi csatornahálózaton, és a felszín gyorsan kiszárad. Így a hõ nem használódik fel a párolgásra (mivel kevés víz található itt, így csak kevés tud elpárologni), hanem felmelegíti a város levegõjét. Azonban fontos felismerni, hogy sok városban, vagy a városrészben jelentõs mennyiségû növényzet lehet, ami javít ezen a helyzeten.

Az antropogén tényezõk hatása a városi klímára függ a város méretétõl, térbeli felépítésétõl, népességétõl, és az iparosodottságától. Kis városok viszonylag alacsony épületekkel, zöld területeken szétterülve, gyárak és erõmûvek nélkül; kevésbé módosítják az éghajlatot, mint azok a városok, amelyekben magas épületek vannak.

A várost körülvevõ természetes környezetnek nagy hatásuk lehet az antropogén tényezõk helyi klímára gyakorolt befolyására. Például egy hegyvidéki medencében található városban a tapasztalat alapján gyakoribb a köd és gyengébb a légáramlás. Ez rossz levegõminõséget okoz, fokozva ezt gyakori hõmérsékleti inverzióval. (Az inverzió fogalmáról a "Vertikális szerkezet.." részben olvashatsz.) A medencében, vagy egy mély völgyben elhelyezkedõ városnál az inverzió fõ oka, hogy a völgy, vagy medence alját a lejtõk leárnyékolják, így az alacsonyabb, árnyékos terület hidegebb marad, mint a fentebb elhelyezkedõ területek, és ugyanígy a felszín közelében lévõ levegõ is, s így kialakul a hõmérsékleti inverzió. Továbbá a hideg (és ennek következtében nehezebb) levegõ a város körüli lejtõkrõl gravitációs úton leérkezik, és felhalmozódik a völgyben, vagy a medencében, ami még tovább erõsíti az inverziót.

A városklíma javítható, ha megtervezzük a város szerkezetét olyan módon, hogy csökkentjük az antropogén és a természetes tényezõk káros hatását. Példaként a stratégiai zöld területek (például parkok) és vízfelületek (például tavak, kutak) révén. A gyárakat az uralkodó széliránnyal szemben kell építeni, azért, hogy a szennyezést a szél elvigye, és ne kerüljön be a város területére.

Kapcsolódó oldalak:

Az egyes felszíni anyagoknak különbözõ az albedójuk, errõl többet itt olvashatsz:
Városok éghajlata - Haladó - 2. Fejezet - Sugárzás
A levegõszennyezésrõl többet olvashatsz:
Városok éghajlata - Alap - 1. Fejezet - Okok
A fotokémiai szmogról itt olvashatsz:
Alsó légkör - Alap - 3. Fejezet - Ózon szmog
Városok éghajlata - Alap - 1. Fejezet - Káros hatások
Az inverzió fogalmáról többet itt találsz:
Alsó légkör - Alap - 1. Fejezet - Függõleges 

Az oldalról:

szerzõk: Sebastian Wypych, Anita Bokwa - Jagellói Egyetem - Krakkó / Lengyelország
támogató: Anna Gorol
1. tudományos lektor: Prof. Barbara Obrebska-Starkel - Jagellói Egyetem - Krakkó / Lengyelország - 2003-06-20
2. tudományos lektor: Dr. Marek Nowosad - Maria Curie-Sklodowska Egyetem - Lublin / Lengyelország - 2003-06-16
3. tudományos lektor: Prof. Yair Goldreich - Bar-Ilan Egyetem - Ramat-Gan / Israel - 2003-09-21
4. tudományos lektor: Prof. Sue Grimmond - Indianai Egyetem - Bloomington / USA - 2004-06-03
pedagógiai lektor:
utolsó módosítás: 2004-06-12