Helsingin lämpösaareke ajallisena ja paikallisena ilmiönä

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201201121058
Title: Helsingin lämpösaareke ajallisena ja paikallisena ilmiönä
Author: Drebs, Achim
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Geosciences and Geography
Thesis level: Master's thesis
Abstract: The urban heat island phenomenon is the most well-known all-year-round urban climate phenomenon. It occurs in summer during the daytime due to the short-wave radiation from the sun and in wintertime, through anthropogenic heat production. In summertime, the properties of the fabric of city buildings determine how much energy is stored, conducted and transmitted through the material. During night-time, when there is no incoming short-wave radiation, all fabrics of the city release the energy in form of heat back to the urban atmosphere. In wintertime anthropogenic heating of buildings and traffic deliver energy into the urban atmosphere. The initial focus of Helsinki urban heat island was on the description of the intensity of the urban heat island (Fogelberg 1973, Alestalo 1975). In this project our goal was to carry out as many measurements as possible over a large area of Helsinki to give a long term estimate of the Helsinki urban heat island. Helsinki is a city with 550 000 inhabitants and located on the north shore of Finnish Bay of the Baltic Sea. Initially, comparison studies against long-term weather station records showed that our regular, but weekly, sampling of observations adequately describe the Helsinki urban heat island. The project covered an entire seasonal cycle over the 12 months from July 2009 to June 2010. The measurements were conducted using a moving platform following microclimatological traditions. Tuesday was selected as the measuring day because it was the only weekday during the one year time span without any public holidays. Once a week, two set of measurements, in total 104, were conducted in the heterogeneous temperature conditions of Helsinki city centre. In the more homogeneous suburban areas, one set of measurements was taken every second week, to give a total of 52.The first set of measurements took place before noon, and the second 12 hours, just prior to midnight. Helsinki Kaisaniemi weather station was chosen as the reference station. This weather station is located in a large park in the city centre of Helsinki. Along the measurement route, 336 fixed points were established, and the monthly air temperature differences to Kaisaniemi were calculated to produce monthly and annual maps. The monthly air temperature differences were interpolated 21.1 km by 18.1 km horizontal grid with 100 metre resolution residual kriging method. The following independent variables for the kriging interpolation method were used: topographical height, portion of sea area, portion of trees, fraction of built-up and not built-up area, volumes of buildings, and population density. The annual mean air temperature difference gives the best representation of the Helsinki urban heat island effect- Due to natural variability of weather conditions during the measurement campaign care must be taken when interpretation the results for the monthly values. The main results of this urban heat island research project are: a) The city centre of Helsinki is warmer than its surroundings, both on a monthly main basis, and for the annual mean, however, there are only a few grid points, 46 out of 38 191, which display a temperature difference of more than 1K. b) If the monthly spatial variation is air temperature differences is small, then usually the temperature difference between the city and the surroundings is also small. c) Isolated large buildings and suburban centres create their own individual heat island. d) The topographical influence on air temperature can generally be neglected for the monthly mean, but can be strong under certain weather conditions.Kaupungin lämpösaarekeilmiö on tunnetuin ympärivuotinen kaupunki-ilmastoilmiö. Sen synnyttää kesällä päivisin auringosta tuleva lyhytaaltoinen energiasäteily ja talvella ympärivuorokautinen antropogeeninen, ihmisten aiheuttama, energiantuotanto. Kesällä kaupungin rakennusmateriaalien lämpöominaisuudet määräävät, miten paljon energiaa varastoituu, kuinka pitkälle energiaa johtuu ja kuinka paljon energiaa pääsee materiaalin läpi. Vastaavasti rakennukset ja maanpinta luovuttavat päivällä varastoidun energian yöllä takaisin ilmakehään. Talvella rakennusten lämmitys ja liikenne tuottavat energiaa ilmakehään. Ensimmäisissä Helsinkiä käsittelevissä kaupunki-ilmastotutkimuksissa keskityttiin esittelemään tilanteita, joissa esiintyi ääreviä ilman lämpötiloja (Fogelberg 1973, Alestalo 1975). Tässä tutkimuksessa oli tavoitteena suorittaa laajalla alueella niin paljon mittauksia, että niiden perusteella on mahdollista arvioida Helsingin kaupungin lämpösaarekkeen ilmenemistä pitkällä aikavälillä. Helsingin kaupungissa on noin 550 000 asukasta ja sijaitsee Suomenlahden pohjoisrannalla. Alustavilla tutkimuksilla selvitettiin kuinka edustava Helsingin lämpösaareketutkimus voisi olla, jos mittauksia suoritettaisiin vain kerran viikossa. Mittaukset suunniteltiin siten, että ne kattoivat 12 kuukauden aikana heinäkuusta 2009 kesäkuuhun 2010 kaikki vuodenajat Mittausmenetelmään kuului liikkuva alusta, joka kehitettiinnoudattaen pienklimatologista mittausperinnettä. Mittauspäiväksi valittiin tiistai, joka oli ainoa viikonpäivä mittauskampanjan aikana, jolle ei osunut pyhä- tai vapaapäiviä. Lämpötiloiltaan heterogeenisessä Helsingin ydinkeskustassa suoritettiin kerran viikossa vuorokauden aikana kaksi mittausajoa eli 104 luotausajoa vuodessa, homogeenisemmissa esikaupungeissa vain joka toinen viikko. Luotausajot aloitettiin ennen keskipäivää ja ennen keskiyötä. Projektin referenssisääasemaksi valittiin Helsinki Kaisaniemen sääasema. Asema sijaitsee Kaisaniemen puistossa keskellä Helsingin ydinkeskustaa. Luotausreittien varrelle perustettiin 336 kiintopistettä, joiden avulla laskettiin jokaiselle kuukaudelle lämpötilaerotuksia kiintopisteen ja Kaisaniemen sääaseman välillä. Kuukausitietojen perusteella laskettiin myös 12 kuukautta kattava vuoden lämpötilaerotuskartta. Keskimääräiset lämpötilaerotukset interpoloitiin kriging-menetelmällä 100 metrin hilan resoluutiolla koko Helsingin kaupungin alueelle 38 191 hilapisteiseen. Selittävänä tausta-aineistona kriging-menetelmässä käytettiin paikan korkeutta merenpinnasta, merellisyyttä, puuston osuutta pinta-alasta, avoimuutta, rakennusten tilavuutta ja väestön tiheyttä. Oikean tausta-aineisto-yhdistelemän avulla interpoloitu kuukausilämpötilanerotuskartta esittää vaihtelevien sääolojen takia vain kunkin kuukauden lämpötilaerotusta. Vuoden yleistetyn kartan sen sijaan voidaan katsoa edustavan Helsingin pitkän ajan lämpösaarekeilmiötä. Tämän tutkimuksen keskeisia tuloksia ovat: a) kaikissa kartoissa näkyy Helsingin ydinkeskustan lämpöylijäämä. Todella suuria lämpötilaerotuksia löytyy kuitenkin vain kourallisesta hilapisteitä. Vuoden lämpötilaerotuskartan 38 191 hilapisteestä vain 46:n lämpötilaerotus on suurempi kuin 1 K. b) Silloin kun koko hilakentän vaihtelu on pieni, myös ydinkeskustan vaihtelu on samassa suhteessa pieni. c) Yksittäiset isot rakennukset ja alakeskukset luovat selkeästi omia lämpösaarekkeita. Talvisin (marraskuu 2009 - maaliskuu 2010) lämpötilan jakauman ollessa tasainen koko tutkimusalueella myöskin alakeskuksien paikallinen lämpösaareke heikkenee. d) Kuukausikartoissa topografian vaikutus jäi heikoksi. Yksittäisissä säätilanteissa topografia on kuitenkin suurin jäähdyttävä tekijä.
URI: URN:NBN:fi-fe201201121058
http://hdl.handle.net/10138/29123
Date: 2011-10-30
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
helsingi.pdf 6.023Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record