Rakennusfysiikan testivuosien sääaineistot havaitussa ja arvioidussa ilmastossa : REFI-B -hankkeen tuloksia

Show full item record



Permalink

http://hdl.handle.net/10138/38648
Title: Rakennusfysiikan testivuosien sääaineistot havaitussa ja arvioidussa ilmastossa : REFI-B -hankkeen tuloksia
Author: Ruosteenoja, Kimmo; Jylhä, Kirsti; Mäkelä, Hanna; Hyvönen, Reijo; Pirinen, Pentti; Lehtonen, Ilari
Publisher: Ilmatieteen laitos
Date: 2013-04-03
Language: fi
Belongs to series: Raportteja - rapporter - Reports 2013 :1
ISBN: 978-951-697-779-2
978-951-697-780-8 (pdf)
ISSN: 0782-6079
URI: http://hdl.handle.net/10138/38648
Abstract: Tiivistelmä Suomen vaihteleva ilmasto aiheuttaa rakennuksille monenlaisia ongelmia. Rakennusfysikaalisia tutkimuksia varten muodostettiin neljälle paikkakunnalle (Sodankylä, Jyväskylä, Jokioinen ja Vantaa) vuodet 1980-2009 kattava säähavaintotiedosto, joka sisälsi tunnin välein interpoloitua tietoa lämpötilasta, ilman suhteellisesta kosteudesta, tuulen suunnasta ja nopeudesta, auringon suorasta ja hajasäteilystä sekä sademäärästä. Sääaineistot luotiin Ilmatieteen laitoksen toteuttamassa "Rakennusfysiikan ilmastollisten referenssivuosien sääaineistot" (REFI-B) -hankkeessa, joka oli Tampereen teknillisen yliopiston Rakennustekniikan laitoksen vetämän FRAMEhankkeen (Future envelope assemblies and HVAC solutions) rinnakkaishanke. Sääaineistojen pohjalta FRAMEhankkeessa valittiin kaksi rakennusfysiikan ilmastollista testivuotta (Jokioinen 2004 ja Vantaa 2007), joiden aikana sääolot olivat kosteusvaurioiden syntyä ajatellen tavallista hankalampia. Testivuosille muodostettiin erilliset säähavaintotiedostot tarkentamalla auringonsäteily- ja sademäärätietoja. Sekä pitkät 30-vuotiset että molempien testivuosien sääaineistot muunnettiin kuvaamaan tulevaa ilmastoa ns. delta-menetelmän avulla. Muunnosmenetelmässä säämuuttujien tunnittaisia arvoja muokattiin sen mukaisesti, miten ilmastomallit ennustavat näitten kunkin muuttujan kuukausikeskiarvojen muuttuvan tulevaisuudessa. Lisäksi otettiin huomioon mallien ennustama lämpötilan keskihajonnan, sadepäivien määrän ja sateen intensiteetin sekä tuulen länsi- ja eteläkomponenttien muuttuminen. Sään havaittu vaihtelu päivästä toiseen sekä eri sääsuureitten väliset riippuvuudet säilyvät muunnoksessa havaitun kaltaisina. Toisaalta havaintoihin pohjautuvista ja tulevaa ilmastoa kuvaavista keinotekoisista aikasarjoista laskettujen keskilämpötilojen ja muitten tilastollisten suureitten ero vastaa mallien simuloimaa ilmaston muutosta, suureesta riippuen joko tarkkaan tai likimääräisesti. Tulevaisuutta esittävät aikasarjat muodostettiin kuvaamaan vuosien 2030, 2050 ja 2100 vaiheilla vallitsevaa ilmastoa. Raportissa esiteltävät ilmastoskenaariot perustuvat ns. SRES A2 -kehitysvaihtoehtoon, jonka mukaan kasvihuonekaasujen päästöt jatkaisivat kasvuaan koko tämän vuosisadan ajan. 30-vuotisten aineistojen perusteella laskettiin tuulen suuntien ja nopeuksien jakaumat joko ottaen mukaan kaikki havainnot tai vain ne tilanteet, joissa on satanut vettä tai räntää. Sadetilanteissa tuulet olivat tyypillisesti keskimääräistä voimakkaampia ja puhalsivat etelän suunnalta. Lisäksi todettiin sellaisten säätilanteitten, joissa vesi- tai räntäsadetta seuraa sään pakastuminen, harvinaistuvan tulevaisuudessa Etelä-Suomessa. Tätä tietoa voidaan hyödyntää tutkittaessa säälle alttiiden betonirakenteiden vaurioitumisvaaraa.Sammandrag Finlands klimat är på många sätt problematiskt för byggnader. I denna undersökning framställde vi väderdata för byggnadsfysikaliska utforskningar vid fyra orter: Sodankylä, Jyväskylä, Jockis och Vanda. Varje väderfil innehöll data om en rad klimatvariabler (temperatur, relativ fuktighet, vindriktning och -hastighet, direkt och diffus solstrålning samt nederbördsmängd) under år 1980-2009, tidsmässigt interpolerade för varje timme. Väderdata bildades i projektet "Väderdata för byggnadsfysikaliska referensår" genomdriven av Meteorologiska institutet; detta var ett parallelt projekt för FRAME (Future envelope assemblies and HVAC solutions), som var lett av Tammerfors tekniska universitet. Med hjälp av dessa väderfiler valde man i FRAME-projektet två byggnadsfysikaliska testår (år 2004 i Jockis och 2007 i Vanda), under vilka det rådde särskilt kritiska väderförhållandena för uppkomsten av fuktskador i byggnader. För dessa testår bildades särskilda väderfiler genom en mer invecklad behandling av solstrålning- och nederbörddata. Såväl de långa trettioåriga som de korta testårväderfilerna förvandlades till det framtida klimatet med hjälp av den s.k. delta-metoden. I denna metod bearbetades observationsdata i enlighet med klimatförändringarna simulerade av klimatmodeller. Förutom månadsmedelvärden togs det hänsyn till de simulerade ändringarna i standardavvikelsen i temperaturvariationerna, antalet nederbördsdagar, nederbördens intensitet samt vindens sydoch västkomponent. Denna transformationsargoritm bevarade kvalitativt väderlekens dagliga variationer och de olika vädervariablernas beroende av varandra som förekom i observationerna. Å andra sidan motsvarar skillnaden i medeltemperaturen och de andra statistiska variablerna emellan observationerna och de konstgjorda framtida väderfilerna de ändringar som simulerats med klimatmodellerna, antingen noga eller närapå. De konstruerade tidsserierna bildades för klimatet, som uppskattas att råda kring år 2030, 2050 och 2100. Klimatscenarier som förevisas i denna rapport bygger på A2-scenariet, i vilket utsläpp av växthusgaser kommer att öka under hela det 21. seklet. Med hjälp av de 30-åriga väderdata räknade vi fördelningen av vindriktningar och hastigheter, antingen genom att ta till hänsyn alla observationer eller endast sådana väderlekssituationer, då det har regnat eller slaskat. Under vått väder förekom typiskt hårdare vindar och vindriktingen var oftast sydlig. Härutöver märkte vi, att sådana väderlekssituationer, där kylan efterträder regn eller slaska, kommer att bli mer sällsynta i framtiden. Denna kunskap kan utnyttjas till exempel då man bedömer faran för fuktskador i betongkonstruktioner.Abstract The Finnish climate is rather demanding for buildings. In this study we produced weather datasets for four locations in Finland: Sodankylä, Jyväskylä, Jokioinen and Vantaa. The datasets, comprising years 1980-2009, contained the following variables relevant for building physics studies at hourly resolution: temperature, relative humidity, wind speed and direction, direct and diffuse solar radiation and precipitation. The datasets were created in the project "Climatological test years in Finland for building physics" (REFI-B) at the Finnish Meteorological Institute; a parallel project for FRAME (Future envelope assemblies and HVAC solutios) coordinated by Tampere University of Technology. On the basis of the 30-year datasets, two building physics test reference years (2004 for Jokioinen, and 2007 for Vantaa) were chosen in the FRAME project. During these test years, weather conditions were particularly critical for the emergence of damages due to moisture in buildings. Separate weather datasets were constructed for the two test years, by employing special treatment for the solar radiation and precipitation data. Both the long tridecadal and the shorter test-year datasets were transformed to represent future climate by applying a delta-change method, where the hourly values of the relevant weather variables were modified in accordance with climate model projections. In addition to the projected changes in the monthly means of each variable, we considered projections for the standard deviation of temperature variations, the number of days with precipitation, precipitation intensity, and the southerly and westerly components of wind. The transformation algorithm preserves, in a qualitative sense, daily weather variations and the inter-variable dependencies occurring in the observational data. However, differences between the observational and modelled future weather datasets in the mean temperature and the other relevant statistical quantities are dependent on the climate model projections, either precisely or approximately. Artificial weather data were produced for climatic conditions expected to prevail in years 2030, 2050 and 2100. The climate scenarios displayed in this report are based on the A2 greenhouse gas scenario, according to which emissions would continue to increase during the entire 21st century. Finally, the observational 30-year datasets were utilized to calculate statistical distributions for wind speed and direction. The procedure was repeated by considering merely those occasions in which precipitation had occurred in the form of rain or sleet. During wet weather, winds are typically fairly strong and the most common direction is southerly. Moreover, we noted that cases with rain or sleet being followed by frost are likely to become less frequent in the future. This piece of information can be utilized, for example, in assessing the likely risks of damage to weather-exposed concrete structures.
Subject: ilmastonmuutos
delta-menetelmä
keinotekoiset sääaineistot
rakennustekniikka
kosteusvauriot
klimatförändreing
delta-metoden
konstgjorda väderdata
byggnadsteknik
fuktskador
FRAME-hanke
climate change
delta change method
artificial weather data
construction engineering
moisture damages
FRAME-project
FRAME-projektet


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
2013nro1.pdf 710.2Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record