10. fejezet - Városklimatológiai mérések, megfigyelések

Tartalom

10.1. A városokban zajló folyamatok nagyságrendje
10.1.1. A horizontális skála
10.1.2. A vertikális skála
10.2. A városklimatológiai állomáshálózat
10.3. Mobil mérések
10.4. Műholdas mérések
10.5. Repülőgépes mérések
Ellenőrző kérdések

10.1. A városokban zajló folyamatok nagyságrendje

Bármilyen meteorológiai mérést, megfigyelést végzünk, alapvető követelmény a vizsgálat céljának pontos meghatározása, melyhez igazítanunk kell a vizsgálati módszert. Emiatt az alkalmazott műszereket és a mérések gyakoriságát a konkrét alkalmazás követelményei határozzák meg. Például míg a szinoptikus megfigyeléseknek az állomás körüli kb. 100 km-es körzetet kell reprezentálniuk, addig egy kisebb skálájú képződmény vizsgálatához értelemszerűen kisebb területre kell koncentrálni a mérések során. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy minden egyes jelenség esetében meghatározható az állomások sűrűsége és a mérések gyakorisága, ami alapján leírható, vizsgálható az adott képződmény. A mérések térbeli sűrűségét és időbeli gyakoriságát meghatározza a vizsgálni kívánt jelenség tér- és időskálája: minél rövidebb ideig marad fenn egy adott képződmény, minél nagyobb a sebessége a benne zajló folyamatoknak, annál gyakoribb és sűrűbb mérésekre van szükség.

10.1.1. A horizontális skála

A különféle meteorológiai jelenségek horizontális méretük alapján az alábbiak szerint osztályozhatók (WMO, 2008b):

  • mikroskála (<100 m): pl. agrometeorológiai jelenségek

  • lokális skála (100 m – 3 km): pl. légszennyezés, tornádók

  • mezoskála (3 km – 100 km): pl. zivatarcellák, parti szél, hegy-völgyi szél

  • makroskála vagy szinoptikus skála (100 km – 3000 km): pl. frontok, ciklonok, anticiklonok

  • planetáris skála (3000 km felett): pl. felső-troposzférikus hosszúhullámok

A különféle nagyságrendű folyamatok egymással kölcsönhatásban vannak. A nagyobb skálájú folyamatok meghatározzák a kisebb skálájú folyamatok alapvető feltételeit. Ugyanakkor a kisebb skálájú folyamatok is visszahatnak egy nagyobb terület időjárására és éghajlatára. A városok is beágyazódnak egy nagyobb térségbe, ahol meghatározott szinoptikus körülmények uralkodnak, és ezek már eleve hatást gyakorolnak a városokban zajló kisebb skálájú folyamatokra. A városok méretüknél fogva a mezoskálájú képződmények közé tartoznak, és ezek kisebb-nagyobb mértékben befolyásolják annak a nagyobb térségnek az időjárását és éghajlatát, amelyben elhelyezkednek. A városon belül pedig számos olyan folyamat zajlik, ami a lokális, illetve a mikroskálájú mérettartományba esik, ezek bonyolult kölcsönhatásrendszere határozza meg a város egészének éghajlatát. A városokban zajló különféle nagyságrendű folyamatok egymásba ágyazottságát mutatja be a 10.1. ábra.

A városokban előforduló nagyságrendi skálák sematikus rendszere

10.1. ábra. A városokban előforduló nagyságrendi skálák sematikus rendszere (Oke, 2006 nyomán)

Minden felszíni elem sajátos mikroklímával rendelkezik, ami az adott objektum közvetlen környezetében érvényesül. A felszínhőmérséklet és a léghőmérséklet nagyon kis távolságon belül több fokot is változhat, és már a viszonylag kicsi tereptárgyak is képesek jelentősen módosítani a légáramlást. Városi környezetben a mikroklímák tipikus dimenziója az egyes épületek, fák, utak, utcák, parkok, kertek méretével arányos. Térskálájuk kevesebb mint egy métertől néhány száz méterig terjed. A lokális skála már egy nagyságrenddel nagyobb területet reprezentál, néhány kilométeres méretű objektumok tartoznak ide. A városokban a lokális skálát olyan szomszédos képződmények együttesei képviselik, melyek hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek. Ilyenek például a hasonló méretű és szabályosan elhelyezett épületekből álló lakótelepek, az ipari zónák, vagy a városon belül elhelyezkedő erdőterületek. A lokális klímát leíró paraméterek tulajdonképpen integrálják azokat a különféle mikroklimatikus tényezőket, melyek hatása eljut a mérési pontba. A városklimatológiai mérőállomásokat – melyek tipikusan ezeket a lokális skálájú jelenségeket igyekeznek leírni – úgy kell elhelyezni, hogy minél jobban elkerüljék a különleges mikroklimatikus hatásokat, és a lokális jelenségeket reprezentálják. Ez azonban a városi felszínek nagy változékonysága miatt sokszor nem egyszerű feladat (Oke, 2006).

10.1.2. A vertikális skála

Míg a városon kívüli, illetve a repülőtéri állomások esetében a hő-, a momentum- és a nedvesség vertikális kicserélődése egy viszonylag sík felület felett történik, addig a városokban ez a folyamat egy szignifikáns rétegben, az ún. városi tetőrétegben (urban canopy layer, UCL) megy végbe. E réteg vastagsága a felszíni elemek (épületek, fák) átlagos magasságával egyezik meg.

A különféle felszínek és tereptárgyak mikroklimatikus hatása azok közvetlen közelében érvényesül, a forrástól távolodva a turbulens örvények elkeverik és tompítják ezeket a hatásokat. Az a távolság, melyen belül egy adott objektum hatása még közvetlenül mérhető, függ a hatás erősségétől, a szélsebességtől és a légkör stabilitási viszonyaitól. A keveredés mind horizontális, mind vertikális irányban bekövetkezik. Vízszintes irányban ez a távolság legfeljebb néhány száz méter. Függőleges irányban egy adott jelenség hatása az ún. érdességi rétegben mérhető közvetlenül. Számítások és kísérletek alapján kimutatták, hogy a sűrűn beépített, homogén területek felett ennek az érdességi rétegnek a magassága a városi tetőréteg magasságának kevesebb, mint másfélszerese. A ritkán beépített felszín felett viszont több mint négyszerese (Oke, 2006). Ha egy műszert ebben az érdességi rétegben helyezünk el, akkor az érzékelni fogja a mikroklimatikus skálájú anomáliákat, míg ha az érdességi réteg felső határa fölé kerül, akkor egy térben átlagolt jelet mérhetünk, ami már reprezentatív a lokális skálára nézve.