Az UHI-hatás

 

Az UHI-hatás.

     Az UHI (Urban Heat Island – Városi Hő-Sziget) a definíció szerint, egy olyan városias, sok lakossal rendelkező  terület (urban, metropolitan area), amelynek hőmérséklete jelentősen eltér felfele, azt őt körülvevő, kevésbé lakott  (rural) területek hőmérsékletétől.

   Már egy 1956-ban megjelent tanulmányban, Landsberg megállapítja, hogy az UHI-nak potenciálisan nagy hatása van a globális hőmérsékletre, egy későbbi , 2003-as tanulmány pedig azt mutatja ki, hogy a kisebb, sarki települések is jelentős hatással vannak a zóna hőmérsékletére.

      Az UHI effektus fő okozója, a felszíni terület  megváltozása, a füves-fás, természetes borítású területeket felváltja az aszfalt és a beton. Ezen területeken a párolgás mértéke jelentősen visszaesik és emiatt elmarad az ilyen zónák párolgással való hűlése.

    A fűtéssel (de úgy általában az energia-felhasználással) keletkező hő illetve annak vesztesége a másik jelentős okozója az UHI effektusnak.

     Az UHI-hatás mértékéről a tudósok régóta vitáznak, egy 1989-1991 között az USA-ban vizsgált, 289 városi és vidéki állomást érintő  tanulmány  (Peterson) szerint a hatás kicsi és elhanyagolható. Ezt sokan cáfolták, egy 2007-es tanulmány  (McKitrick) szerint a hatás óriási és az 1980-2002 közötti szárazföldi globális melegedés felét az UHI-nak köszönhetjük.

      Tény, hogy a vélemények különböznek  és a jelenlegi globális hőmérsékletet mérő intézmények nem, vagy nagyon kicsi mértékben számolnak az UHI-hatással.

      A létező meteorológiai állomások nem is azzal a céllal létesültek, hogy hálózatuk segítségével  ki lehessen számolni a Föld átlag-hőmérsékletét, hanem azzal, hogy a lakott zónák hőmérsékletéről szerezzünk információkat. Ezért is van rengeteg állomás a lakott zónákban és nagyon kevés állomás a sarki zónákban, hegyekben és más lakatlan helyeken.

    Ezért nagyon fontos az UHI-hatás minél pontosabb meghatározása és figyelembe vétele a globális hőmérséklet számolásnál, mert a lakatlan területek hőmérsékletét ezen állomások értékeinek az extrapolálásával határozzák meg, és nem mindegy, hogy mekkora UHI-korrekcióval számolnak.

    
      Az alábbiakban bemutatom Ole Humlum - norvég klimatológus- méréseit az UHI hatásával kapcsolatosan.

Humlum, egy mobil meteorológiai állomással, többször végig utazott Oslo városán keresztül, a nyugati vidéki zónából indulva, a belvároson keresztül, a keleti vidéki zónába érve. Oslóban két útvonalat is választott, az egyik  érintette az oslói meteorológiai állomást is.

          Az alábbi térképen kékkel láthatjuk az útvonalakat és a grafikonokon a hozzájuk tartozó hőmérsékleteket:

      Az első útvonalon szépen kirajzolódik Oslo belvárosa. Az alagutakat leszámítva is (a térképen T-vel jelölve), ahol télen, természetesen magasabb hőmérsékletet mérnek, meglepően nagy hőmérséklet különbségnek lehetünk szemtanúi: -16,-17°C környékéről indulva elérünk -7°C-ig, majd vissza -17°C-ra. Ez majdnem 10°C hőmérséklet különbséget jelent!

        
       A második útvonalon ugyanaz látszik: vidéken -15°C és -17°C között mozog a hőmérséklet, míg a meteorológiai állomás környékén csak -9°C van.

     A méréseket még 5 különböző alkalommal megismételte, az alábbi táblázatban láthatóak az időpontok és a grafikonok (a grafikonokra kattintva részletes leírást kapunk a mérésről, Humlum oldalán ):

Year	Day	Traverse
2007	25 January
2007	7 June
2007	10 August
2007	3 September
2008	5 September
2009	3 July

         A nyári időpontokban “csak” 2-3 fokos különbségek adódnak, de a különbség szépen kirajzolódik mindegyik grafikonon.

Humlum hasonló méréseket végzet a svalbardi repülőtérről indulva. Itt (a repülőterén) helyezkedik el a sziget egyetlen hivatalos meteorológiai állomása (ez azt is jelenti, hogy az egész zóna az ott mért hőmérséklettel szerepel). Az útvonal érint egy 2000 lakosú települést, Longyearbyen-t.

Az alábbi táblázatban találhatóak a mérési eredmények: 
(részletes leírás és a nagyobb grafikonok: http://climate4you.com/UrbanHeatIsland.htm#Urban%20heat%20island%20effects%20in%20Longyearbyen)

 

Year	Day	Traverse
2007	2 February
2008	20 January
2008	26 January
2008	30 January
2008	31 January
2008	31 March
2008	18 April
2008	28 April
2008	17 July
2008	27 July
2009	24 April
2009	22 June
2010	2 May

             A meglepő következtetése az volt Humlumnak, hogy még egy ilyen kis településnek is jelentős, mérhető hatása van. Szinte mindegyik útvonalon kirajzolódik a következő jelenség: a repülőtérről indulva a magas hőmérséklet csökken majd  Longyearbyen-be érve megint emelkedik, ezt elhagyva ismét csökken. Jóllehet ilyen kis zónákban is jelentős szerepe van a mikroklímának (földrajzi elhelyezkedés, kitettség, szélirány, stb. ) és emiatt is jelentkeznek hőmérséklet-különbségek, az adatokból azonban egyértelműen kijelenthető, hogy az UHI létezik és sokkal jelentősebb hőmérséklet különbségeket okoz, mint ahogy azt a globális hőmérsékleteket számító algoritmusokba beépítik.

      Egy, 70 amerikai várost vizsgáló NASA tanulmány  (http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2004/0801uhigreen.html)  szerint a városok 10 km-es környezetében is jelentősen (15 nappal) megnőtt a növények növekedési időtartama (growing season).

   Egy másik, 2014-es amerikai tanulmányban (http://assets.climatecentral.org/pdfs/UrbanHeatIsland.pdf) az USA 60 legnagyobb városát és környékét vizsgálva a következő konkluzióra jutottak:

• A 60 városnak mérhető UHI-hatása volt az elmúlt 10 évben. A napi hőmérsékletek egyes nagyvárosokban akár 27 °F (15°C) –al is meghaladják a környező vidéki  hőmérsékleteket, a 60 város átlaga 17,5°F (9°C – ez megegyezik a Humlum által mért oslói különbséggel)  volt
• Jelentősen nagyobb volt a kánikulai napok száma a városokban, mint a környező vidéki zónákban. 12 városnál ez a különbség meghaladta a 20 napot is, a 60 városnál átlagban 8 ilyen plusz kánikulai nap volt.
•  a tanulmány közöl egy műholdfelvételt is Louisville környékéről, ahol szépen kirajzolódik a hőmérséklet különbség: 

 

        Láthatjuk tehát, hogy a sűrűn lakott települések jelentős hőmérséklet emelkedést mutatnak, a kevésbé lakott zónákhoz képest. 
        A meteorológiai állomások jelentős hányada lakott településen (sokszor repülőtéren) helyezkedik el. A NASA/NOAA globális hőmérséklet számításánál egy-egy állomás adataival 1200 km-re is számolnak. Felvetődik a kérdés, hogy mennyire helyesen tudják az így kapott értékekbe belekalkulálni az UHI-hatást? Főleg, ha a hivatalos álláspont az, hogy az UHI-hatás elhanyagolható mértékű.

Figyelembe véve, hogy nagyon sok városi-zóna az utóbbi 50-100 évben jelent meg, nem az a logikus elgondolás, hogy az ugyanazon a helyen mért hőmérséklet azért is nagyobb a régi értékhez képest, mert az állomás körül felnőtt beton-dzsungel jelentősen megnöveli a mért értéket? Ez esetben miért a múltbéli értékeket csökkentik és a jelen értékeit növelik (lásd előző bejegyzéseimet), hiszen az UHI hatást figyelembe véve pont fordítva kellene történjen a módosítás?

       Összegezve, láthatjuk, hogy az UHI-hatás mennyire eltorzítja egy-egy zóna, cella (pl. a GISTEMP által használt cellák) valódi hőmérsékleti értékét, hiszen ezt az értéket a településeken mért nagyon magas értékből számítják, holott a zóna többi részében jelentősen kisebb értékek vannak. Tehát, ha a zóna valódi értékét szeretnénk megkapni, akkor a városban mért értéket csökkentve kellene extrapolálni a lakatlan területekre. Ennek ellenkezője történik: a mért, nyers értékeket felfele módosítják.

        A fentiek még egy plusz érvet jelentenek a műholdas globális hőmérséklet mérés mellett, hiszen a műhold pontosan méri az UHI-hatás miatt megnőtt városi értékeket  és ugyanolyan pontosan méri a környék kisebb hőmérsékletét is, a teljes lefedettség miatt nagyon pontos hőmérsékleti értéket kapunk. 
     A meteorológiai állomások által mért értékekből, pedig bonyolult algoritmusokkal érik el a “pontos” lefedettséget és nem kell klíma-szakértőnek lenni, hogy felfedezzük, hogy ez utóbbi esetben mennyi hiba-lehetőség van. Egyszerűen, globális hőmérsékletről csak a műholdas méréseknél szabadna beszélni, hiszen a műholdak a  Föld minden pontját mérik, és egy-időben mérik, míg az állomásoknál a lakott települések pontjaiban történik a mérés, és nem folyamatosan, egy-időben, hanem különböző időpontokban, amelyekből átlagot számolnak, jobb esetben az óránkénti adatokból, de nagyon sok esetben csak a max. és min. értékekből.

       Ott van még az időpont egyeztetés problémája is  a nagy távolságokra levő állomásoknál. Egy nap hőmérsékletének a kiszámításánál mit vegyenek figyelembe? Egy globális, egységes idő szerinti méréseket, vagy minden állomás saját napi méréseit? Mert egy adott időpontban a Föld egyik felén éjszaka van, hőmérsékleti minimumokkal, a másik felén pedig nappal, hőmérsékleti maximumokkal.

          A mérőállomásokból számolt globális hőmérséklet mérésnél természetesen megvan a módszer erre is, a kérdés csak az, hogy betudják-e építeni annyira pontosan az algoritmusba, hogy akár megközelítse a műholdak  pontosságát, hiszen a műholdaknál nincs ilyen probléma, azok valóban tudnak egy tetszőleges pillanatban is pontos globális hőmérsékleti értéket számítani.

           Nem csoda, hogy a műholddal mérő intézmények, azonnal, már a következő hónap első napján közzéteszik a havi értéket, míg a meteo-állomásosok közül a leghamarabb a NASA/Gistemp, 10-15 napos késéssel.  Ennyivel bonyolultabb az az algoritmus, amivel a fentebb felsorolt tényezőket (és még egy sor mást) figyelembe véve, a rendelkező adatokból globális hőmérsékleti értéket kapnak a NASA szuperszámítógépei.

      Visszatérve az UHI-hatásra, láthatjuk, hogy fontos tényezője  a globális hőmérsékletnek és az UHI esetén valóban beszélhetünk antropogén globális melegedésről (AGW), mert az ember okozza és konkrétan mérhető, ellentétben a szintén az embernek tulajdonított  CO2-szint növekedésből származó hőmérséklet emelkedésből.  Ez a modellekben szépen ki van számolva, de mivel a valóságban a modellekből kihagyott, ismert és még ismeretlen természetes tényezők is hatnak, nehéz konkrétan megállapítani, hogy a melegedésből mennyi tulajdonítható a CO2-nak. Ha a modellek pontosak a CO2 hatását illetően, az azt jelentheti, hogy a Földön jelentős lehűlés van folyamatban, ha csak a természetes tényezőket tekintjük, és a kettő összegzéséből  jön ki az a mérsékelt emelkedés, amit most mérnek, jóval a modellek előrejelzései alatt. 
     De ez csak spekuláció, a helyzet az, hogy annyi még a megismerni-való, hogy a tudományhoz értő, a természetben ható folyamatok komplexitását felfogó ember nem jelentheti ki, hogy mindent tudunk a klímáról és hogy 100%-os bizonyossággal kiszámolható, megjósolható a jövő, ezen a téren.