Wpływ Miasta na Wilgotność Powietrza: Badania i Analizy
- Szczegóły
Miasta na całym świecie wywierają znaczący wpływ na lokalne warunki pogodowe, co zostało potwierdzone przez badania naukowe prowadzone m.in. na Uniwersytecie Illinois Urbana-Champaign.
Wpływ miast na pogodę. Wyspy ciepła i „miejskie mokre wyspy”
Jednym z najbardziej znanych zjawisk jest efekt miejskiej wyspy ciepła (UHI), które sprawia, że miasta są znacznie cieplejsze niż otaczające je tereny wiejskie. Zjawisko to wynika z zastępowania naturalnych krajobrazów betonowymi i asfaltowymi powierzchniami, które pochłaniają i zatrzymują ciepło.
Badania potwierdziły, że urbanizacja wpływa nie tylko na temperaturę, ale także na inne aspekty klimatu lokalnego, takie jak wilgotność, wiatr, strukturę warstwy granicznej, formowanie się chmur czy rozpraszanie zanieczyszczeń powietrza.
Dwutlenek siarki (SO₂), dwutlenek azotu (NO₂), tlenek węgla (CO) i ozon (O₃), mają istotny wpływ na temperaturę powierzchni ziemi (LST) w miastach takich jak Chicago, San Francisco i Phoenix.
Najnowsze odkrycia naukowców wykazały, że urbanizacja może wpływać także na lokalne opady. Ciepło generowane przez miasta oraz zanieczyszczenia powietrza prowadzą do zwiększonego parowania i kondensacji, co skutkuje większymi opadami w miastach w porównaniu do otaczających je terenów wiejskich.
Przeczytaj także: Jakość powietrza wewnątrz budynków
Zjawisko to, znane jako "miejskie mokre wyspy", zostało potwierdzone w badaniu obejmującym ponad 1000 miast na całym świecie, przeprowadzonym przez naukowców z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie "Proceedings of the National Academy of Sciences".
Analiza opadów w miastach z ostatnich 20 lat
Naukowcy, korzystając z danych satelitarnych z lat 2001-2020, przeanalizowali opady w 1056 miastach na całym świecie oraz w ich bezpośrednim sąsiedztwie.
Z badań wynika, że ponad 60 proc. miast doświadcza więcej opadów niż otaczające je tereny. Zjawisko to jest określane mianem "mokrych wysp". Jednym z przykładów są Ho Chi Minh i Sydney, gdzie opady były średnio o ponad 100 milimetrów większe niż na obszarach poza miastem.
Z drugiej strony, miasta takie jak Seattle czy Rio de Janeiro znalazły się wśród tych, gdzie odnotowano najmniejsze ilości opadów, tworząc tzw. "suche wyspy".
Choć wcześniej pojedyncze miasta były badane pod kątem ich wpływu na opady, obecne wyniki pokazują, że jest to globalny trend. Zdaniem Dev Niyogi z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin, głównego autora badania, ważne jest, aby traktować miasta i opady jako elementy wzajemnie na siebie oddziałujące.
Przeczytaj także: Wpływ mas powietrza na klimat
Co wpływa na opady w miastach?
Istnieje kilka czynników, które sprawiają, że miasta mogą zarówno zwiększać, jak i zmniejszać opady. Ciepło gromadzone w budynkach i nawierzchniach asfaltowych powoduje unoszenie się powietrza, które sprawia, że powstają chmury deszczowe.
Dodatkowo, struktura miejska, poprzez gęstość zabudowy, może spowalniać przemieszczanie się układów pogodowych, prowadząc do dłuższych opadów nad miastami.
Warto również zaznaczyć, że zanieczyszczenia powietrza również odgrywają znaczącą rolę. Mogą sprzyjać formowaniu się chmur, ale jednocześnie mogą ograniczać opady poprzez obniżenie temperatury atmosfery.
Utwardzone powierzchnie, które nie mają roślinności, redukują parowanie wody, a to prowadzi do mniejszej zawartości wilgoci w powietrzu.
„Mokre wyspy” - wielkość miasta i jego lokalizacja mają znaczenie
Wpływ miasta na opady zależy w dużej mierze od jego wielkości oraz lokalizacji geograficznej. Większe, bardziej zaludnione miasta częściej stają się "mokrymi wyspami". Zjawisko to jest najbardziej widoczne w strefach umiarkowanych, tropikalnych oraz nadmorskich. W regionach górskich różnice w opadach są mniejsze.
Przeczytaj także: Spalanie w silniku i jakość filtra
Co ciekawe, w ciągu ostatnich dwóch dekad różnica w ilości opadów pomiędzy "mokrymi wyspami" a ich otoczeniem prawie się podwoiła - z 37 do 62 milimetrów rocznie. Ten wzrost przypisuje się szybkiemu rozwojowi miast oraz rosnącym temperaturom wynikającym ze zmian klimatycznych, które zwiększają ilość pary wodnej w atmosferze. Z kolei w miastach będących "suchymi wyspami" nie odnotowano istotnych zmian w tym okresie.
Jak miasta mogą wpływać na przyszłe opady?
Obecne modele pogodowe nie uwzględniają w pełni wpływu miast na lokalne opady, ale Dev Niyogi uważa, że w przyszłości urbanistyka może uwzględniać ten czynnik. Miasta, które borykają się z problemem powodzi, mogłyby podjąć kroki w celu ograniczenia ilości opadów, natomiast te, które cierpią na niedobory wody, mogłyby zaplanować rozwój w taki sposób, aby sprzyjać większym opadom.
Strategie dla miast borykających się z powodziami obejmują instalację zielonych dachów i ścian, które mogą pomóc w absorpcji wody deszczowej, zmniejszając ilość wody spływającej do systemów kanalizacyjnych.
Użycie przepuszczalnych nawierzchni, które pozwalają wodzie przenikać do gleby, zamiast spływać po powierzchni, może zmniejszyć ryzyko powodzi.
Tworzenie miejskich terenów podmokłych, które mogą działać jako naturalne zbiorniki retencyjne, również pomaga w kontrolowaniu przepływu wody deszczowej.
Z kolei miasta cierpiące na niedobory wody mogą skorzystać z sadzenia drzew i tworzenia miejskich lasów, które zwiększą wilgotność powietrza i będą sprzyjać formowaniu się chmur deszczowych.
Instalacja systemów zbierania wody deszczowej na budynkach i w przestrzeniach publicznych może pomóc w gromadzeniu wody do późniejszego wykorzystania.
W opracowaniu przedstawiono zagadnienie zróżnicowania pola wilgotności powietrza w Toruniu w 2012 roku. Do tego celu wykorzystano wyniki pomiarów z 5 punktów usytuowanych w różnych częściach miasta. Wilgotność powietrza została przedstawiona poprzez dwie jej charakterystyki: wilgotność względną (%) i ciśnienie pary wodnej (hPa). Uzyskane wyniki wskazują na duże zróżnicowanie wilgotności powietrza w mieście zarówno w świetle wartości średnich rocznych, miesięcznych, jak i dobowych. W przypadku wilgotności względnej średnio w roku najmniejszą wartość zaobserwowano w centrum miasta w punkcie LO1 (75%), natomiast największą w lesie na wschodzie.
Zbadano także wpływ sytuacji synoptycznych na zróżnicowanie wilgotności powietrza na terenie miasta. Zarówno w przypadku wilgotności względnej, jak i ciśnienia pary wodnej obserwuje się nieco większe ich zróżnicowanie na terenie miasta w czasie występowania układów antycyklonalnych w porównaniu z cyklonalnymi.
Na zróżnicowanie wielkości wilgotności powietrza wpływają pozostałe elementy meteorologiczne. Problem ten zbadano na przykładzie stacji LO1 i WRZ. Znaleziono istotną statystycznie korelację wielkości różnic wilgotności względnej oraz prędkości wiatru dla wszystkich pór roku.
Klimat miasta to także wyższe zachmurzenie, będące konsekwencją zwiększonego zapylenia, mniejszy dopływ bezpośredniego promieniowania słonecznego (zwłaszcza zimą w okresie wzrostu zapylenia powietrza), mniejsza prędkość wiatru i mniejsza wilgotność powietrza, która jest skutkiem szybkiego odpływu wody opadowej do kanalizacji (a przez to mniej intensywnego parowania).
Sama zieleń nie wystarczy. Na mikroklimat w miastach wpływa również wilgotność powietrza, którą pozwala podnieść obecność naturalnych i sztucznych zbiorników wodnych oraz innych obiektów, gromadzących wodę deszczową , ale również np. bliskość rzeki. Przesuszenie powietrza na obszarach pozbawionych wody wiąże się ze zwiększoną ilością zanieczyszczeń oraz pyłów, w tym również popularnych alergenów takich jak pyłki traw i drzew.
tags: #wpływ #miasta #na #wilgotność #powietrza #badania
