Κλίμα πόλης | Παρακολούθηση καιρού σε πραγματικό χρόνο
Modern City Climate, παρακολούθηση κλίματος για έξυπνες πόλεις
"Οι πόλεις θα έπρεπε να κτίζονται στην εξοχή, καθώς ο άερας είναι καλύτερος". - Henry Monnier (1799 - 1877)
Οι άνθρωποι αναγνώρισαν διαφορές στην ποιότητα του αέρα της πόλης και των προαστίων, ήδη από τον 19ο αιώνα. Μια πόλη έχει διαφορετικό κλίμα, το λεγόμενο αστικό κλίμα (urban climate), το οποίο έχει διαφορές από το κλίμα των προαστίων σε διάφορες μετεωρολογικές μεταβλητές, όπως θερμοκρασία, άνεμοι, υγρασία, κλπ. Σήμερα, αυτές οι κλιματικές διαφορές αυξάνονται λόγω της κλιματικής αλλαγής.
Το νέο meteoblue σύστημα παρακολούθησης αστικού κλίματος (meteoblue city climate monitoring system) παρέχει τη δυνατότητα στις πόλεις να αναπτύξουν μια οικονομικά προσιτή υποδομή για τις ακριβείς μετρήσεις, μετεωρολογικές προγνώσεις, αλλά και τη μοντελοποίηση του αστικού τους κλίματος, σε λιγότερο από ένα έτος. Με αυτόν τον τρόπο, δημιουργείται μια αξιόπιστη πληροφοριακή βάση για τους πολεοδόμους, τα κέντρα λήψης αποφάσεων, αλλά και τους ίδιους τους πολίτες.
Το σύστημα τρέχει δοκιμαστικά στην Ελβετία από το 2019, ενώ σημείωσε ταχεία ανάπτυξη το 2020 χάρις στις συνεργασίες με πανεπιστήμια και στον ολοένα και μεγαλύτερο αριθμό πόλεων που συμμετέχουν. Πλέον, είναι εμπορικά διαθέσιμο και για άλλες πόλεις.
Οι ελβετικές πόλεις Βασιλεία και Ζυρίχη εφαρμόζουν ήδη το δικό τους meteoblue σύστημα παρακολούθησης αστικού κλίματος:
Το έργο αυτό έχει λάβει χρηματοδότηση από το πρόγραμμα "Horizon 2020 Research and Innovation Programme" της Ευρωπαϊκής Ένωσης στο πλαίσιο της συμφωνίας επιχορήγησης 101004112.
Οι πόλεις μας με θερμικούς χάρτες
Γιατί είναι σημαντική η παρακολούθηση του αστικού κλίματος; Ποια είναι τα πλεονεκτήματα για την πόλη;
Πάνω από το ήμισυ του παγκόσμιου πληθυσμού ζει σε αστικές περιοχές και φυσικά αυτός ο αριθμός αυξάνεται συνεχώς. Ο ολοένα κι αυξανόμενος αριθμός ανθρώπων στις πόλεις απαιτεί μεγαλύτερους και περισσότερους χώρους διαβίωσης, περισσότερες και μεγαλύτερες υποδομές. Με την αυξανόμενη πυκνότητα των αστικών υποδομών, ενδέχεται να αρχίσει και η αύξηση της τοπικής θερμοκρασίας που θα οδηγήσει σε ανάγκη για μετριασμούς και περιορισμούς, ακόμα και σε πόλεις που κάτι τέτοιο δεν ήταν αναγκαίο έως τώρα. Η συστηματική παρακολούθηση του αστικού κλίματος με ουσιαστικές λεπτομέρειες αποτελεί τη βάση για τη διατήρηση ή τη βελτίωση της ποιότητας ζωής μέσα από τη λήψη αποτελεσματικών δράσεων και την παροχή υπηρεσιών σε διάφορους νευραλγικούς τομείς, όπως ο πολεοδομικός σχεδιασμός. Με πρόσβαση σε σημαντικές πληροφορίες σχετικά με το αστικό κλίμα, οι αρμόδιες δημοτικές αρχές μπορούν να παρέχουν αποτελεσματικότερες υπηρεσίες για τον έλεγχο της κυκλοφορίας, για τις κατασκευές δρόμων και άλλων αστικών υποδομών, για τη διαχείριση των υδάτινων πόρων, κτλ. Οι πολεοδόμοι, οι διοργανωτές εκδηλώσεων, ακόμα και οι ασφαλιστικές εταιρείες, όλοι μπορούν να επωφεληθούν από την καλύτερη εκτίμηση κινδύνου (risk assessment) σε σημαντικές μετεωρολογικές μεταβλητές, όπως η θερμοκρασία, οι βροχοπτώσεις, οι άνεμοι, κλπ.
Η κλιματική αλλαγή συμβαίνει ήδη, ήρθε η ώρα για δράση. Το meteoblue σύστημα παρακολούθησης αστικού κλίματος παρέχει τις εξής δυνατότητες στις πόλεις:
Διαχείριση καύσωνα
Μείωση του φαινομένου της αστικής θερμικής νησίδας
Προειδοποιήσεις για πλημμυρικά φαινόμενα και χαλάζι
Ατμοσφαιρική ρύπανση
Σενάρια αλλαγής κλίματος
Σενάρια πολεοδομικού σχεδιασμού
Παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο
Χαρακτηριστικά
Υψηλή ακρίβεια
Η επιμελής επαλήθευση των μοντέλων μας για το αστικό κλίμα, αποδεικνύει σφάλμα μοντέλου κάτω από 1°C για θερμοκρασίες που υπολογίζονται μεταξύ μετεωρολογικών σταθμών. Η 24ωρη πρόγνωση θερμοκρασίας αέρα έχει ακρίβεια 1,2°C, παρέχοντας ουσιαστικά τις ακριβέστερες προγνώσεις.
Υψηλή ανάλυση
Τα μοντέλα μας για το αστικό κλίμα έχουν ανάλυση 10m και επιλύουν το σύνολο της μεταβλητότητας μικροκλίμακας όσον αφορά τη θερμοκρασία αέρα και τα πεδία ταχύτητας ανέμου, φέρντοντας τις μετεωρολογικές προγνώσεις σε κάθε πόρτα.
Τεχνητή Νοημοσύνη
Το meteoblue σύστημα παρακολούθησης αστικού κλίματος (meteoblue city climate monitoring system) χρησιμοποιεί αποκλειστική τεχνητή νοημοσύνη για να συνδυάζει επιτόπιες (in-situ) μετεωρολογικές μετρήσεις με δορυφορικά δεδομένα και αριθμητικά προγνωστικά μοντέλα καιρού για την παραγωγή οικονομικά προσιτών δεδομένων μεγάλης ακρίβειας με ελάχιστους αισθητήρες.
Πολλαπλές μετεωρολογικές μεταβλητές
Προσφέρουμε μετρήσεις διαφόρων μετεωρολογικών μεταβλητών (θερμοκρασία αέρα, σχετική υγρασία, υετός) και παρέχουμε μοντελοποιημένη ταχύτητα και κατεύθυνση ανέμων σε υψηλή χωρική ανάλυση για ευρεία γκάμα εφαρμογών.
Ομαλά από το ιστορικό στην πρόγνωση
Προσφέρουμε ιστορικά δεδομένα, ενημερώσεις σε πραγματικό χρόνο, και πρόγνωση 7 ημερών για οποιαδήποτε τοποθεσία εντός μιας πόλης. Επιπρόσθετα, χρησιμοποιούμε κλιματικές προβολές για την εκτίμηση θερμοκρασίας αέρα και υετού σε διαφορετικούς μελλοντικούς χρονικούς ορίζοντες (πχ. έως το 2050) υπολογίζοντας βάσει διαφορετικών σεναρίων εκπομπών ρύπων.
Πολλαπλές διεπιφάνειες
Τα προϊόντα μας είναι διαθέσιμα μέσω API, FTP server, web και mobile app, και παρέχουν τη δυνατότητα εύκολης plug-and-play πρόσβασης σε μια ευρεία γκάμα εφαρμογών.
Plug&play προσέγγιση για σύγχρονες πόλεις
Σύγχρονο δίκτυο μετρήσεων υψηλής ανάλυσης
Το πρώτο βήμα στην ανάπτυξη ενός συστήματος αστικού κλίματος είναι η εγκατάσταση ενός δικτύου μετεωρολογικών αισθητήρων (θερμοκρασία αέρα, σχετική υγρασία, υετός, κτλ.) εντός της πόλης. Το meteoblue έχει αναπτύξει διάφορα εργαλεία για την πρόσβαση στις καλύτερες τοποθεσίες αισθητήρων εντός και πέριξ μιας πόλης. Μόλις ολοκληρωθεί η εγκατάσταση των αισθητήρων, μπορεί να ξεκινήσει η λήψη μετεωρολογικών δεδομένων σε πραγματικό χρόνο μέσω API, web, FTP ή mobile app. Τα μετεωρολογικά δεδομένα ελέγχονται ποιοτικά και διορθώνονται, πχ. στην περίπτωση που υπάρξουν σφάλματα στις μετρήσεις ακτινοβολίας. Το δίκτυο αισθητήρων παίζει κύριο ρόλο στην παροχή αξιόπιστων πληροφοριών για τη διαχείριση περιοριστικών μέτρων σχετικά με τυχόν αλλαγές στο αστικό κλίμα.
Χαρτογράφηση τοπικών κλιματικών ζωνών για οποιαδήποτε πόλη στον κόσμο
Το meteoblue προσφέρει χαρτογράφηση τοπικών κλιματικών ζωνών για οποιαδήποτε πόλη στον κόσμο. Ένας χάρτης κλιματικής ζώνης δημιουργείται από δορυφορικές εικόνες με οριζόντια ανάλυση 10m. Οι πληροφορίες που αφορούν την τοπική κλιματική ζώνη αποτελούν τη βάση για την τοποθέτηση αισθητήρων, για στατιστική ανάλυση, καθώς και για την επαλήθευση και βελτίωση του μοντέλου.
Μικρής κλίμακας μοντελοποίηση μετεωρολογικών μεταβλητών
Το meteoblue υπολογίζει μικρής κλίμακας πεδία μετεωρολογικών μεταβλητών για πόλεις με οριζόντια ανάλυση 10m για κάθε χρονικό βήμα μέτρησης 15 λεπτών. Τα meteoblue μοντέλα αστικού κλίματος παρεμβάλλουν τοποθεσίες μεταξύ των τοποθεσιών αισθητήρων με ειδικές τεχνικές που βασίζονται σε δεδομένα από δορυφόρους καθώς και σε ψηφιακά μοντέλα επιφανείας και υψομέτρου. Η θερμοκρασία αέρα, η κατακρήμνιση, η ταχύτητα και η κατεύθυνση των ανέμων, αξιολογούνται για οποιαδήποτε τοποθεσία στην πόλη, φέρνοντας τη μετεωρολογική πληροφόρηση σε κάθε πόρτα. Βάσει του μικρής κλίμακας πεδίου θερμοκρασίας αέρα, εντοπίζονται οι αστικές θερμικές νησίδες καθώς και οι ψυχρές εισροές. Επιπρόσθετα, προειδοποιήσεις για πλημμυρικά φαινόμενα και χαλάζι, που σχετίζονται με μια πόλη, είναι δυνατό να δημιουργηθούν βάσει υψηλής ανάλυσης δεδομένων κατακρήμνισης. Η ατμοσφαιρική ρύπανση αξιολογείται αυτόματα χάρις στον συνδυασμό τοπικών πηγών ατμοσφαιρικής ρύπανσης και τρισδιάστατων υπολογισμών ανέμου.
Το έργο αυτό έχει λάβει χρηματοδότηση από το πρόγραμμα "Horizon 2020 Research and Innovation Programme" της Ευρωπαϊκής Ένωσης στο πλαίσιο της συμφωνίας επιχορήγησης 101094070.
Υψηλή υπολογιστική ισχύς από το υψηλών αποδόσεων meteoblue δίκτυο υπολογιστών
Το meteoblue τρέχει μοντέλα αστικού κλίματος σε μια εξαιρετική οριζόντια ανάλυση έως και 0,5m (δες συντελεστή προβολής ουρανού, sky view factor, στα δεξιά). Ο συντελεστής προβολής ουρανού εκφράζει την αναλογία του ουρανού που είναι ορατή από ένα σημείο σε μια επιφάνεια. Οι δρόμοι ή οι περιοχές που είναι καλυμμένες με δέντρα έχουν χαμηλό συντελεστή προβολής ουρανού σε αντίθεση με τον υψηλό συντελεστή προβολής ουρανού που έχουν οι ανοιχτοί χώροι και οι ταράτσες των κτιρίων. Οι υπολογισμοί του μοντέλου απαιτούν σημαντική υπολογιστική ισχύ. Τα ιστορικά δεδομένα, η άμεση πρόγνωση (nowcast), η πρόγνωση 7 ημερών, καθώς και οι κλιματικές προβολές, τα πάντα υπολογίζονται για οποιοδήποτε σημείο στην πόλη και αποθηκεύονται στο δίκτυο του meteoblue.
Υψηλής ακρίβειας μοντέλα αστικού κλίματος
Τα meteoblue μοντέλα αστικού κλίματος αποδίδουν καλύτερα από 1°C για την τεχνική χωρικής παρεμβολής (spatial interpolation technique) με μειωμένη πιθανότητα σφάλματος όταν χρησιμοποιούνται περισσότεροι σταθμοί. Μπορούμε να υπολογίσουμε τον αριθμό των απαιτούμενων σταθμών για την επίτευξη της επιθυμητής ακρίβειας των δεδομένων του μοντέλου. Βάσει των ήδη υπαρχουσών επαληθεύσεών μας, εκτιμάται ότι μπορεί να επιτευχθεί ακρίβεια 1,2°C για θερμοκρασία άερα.
Q&A
Τι είναι το αστικό κλίμα;
Το αστικό κλίμα ορίζεται ως "τοπικό κλίμα το οποίο διαφέρει απ' αυτό στις γειτονικές αγροτικές περιοχές, ως αποτέλεσμα της αστικής ανάπτυξης". Αυτό σημαίνει ότι η θερμοκρασία του αέρα, η κατακρήμνιση, η συγκέντρωση ατμοσφαιρικών ρύπων, και η ταχύτητα του ανέμου, συχνά διαφέρουν από τις γειτονικές περιοχές πέριξ της πόλης. Οι διαφορές στη θερμοκρασία αέρα μεταξύ μιας πόλης και των γειτονικών περιοχών της μπορεί να φτάσει έως και τους 10 °C κατά τη διάρκεια της νύχτας. Επίσης, έχει ήδη τεκμηριωθεί η επίδραση των πόλεων στην ένταση της κατακρήμνισης και στα πεδία των ανέμων.
Γιατί οι πόλεις θερμαίνονται, όμως δε ψύχονται με την ίδια ένταση;
Οι πόλεις χαρακτηρίζονται από πυκνοκατοικημένες περιοχές και στεγανοποιήσεις επιφανειών. Αυτό οδηγεί σε υψηλότερες θερμοκρασίες αέρα και σε μειωμένες ταχύτητες ανέμου. Τα κτίρια και οι δρόμοι έχουν την τάση να αποθηκεύουν την ηλιακή ενέργεια κατά τη διάρκεια της ημέρας και να την απελευθερώνουν υπό τη μορφή θερμότητας κατά τη διάρκεια της νύχτας. Οι ταχύτητες του ανέμου, οι οποίες λειτουργούν ως είδος εξαερισμού της πόλης, συχνά μειώνονται λόγω των κτιρίων και των μεγάλων κατασκευών. Η βλάστηση, όπως τα αστικά δέντρα ή οι χώροι πρασίνου, που θα μπορούσαν να προσφέρουν σκίαση και δροσιά μέσω των υδρατμών, ενδέχεται να μην επαρκεί ή να μην υπάρχει καν.
Ποιες είναι οι συνέπειες;
Τα κύματα καύσωνα επηρεάζουν συνήθως τους ηλικιωμένους και όσους ανήκουν στις ευπαθείς ομάδες. Μάλιστα, οι καρδιαγγειακές παθήσεις αυξάνουν τον κίνδυνο θανάτου κατά τη διάρκεια περιόδων καύσωνα. Οι αυξανόμενες θερμοκρασίες επίσης αυξάνουν τον αριθμό και την ένταση υετού. Η αυξημένη ένταση υετού οδηγεί σε μεγάλα προβλήματα, όπως πλημμυρικά φαινόμενα, των οποίων οι επιπτώσεις είναι σαφώς πιο σοβαρές απ' ότι στην ύπαιθρο. Σημαντική αρνητική επίπτωση στην εκδήλωση πλημμυρικών φαινομένων έχουν οι στεγανοποιήσεις των επιφανειών που εμποδίζουν την απορρόφηση του νερού από το έδαφος. Το αποχετευτικό σύστημα προσφέρει μόνο μια περιορισμένη αποσυμφόρηση των μεγάλων όγκων νερού βροχής και ελοχεύει πάντα ο κίνδυνος να πλημμυρίσει και το αποχετευτικό σύστημα εάν η κατακρήμνιση ξεπεράσει την ικανότητα απορρόφησης. Η ολοένα και αυξανόμενη συχνότητα εκδηλώσεων ισχυρών φαινομένων, όπως βροχοπτώσεις και χαλαζοπτώσεις, είναι λογικό και επόμενο να απαιτούν ολοένα και μεγαλύτερα έργα προστασίας και προφύλαξης, ενώ, παράλληλα, εκτοξεύουν στα ύψη το κόστος ασφαλίσεων, λόγω των πολλών και σοβαρών ζημιών που μπορούν να προκαλέσουν στις υποδομές τις πόλεις, καθώς και στις περιουσίες των κατοίκων.
Πώς μπορεί να γίνει καλύτερη πρόγνωση του αστικού κλίματος και των επιπτώσεών του;
Το πρώτο βήμα για την καλύτερη κατανόηση του αστικού κλίματος και των πιθανών αλλαγών του στο μέλλον, είναι η εγκατάσταση ενός σύγχρονου δικτύου αισθητήρων σε κατάλληλες τοποθεσίες εντός της πόλης για τη μέτρηση και αποθήκευση ωριαίων δεδομένων διαφόρων μετεωρολογικών μεταβλητών, όπως η θερμοκρασία αέρα, η κατακρήμνιση, κλπ. Βάσει αυτών των δεδομένων, ειδικά μοντέλα αστικού κλίματος θα συμπληρώσουν τα κενά μεταξύ των μετρήσεων και θα δημιουργήσουν ένα ολοκληρωμένο πληροφοριακό σύστημα κλίματος για την πόλη. Στη συνέχεια, αυτό το σύστημα θα μπορεί να παράγει χάρτες κινδύνου και να προβαίνει σε αξιολογήσεις, καθώς και προγνώσεις, προειδοποιήσεις, και σενάρια σχεδιασμού. Το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ενημέρωση των πολιτών, την υποστήριξη στη λήψη αποφάσεων, καθώς και να βοηθήσει στην ανάπτυξη σχεδιασμού και δράσεων για τη βελτίωση του αστικού κλίματος.
Συνεργάτες
Επιστημονικοί συνεργάτες
Μετεωρολογική αισθητήρες
Συνεργάτης στη Ζυρίχη
Συνεργάτης στη Βασιλεία
Συνεργάτης στο Ταλίν
