Klimat Miasta | Monitorowanie pogody w czasie rzeczywistym
Nowoczesne monitorowanie klimatu dla inteligentnych miast
„Miasta należy budować w terenach wiejskich; powietrze jest lepsze.” - Henry Monnier (1799-1877)
Różnice w jakości powietrza między miastem a jego otoczeniem zauważano już w XIX wieku. Miasto ma inny klimat, tak zwany klimat miejski, różniący się od otoczenia pod względem temperatury, wiatru, wilgotności i innych czynników meteorologicznych. Obecnie te różnice zwiększają się z powodu zmian klimatycznych.
Nowy miejski system monitorowania klimatu meteoblue umożliwia miastom opracowanie przystępnej cenowo infrastruktury umożliwiającej precyzyjne pomiary, prognozowanie i modelowanie klimatu w mieście w okresie krótszym od jednego roku. Informacje te tworzą wiarygodną bazę informacyjną dla urbanistów, decydentów i mieszkańców.
System jest testowany w Szwajcarii od 2019 r., ewoluował szybko w 2020 r. we współpracy z uniwersytetami i innymi miastami partnerskimi, i obecnie jest już dostępny komercyjnie dla innych miast.
Szwajcarskie miasta Bazylea i Zurych wdrożyły już miejski system monitorowania klimatu meteoblue:
Projekt otrzymał dofinansowanie z unijnego "Programu Badań i Innowacji Horyzont 2020" w ramach umowy grantowej 101004112.
Nasze miasta z mapami cieplnymi
Dlaczego monitorowanie klimatu w mieście jest ważne? Jakie korzyści płyną z tego dla miasta?
Ponad połowa ludności świata mieszka w obszarach miejskich i liczba ta ciągle wzrasta. Rosnąca liczba ludności miast wymaga z kolei większej przestrzeni życiowej i rozwoju infrastruktury. Wraz ze wzrostem gęstości infrastruktury prawdopodobny jest dalszy wzrost temperatury lokalnej, co może wymagać również wprowadzenia zmian w miastach, w których do tej pory nie było to konieczne. Systematyczne, szczegółowe monitorowanie klimatu miasta stanowi podstawę utrzymania lub poprawy jakości życia poprzez podjęcie odpowiednich działań i odpowiednie planowanie urbanistyczne. Mając dostęp do informacji o klimacie miasta, urzędy miejskie mogą świadczyć bardziej efektywne usługi w zakresie kontroli ruchu, zarządzania infrastrukturą drogową, budownictwem, gospodarką wodną itp. Urbaniści, organizatorzy imprez i firmy ubezpieczeniowe mogą korzystać z lepszej oceny ryzyka, na którą wpływają upały, opady, wiatr i inne czynniki.
Zmiany klimatyczne są faktem i nadszedł czas na działanie. Miejski system monitorowania klimatu meteoblue umożliwia miastom podjęcia działań w następujących kwestiach:
Zarządzanie falami upałów
Miejskie wyspy ciepła
Ostrzeżenia przed powodzią i gradem
Zanieczyszczenie powietrza
Scenariusze zmian klimatycznych
Scenariusze urbanistyczne
Monitorowanie na żywo
Funkcje
Wysoka precyzja
Skrupulatna weryfikacja naszych miejskich modeli klimatycznych wykazuje błąd modelu poniżej 1°C dla temperatur obliczonych między stacjami pogodowymi. Dokładność naszej 24-godzinnej prognozy temperatury powietrza wynosi 1,2°C, zatem dostarczamy możliwie najbardziej precyzyjną prognozę.
Wysoka rozdzielczość
Nasze miejskie modele klimatyczne mają rozdzielczość poziomą 10m i określają dynamikę temperatur powietrza i pól prędkości wiatru w mikroskali, dostarczając informacje o warunkach pogodowych dla każdego miejsca.
Sztuczna inteligencja
Miejski system monitorowania klimatu meteoblue wykorzystuje chronioną patentem sztuczną inteligencję do łączenia pomiarów meteorologicznych in-situ z danymi satelitarnymi i numerycznymi modelami prognostycznymi, w celu uzyskania precyzyjnych danych przy użyciu minimalnej liczby czujników w najbardziej ekonomiczny sposób.
Wiele zmiennych meteorologicznych
Oferujemy pomiary różnych zmiennych meteorologicznych (temperatura powietrza, wilgotność względna, opady) i zapewniamy modelowaną prędkość i kierunek wiatru w wysokiej rozdzielczości przestrzennej dla szerokiego zakresu zastosowań.
Bez zakłóceń od historii do prognozy
Oferujemy dane historyczne, aktualizacje w czasie rzeczywistym i 7-dniową prognozę dla dowolnej lokalizacji w mieście. Ponadto wykorzystujemy prognozy klimatyczne do szacowania temperatury powietrza i opadów dla różnych przyszłych zakresów czasowych (np. do 2050 r.) w ramach różnych scenariuszy emisji.
Wiele interfejsów
Nasze produkty są dostępne za pośrednictwem interfejsu API, serwera FTP, aplikacji i aplikacji mobilnej, zapewniając łatwy dostęp typu plug & play dla szerokiej gamy aplikacji.
Podejście Plug & Play dla nowoczesnych miast
Nowoczesna sieć pomiarowa o wysokiej rozdzielczości
Pierwszym krokiem w tworzeniu miejskiego systemu klimatycznego jest instalacja w mieście sieci czujników meteorologicznych (temperatura powietrza, wilgotność względna, opady itp.). Firma meteoblue opracowała kilka narzędzi do wyboru najlepszych lokalizacji czujników w mieście i okolicach. Po zainstalowaniu czujników, dane meteorologiczne można odbierać w czasie rzeczywistym za pośrednictwem interfejsu API, strony internetowej, FTP lub aplikacji mobilnej. Dane meteorologiczne są kontrolowane i korygowane pod kątem np. błędów pomiaru promieniowania. Sieć czujników ma kluczowe znaczenie dla dostarczania wiarygodnych informacji do zarządzania metodami łagodzącymi zmiany klimatu w mieście.
Odwzorowanie lokalnych stref klimatycznych dla dowolnego miasta na świecie
meteoblue dostarcza mapy lokalnych stref klimatycznych dla dowolnego miasta na świecie. Mapę stref klimatycznych generujemy ze zdjęć satelitarnych o rozdzielczości poziomej 10m. Informacje o lokalnych strefach klimatycznych są podstawą do umieszczenia czujnika, analizy statystycznej oraz walidacji i ulepszania modelu.
Modelowanie zmiennych meteorologicznych w małej skali
W meteoblue obliczamy zmienne meteorologiczne dla miast z rozdzielczością poziomą 10m dla każdego 15-minutowego kroku pomiarowego. Miejskie modele klimatyczne meteoblue interpolują lokalizacje pomiędzy lokalizacjami czujników za pomocą specjalnych technik uwzględniających dane z satelitów, a także cyfrowych modeli powierzchni i wysokości. Temperaturę powietrza, opady, prędkość i kierunek wiatru oszacowujemy dla dowolnego miejsca w mieście, dostarczając informacje o pogodzie do każdego miejsca. Na podstawie pola temperatury powietrza w małej skali wykrywamy miejskie wyspy ciepła oraz dopływy zimnego powietrza. Ponadto na podstawie danych o opadach w wysokiej rozdzielczości możemy tworzyć ostrzeżenia o powodziach i gradobiciu dla miast. Zanieczyszczenie powietrza określamy automatycznie poprzez połączenie lokalnych źródeł zanieczyszczenia powietrza z trójwymiarowymi obliczeniami pola wiatru.
Projekt otrzymał dofinansowanie z unijnego "Programu Badań i Innowacji Horyzont 2020" w ramach umowy grantowej 101094070.
Wysoka moc obliczeniowa z wysokowydajnego klastra obliczeniowego meteoblue
Modele klimatyczne dla miast, zarządzane przez meteoblue mają bardzo dobrą rozdzielczość poziomą - do 0,5 m (patrz współczynnik widoku nieba po prawej). Współczynnik widoku nieba określa jaka część nieba jest widoczna z danego punktu na powierzchni. Kaniony uliczne lub obszary pokryte drzewami mają niski współczynnik widoczności nieba, w przeciwieństwie do wysokiego współczynnika widoczności nieba w przestrzeniach otwartych i na dachach budynków. Obliczenia modelowe wymagają znacznej mocy obliczeniowej. Dane historyczne, prognozy aktualne i siedmiodniowe, a także prognozy klimatyczne są obliczane dla dowolnego punktu w mieście i przechowywane w klastrze meteoblue.
Wysoka dokładność modeli klimatycznych miast
Miejskie modele klimatyczne meteoblue mają większą dokładność niż 1°C dla techniki interpolacji przestrzennej, z malejącym błędem przy użyciu większej liczby stacji. Możemy obliczyć liczbę stacji potrzebnych do osiągnięcia pożądanej dokładności modelowanych danych. W oparciu o nasze dotychczasowe weryfikacje, dla naszej całodobowej prognozy dla temperatury powietrza można oczekiwać dokładności 1,2°C.
Q&A
Co to jest klimat miasta?
Klimat miasta określa się jako „klimat lokalny, który w wyniku rozwoju danego miasta różni się od klimatu na sąsiednich obszarach wiejskich.” Oznacza to, że temperatura powietrza, opady, stężenie zanieczyszczeń powietrza i prędkość wiatru często różnią się od otaczających obszarów. Różnice temperatur powietrza między miastem a jego okolicami w nocy mogą sięgać nawet do 10°C. Udokumentowano również wpływ miasta na intensywność opadów i pola wiatru.
Dlaczego miasta mocniej się nagrzewają i mniej się ochładzają?
Miasta charakteryzują się gęsto zabudowanymi obszarami i uszczelnieniem powierzchni. Prowadzi to do wyższych temperatur powietrza i zmniejszenia prędkości wiatru. Budynki i ulice magazynują energię promieniowania słonecznego w ciągu dnia i uwalniają tę energię w postaci ciepła w nocy. Budynki często ograniczają prędkość wiatru, a tym samym wentylację miasta. Roślinność, taka jak miejskie drzewa lub tereny zielone, która mogłaby zapewnić cień i chłód przez parowanie, może być rzadka lub całkowicie jej brak.
Jakie są konsekwencje?
Fale upałów dotykają szczególnie osoby starsze i chore, ponieważ choroby układu krążenia zwiększają zagrożenie śmiercią podczas upałów. Rosnące temperatury zwiększają również liczbę silnych opadów atmosferycznych w miastach, powodując powodzie, których skutki są znacznie bardziej dotkliwe w miastach niż na otwartych terenach wiejskich: uszczelnione powierzchnie miasta zwiększają spływ wody i zapobiegają przedostawaniu się wody deszczowej do gruntu. Kanalizacja zapewnia tylko ograniczony bufor wody deszczowej i może się wylać ze zbiorników w przypadku obfitych opadów. Zwiększone prawdopodobieństwo wystąpienia silnych opadów atmosferycznych i gradu może wymagać dodatkowych usług ubezpieczeniowych ze względu na ogromne szkody, jakie mogą one spowodować w mieście.
Jak lepiej przewidywać klimat miasta i jego skutki?
Pierwszym krokiem do lepszego zrozumienia klimatu miasta i jego ewentualnych przyszłych zmian jest zainstalowanie nowoczesnej sieci czujników w odpowiednich miejscach w mieście, aby mierzyć i przechowywać dane godzinowe temperatury powietrza, opadów atmosferycznych i innych zmiennych. Na podstawie tych danych specjalne modele klimatyczne miasta wypełniają luki między pomiarami i generują kompleksowy system informacji o klimacie miasta. System ten może następnie tworzyć mapy i oceny ryzyka, a także prognozy, ostrzeżenia i scenariusze planowania. System może służyć do informowania mieszkańców, wspierania decydentów i wsparcia w opracowywaniu planów poprawy klimatu w mieście.
Partnerzy
Partnerzy naukowi
Czujniki meteorologiczne
Partner w Zurychu
Partner w Bazylei
Partner w Tallinie
