Väitös: Kaupunkisuunnittelulla voidaan vaikuttaa katutason ilmanlaatuun
Kuva: Adobe Stock.Väitöskirjassa tutkittiin kaupunkisuunnittelun, meteorologisten olosuhteiden sekä aerosolihiukkasten muuntumisen merkitystä kaupunkien ilmanlaatuun. Altistuminen ilmansaasteille, etenkin aerosolihiukkasille, on terveydelle haitallista, sillä se aiheuttaa hengitys- ja verenkiertoelimistön sairauksia ja johtaa vuosittain noin kolmeen miljoonaan ennenaikaiseen kuolemaan.
Tutkimuksessa meteorologiset olosuhteet, jotka määräävät ilmansaasteiden leviämistä pois katukuiluista, osoittautuivat katutason ilmanlaadun kannalta merkittävimmäksi tekijäksi ilmansaasteiden päästöjen lisäksi. Kaupunkiympäristössä rakennukset ja katupuut muokkaavat kuitenkin tuulioloja paitsi hidastamalla tuulta, myös tehden siitä hyvin vaihtelevaa. Katukuilussa etenkin tuulensuunnalla on suuri merkitys katutason tuuliolosuhteisiin. Ilmansaasteet leviävät tuulen mukana ja näin ollen ilmansaasteiden pitoisuudet vaihtelevat hyvin voimakkaasti jopa yksittäisellä kadulla.
Ilmansaasteiden tehokas leviäminen on tärkeintä hyvälle ilmanlaadulle
Osana väitöstyötä tarkasteltiin, tulisiko aerosolihiukkasten muuntuminen ilmakehässä huomioida kaupunki-ilmanlaatumallinnuksessa. Tulokset osoittivat, että aerosolihiukkasten asettumisen erilaisille pinnoille ja kasvillisuuteen vähentää aerosolihiukkasten kokonaislukumäärää jopa yli 20 prosenttia, kun taas kaasujen tiivistyminen lisää hiukkasten massaa jopa 10 prosenttia. Aerosolihiukkaset voivat asettua katupuiden lehvästöön, mikä pienentää hiukkaspitoisuuksia. Kuitenkin perinteisesti kadun keskelle asetetut katupuut heikentävät ilmansaasteiden leviämistä ja ovat näin ollen kokonaisvaikutukseltaan haitaksi katutason ilmanlaadulle.
Rakennusten ja katupuiden korkeusvaihtelu eduksi
Mallilla tutkittiin myös kaupunkisuunnittelun vaikutusta ilmansaasteiden leviämiseen. Realistiset kaupunkisuunnitteluratkaisut saatiin Helsingin kaupungin kaupunkiympäristön toimialan suunnittelijoilta. Tutkimuksessa havaittiin, että sekä rakennusten että katupuiden korkeusvaihtelu tehostaa katukuilujen tuulettumista ilmansaasteista ja parantaa katutason ilmanlaatua. Lisäksi lyhyemmät katukuilut osoittautuivat ilmanlaadulle suotuisemmiksi.
Uusi työkalu mahdollistaa entistä tarkemman kaupunki-ilmanlaatumallinnuksen
Tämä uusi ja avoimesti saatavilla olevan mallinnustyökalu tukee kaupunkisuunnittelua sekä tuottaa aineistoa ilmansaasteiden altistustutkimukseen ja mittausverkoston kehittämiseen. Lisäksi tämän yksityiskohtaisen mallin avulla voidaan kehittää laskennallisesti kevyempiä mallinnustyökaluja.
Toteutettu mallinnus vaatii suurta laskentakapasiteettia supertietokoneympäristössä. Tämän työn simulaatiot vaativat keskimäärin neljääsataa prosessoriydintä samanaikaisesti, kun kannettava tietokone sisältää tyypillisesti vain alle kymmenen prosessoriydintä.
Väitöskirja tarkastettiin menestyksekkäästi 17.12. Helsingissä
Mona Kurpan väitöskirja ”Novel large-eddy simulation modelling for urban air quality” tarkastettiin Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa 17.12.2020.
Vastaväittäjänä toimi professori Silvana Di Sabatino (Bolognan yliopisto, Italia) ja kustoksena toimi apulaisprofessori Leena Järvi.
Lisätietoja:
Tutkija Mona Kurppa, Ilmatieteen laitos, mona.kurppa@fmi.fi, 0400991944
Väitöskirja on saatavilla Helda-palvelussa: http://hdl.handle.net/10138/321947