Kaupunkisäämallit vertailussa

Ilmatieteen laitos osallistui kansainväliseen tutkimukseen, jossa testattiin kolmea eri kaupunkimeteorologian ennustamismallia. Mallit on suunniteltu rakennusten lämmitys- ja jäähdytystarpeen ennustamiseen sekä ilmastonmuutoksen vaikutusten arviointiin. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että mallit osaavat kuvata kaupunkien sää- ja ilmasto-oloja pääosin hyvin. Tärkeäksi todettiin kuvata malleissa oletetut rakennusmateriaalien lämpöominaisuudet mahdollisimman realistisesti.

Sää- ja ilmasto-olot kaupungissa poikkeavat ympäröivän maaseudun oloista, koska rakentaminen muuttaa maanpinnan ominaisuuksia monin tavoin. Tärkeitä eroja maalaismaisemaan ovat kaupungin suuri rosoisuus, tummat ja vettä läpäisemättömät päällystetyt pinnat, rakenteiden lämmönvarauskyky, sekä liikenteen ja muun toiminnan lämmittävä vaikutus.

Alueellisissa säämalleissa kaupunkialueiden ja ilmakehän vuorovaikutuksia kuvataan tarkoitusta varten kehitettyjen kaupunkimallien avulla. Esimerkiksi Ilmatieteen laitoksen mallissa huomioidaan muun muassa rakennusten korkeus ja sijoittelu, rakennusmateriaalien ja katupäällysteiden säteily- ja lämpöominaisuudet, sekä liikenteestä, teollisuudesta ja rakennusten lämmityksestä syntyvä lämmitys. Näistä jälkimmäinen kuuluu mallin ennustamiin muuttujiin.

Äskettäin julkaistussa tutkimuksessa seitsemästä tutkimuslaitoksesta koottu tutkimusryhmä testasi kolmea kaupunkimeteorologian simulointimallia Helsingissä. Vuoden mittaisessa vertailussa mallit selvisivät pääosin hyvin, mutta kehittämistarpeitakin löydettiin. Talvikaudella tulokset osoittautuivat herkiksi rakennusmateriaalien lämpöominaisuuksille sekä liikenteen ja muun toiminnan lämmittävälle vaikutukselle. Keväällä lumipeitteen realistinen kuvaus maassa ja katoilla osoittautui tärkeäksi, ja kasvukauden aikana korostuu viheralueiden merkitys.

Vertailussa tarkasteltiin pinnan lämpötaloutta sekä ilman lämpötilan jakaumaa lähellä pintaa. Kaupunkimallien tuloksia verrattiin Helsingin Kumpulassa ja keskustassa tehtyihin mittauksiin, joita on kerätty Helsingin yliopiston ja Ilmatieteen laitoksen ylläpitämiltä mittausasemilta. Testatut mallit olivat Helsingin yliopistossa ja Readingin yliopistossa yhdessä kehitetty Surface Urban Energy and Water Balance Scheme (SUEWS), Eurooppalaisessa konsortiossa kehitetty Surface Externalisée (SURFEX), jota käytetään Ilmatieteen laitoksen säämallissa, sekä Yhdysvalloissa kehitetty Community Land Model (CLM).

Tutkimukseen osallistuivat Helsingin yliopisto, Ilmatieteen laitos, Katholieke Universiteit Leuven (Belgia), University of Reading, National Center for Atmospheric Research (Yhdysvallat), Obukhov Institute for Atmospheric Physics (Venäjä) ja CNRM–GAME (Ranska). Tutkimuksen koordinoinnista vastasi Helsingin yliopisto. Näiden laitosten lisäksi tutkimusta rahoitti Suomen akatemia, Euroopan unioni sekä Belgian Flaamilainen paikallishallinto. Keskustan mittaukset suoritettiin Sokos Hotel Tornin kiinteistössä.

Lisätietoa

Ryhmäpäällikkö Carl Fortelius, Ilmatieteen laitos, etunimi.sukunimi@fmi.fi, puh. 029 539 4130

Tutkimus on julkistu Q.J.R. Meteor. Soc.-lehdessä:

Karsisto, P., Fortelius, C., Demuzere, M., Grimmond, C. S. B., Oleson, K. W., Kouznetsov, R., Masson, V. and Järvi, L. (2015), Seasonal surface urban energy balance and wintertime stability simulated using three land-surface models in the high-latitude city Helsinki. Q.J.R. Meteorol.Soc.. doi:10.1002/qj.2659http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/qj.2659/abstract