TELEPÜLÉSÖKOLÓGIA - TELEPÜLÉSI KÖRNYEZETMINİSÉG. 1. Bevezetés

TELEPÜLÉSÖKOLÓGIA - TELEPÜLÉSI KÖRNYEZETMINİSÉG _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Dr. Szegedi Sándor1 A Nagyerdı hatása a városi hısziget térszerkezetére Debrecenben 1. Bevezetés A városokban – méretüktıl függı mértékben – a meteorológiai elemek módosulnak a környezı területekhez képest: a városok saját éghajlatot alakítanak ki. A városi hısziget – a város és a környezı terület közötti hımérsékleti különbség – legerısebben derült, szélcsendes éjszakákon, anticiklonális makroszinoptikus helyzetekben alakul ki. Ilyenkor a városi és vidéki területek eltérı borítású, beépítési, hıgazdálkodási tulajdonságokkal rendelkezı felszínei okozzák az eltérı felmelegedést. A városban a nagykiterjedéső mesterséges felszínek az éjszaka során a talaj feletti légkörbe sugározzák vissza a nappal elnyelt hıt, ami napnyugta után jelentısen melegebbé teheti a város levegıjét a környezı beépítetlen területekhez képest (LANDSBERG, H. E. 1981; OKE, T. R. 1973), így a városi hısziget fejlıdése sajátos idı és térbeli jellegzetességeket mutat: legerısebb kifejlıdését általában napnyugta után 3-5 órával, éri el majd gyengülni kezd (OKE, T. R. 1997; UNGER, J. 1996). A hısziget térbeli képét az adott település beépítési viszonyai határozzák meg. Ennek alapján általánosságban annyi állapítható meg, hogy a peremek felıl a városközpont felé – a beépítés sőrőségével párhuzamosan – növekszik a hısziget intenzitása, vagyis a bel- és külterület közti hımérsékleti különbség. A beépített területek közé ékelt zöldterületeken a hısziget intenzitás kisebb a szomszédos területekhez viszonyítva, mivel ezek a természeteshez közelebb álló felszínborítással rendelkezı területek a hımérsékletjárás szempontjából is a természetes felszínekhez hasonlatosabb módon viselkednek. A jelenséget a nemzetközi irodalomban Park Cool Island (PCI), vagyis park hideg sziget néven szerepel (SPROKEN-SMITH, R. A. – OKE, T. R. 1998; BACCI L. et al. 2000). Intenzitását a városközpont és a park léghımérséklete közötti különbség nagyságával jellemezhetjük. Azt, hogy a beépített terület és a zöldfelületek közt milyen mértékő és idıbeli dinamikájú a hımérsékleti különbség a zöldfelületek jellemzıi határozzák meg. A parkok nagysága fontos tényezı, mivel a perem hatás a park szélsı fái magasságának 2,2 3,5 szereséig terjed ki vízszintesen, így, a megfigyelések szerint, (SPROKEN-SMITH, R. A. – OKE, T. R. 1998) ahhoz, hogy a park hőtı hatást fejthessen ki, vízszintes kiterjedése ennek legalább kétszerese kell, hogy legyen. A megfelelıen nagy kiterjedéső parkok belsı részén felhalmozódó nagy mennyiségő hővös levegı termikus cirkulációt indít meg a szomszédos beépített terület felé, nyáron kedvezı, hőtı hatást gyakorolva arra. A füves parkok hőtı hatása a vizsgálatok szerint kb. egy park szélességnyi távolságon belül érvényesül (SPROKEN-SMITH R. A. – OKE, T. R. 1998). Fontos, hogy a park uralkodóan fákkal, vagy fővel borított. A füves parkokban az égboltláthatóság mértéke nagy, ezért a városon kívüli füves területekhez hasonlatosan a felszín és a levegı napközben gyorsan melegszik, éjjel gyorsan hől. Ezzel ellentétben az uralkodóan fás parkokban az égboltláthatóság kisebb, ami napközben a gyengébb besugárzás miatt csökkenti a felmelegedést, tehát elısegíti a hideg sziget kialakulását, míg éjjel a gyengébb kisugárzás révén csökkenti a lehőlés mértékét, vagyis gyengíti a park hideg sziget jelenséget. Az öntözött parkokban a látens hıelvonás miatt kisebb a levegı felmelegedése, ami elsısorban napközben kedvez a hideg sziget kialakulásának. Az erdıben, és hozzá hasonlóan a fás parkokban, a vegetációs periódusban a sugárzás nem elsıdlegesen a talajszintben nyelıdik el, hanem a lombkorona felsı részében. A téli félévben 1

Dr. Szegedi Sándor Debreceni Egyetem, TEK, Meteorológiai Tanszék, Debrecen E-mail: [email protected]

122


a törzstérben és a talajfelszínen is kialakul egy-egy aktív felszín. Ehhez hasonlóan a sőrő beépítéső városi területen a talajfelszín mellett tetık szintjében is alakul ki egy sugárzáselnyelı aktív felszín. A városi környezetben elhelyezkedı zöldfelületek, erdıfoltok tehát kedvezı irányba módosíthatják, mérsékelhetik a városklíma kedvezıtlen hatásait. Ebbıl a szempontból kitüntetett jelentıséggel rendelkezik a Nagyerdei Park, az 1939-ben, hazánk elsı természetvédelmi területeként védetté nyilvánított Debreceni Nagyerdı városon belüli része. Városklíma vizsgálataink során ezért szenteltünk e területnek kitüntetett figyelmet. Az volt a cél, hogy az év egészére, a főtési és nem főtési félévre vonatkozóan (ami közelítıen egybe esik a vegetációs idıszakkal) meghatározzuk a Nagyerdei Park városklímát módosító hatásának jellegét és mértékét. 2. A kutatási terület Debrecen síksági fekvése, ahol a domborzat zavaró hatása nem érvényesül, valamint az, hogy a várost nem szeli át folyó, kedvez a hısziget kialakulásának. A város beépítési szerkezete sajátosan féloldalas, ami a hısziget kialakulása szempontjából is érdekes feltételeket teremt. A város keleti részén a kertes családiházas beépítés dominál, míg a nyugati oldalon a lakótelepek 4-14 emeletes panelházai uralkodnak. A zöldfelületek aránya keleti oldalon uralkodóan 50% feletti, míg Nyugaton 25-50% között van (1. ábra).

1.ábra. A vizsgált terület és a Nagyerdei Park elhelyezkedése Debrecenben, valamint a zöldfelületek aránya a kutatási területen Az x-ek a park hideg sziget intenzitás kiszámításánál városközponti és parki területként figyelembe vett grideket jelölik.

123


A városközpont is jellegzetes képet mutat, mivel ott a legalacsonyabb a zöldfelületek aránya (25% alatt), de az épületek csak 3-4 emelet magasak. Ez határozza meg a sugárzást elnyelı, a levegı felmelegedésében kulcsszerepet játszó aktív felszínek jellegzetességeit. A városközpontban a horizontális aktív felszínek vannak túlsúlyban, míg a lakótelepeken meghatározóak a függıleges aktív felszínek a viszonylag alacsonyabb mesterséges talajfedés mellett. A város déli részén elterülı ipari területeken szintén alacsony, 50% alatti a zöldfelületek aránya, a vertikális tagoltság ugyanakkor nem jelentıs. A vizsgált területbe Északon a Nagyerdei Park tartozik bele (1. ábra). Nagy kiterjedéső zöldfelületekkel rendelkezı közintézmények találhatók a területén. Ez az elızı területek ellenpontjaként a mesterséges aktív felszínek kis arányával (a zöldfelületek aránya 75% feletti) tőnik ki a várostól északi irányban elterülı Nagyerdıvel teremtve kapcsolatot. A mérések során az volt a cél, hogy megállapítsuk a városon kívüli viszonyítási területhez képest fennálló hımérsékleti különbségeket a város területén a hısziget maximális kifejlıdése idején, különös tekintettel a Nagyeredei park hıszigetet csökkentı hatásának megfigyelésére. Ezért, egy Debrecen összefüggıen beépített, több mint 25 km2 kiterjedéső részét lefedı gridhálózatot készítettünk. Az EOTR 1:10.000-es méretarányú térkép hálózatát negyedelve jutottunk 0,5x0,5 km mérető gridekhez (1. ábra). A méréseket mobil technikával hajtottuk végre, hogy az egész vizsgált területre vonatkozóan kaphassunk eredményeket. Két útvonalat jelöltünk ki a város északi és déli részén. Egy-egy gépkocsi haladt végig párhuzamosan a déli és északi útvonalon oda, és a gridek fordított sorrendjében visszafelé. Ez lehetıvé tette, hogy az oda és visszaúton mért eredmények átlagolása útján azonos idıpontra, a mérés középidejére (az ún. referencia idıre) vonatkozó, így összehasonlítható eredményekhez juthassunk. A gépkocsikra Logit típusú, digitális adatgyőjtıvel összekötött, hıvédı pajzzsal ellátott ellenállás-hımérıket szereltünk fel, a tetıre elıre kinyújtva. A mőszereket 10 másodperces mintavételre állítottuk be. A méréseket úgy idızítettük, hogy a város területén a város és külterület közötti legnagyobb hımérsékleti különbség idején, napnyugta után 3-5 órával legyen a mérés középideje. 3. Eredmények Az éves átlagos maximális hısziget intenzitás 2,3°C volt a mérési idıszak során (2/a ábra). A területi kép alapvetıen megfelelt a beépített területek és zöldfelületek megoszlásának, de a nagytérségi idıjárási helyzetek határozták meg a hısziget nagyságát, valamint a légmozgások módosították az alakját.

2/a ábra. A hısziget területi képe a vizsgált idıszakban (a hısziget intenzitási értékek °C-ban adottak).

124

2/b ábra. A hısziget területi képe a főtési félévben (a hısziget intenzitási értékek °C-ban adottak).

2/c ábra. A hısziget területi képe a nem főtési félévben (a hısziget intenzitási értékek °C-ban adottak).


A legerısebb hısziget a város geometriai középpontja környéke helyett DNy-ra eltolva jelentkezik. Ami az uralkodó ÉK- i szél és a beépítés sajátos megoszlásának következménye Ny-on a lakótelepek túlsúlyával, Keleten kertes-családiházas lakónegyedekkel, Északon a Nagyerdei Parkkal. A hısziget kialakulása szempontjából ideális, anticiklonális idıjárási helyzetekben, derült, tartósan szélcsendes idıben a hısziget szerkezete a beépítéshez igazodik. A lakótelepek, ipari területek alközpontokként jelennek meg az intenzitási térképeken, mivel nagy a mesterséges vízszintes és függıleges aktív felszínek kiterjedése. A K-i oldalon egyenletesen csökken az intenzitás a kertes családiházas övezetben, párhuzamosan a zöldfelületek arányának növekedésével. A Nagyerdei Park hővös foltként jelenik meg az intenzitási térképeken. A vizsgált terület peremén a Nagyerdei Parknál az éves átlagos maximális intenzitás közel 0°C, tehát megközelíti a külterületen jellemzı értéket. Az erdı beépített környezetét is átlag kb. 1-1.3°C-kal hidegebbé teszi. A legnagyobb horizontális hımérsékleti gradiens (0,5°C/100 m), tehát itt jellemzı. A kutatási idıszak egészére az átlagos park hideg sziget intenzitás 1,9°C-ot ért el (1. táblázat). 1. táblázat. Az átlagos maximális és az eseti maximális horizontális hımérsékleti gradiensek és a park hideg sziget intenzitás értékei (°C) a Nagyerdın a teljes mérési idıszakban, a főtési-, a nemfőtési félévben valamint egy kedvezı (2002. 08. 21.) és egy kedvezıtlen feltételek (200. 03. 05.) között végrehajtott mérés idején.

Horizintális hımérsékleti gradiens (°C/100m) Park hideg sziget intenzitás (°C)

Év

Nemfőtési félév

Főtési félév

2002. 08. 21.

2003. 03. 05.

0,20

0,20

0,20

0,50

0,10

1,90

2,00

1,80

3,50

0,75

Az abszolút maximális hısziget intenzitást, 5,8 °C-ot a nem főtési félévben mértük. Az, hogy a téli félévben is mértünk 5,5°C-os intenzitást, azt mutatja, hogy nincs jelentıs különbség a két félév közt az abszolút maximum tekintetében. A főtési félévben viszonylag alacsony átlagos maximális hısziget intenzitás volt megfigyelhetı: 2,1°C-ot ért el ez az érték (2/b ábra). Ebben az idıszakban a legkevésbé domináns az ÉK-i áramlás Debrecen térségében, ezért kevésbé markáns a hısziget ÉK-DNy irányú deformációja. A belváros a hısziget központja, míg a nyugati lakótelepek és a déli ipari területek alközpontok voltak. A legnagyobb horizontális hımérsékleti gradiens a Nagyerdın a félév egészére 0,2 °C/100m (1. táblázat). A város „hideg pólusa” a Nagyerdı, ahol 0°C körüli intenzitás volt megfigyelhetı az északi gridekben. A gyakoribb gyenge hıszigetek idején a park hideg sziget jelenség is gyengébben fejlıdött ki: intenzitása 1,8°C volt ebben az idıszakban (1. táblázat). Egy kedvezıtlen feltételek fennállása idején folytatott mérés alkalmával 1°C-os hısziget mellett 0,75°C-os park hideg szigetet rögzítettünk (1. táblázat). Nem főtési félévben az átlagos maximális intenzitás 2.5°C volt (2/c ábra). Ez az éves átlagnál magasabb érték azt jelzi, hogy a nem főtési félévben erısebb hıszigetek fejlıdtek. Tehát az antropogén hıterhelés okozta belterületi hıtöbblet másodlagos szerepet játszott a hısziget kialakulásában a városi felszínek természetestıl eltérı hıgazdálkodásához képest. Ezt a Nagyerdı jellegzetes hısziget intenzitási értékei is alátámasztják. Ebben az idıszakban erısebb a hısziget Ny-i irányú deformációja (uralkodó K, ÉK-i szélirányok). A csúcs a geometriai központtól DDNy-ra helyezkedett el ebben az idıszakban, mivel a nyári félévben meghatározó ÉK-i szél 2-3 m/s sebesség esetén már jelentısen deformálta a hıszigetet. 125


A hővös pólus ismét a Nagyerdı volt, bár ekkor kevésbé hideg, mint a külterület. A lombkorona alatt (egy aktív felszín) egyenletesebb a hımérsékletjárás (gyengébb a hısziget kialakulásáért fıképpen felelıs éjszakai lehőlés), mint a külterületi (szántó/füves) térség felett, tehát ekkor a beépített környezetéhez inkább hasonlóan viselkedett. 0°C alatti intenzitás nem fordult elı, a leghidegebb Nagyerdei parkhoz tartozó északi gridekben 0,3°C alatti intenzitás volt jellemzı. A maximális horizontális hımérsékleti gradiens a félév egészére szintén 0,1°C/100m volt, ugyanakkor, kedvezı feltételek mellett elérte a 0,5°C/100m -t is (1. táblázat). Megvizsgáltuk a park hőtı hatásának térbeli kiterjedését a szomszédos beépített terület irányában. Ehhez a mérési idıszak egészére, a főtési és a nemfőtési félévre vonatkozó hısziget intenzitási térképeken az 1°C-os izoterma futását vettük figyelembe (3. ábra). Ez a vonal mutatja a legerısebb törést a Nagyerdei park térségében. A törés ívének kiinduló és végpontját összekötve meghúztuk azt a vonalat, amit, az izoterma nagyjából felvenne, ha a park módosító hatása nem érvényesülne. Ezután lemértük a két vonal átlagos távolságát a három térképen. A Nagyerdei park hőtı hatását az izotermák futása alapján a park kiterjedésének távolságán belül lehetett követni.

3. ábra. A valódi és a korrigált 1°C-os izoterma futása a park térségében (a vastagított vonal mutatja a korrigált izotermát).

Erısebb hısziget és park hidegsziget esetén a hatás nagyobb, gyengébb hideg szigetnél kisebb távolságon belül érvényesült. Az erısebb hıszigetekkel a városközpont és a nagyerdei park közti nagyobb hımérsékleti kontraszt járt együtt: az átlagos park hideg sziget intenzitás ebben a félévben 2,0°C-ot ért el (1. táblázat). Az év egésze és a két félév között nem mutatkozik azonban jelentıs eltérés a park hideg sziget intenzitások nagyságában, hasonlóan a hısziget intenzitáshoz. Kedvezı feltételek esetén (pl. 2002. 08. 21- én) 4,5°C-os hısziget intenzitás mellett ugyanakkor erıs, 3,5°C-os park hideg szigetet találtunk. 4. Következtetések A debreceni hısziget térbeli jellegzetességeit vizsgálva megállapítottuk: • A városi hısziget és a park hideg sziget megléte Debrecen esetében igazolható. Az éves átlagos maximális hısziget intenzitás elérte a 2,3°C-ot míg az éves átlagos maximális park hideg sziget intenzitás 1,9°C volt a mérési idıszakban. • A hısziget térszerkezete alapvetıen megfelelt a beépített területek és zöldfelületek térbeli megoszlásának, de a nagytérségi idıjárási helyzetek határozták meg a hısziget és a park hideg sziget nagyságát, valamint a légmozgások módosították az alakját. • Az átlagos maximális intenzitás a nem főtési félévben magasabb, mivel ez az idıszak kedvezıbb a hısziget kialakulása szempontjából a gyakoribb anticiklonális helyzeteknek köszönhetıen. • A Nagyerdei Park a város hővös pólusaként mutatkozott a hısziget intenzitási térképeken. Az átlagos maximális horizontális hımérsékleti gradiens az év egészében, a

126


főtési és nemfőtési félévben is 0,1°C/100m volt, azonban erıs hıszigetek idején 0,5°C/100m-es értéket is elért. • Az átlagos park hideg sziget intenzitások a három idıszakban igen hasonlóan alakultak (1.9-1,8-2,0°C), azonban kedvezı feltételek esetén erıs (3,5°C) park hideg szigetek is kialakultak. • A park hőtı hatása a szomszédos beépített területeken a zöldfelületek vízszintes kiterjedésének távolságán belül érvényesült. Köszönetnyilvánítás A kutatás az Országos Tudományos Kutatási Alap támogatásával (OTKA T/034161) valósult meg. Irodalom BACCI, L. – MORABITO, M. – RAPI, B. – BATTISTA, P. 2000: Analysis of urban heat island in the Florentine area (Italy) and application of different biometeorological indexes. 3rd European Conference on Applied Climatology – Tools for the environment and man of the year 2000, 5p. CD-ROM LANDSBERG, H. E. 1981: The Urban Climate. Academic Press, New York–London–Toronto–Sydney, San Francisco, pp. 83-126 OKE, T. R. 1973: City size and the urban heat island. Atm. Env. 7, pp. 769-779 OKE, T. R. 1997: Urban climates and global environmental change – In: Thompson, R. D. – Perry, A. (eds.): Applied climatology, Routledge, London and New York, pp. 273-287 SPRONKEN-SMITH, R. A. – OKE, T. R. 1998: The thermal regime of urban park sin two cities with different summer climates. International Journal of Remote Sensing Vol.19, Issue 11, July 1998, pp. 2085-2104 UNGER, J. 1996: Heat island intensity with different meteorological conditions in a medium-sized town: Szeged, Hungary. Theor. Appl. Climatology, 54, pp. 147-151

127

TELEPÜLÉSÖKOLÓGIA - TELEPÜLÉSI KÖRNYEZETMINİSÉG. 1. Bevezetés

Recommend Documents