ZHODNOCENÍ INDEXU HUMIDEX NA ÚZEMÍ M STA BRNA. eský hydrometeorologický ústav, Kroftova 43, Brno, eská republika

20th International Poster Day Transport of Water, Chemicals and Energy in the Soil-Plant-Atmosphere System Bratislava, 15.11.2012

ZHODNOCENÍ INDEXU HUMIDEX NA ÚZEMÍ M STA BRNA Tomá Litschmann1, Jaroslav Ronovský2 1

2

AMET, Velké Bílovice, eská republika; e-mail: [email protected] eský hydrometeorologický ústav, Kroftova 43, 616 67 Brno, eská republika e-mail: [email protected]

Abstract EVALUATION OF HUMIDEX INDEX IN BRNO. Assessment of the influence of meteorological conditions on the thermal comfort in the environment is most often expressed by temperature-humidity index. Based on measurements of meteorological parameters at eleven stations in the city of Brno in 2010 and 2011, we calculated values of the HUMIDEX index. The results show that at the stations near the center of the city recorded the largest total number of hours with discomfort and towards the edges the number decreases and is lowest in areas with less dense housing on the edges or outside the city. Some days, this order may not be always maintained, and maximum number of hours with discomfort may occur at stations with less built-up surroundings, or at the station Tu any. Discomfort is reached in synoptic situations in which the flow from southern directions is predominant. Considerable discomfort can be expected in situations Bp or B, and SWc2. Key words: thermal comfort, HUMIDEX index, discomfort, synoptic situations

Úvod Teplotn -vlhkostní indexy jsou b n pouívanou charakteristikou, slouící k popisu vlivu meteorologických podmínek na tepelnou pohodu lidí, nacházejících se v daném prostoru. V práci Litschmann, Ronovský (2009) jsme se podrobn ji zabývali jednotlivými indexy pouitelnými v naich podmínkách a s naimi datovými zdroji, v etn jejich aplikace na údaje ze 4 meteorologických stanic na území m sta Brna. Od té doby byla sí rozí ena o dalích 7 ú elových stanic, díky kterým lze provád t detailn jí vyhodnocení. Za vhodnou teplotn -vlhkostní charakteristiku byl zvolený index Humidex. D vodem bylo jeho pouití Tomáem (2012) v rámci stejného projektu na území m sta Olomouce. Tento index je ur itou obdobou ekvivalentní teploty, s ní pracovala v minulých letech na území Slovenska také abajová (Kolektiv, 1979), proto lze íci, e má ji v naich kon inách ur itou tradici.

Materiál a metody Stani ní sí , její údaje byly pouity ke zpracování tohoto p ísp vku, je tvo ena n kolika typy za ízení. Stanice abov esky a Tu any náleí do základní sít HMÚ, zbývající stanice jsou ú elové a byly z ízeny pro pot eby tohoto projektu. Krom stanic Biskupství a Kapucíni, které jsou vybaveny registrátory teploty a vlhkosti vzduchu HOBO ady PRO (Onset Computer), se jedná o stanice typu MeteoUni (AMET, Velké Bílovice), registrující i dalí meteorologické prvky a nam ené údaje p enáejí pomocí sít GSM na webový server. Ve vech p ípadech se jedná o automatické stanice, m ící p ísluné veli iny

431


v desetiminutových intervalech. Bylo vyhodnoceno období let 20102011, protoe poskytovalo ucelené záznamy z nejv tího po tu stanic. Ploné rozmíst ní pouitých stanic ukazuje obr. 1. Lepí p edstavu o lokalizaci a okolí stanic ú elové sít poskytuje obr. 2, na n m jsou jejich fotografie spole n s leteckými snímky p ilehlého okolí. Meteorologické stanice jsou rozmíst ny v centrální ásti m sta s hustou zástavbou (Mendlovo nám stí, Biskupství, Kapucíni, Filozofická fakulta MU, Botanická zahrada, Schodová), v mén zastav ných ástech (Kraví hora, Hroznová), i na jeho okrajích (abov esky, Jundrov). Stanice Tu any je umíst na na ploe letit , mimo zastav né území.

Obr. 1 Mapa rozmíst ní zpracovaných stanic na území m sta Brna

432


Mendlovo nám stí

Jundrov

Botanická zahrada Obr. 2 Fotografie jednotlivých stanic ú elové sít a letecké snímky jejich okolí

433


Filozofická fakulta MU

Hroznová, ÚKZÚZ

Schodová, Ústav geoniky Obr. 2 Fotografie jednotlivých stanic ú elové sít a letecké snímky jejich okolí - pokra ování

434


Kapucíni

Kraví hora

Biskupství, Petrov Obr. 2 Fotografie jednotlivých stanic ú elové sít a letecké snímky jejich okolí - pokra ování

435


Z nam ených hodnot teplot a vlhkostí vzduchu v desetiminutových intervalech byly nejprve vypo ítány hodinové pr m ry, a teprve z hodinových pr m r se vypo ítaly hodnoty indexu Humidex podle vztahu: Humidex = T + (0,5555) · (e 10,0) kde

T = teplota vzduchu [°C] e = aktuální tlak par [hPa]

Hodnoty aktuálního tlaku páry e [hPa] byly vypo ítány z teploty T [°C] a relativní vlhkosti vzduchu [%] podle veobecn známých vztah . P edpokládaný vliv jednotlivých hodnot indexu na tepelnou pohodu obyvatelstva je uveden v tab. 1. V dalím zpracování byl pro kadý den stanoven po et hodin s hodnotami indexu Humidex v rozsahu 30 a 39 (diskomfort se m e objevit u citlivých osob) a nad 40 (zna ný diskomfort, vedoucí k omezení fyzické aktivity). Hodnoty indexu Humidex nad 45 se na ádné ze zpracovaných stanic v daném období nevyskytly, proto bylo zpracování omezeno pouze na tyto dv kategorie. Tab. 1 Kvantifikace jednotlivých hodnot indexu Humidex Hodnota indexu Humidex Vliv na obyvatelstvo 30 - 39 mírné tepelné nepohodlí, diskomfort se m e objevit u citlivých osob 40 - 45 zvýené nepohodlí, je zapot ebí se vyvarovat t lesné námahy, zna ný diskomfort > 45 nebezpe í > 54

nebezpe í úpalu

Dalí zpracování pak bylo zam eno zejména na: vyhodnocení m sí ních a ro ních po t hodin v obou kategoriích pro jednotlivé stanice: pro kadou stanici byl stanovený po et hodin p esahujících hodnotu 30 a hodnotu 40 v daném m síci a roce. Toto vyhodnocení m e poskytnout základní p edstavu o ploném a asovém rozloení jednotlivých kategorií diskomfortu. vyhodnocení po adí jednotlivých stanic v jednotlivých dnech z hlediska po tu hodin s hodnotou indexu Humidex p evyující 30: v kadém dni, v n m se nejmén na devíti stanicích vyskytly nenulové po ty hodin v kategorii diskomfort a vyí, byly stanice se azeny v klesajícím po adí podle po tu hodin. V p ípad , e více stanic vykazovalo stejný po et hodin, bylo jim p i azeno pr m rné po adové íslo. vyhodnocení jednotlivých dn s výskytem diskomfortu z dynamickoklimatologického hlediska: k jednotlivým dn m, v nich se alespo na devíti stanicích vyskytly nenulové po ty hodin s diskomfortem, byly p i azeny synoptické situace podle typizace HMÚ. Vyhodnoceny pak byly etnosti jednotlivých typ v tomto souboru dn .

436


Výsledky a diskuse Ro ní a m sí ní úhrny Prvotní p edstavu o rozloení etnosti výskytu diskomfortních hodnot indexu Humidex na území m sta Brna si lze ud lat z jejich ro ních úhrn . Na obr. 3 a 4 jsou vyneseny po ty vech diskomfortních a zna n diskomfortních hodin v letech 2010 a 2011. Pokud jde o hodiny s diskomfortem nad 30, v obou letech se na stanicích v centru m sta vyskytlo kolem 400 hodin. Jedná se zejména o stanice na Mendlov nám stí, Hroznové, Biskupství, Botanické zahrad , v areálu klátera Kapucín . Nií po et, kolem 370 hodin, se vyskytoval na stanicích na Kraví ho e, Filozofické fakult MU a Schodové, v roce 2010 pak i v abov eskách. Nejnií hodnoty vykazovaly stanice na okraji m sta, Jundrov a Tu any. V roce 2011 byl zaznamenám výrazný úbytek po tu hodin, oproti p edchozímu roku, práv na t chto stanicích a v abov eskách, zatímco na ostatních stanicích, lokalizovaných v m stském centru, se ádná výrazn jí zm na neprojevila. Pokud jde o ro ní hodnoty po tu hodin s výskytem indexu Humidex v kategorii zna ný diskomfort (obr. 4), jejich po et se pohybuje p eván kolem 15 hodin ro n , op t jsou v tí po ty zaznamenány na stanicích uvnit m sta. Na stanicích Jundrov a abov esky se vyskytují minimáln . Zajímavá je lokalita Tu any, na ní byl v roce 2011 zaznamenán relativn zvýený po et hodin s hodnotou indexu v této kategorii. Podrobn jí p edstavu o rozd lení po tu hodin s jednotlivými kategoriemi indexu, ne umo ují ro ní hodnoty, si lze ud lat z m sí ních hodnot pro ob kategorie a jednotlivé roky (obr. 5 a 8). Jak vyplývá z výe uvedeného ro ního p ehledu, na v tin stanic byl po et hodin s jednotlivými kategoriemi indexu v obou letech velmi podobný, avak v roce 2010 se výskyt hodin s hodnotami nad 30 koncentroval do t í letních m síc ( erven a srpen) s maximem v ervenci, zatímco v následujícím roce se po así s diskomfortem vyskytovalo od kv tna do zá í, s maximem v srpnu. Jak je z jednotlivých m sí ních hodnot patrné, nejvyí po ty hodin se vyskytují u stanic Biskupství a Kapucíni, naopak nejnií jsou pozorovány na stanici Jundrov, p ípadn Tu any a abov esky. Po adí jednotlivých stanic vak není ve vech m sících stejné a pravd podobn , v závislosti na n kterých dalích meteorologických podmínkách, se m ní, take nap . v roce 2011 v ervnu a ervenci nebyl zaregistrován nejvyí po et hodin na stanicích Kapucíni a Biskupství, ale na stanici Mendlovo nám stí. Vyhodnocení po adí stanic v jednotlivých dnech Jak bylo popsáno v p edchozím textu, v jednotlivých m sících se po adí dosaeného po tu hodin na stanicích mírn lií. Z tohoto d vodu dolo k rozhodnutí prozkoumat, jak se po adí lií v jednotlivých dnech. V kadém zpracovaném dni byly jednotlivé stanice se azeny sestupn podle po tu hodin s velikostí indexu nad 30 a byla jim p id lena po adová ísla od 1 do 11. Celkem bylo vyhodnoceno 78 dn , v nich se nenulový po et hodin vyskytoval na více ne 9 stanicích. Na obr. 9 jsou histogramy jednotlivých stanic (pro zp ehledn ní nejsou ve form sloupcových graf , ale árových). Z pohledu na tento obrázek lze usoudit, e a koliv relativní pole po tu hodin s indexem Humidex nad 30 v konkrétních dnech se na území m sta Brna m ní, p esto lze stanice rozd lit do n kolika skupin: 1. Stanice s maximem výskytu etností na prvních místech, na nich bývá v jednotlivých dnech dosahován nejvyí po et hodin s indexem nad 30. Jedná se p edevím o stanici Kapucíni, která má nejvyí etnost u po adového ísla 1. P esto byl nejvyí po et hodin na této stanici v rámci celého souboru stanic ze 78 zpracovaných p ípad zaznamenám pouze 19 krát, tj. p iblin v jedné tvrtin p ípad . Se zvyující se hodnotou po adového ísla etnost po tu hodin klesá a v esti dnech dokonce tato stanice skon ila a na sedmém míst . Dalí stanice, pat ící do této skupiny jsou Hroznová, Mendlovo nám stí, Biskupství a Botanická zahrada, je m ly nejvyí etnost u po adového ísla 3 a 4. 2. Do druhé skupiny je mono za adit stanice, u nich se maximum etností vyskytuje p iblin v polovin po adových ísel, nepat í tedy k nejextrémn jím. Zde spadá stanice Filozofická fakulta MU, Kraví hora a abov esky.

437


3. Do t etí skupiny lze za adit stanice, u nich se nejvyí etnost vyskytuje u nejvyích po adových ísel, tj. v tinou mají v daném dni nejmení po et hodin s indexem nad 30. Typickým p edstavitelem této skupiny je stanice Jundrov, u ní je maximum u po adového ísla 10, a a do po adového ísla 5 má nulovou etnost výskytu. Znamená to, e na této stanici nikdy nebyl zaznamenán v rámci daného dne nejvyí po et hodin, ani 5. nejvyí. To ji nelze íci o stanici Tu any, která má sice nejvyí etnost u po adového ísla 11, co sv d í o tom, e se na ní v tinou vyskytuje nejnií po et hodin, avak i u nejniích po adových ísel 14 má etnost výskytu 34 u kadého z nich. Z toho lze zase usuzovat, e za ur itých situací pat í k t m extrémn jím lokalitám s vyím po tem hodin. Do této skupiny pat í také stanice Schodová s nejvyí etností u po adového ísla 10 a nulovým výskytu u ísel 1 a 2. Rozd lení etností jednotlivých hodnot indexu HUMIDEX Pro kadou stanici jsme za zpracované období 20102011vypo ítali pr m r indexu Humidex pro hodiny, kdy jeho velikost p esahovala hodnotu 30. Jak se ukázalo, tyto pr m ry se pohybují ve velmi úzkém intervalu 33,6 0,5. Je z ejmé, e tato charakteristika nem e být uite ná p i zji ování rozdíl mezi jednotlivými stanicemi a proto dolo k zam ení na srovnání jednotlivých histogram , zkonstruovaných z hodinových hodnot indexu. Na obr. 10 jsou vyneseny histogramy etností jednotlivých hodnot indexu Humidex pro jednotlivé stanice. Nejnií po ty hodin u v tiny hodnot indexu jsou pozorovatelné na stanici Jundrov, v n kterých p ípadech jsou vak zaznamenány nií hodnoty u stanice abov esky, pop . Tu any. Nejvyí etnosti u nízkých hodnot indexu se vyskytují u stanice Mendlovo nám stí, avak p i vyích hodnotách nad 36 jsou vyí etnosti u stanic Hroznová a Biskupství. Rozdíl v dob trvání vyích hodnot indexu mezi okrajovou stanicí s nejnií dobou trvání (v tinou Jundrov anebo Tu any) a stanicí v zástavb , naopak s nejdelí dobou trvání (Mendlovo nám., Kapucíni, Hroznová, Biskupství), dosahuje u hodnot indexu 30 p iblin 50 hodin za oba zpracované roky (tj. 25 hodin ro n ), s jeho stoupající hodnotou se rozdíl sniuje, u 35 je to jet 48 hodin avak u 40 ji jenom 23 hodin a u 44 je tento rozdíl zanedbatelný. Stanice Hroznová se sice nachází v oblasti s mén hustou zástavbou, jako je tomu u stanic v centru m sta, leí vak v Pisárecké kotlin , v ní m e docházet, zejména za situací s niími rychlostmi v tru, ke zvyování teploty a tím i ke zvyování hodnoty indexu Humidex proti jiným lokalitám. Názorn to demonstruje obr. 11, na n m jsou zachyceny hodinové teploty vzduchu pro vybrané stanice a délka trvání indexu Humidex nad 30 dne 9. 7. 2010. Tento den panovala typická anticyklonální situace typu A s pr m rnou rychlostí v tru na stanici Hroznová 0,5 m.s1.

438


Výskyt diskomfortu v závislosti na pov trnostních situacích Lze p edpokládat, e výskyt vysokých hodnot indexu Humidex je v ur ité souvislosti s cirkula ními procesy, které se odehrávají nad daným územím. P i adili jsme proto jednotlivým dn m s výskytem diskomfortních hodnot p ísluné pov trnostní situace podle typizace HMÚ. Jak ukazuje obr. 12, spektrum pov trnostních situací pro tyto dny je pom rn omezené a k výskytu diskomfortu dochází p edevím za situací s jiními slokami proud ní v tru. Jsou to jednak situace SWc1, SWc2 a SWa, pop . i Sa, u nich typicky p evládá p íliv teplejího vzduchu od jihozápadu, u typu Sa dokonce p ímo p es St edozemní mo e a Alpy ze Sahary. Druhou výraznou skupinu tvo í typy Bp a B, kdy na p ední stran brázd na území m sta Brna op t vrcholí p íliv teplého vzduchu od jihozápadu. Pokud jde o dny, v nich se vyskytly hodnoty indexu nad 40, tedy v kategorii zna ný diskomfort, výrazn zde p evaují situace Bp, p ípadn B, a SWc2 (cca 85 % vech p ípad ). 45

2010 2011

40 35

po et hodin

30 25 20 15 10 5

Kapucíni

abov esky

Tu any

Kapucíni

abov esky

Tu any

Biskupství

Jundrov

Schodová

Fil. fak.

Hroznová

Kraví hora

Bot. zahrada

Mendlovo nám.

0

Obr. 3 Po ty hodin s velikostí indexu HUMIDEX nad 40

500

2010 2011

450

po et hodin

400

350

300

250

Biskupství

Jundrov

Schodová

Fil. fak.

Hroznová

Kraví hora

Bot. zahrada

Mendlovo nám.

200

Obr. 4 Po ty hodin s velikostí indexu HUMIDEX nad 30

439

20th International Poster Day Transport of Water, Chemicals and Energy in the Soil-Plant-Atmosphere System Bratislava, 15.11.2012 250

Kraví ho ra Kapucíni 200

Bis kup ství T u any

po et hodin

abo v esky Mend lo vo nám.

150

Jundro v Sch od ová Hroznová

100

Bot. zahr. F il. fak. 50

0 6

7

8

m síc

Obr. 5 Po et hodin v jednotlivých m sících roku 2010 s výskytem hodnot indexu HUMIDEX nad 30 v Brn 45

Kraví h ora Kap ucíni

40

Biskupství 35

T u any a bo v esky

po et hodin

30

Mend lovo nám. Jund ro v

25

Sc hod ová Hrozno vá

20

Bo t. zahr. 15

Fil. fak.

10 5 0 6

7

8

m síc

Obr. 6 Po et hodin v jednotlivých m sících roku 2010 s výskytem hodnot indexu HUMIDEX od 40 do 45 (zna ný diskomfort, omezení aktivit) v Brn 200

Kraví ho ra

180

Kapucíni 160

Bis kupství T u any

po et hodin

140

ab o v esky Mend lo vo nám.

120

Jund rov 100

Sch od ová Hroznová

80

Bot. zahr. 60

Fil. fak.

40 20 0 5

6

7

8

9

m síc

Obr. 7 Po et hodin v jednotlivých m sících roku 2011 s výskytem indexu HUMIDEX nad 30 v Brn

440

20th International Poster Day Transport of Water, Chemicals and Energy in the Soil-Plant-Atmosphere System Bratislava, 15.11.2012 25 Kraví hora Kapucíni

20

Biskupství

po et hodin

Tu any abov esky

15

Mendlovo nám. Jundrov Schodová

10

Hroznová Bot. zahr. Fil. fak.

5

0 6

7

8

m síc

Obr. 8 Po et hodin v jednotlivých m sících roku 2011 s výskytem hodnot indexu HUMIDEX od 40 do 45 (zna ný diskomfort, omezení aktivit) v Brn 35 30 Mendel Jundrov Schodová

etnost

25 20

Hroznová

15

Bot. Zahrada Fil. Fak. Kraví hora Kapucíni Biskupství

10

Tu any

5

abov esky

0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

-5 po adí (1 = nejvyí po et hodin)

Obr. 9 etnost po adí jednotlivých stanic z hlediska po tu hodin s velikostí indexu nad 30 v jednotlivých dnech v letech 2011 a 2011

250 Kraví hora Kap ucíni Biskupství T u any abo v esky Mend lo vo ná m. Jund rov Sch od ová Hrozno vá Bo t. zahrad a Fil. fakulta

po et hodin

200

150

100

50

0 30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

HUMIDEX

Obr. 10 etnost hodinových hodnot indexu HUMIDEX pro jednotlivé stanice

441


35

30

teplota [ oC]

25

20

15 Mend lo vo nám . Jund ro v

10

Sch od ová Hroznová 5

Bot. zahr. Fil.fak.

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

ho dina

Obr. 11 Teploty vzduchu a délky trvání indexu HUMIDEX nad 30 na vybraných stanicích dne 9. 7. 2010

2 1 12

W c W al S W c2 S W c1 SW a Sa NEa C Bp B Ap2 Ap1 A

8 6 7 7 1

18

8 3 3 3

Obr. 12 etnost pov trnostních situací, p i nich hodnoty indexu HUMIDEX p esáhly 30

Pouitá literatura Petrovi , ., 1979. Klíma a bioklíma Bratislavy. VEDA, Bratislava, 272 s. Litschmann, T., Ronovský, J., 2009. The incidence of heat index levels in urban areas of Brno. In: Sustainable development and bioclimate: Reviewed Conference Proceedings, Eds. Pribullová and Bi arová. Geophysical Institute of the Slovak Academy of Science and Slovak Bioclimatological Society of the Slovak Academy of Science, Stará Lesná, pp. 205206. ISBN 978-80900450-1-9. Pokladníková, H., Chuchma, F., St eda, T., Ronovský, J., 2009. Výskyt horkých vln a tropických dn v m stském a p ím stském prost edí. In Sborník z 30. konference lov k ve svém pozemském a kosmickém prost edí, Úpice, s. 103109. ISBN 978-80-86303-23-9. Tomá, M., 2012. Letní teploty vzduchu v Olomouci v letech 2010-2011 z hlediska teplotního komfortu lov ka. Meteorologické zprávy, Vol. 65, No. 3, s. 7582. ISSN 0026-1173.

442

ZHODNOCENÍ INDEXU HUMIDEX NA ÚZEMÍ M STA BRNA. eský hydrometeorologický ústav, Kroftova 43, Brno, eská republika

Recommend Documents