Posts Tagged ‘Urban heat island’

UHI (Urban heat Island)

15/12/2018

Man har i debatten om den katastrofala globala uppvärmningen, som sedan blev klimatförändringen då väldigt lite synligt inträffade :), också diskuterat inverkan från mänsklig uppvärmning av mätstationerna. Det är lätt att förstå resonemanget bakom UHI d.v.s. värmenedsmutsning av mätstationerna. Om en station då den byggs placeras i orörd natur men där det senare byggs en stad kring mätstationen så verkar det naturligt att uppvärmning av hus, trafik etc. bör värma omgivningen kring termometern som således bör visa en för hög temperatur jämfört med en tvillingtermometer som antas ha placerats ut på en motsvarande plats men som besparats från kringliggande bebyggelse.

Det är självklart att en viss uppvärmning bör gå att observera. Att mäta hur stort UHI felet är, är däremot mycket svårt eftersom felet är beroende av vindriktning, vindstyrka, den omgivande bebyggelsens typ etc. I allmänhet försöker man uppskatta UHI felet som funktion av t.ex. den närliggande stadens storlek jämfört med någon möjligast ostörd station inom några tiotals kilometer från den värmenedsmittade stationen. Notera att om det finns stora vattenytor i närheten av en termometer så kommer vattnet att påverka temperaturen nära stranden. Inverkan från havet går antagligen att se i figuren nedan.

En enkel mätning av UHI i Helsingfors

Jag satte ihop en enkel datalogger baserad på en Arduino Mega 2560 processor. Till processorn anslöt jag ett SD-minneskort och realtidsklocka (RTC).  Programmet skrevs så att data insamlas med ca. en minuts mellanrum under hela experimentet. För varje mätning loggades tid, temperatur och luftfuktighet.

En termometer av typen AM2302 som mäter luftfuktighet och temperatur anslöts till Arduinoprocessorn. Uppgifter på nätet och de angivna tekniska data säger att termometerns precision ligger på ca. +/-0.5 grader, repeterbarheten är ca.  +/- 0.3 grader. Sensord upplösning d.v.s. den minsta skillnaden mellan två mätvärden är 0.1 ⁰C respektive 0.1 % relativ leftfuktighet. I ett ostört slutet rum ligger brusnivån klart under dessa värden. Okalibrerad så är sensorns absoluta noggrannhet antagligen på ovan angivna +/- 0.5 C medan däremot relativa förändringar går att avläsa med bättre precision.

Loggningen startades då jag körde iväg från Mankholmsvägen på Sommarö i Esbo mot Herlsingfors. Avståndet från Mankholmsvägen till Helsingfors absoluta centrum är ca. 25 km (kortare fågelvägen, se bild). Starten gick kl. 21.18. Vindriktningen var enligt meteorologen ungefär 60 grader och vindhastigheten var 3 m/s.

De första mätvärdena är antagligen något för höga eftersom jag inte väntade på att sensorn skulle svalna innan jag startade. Sensorn är liten till formatet och den har en liten termisk massa.  De sista mätvärdena är antagligen representativa också för starten. Sensorn mätte temperaturen ca. 5 cm upp från biltaket  så att sensorkablen som är relativt styv samtidigt fungerade som kort mast.

Rutten ses i bild ett.

UHI_rutt.png

Temperaturmätning över hela den körda sträckan gav följande resultat:

UHI_measured

Avståndet mellan mätningarna är ungefär en minut. Exakt tid har loggats men den är ointressant. Vid start från Mankholmsvägen torde temperaturen ha varit ungefär -3.5 grader. Jag lät inte termometerns temperatur stabiliseras innan start vilket betyder att den var något varm vid starten. Kurvan visar avvikelse från hela körningens medelvärde d.v.s. en temperaturanomali. . Hela körningens medeltemperatur var -3.92 grader C. Färden går först mot nordväst (Sökö) och kallast är det vid Sököviken. Sököviken är en förort med uppskattningsvis 15 000 invånare.

Färden går nu mot Helsingfors på motorväg och temperaturen stiger jämnt. Vid mätning nummer 23 har vi nått Gräsviken där motorvägen tar slut. Vid mätning nummer 27 har vi nått Helsingfors absoluta centrum med våningshus på alla sidor (Järnvägsstationen, det man i Sverige skulle kalla centralen). Temperaturen har nått ett toppvärde.

Förden går vidare längs Kajsaniemigatan över ”Långa bron” mot Berghäll.  Vi passerar Kajsaniemiparkens ena sida vid mätning 35. Vid mätning 41 är vi tillbaka vid Kajsaniemi efter att ha kört tillbaka över långa bron. Jag kör nu på en liten väg runt Kajsaniemiparken i vars ungefärliga mitt Meteorologiska Institutionen har en mätstation med kontinuerliga temperaturmätdata från 1800-talet. Vid 22-tiden, då jag kör genom parken, anger stationen temperaturen till ca. -4.8 grader (min mätning kanske 100 meter från stationen visar -4.3 grader vilket verkar plausibelt eftersom jag kör längs en strand).

Vid mätning nummer 44 kör jag ut från Kajsaniemiparken precis vid Järnvägsstationen d.v.s. jäg är igen vid stadens absoluta centrum och temperaturen stiger snabbt.

Vid mätning nummer 50 är jag tillbaka vid Gräsviken nära uppfarten till motorvägen ”Västerleden”. Vid mätning 63 är jag tillbaka  vid Esboviken och färden gär därefter vidare tillbaka ut mot skärgården. Vid mätning 72 har jag parkerat och stängt av loggningen.

Editering 16.12.2018:

Nedan visas luftfuktigheten under körningen. Här gäller igen att jag borde ha låtit sensorn stabiliseras under någon timme innan körningen. De första mätvärdena borde vara sannolikt betydligt högre. Fuktighetsmätningen tyder på att UHI temperaturmätningen är realistisk eftersom varm luft kan innehålla mera fuktighet. Om luftens absoluta mängd vattenånga antas vara konstant så bör en högre temperatur ses som lägre relativ luftfuktighet vilket också är fallet här.  Luftfuktighetsmätningen visar att temperaturstegringen i centreala Helsingfors är verklig och inte endast en följd av t.ex. varierende körhastighet och värmeläckage från vilen till sensorn.

Notera att jag visar luftfuktigheten i relation till mätseriens medeltal d.v.s. luftfuktighetsanomalin. Den relativa luftfuktigheten var under körningen i medeltal ungerfär 73% relativ luftfuktighet.

UHI20181215_humidity

Jag har planerat att skriva ut en hållare för två stycken sensorer, en på avståndet 5 cm från bilens tak och den andra på 10 cm avstånd från biltaket. Användning av dubbel sensor bör visa hur stort felet (UHI störning) från min egen bil är.

Slutsatser

Egentligen kan inga slutsatser ännu dras. Vindriktningen var sådan att det ligger stora bostadsområden i riktning ONO. Det är egentligen förvånande att det gick att se något som sannolikt kan vara UHI. En första gissning är att UHI ligger på kanske en halv grad (0.5 grader C) under dagens förhållanden.

Vidare planer

Jag planerar att göra samma körning vid trafiksvag tid vid olika vindriktningar för att få en bild av hur vädersituationen inverkar. Jag har också planer på att köra ner till Porkala udd som ligger västerut från Helsingfors (som också ligger på en udde). Tanken är att se hur havet inverkar på temperaturen då Porkala är mycket glest bebyggt. En kombinerad körning till både Helsingfors och Porkala under samma kväll (2-3 timmar) kunde vara en intressant jämförelse.


Pointman's

A lagrange point in life

THE HOCKEY SCHTICK

Lars Silén: Reflex och Spegling

NoTricksZone

Lars Silén: Reflex och Spegling

Big Picture News, Informed Analysis

This blog is written by Canadian journalist Donna Laframboise. Posts appear Monday & Wednesday.

JoNova

Lars Silén: Reflex och Spegling

Climate Audit

by Steve McIntyre

Musings from the Chiefio

Techno bits and mind pleasers

Bishop Hill

Lars Silén: Reflex och Spegling

Watts Up With That?

The world's most viewed site on global warming and climate change

TED Blog

The TED Blog shares interesting news about TED, TED Talks video, the TED Prize and more.

Larsil2009's Blog

Lars Silén: Reflex och Spegling

%d bloggare gillar detta: