A városi hősziget hatást hagyományosan a léghőmérsékletre alapozva szokás vizsgálni. Ugyanakkor egy nagyobb kiterjedésű város és a körülötte lévő agglomeráció hőtöbbletének elemzéséhez olyan adatokra van szükség, amelyek folyamatosan biztosítják a teljes terület minél hiánytalanabb lefedését. Az is lényeges, hogy ez a lefedettség nagyjából azonos időpontban álljon rendelkezésre a teljes területen. Ilyen információk például a több száz kilométer magasan rendszeresen átvonuló műholdak méréseiből nyerhetők.
Az ELTE TTK Meteorológiai Tanszékén már két évtizede követjük a fővárosi agglomeráció felszínhőmérsékleti anomáliáit amerikai műholdak (a NASA által üzemeltetett Terra, illetve Aqua) 1 km térbeli felbontású méréseiből kiindulva. (Módszertani megállapítások a cikk végén találhatóak.)
Már tavasztól forróbb a helyzet a belvárosban
Az eredményeink azt mutatják, hogy ha a felszín hőmérsékletét tekintjük, akkor az ebből származtatható városi hősziget hatás a beérkező direkt napsugárzás hatására a nappali – delelés körüli időszakban a legnagyobb. Az útburkolatok és betonépületek a napfelkeltétől kezdődően folyamatosan nagyobb mértékben elnyelik a beérkező sugárzást, és így délre már nagyon felforrósodnak.
Ráadásul ezek a mesterséges felszínek a legsűrűbben beépített területeken függőleges irányban is jelen vannak, így a Napból érkező energia többször is visszaverődik, elnyelődik, illetve kisugárzódik a városi térben. Az ELTE-n egyetemi hallgatók bevonásával végzett mérési program alapján
a beton- és aszfaltfelületek árnyékmentes esetben rendszerint már májusban is 40 °C fölé melegednek a déli órákban.
Ezzel ellentétben a természetes zöldterületek vagy akár a mezőgazdasági növénytakaró a mérsékeltebb sugárzás-elnyelés miatt és a párologtatás révén jóval alacsonyabb hőmérsékletű a nappali időszakban (általában 30 °C alatti). Tehát a városi beépített térségben a nyári nappali időszakban jelenik meg a felszínhőmérsékletet tekintve a legnagyobb különbség a városkörnyéki térséghez képest.
Napnyugta után, éjszaka a felszínhőmérsékletben jóval kisebb különbséget észlelhetünk a nappali időszakban elnyelt hő intenzív éjszakai kisugárzásának hatására. A felszínhőmérsékleti különbségek éven belüli menetét a napsugárzás intenzitásának évi ciklusára vezethetjük vissza. A magasabb napállás miatt azonos területre több napenergia jut nyáron, mint télen, ebből adódóan a felszín is jobban felmelegszik nyáron, mint télen.
A mellékelt hőtérkép-pár az elmúlt két évtized több száz nyári napjának felszínhőmérsékleti mezőit felhasználva hasonlítja össze a kora délutáni és a naplemente utáni, esti időszakot. Meglehetősen nagy különbség rajzolódik ki a két napszak között:
délután akár 10 °C-ot is meghaladó eltérés jelentkezik évszakos átlagban, míg az esti órákban ez már csupán néhány fokra mérséklődik (-1 °C és +4 °C közötti anomália értékek jellemzők).
A delelést követően a belvárosi sűrű beépítésű városrészekben, illetve a főváros délkeleti csücskében a viszonylag nagy területet elfoglaló repülőtéren az átlagos anomália értéke +5 °C-nál nagyobb, ugyanakkor a Budai-hegyek és a Pilis erdős területein -6 °C-nál erőteljesebb negatív hőmérsékleti anomáliák is előfordulnak.
Nyár végére a szárazodás miatt az agglomeráció is felmelegszik
Az évszakos átlagokon belül az egyes napok egyedi hősziget szerkezete jelentősen eltérhet egymástól. Például a legintenzívebb hőszigettel jellemezhető nyár folyamán is lényeges különbségek jelentkezhetnek a hőmérsékleti képben, melyet elsősorban a városon kívül található térségben a talaj nedvességi viszonyai határoznak meg.
Nyár elején a várost környező, nem beépített területek talajnedvessége rendszerint még magasabb, így az anomáliaképzéshez használt nappali felszínhőmérsékletek alacsonyabbak lesznek a városon kívül. Ezzel szemben
a nyár vége felé haladva, az egyre hosszabb meleg idő hatására a talaj fokozatosan szárazabbá válik, s ezért a párolgás már nem csökkenti a felszín energiaháztartását, tehát magasabb felszínhőmérsékletek mérhetők a város körül is.
A városon belül a beépítés uralja a környezetet, ezért a burkolt utakkal és épületekkel jellemezhető városi területeken kisebb az energiaháztartásbeli eltérés a nyár eleje és vége között, s a párolgás összességében egész nyáron kisebb, mint a környező területeken. Ebből adódik, hogy a júniusi, illetve július eleji időszakban a hősziget hatás végeredményképpen több fokkal erősebben jelentkezik a felszínhőmérsékletekben, mint augusztus végén. Ezt illusztrálja a 2018-ból kiválasztott két leginkább felhőmentes, meleg nap.
Nemcsak a problémát, hanem azt is látjuk, hogy hol kell változtatnunk
Bár maga a városi hősziget hatás független az éghajlatváltozástól, az utóbbi miatt fokozódó hőhullámos és száraz időszakokat – különösen Budapesten – helyben tovább erősíti, rontva ezzel a városlakók komfortérzetét és növelve az egészségügyi kockázatokat. Az ENSZ Éghajlatváltozási Kormányközi Testülete (IPCC) által kiadott új értékelő jelentés világosan megmutatja, hogy a globális felmelegedés erősödésével a szélsőséges időjárási események, így a hőhullámos és száraz időszakok is gyakoribbak és intenzívebbek lesznek, a nagyvárosok pedig nemcsak okozói, de jelentős elszenvedői is a hatásoknak.
A műholdas mérések nemcsak a problémás területekre világítanak rá, de arra is, hogy hol van szükség beavatkozásra. Minőségileg és mennyiségileg is több zöld felületre van szükségünk városainkban, a csapadékot kék-zöld infrastrukturális elemekkel kell helyben tartanunk, át kell gondolnunk építő- és burkolóanyagaink anyagát és színét, a városi közlekedést.
Világszerte egyre több jó gyakorlat mutatja, hogy képesek vagyunk megváltoztatni városainkat, növelve ezzel azok klímaalkalmazkodási képességét és egyben csökkentve kibocsátásainkat. Ezek az intézkedések és beruházások még korunk klímaváltozása nélkül sem volnának hiábavalóak, mert javítanák az ott élők komfortérzetét és életminőségét.
Szerzők: Pongrácz Rita, Dezső Zsuzsanna
Borítókép: City of Melbourne
A műholdas szenzorok által az infravörös hullámhossz tartományban mért sugárzási adatokból lehetőség van hőmérséklet származtatására a sugárzási alaptörvények felhasználásával. Ebben az esetben viszont nem a levegő, hanem a különböző felszínek hőmérsékletét kapjuk meg. A mérések felhasználását korlátozza a felhős idő, ugyanis a felszín által kisugárzott mérhető infravörös sugárzás nem tud áthatolni a felhőrétegen. Borult időben magasan a felhők fölött mozgó műholdak méréseiből nem a felszín, hanem a felhőtetők hőmérsékletére következtethetünk. A Kárpát-medencében ez elsősorban a téli félévben okozhat nagyobb mértékű adathiányt, amikor gyakran, akár hosszabban is nagyobb területet lefedő felhőzet, köd borítja térségünket. A derült időszakokban viszont a műholdas felszínhőmérséklet alkalmas a területi különbségek elemzésére.
További olvasnivalók:
Bartholy J., Dezső Zs., Gelybó Gy., Kern A., Pongrácz R., Radics K. (2013): Alkalmazott és városklimatológia (szerk.: Pongrácz R., Bartholy J.) – Elektronikus tankönyv, ELTE, Budapest. 174p.
Dezső Zs., Rumpel D., Pongrácz R., Bartholy J. (2018): Felszínhőmérsékleti mérések Budapest XI. kerületében. In: Aktuális környezeti problémák az időjárás és az éghajlat összefüggésében. Az ELTE Meteorológus TDK 2018. évi Nyári Iskola előadásának összefoglalói. (Szerk.: Pongrácz R., Mészáros R., Kis A.) Egyetemi Meteorológiai Füzetek, No.30., pp. 43-50. DOI: 10.31852/EMF.30.2018.043.050. http://nimbus.elte.hu/oktatas/metfuzet/EMF030/PDF/05-Dezso-etal.pdf
Dezső Zs., Bartholy J., Pongrácz R. (2019): Természetes és mesterséges városi burkolatok felszínhőmérsékleti viszonyai Budapest XI. kerületében. In: Épített környezet – levegőtisztaság. (Szerk.: Pongrácz R., Mészáros R., Kis A.) Egyetemi Meteorológiai Füzetek, No.31., pp. 9-15. DOI: 10.31852/EMF.31.2019.009.015. http://nimbus.elte.hu/oktatas/metfuzet/EMF031/PDF/01_Dezso-et-al.pdf
Dezső Zs., Bartholy J., Pongrácz R., Lelovics E. (2012): Városi hősziget vizsgálatok műholdas és állomási adatok alapján. Légkör, 57., pp. 170-173. (2012/4.szám) https://www.met.hu/ismeret-tar/kiadvanyok/legkor/index.php?id=212
Fricke C., Pongrácz R., Dezső Zs., Bartholy J. (2015): Vegetáció hatása a városi hősziget jelenségére: műholdas adatok elemzése a budapesti XII. kerületre. In: Aktuális kutatások az ELTE Meteorológiai Tanszékén. Jubileumi kötet – 70 éves az ELTE Meteorológiai Tanszéke. (Szerk.: Pongrácz R., Mészáros R., Kis A.) Egyetemi Meteorológiai Füzetek, No.26., pp. 22-27. http://nimbus.elte.hu/oktatas/metfuzet/EMF026/PDF/03-Fricke-etal.pdf
Pongrácz R., Bartholy J., Dezső Zs., Kern A. (2010): A műholdas mérések felhasználása a klimatológiában. In: Hallgatók részvétele a kutatásban: Aktuális kutatási témák meteorológus hallgatók számára. A Meteorológus TDK 2010. évi Nyári Iskola előadásainak összefoglalói. (Szerk.: Mészáros R., Komjáthy E.) Egyetemi Meteorológiai Füzetek, No.23., pp. 45-50. http://nimbus.elte.hu/oktatas/metfuzet/EMF023/EMF-23.pdf
