22.5. Ilmastotiedot – mittaus ja skenaariot,
0 likes892 views
Ilmastotiedot – mittaus ja skenaariot, Kirsti Jylhä, Ilmatieteen laitos
22.5. Ilmastotiedot – mittaus ja skenaariot,
- 1. Uudisrakentamisen ratkaisut rakennuksissa (Frame-hankkeen loppuseminaari) Ilmastotiedot – havainnot ja skenaariot Kirsti Jylhä Ilmatieteen laitos Energiatehokkuudesta liiketoimintaa Helsinki, Paasitorni, 22.5.2012
- 2. Esityksen sisältö • Johdanto • Ilmastotiedot - havainnot => Nykyisen ilmaston sääaineistot • Ilmastotiedot - skenaariot => Tulevaisuuden ilmaston sääaineistot • Yhteenveto / lopuksi
- 3. Ilmatieteen laitoksen päätoimipaikka Helsingin Kumpulassa Dynamicum-toimitalossa Henkilökunta: • 660 henkilötyövuotta • 60 % korkeakoulututkinto • 17 % tutkijakoulutus Budjetti: 68.9M€ Muut toimipisteet: • Sodankylä (Lapin ilmatieteellinen tutkimuskeskus) • Tampere (Lento- ja sotilassääpalvelu) • Kuopio (Ilmatieteellinen tutkimus ja Lento- ja sotilassääpalvelu) • Rovaniemi (Lento- ja sotilassääpalvelu)
- 4. Ilmatieteen laitos: liikenne- ja viestintäministeriön alainen palvelu- ja tutkimuslaitos Toiminta-ajatus: • Tuotamme laadukasta havainto- ja tutkimustietoa niin ilmakehästä kuin meristä • Tuotamme havainto- ja tutkimus- tiedosta palveluja yleisen turvallisuuden sekä ihmisten ja ympäristön hyvinvoinnin lisäämiseen • Noudatamme valtioneuvoston turvallisuusstrategiaa Perustettu v. 1838, nykyinen nimi vuodesta 1969. 4
- 5. Ilmastonmuutoksen tutkimusyksikkö ~ 90 henkeä, Ilmastotutkimus ja prof. Ari Laaksonen -sovellutukset Ilmaston ja sään yhteis- kunnalliset vaikutukset Kasvihuonekaasut Pienhiukkaset ja ilmasto Kuva. Annalea Lohila Ilmakehän säteily Ilmastomallinnus Kasvihuonekaasujen ja Ilmastokeskus pienhiukkasten mittauksia Pallaksella
- 6. Ilmasto on sään tilasto • Ilmastotilastoja lasketaan 30 vuoden jaksoissa: keskimääräiset arvot, tyypilliset olosuhteet => Rakennusten energialaskennan ilmastolliset testivuodet
- 7. Ilmasto on sään tilasto • Ilmastotilastoja lasketaan 30 vuoden jaksoissa: keskimääräiset arvot, tyypilliset olosuhteet vaihtelu ääri-ilmiöt => Rakennusfysikaalisten referenssivuosien sääaineistot A. Jokela
- 9. Vapaasti käytettävissä esim. tuotekehityksessä ja suunnittelu- ja konsulttitoimistoissa
- 10. Town Energy Balance (TEB) (http://www.cnrm-game.fr/spip.php?article199&lang=en)
- 11. Sääaineistot energialaskennan testivuoden TRY2012 sekä rakennusfysikaalisten testivuosien määrittämistä varten Valittujen testivuosien tunnittaiset sääaineistot a) nykyisessä ilmastossa sekä b) vuosia 2030, 2050 ja 2100 vastaavassa tulevaisuuden ilmastossa *Syksy 1979 mukana rakennusfysiikkaa varten
- 12. Esityksen sisältö • Johdanto • Ilmastotiedot - havainnot => Nykyisen ilmaston sääaineistot • Ilmastotiedot - skenaariot => Tulevaisuuden ilmaston sääaineistot • Yhteenveto / lopuksi
- 13. http://ilmatieteenlaitos.fi/saahavainnot Sademäärä Säähavainnot Lämpötila Ilmastollisesti edustava havaintopaikka kuvaa paikkakunnan yleistä ilmastoa => mittarit pyritään sijoittamaan avoimelle kasvuston ympäröimälle kentälle. Tuulen nopeus Referenssivuosien määrittämistä Auringon säteily ja suunta varten: - Ilman lämpötila - Ilman suhteellinen kosteus - Auringon kokonaissäteily (ns. globaalisäteily = haja+suora säteily) - Auringon hajasäteily - Tuulen suunta ja nopeus - Sademäärä pyranometri Akustinen mittaus Tuuliviiri ja kuppianemometri
- 14. Helsinki-Vantaa Jokioinen Jyväskylän lentoasema Sodankylä, LIT
- 15. Rakennusten energialaskennan testivuosi TRY2012 – Miten se tehtiin? • 4 vyöhykettä, 3 paikkakuntaa: Vantaa => vyöhykkeet I-II, Jyväskylä => vyöhyke III, Sodankylä => vyöhyke IV) • 30 vuoden säätietokannasta valittiin kullekin kuukaudelle ja paikkakunnalle kolme keskimääräisintä ehdokaskuukautta <= lämpötilan ja auringon kokonaissäteilyn frekvenssijakaumat • Kuukausi, joka on tuulen ja kosteuden suhteen keskimääräisin, valittiin testivuoden kuukaudeksi kyseisellä paikkakunnalla Kalamees T., Jylhä K., Tietäväinen H., Jokisalo J., Ilomets S., Hyvönen R., Saku S., 2012: Development of weighting factors for climate variables for selecting the energy reference year according to the EN ISO 15927-4 standard. Energy and Buildings, doi:10.1016/j.enbuild.2011.11.031, in press.
- 16. Rakennusfysikaaliset testivuodet – Miten ne valittiin? • 120 vuoden sääaineisto: 30 vuotta (1979−2009) x 4 paikkakuntaa (Vantaa, Jokioinen, Jyväskylä ja Sodankylä) • TTY: 90 % kriittisyystason mukaiset vuodet jatkotarkasteluihin • Juha Vinha (TTY) tässä istunnossa klo 15-15.30: ”Ilmastonmuutoksen ja lämmöneristyksen lisäyksen vaikutukset vaipparakenteiden kosteustekniseen toimintaan - Frame-hankkeen tulokset” • Jokioisten säähavainnot v. 2004 • Vantaan säähavainnot v. 2007
- 17. Energialaskennan testivuosi TRY2012 (vyöhykkeet I-II) ja rakennusfysiikan testivuosi 2007 (Vantaa) Vuosi 2007 oli harvinaisen lämmin (vain helmikuu kylmä)
- 18. Energialaskennan testivuosi TRY2012 (vyöhykkeet I-II) ja rakennusfysiikan testivuosi 2004 (Jokioinen) Vuosi 2004 oli vähän keskimääräistä lämpimämpi
- 19. Rakennusfysiikan testivuodet 2004 (Jokioinen) ja 2007 (Vantaa): sademäärät Vuonna 2004 satoi runsaasti, Tammikuu 2004 oli sateinen koko erityisesti kesällä. maassa, erityisesti Etelä- ja Länsi- Suomessa. Vuosi 2004 oli vähän Vuosi 2007 oli harvinaisen lämmin keskimääräistä lämpimämpi. (vain helmikuu kylmä)
- 20. Esityksen sisältö • Johdanto • Ilmastotiedot - havainnot => Nykyisen ilmaston sääaineistot • Ilmastotiedot - skenaariot => Tulevaisuuden ilmaston sääaineistot • Lopuksi / yhteenveto
- 21. Ilmastonmuutosennusteet 30-vuotisaineistot vuosien 2030, 2050 ja 2100 arvioidussa ilmastossa TAVOITTEET: • Säilyttää realistinen sään ajallinen vaihtelu päivästä ja vuorokauden ajasta toiseen • Saatu tuleva ilmasto on tilastollisilta ominaisuuksiltaan sopusoinnussa ilmastomallien ennustamien muutosten kanssa MENETELMÄ: Muokataan havaittuja hetkellisiä sääsuureiden arvoja ilmastomallien ennustamaa muutosta vastaaviksi => arvioitua uutta ilmastoa kuvaavat “säähavainnot”
- 22. Mihin arviot ilmaston muuttumisesta perustuvat? • Tulevia ilmastonmuutoksia arvioidaan fysiikan lakeihin pohjautuvien mallien avulla; mallit simuloivat ilmastojärjestelmän (ilmakehä, meret, jää ja lumi, maan pintakerros) toimintaa. • Ilmastonmuutosmallit muistuttavat sääennustusmalleja, mutta niiden avulla pyritään laskemaan keskimääräisiä ilmasto- olosuhteita vuosikymmenien ja vuosisatojen aikaskaalassa. Ilmakehän mallinnus • Ilmastomallit = Tärkeä tutkimuksen ja • Säänennustusmallit palvelujen tuottamisen • Leviämis-, kulkeutumis- apuväline. ja ilmakemiamallit
- 23. Miksi tulevaa ilmastoa ei voi ennustaa tarkasti? Ilmasto vaihtelee Havaittu Tuleva ilmasto ilmasto luonnostaan Mallittamiseen liittyy epävarmuutta Päästöt riippuvat ihmiskunnan tulevista toimista 2000 2100 EPÄVARMUUKSIEN Lähi- Vuosisadan SUURUUS: tulevaisuus loppu Luonnollinen vaihtelu + + Mallit (+) ++ Päästöskenaariot ++ Lähde: Jouni Räisänen (HY)
- 24. Päästöskenaariot ja kasvihuonekaasujen pitoisuudet • Ihmisten aiheuttaman ilmastonmuutoksen eteneminen riippuu erityisesti päästöjen ja kasvihuonekaasujen pitoisuuksien tulevasta kehityksestä. • Ilmastonmuutoksen ennakointia varten on laadittu vaihtoehtoisia ihmiskunnan toimintaa kuvaavia kehityskulkuja eli skenaarioita. • Kehityskuluissa otetaan huomioon energiankulutus, väestönkasvu ja maankäytön muutokset, ja niiden perusteella arvioidaan kasvihuonekaasujen päästöjä. IPCC:n seuraavan arviointiraportin (AR5) myötä uudet kasvihuone- kaasuskenaariot (RCP, Representative Concentration Pathways)
- 25. Ilmakehään kertyvä ylimääräinen CO2 poistuu hitaasti ilmakehästä Hiilidioksidipäästöt Hiilidioksidipitoisuudet A2 A1B B1 Pessimistinen ”emme tee mitään” –skenaario (A2) “Päästöjen kasvu saadaan taitettua” –skenaario (A1B) Toiveikas ”vähennämme päästöjä” –skenaario (B1)
- 26. Vuoden keskilämpötila kohoaa Lämpötilan vuosikeskiarvon muutos, Vantaa Havainnot ja skenaariot Päästöskenaario (Gt C/vuosi) 30 A2 20 v. 2007 10 0 2000 2050 2100 Värit: eri kasvihuone- kaasuskenaariot Käyrät: muutoksen paras arvio (19 ilmastomallin antama keskiarvo) • Lämpenemisen keskimääräinen nopeus ~0.4±0.1°C/10 v kaikissa skenaarioissa noin vuoteen 2040 saakka. • Myöhemmin erot eri ilmastoskenaarioiden välillä kasvavat ja suurimpien päästöjen skenaarioissa muutokset ovat jo huomattavia. • Talvet lämpenevät enemmän kuin kesät
- 27. Talvet lämpenevät enemmän kuin kesät A2 Toisaalta myös luontainen vaihtelu vuodesta toiseen suurempaa talvella kuin kesällä Muutoksen paras arvio (19 ilmastomallin antama keskiarvo)
- 28. Sateet (vetenä/lumena/räntänä) lisääntyvät etenkin talvella Sadepäivien määrän muutos (%) Jyväskylä 2100 • Vuotuiset sadepäivät (≥ 1 mm/vrk) lisääntyvät (kesällä muutokset vähäisiä, suuntakin epävarma) • Sateen intensiteetti-indeksi (= keskimääräinen sademäärä niinä päivinä, jolloin on satanut vähintään 1 mm) suurenee kaikkina kuukausina.
- 29. Rakennusfysiikan testivuodet tulevaisuudessa 2004 (Jokioinen) ja 2007 (Vantaa): sademäärät Vuonna 2004 satoi runsaasti, Tammikuu 2004 oli sateinen koko erityisesti kesällä. maassa, erityisesti Etelä- ja Länsi- Suomessa. Vuosi 2004 oli vähän Vuosi 2007 oli harvinaisen lämmin keskimääräistä lämpimämpi. (vain helmikuu kylmä)
- 30. Lämpötila (°C) Suhteellinen kosteus (%) Suhteellinen frekvenssi (%) Suhteellinen frekvenssi (%) Jyväskylä Lämpötilat 1980-2009 Suhteellinen kohoavat noin v. 2100 kosteus lisääntyy hieman Tuulen nopeus (m/s) Tuulen suunta (°) Suhteellinen frekvenssi (%) Suhteellinen frekvenssi (%) Tuulet Lännen- voimistunevat puoleiset hieman tuulet
- 31. Esityksen sisältö • Johdanto • Ilmastotiedot - havainnot => Nykyisen ilmaston sääaineistot • Ilmastotiedot - skenaariot => Tulevaisuuden ilmaston sääaineistot • Yhteenveto / lopuksi
- 32. Yhteenveto 1: testivuosien säämuuttujat Säämuuttujat yksikköineen (tunnittaiset aineistot): • lämpötila (°C) • suhteellinen kosteus (%) • tuulen nopeus (m/s) • tuulen suunta (1…360 astetta) • auringon kokonaissäteily (W/m2) • auringon hajasäteily vaakapinnalle (W/m2) • suora säteily sädettä vastaan kohtisuoralle pinnalle (W/m2) • sateen intensiteetti (mm/h) http://ilmatieteenlaitos.fi/rakennusten-energialaskennan-testivuosi http://ilmatieteenlaitos.fi/rakennusfysiikan-ilmastolliset-testivuodet
- 33. Yhteenveto 2: odotettavissa olevat muutokset Talvella enemmän ja suurempia muutoksia kuin kesällä: lämpötila kohoaa; keskihajonta pienenee talvella sademäärä kasvaa selvästi, vesisateiden osuus suurenee, poutapäivät harvenevat ilman suhteellinen kosteus lisääntyy hieman auringonsäteily vähenee hieman kevättalvella tuulet voimistunevat hieman ja suunta muuttuu lännenpuoleisemmaksi. Kesäpuolella pienemmät muutokset: lämpötila kohoaa, mutta vähemmän kuin talvella muissa suureissa muutokset pieniä. EPÄVARMUUSTEKIJÖITÄ: ilmastomallitulosten välillä eroja (nyt tarkasteltu mallien keskiarvoja) tulevat päästöt =? (nyt tarkasteltu suurien päästöjen A2-skenaariota) sade- ja poutajaksojen pituudet ja määrät (nyt otettu huomioon sadepäivien lukumäärän, sateen intensiteetti-indeksin ja keskimääräisen sademäärän muutokset)
- 34. Ilmatieteen laitoksen Ilmastokeskus • Tavoitteena vastata hallinnon, elinkeinoelämän ja kansalaisten ilmastoon ja sen muutokseen liittyvään kasvavaan tietotarpeeseen. • Ilmastokeskus tuottaa tietoa ja palveluja menneestä, nykyisestä ja tulevasta ilmastosta. "Miten väistämättömään ilmastonmuutokseen voidaan varautua?" – yhteenveto suomalaisesta sopeutumistutkimuksesta -raportti (MMM)
- 36. IL:n operatiivisen sääennustusmallin (HARMONIE; 2,5 km erotuskyky) osana simuloidaan ilmakehän ja pinnan vuorovaikutuksia (SURFEX-malli) laskien kaupunkialueen energiatasetta (Town Energy Balance, TEB) Lisätietoja: Carl Fortelius (IL) http://www.cnrm.meteo.fr/surfex
- 38. Auringon säteily vähenee hieman kevättalvella Vantaa, vertailujaksona 1980-2009 Suora säteily sädettä vastaan kohtisuoralle pinnalle Hajasäteily Muutos (W/m2) Muutos (W/m2) v. 2030 v. 2050 Käyrät: muutoksen paras v. 2100 arvio (7 ilmastomallin antama keskiarvo) Käyrät: kokonaissäteilyn muutoksen parhaasta arviosta (18 ilmastomallin keskiarvo) muodostetut skenaariot
- 39. Suhteellinen kosteus lisääntyy hieman talvella Päästöskenaario Vantaa, vertailujaksona 1980-2009 (Gt C/vuosi) 30 A2 20 Suht. kosteuden (%) muutos 10 0 2000 2050 2100 v. 2100 v. 2050 v. 2030 Käyrät: muutoksen paras arvio (7 ilmastomallin antama keskiarvo) Kuukausi