ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Modelleren van de seizoensafhankelijkheid van bijdragen tot het stedelijk hitte-eiland in België

•Download as PPTX, PDF•
•
Hendrik Wouters
Hendrik Wouters

We address the seasonal dependency of the urban heat island (UHI) intensity and its climatic drivers at the mid-latitudes based on model-based sensitivity experiments over Belgium. Hereby, the used new urban land-surface model TERRA-URB employed in this study is tested for an annual observation dataset of the CAPITOUL campaign at a dense urban site in Toulouse centre rst. These oine model results demonstrate that TERRA- URB is able to reproduce the urban surface-energy balance including its seasonal variability. Afterwards, TERRA-URB is coupled to COSMO-CLM over Belgium during 2012, which shows that such model setup can reproduce the seasonal, daily and diurnal variability of the UHI intensity of cities in Belgium as well. It is a common perception that the presence of the urban fabric (UF) is the dominant driver of the UHI effect. Yet, additional sensitiv- ity experiments with COSMO-CLM coupled to TERRA-URB clearly show that the impact of both the UF, the anthropogenic heat emission (AHE), and the synergy between those two impacts determine the seasonal depen- dency of the UHI intensity. Remarkably, the averaged contribution of the UF to the nocturnal boundary-layer UHI for the cities in and around Belgium (+0.45 K for Brussels) during winter is smaller than that from the AHE (+1.27 K). Conversely, the contribution of the UF (+1.97 K) dominates that of the AHE (+0.84 K) during summer. The respective contributions counteract each other during summer (-0.33K), whereas they slightly enhance each other during winter (+0.15 K). Within the general assessment of global climate change projections, land-use change scenarios and urban climate mitigation, we recommend to account for each of these effects and their implications at every season.

1 of 87
Download to read offline
30/09/2014 De verbetering van stedelijke parameterisatie in regionale klimaatsmodellen Het belang van radiatieve en thermische eigenschappen, anthropogene warmte en wateropslag Doctoraat Hendrik Wouters (Mei 2014)
Veranderingen in de globale samenleving » Wereldbevolking neemt 30/09/2014 2 © 2014, VITO NV toe » 1800 -> 2014 » 1 miljard -> 7 miljard » De welvaart neemt toe
Resultaat: uitbreiding van steden! 30/09/2014 3 © 2014, VITO NV
30/09/2014 4 © 2014, VITO NV Stedelijke uitbreiding figure from Poelmans and Van Rompaey., 2009
30/09/2014 5 © 2014, VITO NV Stedelijke uitbreiding figure from Poelmans and Van Rompaey., 2009
En dat zullen ze blijven doen Figure from Van de voorde et al., 2013. (MOLAND land-use change model) 30/09/2014 6 © 2014, VITO NV
30/09/2014 7 © 2014, VITO NV Het gevolg… » Drastische lokale klimaatswijzigingen …. hogere temperaturen! » Stedelijk hitte-eiland (SHE)
30/09/2014 8 © 2014, VITO NV Het gevolg… » Drastische lokale klimaatswijzigingen …. hogere temperaturen! » Stedelijk hitte-eiland (SHE) » Hoofdzakelijk het resultaat van twee processen SW HE
30/09/2014 9 © 2014, VITO NV
30/09/2014 10 © 2014, VITO NV atmosfeer voelbare warmte opslag in de grond
30/09/2014 11 © 2014, VITO NV atmosfeer voelbare warmte opslag in de grond
Droog oppervlak: geen verdaming atmosfeer voelbare warmte 30/09/2014 12 © 2014, VITO NV Gevangen zonnestraling voelbare warmte opslag in de grond efficiënte omzetting efficiënte opslag in de bouwmaterialen atmosfeer
Droog oppervlak: geen verdaming 30/09/2014 13 © 2014, VITO NV atmosfeer voelbare warmte Gevangen infraroodstraling opslag in de grond Gevangen zonnestraling voelbare warmte efficiënte omzetting efficiënte opslag in de bouwmaterialen atmosfeer
Droog oppervlak: geen verdaming Gevangen zonnestraling voelbare warmte efficiënte omzetting efficiënte opslag in de bouwmaterialen 30/09/2014 14 © 2014, VITO NV Gevangen infraroodstraling atmosfeer voelbare warmte opslag in de grond Heet oppervlak atmosfeer
30/09/2014 15 © 2014, VITO NV proces afgifte tijdens de nacht veel opgeslagen warmte atmosfeer atmosfeer opslag in de grond Afkoeling heet oppervlak voelbare warmte SW SW
30/09/2014 16 © 2014, VITO NV proces Afgifte tijdens De nacht Veel Opgeslagen warmte atmosfeer opslag in de grond Afkoeling heet oppervlak atmosfeer SW SW voelbare warmte
30/09/2014 17 © 2014, VITO NV
30/09/2014 18 © 2014, VITO NV 2. Menselijke activiteit
2. Menselijke activiteit: hitte-emissie -> gebruikte energie wordt omgezet in warmte -> de lucht in! 30/09/2014 19 © 2014, VITO NV HE
Vb. nachtelijk warmte-eiland van Parijs 30/09/2014 20 © 2014, VITO NV Parijs SW HE Figure from Wouters et al. 2012
Stedelijk warmte-eiland… Big deal? » aangenamere temperaturen » verlengd bloeiseizoen » infrastructuur » luchtkwaliteit 30/09/2014 21 © 2014, VITO NV
Stedelijk warmte-eiland… Big deal? 30/09/2014 22 © 2014, VITO NV » hittestress » meer slachtoffers in steden tijdens hittegolven » evenementen » energieconsumptie (air-co) » infrastructuur » luchtkwaliteit
+ Globale klimaatsverandering! 30/09/2014 23 © 2014, VITO NV
30/09/2014 24 © 2014, VITO NV Probleem… » Weer en klimaat simuleren met een veel gebruikt Europees regionaal klimaatmodel: » Gedetailleerde temperatuur -en neerslagkaarten voor de toekomst (België)? » Stedelijk hitte-eiland? globaal vs. regionaal
» Model aanpassen om in rekening te brengen, » met name de processen en » voor de verschillende seizoenen en weersomstandigheden » zo efficiënt mogelijk » Toepassing: nagaan welk van de processen en het meest bijdragen tot het huidige hitte-eiland voor Belgische steden, » seizoensvariabiliteit? 30/09/2014 25 © 2014, VITO NV Hoofddoel? SW HE SW HE
30/09/2014 26 © 2014, VITO NV Hoofddoel? » Welke maatregelen zijn belangrijk om in de toekomst steden zo leefbaar, weerbaar en duurzaam mogelijk te maken? leefbaar slimme steden
Regionaal klimaatmodel? 2 componenten 30/09/2014 27 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling
Regionaal klimaatmodel: 2 componenten. Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 28 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind
Regionaal klimaatmodel? 2 componenten. Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 29 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind SW HE
Loskoppelen landoppervlakmodel! Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 30 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind Observaties! SW HE
Loskoppelen landoppervlakmodel! Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 31 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind Observaties! SW HE
Evaluatie stedelijke energiebalans 30/09/2014 32 © 2014, VITO NV Gereflecteerde zonnestraling Opwaartse infraroodstralingg Voelbare warmte naar atmosfeer Verdamping
Loskoppelen landoppervlakmodel! Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 33 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind Observaties! SW HE
Regionaal klimaatmodel? 2 componenten. Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 34 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind SW HE
30/09/2014 35 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Model voor weersvoorspeling Vegetatie in lente (%) regionaal klimaatsmodel
30/09/2014 36 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Vegetatie in lente (%) Model voor weersvoorspeling regionaal klimaatsmodel
30/09/2014 37 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Vegetatie in lente (%) SW Model voor weersvoorspeling regionaal klimaatsmodel
30/09/2014 38 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie regionaal klimaatsmodel Vegetatie in lente (%) SW Model voor weersvoorspeling
30/09/2014 39 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Vegetatie in lente (%) Verharding (%) SW Model voor weersvoorspeling regionaal klimaatsmodel
30/09/2014 40 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Model voor weersvoorspeling Vegetatie in lente (%) Verharding (%) SW regionaal klimaatsmodel
30/09/2014 41 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Vegetatie in lente (%) Verharding (%) SW HE Model voor weersvoorspeling regionaal klimaatsmodel
Metingen stedelijk hitte-eiland 30/09/2014 42 © 2014, VITO NV » Antwerp Antwerpen “Aren’t we a bunch of modelers?”
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 43 © 2014, VITO NV
Stedelijk hitte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 44 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 45 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 46 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 47 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 48 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 49 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 50 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 51 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 52 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 53 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 54 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 55 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 56 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 57 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 58 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 59 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 60 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 61 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 62 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 63 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
En voor andere steden in België? 30/09/2014 64 © 2014, VITO NV
SW HE SW HE 30/09/2014 65 © 2014, VITO NV geen stedelijke opbouw anthropogene warmte SW HE Middernacht Zomer
SW HE SW HE Middernacht Zomer SW HE SW HE 30/09/2014 66 © 2014, VITO NV
SW HE SW HE SW SW HE SW HE 30/09/2014 67 © 2014, VITO NV HE Middernacht Zomer
SW HE SW HE SW SW HE SW HE SW HE 30/09/2014 68 © 2014, VITO NV HE Middernacht Zomer
Middernacht Zomer SW HE SW HE + + + 30/09/2014 69 © 2014, VITO NV
Middernacht Zomer SW HE SW HE + + + = 30/09/2014 70 © 2014, VITO NV
Middernacht Zomer SW HE SW HE + + + = 30/09/2014 71 © 2014, VITO NV
Middernacht Zomer SW HE SW HE + + + +1.97K +0.86K -0.33K = +2.50K 30/09/2014 72 © 2014, VITO NV Brussel
SW HE SW HE 30/09/2014 73 © 2014, VITO NV + = Brussel Middernacht Winter + +0.45K +1.27K +0.15K +1.87K +
SW HE SW HE 30/09/2014 74 © 2014, VITO NV + = Brussel Middernacht Winter + +0.45K +1.27K +0.15K +1.87K +
30/09/2014 75 © 2014, VITO NV Besluiten » Stedelijke parameterisatie is ontwikkeld voor een Europees regionaal klimaatmodel » Inzetbaar voor stedelijke klimaatprojecties rekening houdend met de verschillende seizoenen en weerscondities » Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het hitte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk » Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch comfort moeten in rekening gebracht worden voor elk seizoen i.k.v. » Klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding » Mitigatie van globaal en stedelijk klimaat » … SW HE SW HE
Waterplassen op verharde oppervlakken 30/09/2014 76 © 2014, VITO NV
Waterplassen op verharde oppervlakken » Energiebalans: energieverlies via verdamping 30/09/2014 77 © 2014, VITO NV » (oppervlakte) Temperatuur » Waterbalans: wateroponthoud vs. tempo afvloeiing vs. tempo verdamping » overstromingen » luchtvochtigheid en neerslag
Waterplassen op verharde oppervlakken » Veronderstel een distributie van water-reservoirs op verharde oppervlakken dat lineair 30/09/2014 78 © 2014, VITO NV daalt met hun diepte. » Na regenval is er een homogene verdamping van de reservoirs » Resulterende relatie:
30/09/2014 79 © 2014, VITO NV Relatie…
Hoeveelheid water op verharde oppervlakken 30/09/2014 80 © 2014, VITO NV Relatie… Fractie verharde oppervlakken bedekt door stilstaande waterplassen Maximale fractie Maximale watercapaciteit verharde oppervlakken reservoirparameters
Afschatting reservoirparameters verharde oppervlakken » Jaarsimulaties van de stedelijke energiebalans voor Toulouse centrum + vergelijking met observaties voor verdamping na regenval: » Maximaal 1,31±0,20 liter water per vierkante meter verhard 30/09/2014 81 © 2014, VITO NV oppervlak » Plassen bedekken maximaal 12±4% van verharde oppervlakken
Impact stedelijke energiebalans na regenval op jaarbasis » Impact stedelijke energiebalans na regenval op jaarbasis 30/09/2014 82 © 2014, VITO NV
30/09/2014 83 © 2014, VITO NV Besluiten (bis) » Stedelijke parameterisatie is ontwikkeld voor een Europees regionaal klimaatmodel » Inzetbaar voor stedelijke klimaatprojecties rekening houdend met de verschillende seizoenen en weerscondities » Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het hitte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk » Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch comfort moeten in rekening gebracht worden voor elk seizoen i.k.v. » Klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding » Mitigatie van globaal en stedelijk klimaat » … SW HE SW HE
SW HE SW HE 30/09/2014 84 © 2014, VITO NV Besluiten (bis) » Stedelijke parameterisatie is ontwikkeld voor een Europees regionaal klimaatmodel » Inzetbaar voor stedelijke klimaatprojecties rekening houdend met de verschillende seizoenen en weerscondities » Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het hitte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk » Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch comfort moeten in rekening gebracht worden voor elk seizoen i.k.v. » Klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding » Mitigatie van globaal en stedelijk klimaat » Karakteristieken van waterplassen op verharde oppervlakken en hun weerslag op stedelijke klimaatmodellering werden bepaald
Toepassingen in voorbereiding… » Impact van stedelijk klimaat op luchtkwaliteitsmodellering » Onzekerheid op emissies versus onzekerheid op stedelijk landgebruik 30/09/2014 85 © 2014, VITO NV
Toepassingen in voorbereiding… » Relatieve invloed klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding op stedelijk thermisch comfort (Belspo MACCBET, MIRA UHI indicator) Verharding (%) 30/09/2014 86 © 2014, VITO NV
Bedankt voor uw aandacht! leefbaar 30/09/2014 87 © 2014, VITO NV slimme steden Wouters H., De Ridder K., van lipzig N.P.M. (2012). Comprehensive parametrization of surface-layer transfer coefficients for use in atmospheric numeric models. Boundary-layer Meteorology Wouters H., De Ridder K., Demuzere M., Lauwaet D., van Lipzig N.P.M. (2013). The diurnal evolution of the urban heat island of Paris: a model-based case study during Summer 2006. Wouters H., Demuzere M., De Ridder K., van Lipzig N.P.M. (2014). The impact of impervious water-storage parametrization on urban climate modelling. Urban Climate (revisie ingestuurd) Wouters H., Demuzere M., De Ridder K., van Lipzig N.P.M. Modelling the seasonal dependency of the contributions to the urban heat island for Belgium (insturing binnenkort) Doctoraatsproefschrift: The improvement of urban land-cover parametrization in regional climate models: the role of radiative and thermal properties, water retention, and anthropogenic heat (Hendrik Wouters, mei 2014) M. Demuzere, M., Coutts A.M. , Goehler M., Broadbent A.M. , Wouters H. , van Lipzig N.P.M. , and Gebert L. (2014). `The impact of bioltration systems, rainwater tanks and urban irrigation on urban canopy evapotranspiration (revisie ingestuurd). Trusilova. K., Schubert S., Wouters H., Demuzere M. Grossman -Clarke S., Früh B., Becker P. (2014). Urban climate modelling wit COSMO-CLM: a comparison between three urban-landsurface parametrizations . MetZet (geaccepteerd)

More Related Content

Modelleren van de seizoensafhankelijkheid van bijdragen tot het stedelijk hitte-eiland in België

  • 1. 30/09/2014 De verbetering van stedelijke parameterisatie in regionale klimaatsmodellen Het belang van radiatieve en thermische eigenschappen, anthropogene warmte en wateropslag Doctoraat Hendrik Wouters (Mei 2014)
  • 2. Veranderingen in de globale samenleving » Wereldbevolking neemt 30/09/2014 2 © 2014, VITO NV toe » 1800 -> 2014 » 1 miljard -> 7 miljard » De welvaart neemt toe
  • 3. Resultaat: uitbreiding van steden! 30/09/2014 3 © 2014, VITO NV
  • 4. 30/09/2014 4 © 2014, VITO NV Stedelijke uitbreiding figure from Poelmans and Van Rompaey., 2009
  • 5. 30/09/2014 5 © 2014, VITO NV Stedelijke uitbreiding figure from Poelmans and Van Rompaey., 2009
  • 6. En dat zullen ze blijven doen Figure from Van de voorde et al., 2013. (MOLAND land-use change model) 30/09/2014 6 © 2014, VITO NV
  • 7. 30/09/2014 7 © 2014, VITO NV Het gevolg… » Drastische lokale klimaatswijzigingen …. hogere temperaturen! » Stedelijk hitte-eiland (SHE)
  • 8. 30/09/2014 8 © 2014, VITO NV Het gevolg… » Drastische lokale klimaatswijzigingen …. hogere temperaturen! » Stedelijk hitte-eiland (SHE) » Hoofdzakelijk het resultaat van twee processen SW HE
  • 9. 30/09/2014 9 © 2014, VITO NV
  • 10. 30/09/2014 10 © 2014, VITO NV atmosfeer voelbare warmte opslag in de grond
  • 11. 30/09/2014 11 © 2014, VITO NV atmosfeer voelbare warmte opslag in de grond
  • 12. Droog oppervlak: geen verdaming atmosfeer voelbare warmte 30/09/2014 12 © 2014, VITO NV Gevangen zonnestraling voelbare warmte opslag in de grond efficiënte omzetting efficiënte opslag in de bouwmaterialen atmosfeer
  • 13. Droog oppervlak: geen verdaming 30/09/2014 13 © 2014, VITO NV atmosfeer voelbare warmte Gevangen infraroodstraling opslag in de grond Gevangen zonnestraling voelbare warmte efficiënte omzetting efficiënte opslag in de bouwmaterialen atmosfeer
  • 14. Droog oppervlak: geen verdaming Gevangen zonnestraling voelbare warmte efficiënte omzetting efficiënte opslag in de bouwmaterialen 30/09/2014 14 © 2014, VITO NV Gevangen infraroodstraling atmosfeer voelbare warmte opslag in de grond Heet oppervlak atmosfeer
  • 15. 30/09/2014 15 © 2014, VITO NV proces afgifte tijdens de nacht veel opgeslagen warmte atmosfeer atmosfeer opslag in de grond Afkoeling heet oppervlak voelbare warmte SW SW
  • 16. 30/09/2014 16 © 2014, VITO NV proces Afgifte tijdens De nacht Veel Opgeslagen warmte atmosfeer opslag in de grond Afkoeling heet oppervlak atmosfeer SW SW voelbare warmte
  • 17. 30/09/2014 17 © 2014, VITO NV
  • 18. 30/09/2014 18 © 2014, VITO NV 2. Menselijke activiteit
  • 19. 2. Menselijke activiteit: hitte-emissie -> gebruikte energie wordt omgezet in warmte -> de lucht in! 30/09/2014 19 © 2014, VITO NV HE
  • 20. Vb. nachtelijk warmte-eiland van Parijs 30/09/2014 20 © 2014, VITO NV Parijs SW HE Figure from Wouters et al. 2012
  • 21. Stedelijk warmte-eiland… Big deal? » aangenamere temperaturen » verlengd bloeiseizoen » infrastructuur » luchtkwaliteit 30/09/2014 21 © 2014, VITO NV
  • 22. Stedelijk warmte-eiland… Big deal? 30/09/2014 22 © 2014, VITO NV » hittestress » meer slachtoffers in steden tijdens hittegolven » evenementen » energieconsumptie (air-co) » infrastructuur » luchtkwaliteit
  • 23. + Globale klimaatsverandering! 30/09/2014 23 © 2014, VITO NV
  • 24. 30/09/2014 24 © 2014, VITO NV Probleem… » Weer en klimaat simuleren met een veel gebruikt Europees regionaal klimaatmodel: » Gedetailleerde temperatuur -en neerslagkaarten voor de toekomst (België)? » Stedelijk hitte-eiland? globaal vs. regionaal
  • 25. » Model aanpassen om in rekening te brengen, » met name de processen en » voor de verschillende seizoenen en weersomstandigheden » zo efficiënt mogelijk » Toepassing: nagaan welk van de processen en het meest bijdragen tot het huidige hitte-eiland voor Belgische steden, » seizoensvariabiliteit? 30/09/2014 25 © 2014, VITO NV Hoofddoel? SW HE SW HE
  • 26. 30/09/2014 26 © 2014, VITO NV Hoofddoel? » Welke maatregelen zijn belangrijk om in de toekomst steden zo leefbaar, weerbaar en duurzaam mogelijk te maken? leefbaar slimme steden
  • 27. Regionaal klimaatmodel? 2 componenten 30/09/2014 27 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling
  • 28. Regionaal klimaatmodel: 2 componenten. Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 28 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind
  • 29. Regionaal klimaatmodel? 2 componenten. Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 29 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind SW HE
  • 30. Loskoppelen landoppervlakmodel! Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 30 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind Observaties! SW HE
  • 31. Loskoppelen landoppervlakmodel! Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 31 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind Observaties! SW HE
  • 32. Evaluatie stedelijke energiebalans 30/09/2014 32 © 2014, VITO NV Gereflecteerde zonnestraling Opwaartse infraroodstralingg Voelbare warmte naar atmosfeer Verdamping
  • 33. Loskoppelen landoppervlakmodel! Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 33 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind Observaties! SW HE
  • 34. Regionaal klimaatmodel? 2 componenten. Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 34 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind SW HE
  • 35. 30/09/2014 35 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Model voor weersvoorspeling Vegetatie in lente (%) regionaal klimaatsmodel
  • 36. 30/09/2014 36 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Vegetatie in lente (%) Model voor weersvoorspeling regionaal klimaatsmodel
  • 37. 30/09/2014 37 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Vegetatie in lente (%) SW Model voor weersvoorspeling regionaal klimaatsmodel
  • 38. 30/09/2014 38 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie regionaal klimaatsmodel Vegetatie in lente (%) SW Model voor weersvoorspeling
  • 39. 30/09/2014 39 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Vegetatie in lente (%) Verharding (%) SW Model voor weersvoorspeling regionaal klimaatsmodel
  • 40. 30/09/2014 40 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Model voor weersvoorspeling Vegetatie in lente (%) Verharding (%) SW regionaal klimaatsmodel
  • 41. 30/09/2014 41 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Vegetatie in lente (%) Verharding (%) SW HE Model voor weersvoorspeling regionaal klimaatsmodel
  • 42. Metingen stedelijk hitte-eiland 30/09/2014 42 © 2014, VITO NV » Antwerp Antwerpen “Aren’t we a bunch of modelers?”
  • 43. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 43 © 2014, VITO NV
  • 44. Stedelijk hitte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 44 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 45. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 45 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 46. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 46 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 47. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 47 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 48. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 48 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 49. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 49 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 50. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 50 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 51. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 51 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 52. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 52 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 53. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 53 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 54. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 54 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 55. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 55 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 56. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 56 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 57. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 57 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 58. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 58 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 59. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 59 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 60. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 60 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 61. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 61 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 62. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 62 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 63. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 63 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 64. En voor andere steden in België? 30/09/2014 64 © 2014, VITO NV
  • 65. SW HE SW HE 30/09/2014 65 © 2014, VITO NV geen stedelijke opbouw anthropogene warmte SW HE Middernacht Zomer
  • 66. SW HE SW HE Middernacht Zomer SW HE SW HE 30/09/2014 66 © 2014, VITO NV
  • 67. SW HE SW HE SW SW HE SW HE 30/09/2014 67 © 2014, VITO NV HE Middernacht Zomer
  • 68. SW HE SW HE SW SW HE SW HE SW HE 30/09/2014 68 © 2014, VITO NV HE Middernacht Zomer
  • 69. Middernacht Zomer SW HE SW HE + + + 30/09/2014 69 © 2014, VITO NV
  • 70. Middernacht Zomer SW HE SW HE + + + = 30/09/2014 70 © 2014, VITO NV
  • 71. Middernacht Zomer SW HE SW HE + + + = 30/09/2014 71 © 2014, VITO NV
  • 72. Middernacht Zomer SW HE SW HE + + + +1.97K +0.86K -0.33K = +2.50K 30/09/2014 72 © 2014, VITO NV Brussel
  • 73. SW HE SW HE 30/09/2014 73 © 2014, VITO NV + = Brussel Middernacht Winter + +0.45K +1.27K +0.15K +1.87K +
  • 74. SW HE SW HE 30/09/2014 74 © 2014, VITO NV + = Brussel Middernacht Winter + +0.45K +1.27K +0.15K +1.87K +
  • 75. 30/09/2014 75 © 2014, VITO NV Besluiten » Stedelijke parameterisatie is ontwikkeld voor een Europees regionaal klimaatmodel » Inzetbaar voor stedelijke klimaatprojecties rekening houdend met de verschillende seizoenen en weerscondities » Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het hitte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk » Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch comfort moeten in rekening gebracht worden voor elk seizoen i.k.v. » Klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding » Mitigatie van globaal en stedelijk klimaat » … SW HE SW HE
  • 76. Waterplassen op verharde oppervlakken 30/09/2014 76 © 2014, VITO NV
  • 77. Waterplassen op verharde oppervlakken » Energiebalans: energieverlies via verdamping 30/09/2014 77 © 2014, VITO NV » (oppervlakte) Temperatuur » Waterbalans: wateroponthoud vs. tempo afvloeiing vs. tempo verdamping » overstromingen » luchtvochtigheid en neerslag
  • 78. Waterplassen op verharde oppervlakken » Veronderstel een distributie van water-reservoirs op verharde oppervlakken dat lineair 30/09/2014 78 © 2014, VITO NV daalt met hun diepte. » Na regenval is er een homogene verdamping van de reservoirs » Resulterende relatie:
  • 79. 30/09/2014 79 © 2014, VITO NV Relatie…
  • 80. Hoeveelheid water op verharde oppervlakken 30/09/2014 80 © 2014, VITO NV Relatie… Fractie verharde oppervlakken bedekt door stilstaande waterplassen Maximale fractie Maximale watercapaciteit verharde oppervlakken reservoirparameters
  • 81. Afschatting reservoirparameters verharde oppervlakken » Jaarsimulaties van de stedelijke energiebalans voor Toulouse centrum + vergelijking met observaties voor verdamping na regenval: » Maximaal 1,31±0,20 liter water per vierkante meter verhard 30/09/2014 81 © 2014, VITO NV oppervlak » Plassen bedekken maximaal 12±4% van verharde oppervlakken
  • 82. Impact stedelijke energiebalans na regenval op jaarbasis » Impact stedelijke energiebalans na regenval op jaarbasis 30/09/2014 82 © 2014, VITO NV
  • 83. 30/09/2014 83 © 2014, VITO NV Besluiten (bis) » Stedelijke parameterisatie is ontwikkeld voor een Europees regionaal klimaatmodel » Inzetbaar voor stedelijke klimaatprojecties rekening houdend met de verschillende seizoenen en weerscondities » Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het hitte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk » Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch comfort moeten in rekening gebracht worden voor elk seizoen i.k.v. » Klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding » Mitigatie van globaal en stedelijk klimaat » … SW HE SW HE
  • 84. SW HE SW HE 30/09/2014 84 © 2014, VITO NV Besluiten (bis) » Stedelijke parameterisatie is ontwikkeld voor een Europees regionaal klimaatmodel » Inzetbaar voor stedelijke klimaatprojecties rekening houdend met de verschillende seizoenen en weerscondities » Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het hitte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk » Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch comfort moeten in rekening gebracht worden voor elk seizoen i.k.v. » Klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding » Mitigatie van globaal en stedelijk klimaat » Karakteristieken van waterplassen op verharde oppervlakken en hun weerslag op stedelijke klimaatmodellering werden bepaald
  • 85. Toepassingen in voorbereiding… » Impact van stedelijk klimaat op luchtkwaliteitsmodellering » Onzekerheid op emissies versus onzekerheid op stedelijk landgebruik 30/09/2014 85 © 2014, VITO NV
  • 86. Toepassingen in voorbereiding… » Relatieve invloed klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding op stedelijk thermisch comfort (Belspo MACCBET, MIRA UHI indicator) Verharding (%) 30/09/2014 86 © 2014, VITO NV
  • 87. Bedankt voor uw aandacht! leefbaar 30/09/2014 87 © 2014, VITO NV slimme steden Wouters H., De Ridder K., van lipzig N.P.M. (2012). Comprehensive parametrization of surface-layer transfer coefficients for use in atmospheric numeric models. Boundary-layer Meteorology Wouters H., De Ridder K., Demuzere M., Lauwaet D., van Lipzig N.P.M. (2013). The diurnal evolution of the urban heat island of Paris: a model-based case study during Summer 2006. Wouters H., Demuzere M., De Ridder K., van Lipzig N.P.M. (2014). The impact of impervious water-storage parametrization on urban climate modelling. Urban Climate (revisie ingestuurd) Wouters H., Demuzere M., De Ridder K., van Lipzig N.P.M. Modelling the seasonal dependency of the contributions to the urban heat island for Belgium (insturing binnenkort) Doctoraatsproefschrift: The improvement of urban land-cover parametrization in regional climate models: the role of radiative and thermal properties, water retention, and anthropogenic heat (Hendrik Wouters, mei 2014) M. Demuzere, M., Coutts A.M. , Goehler M., Broadbent A.M. , Wouters H. , van Lipzig N.P.M. , and Gebert L. (2014). `The impact of bioltration systems, rainwater tanks and urban irrigation on urban canopy evapotranspiration (revisie ingestuurd). Trusilova. K., Schubert S., Wouters H., Demuzere M. Grossman -Clarke S., Früh B., Becker P. (2014). Urban climate modelling wit COSMO-CLM: a comparison between three urban-landsurface parametrizations . MetZet (geaccepteerd)

Editor's Notes

  • #7: Licht en donker Rode gebieden zijn de verstelijkte gebieden
  • #24: OP één of andere manier willen we toch weten wat ons te wachten staat in de toekomst.
  • #26: Het hoofddoel van dit doctoraat is om een Europees computermodel, dat in staat is om het weer en klimaat te simuleren, aan te passen om de voornoemde fysische landkarateristieken van steden in rekening te brengen. Dit Europees model liet eigenlijk al toe om bijvoorbeeld temperatuur en neerslag voor de toekomst voor een bepaald geselecteerd gebied nauwkeuriger in kaart te brengen dan globale klimaatsmodellen. Echter kon dit het stedelijk hitte-eiland niet correct reproduceren. Zoals ik daarnet heb uitgelegd zijn er twee brontermen de verantwoordelijk zijn voor de temperatuursstijging in steden, nl. stedelijke opbouw versus warmteverlies. Als toepassing van het aangepast model, zal ik nagaan welke van de twee brontermen het meest bijdragen tot het huidige stedelijk hitte-eiland voor de Belgische steden. En dit zal ik doen zowel voor de zomer in 2012 als in de daaropvolgende winter. De verworven inzichten zullen toelaten om verstandigere beslissingen te kunnen nemen om het klimaat in steden zo comfortabel mogelijk te houden, dit in het kader van klimaatsveranderingen en stedelijke uitbreiding.