Клімат міста | Моніторинг погоди в реальному часі

Моніторинг клімату сучасного міста, для розумних міст

"Міста слід будувати в сільській місцевості, там повітря краще." - Henry Monnier (1799 - 1877)

Різницю в якості повітря між містом та його околицями люди помітили ще в 19 столітті. Міста мають інший клімат, так званий "міський клімат", який відрізняється від прилеглої території температурою, вітром, вологістю та іншими метеорологічними змінними. Через зміну клімату, сьогодні ці відмінності посилюються.

Нова система моніторингу міського клімату від meteoblue дозволяє містам менш ніж за рік розробити недорогу інфраструктуру для точного вимірювання, прогнозування та моделювання міського клімату. Це створює надійну інформаційну базу для містобудівників, осіб, які приймають рішення, та громадян.

Система випробовується у Швейцарії з 2019 року, швидко розвивалася у 2020 році у співпраці з університетами та містами-партнерами, а зараз є комерційно доступною для інших міст.

Швейцарські міста Базель та Цюріх вже впровадили систему моніторингу міського клімату від meteoblue:

Цей проєкт отримав фінансування від Європейського Союзу за програмою "Horizon 2020 Research and Innovation Programme" в рамках Грантової угоди 101004112.

EU flag

Наші міста з тепловими мапами

Чому важливо стежити за міським кліматом? Які в цьому переваги для міста?

Більше половини населення світу живе в містах, і ця частина продовжує збільшуватись. Зростаюча кількість людей у містах потребує більше житлового простору та інфраструктури. Зі збільшенням щільності інфраструктури ймовірне подальше підвищення місцевої температури, що може потребувати втручання, навіть у тих містах, де раніше в цьому не було необхідності. Систематичний і детальний моніторинг міського клімату - це основа для підтримання і покращення якості життя за допомогою відповідних заходів і міського планування. Маючи доступ до інформації про міський клімат, муніципальні установи можуть ефективніше управляти дорожнім рухом, дорожнім та будівельним господарством, водними ресурсами тощо. Міські планувальники, організатори заходів та страхові компанії можуть виграти від кращої оцінки ризиків, пов'язаних зі спекою, опадами, вітром та іншими факторами.

Зміна клімату реальна, час діяти - зараз. Система моніторингу міського клімату meteoblue дозволяє містам вирішувати проблеми, пов'язані з такими речами, як:

Спека

Міські теплові острови

Повені та град, і попередження про них

Забруднення повітря

Сценарії зміни клімату

Сценарії міського планування

Моніторинг у реальному часі

Можливості

Висока точність

Ретельна перевірка наших міських кліматичних моделей показує, що похибка моделі не перевищує 1°C для температур, розрахованих між метеостанціями. Наш 24-годинний прогноз температури повітря має точність 1.2°C, і фактично є максимально точним прогнозом з можливих.

Висока роздільна здатність

Наші міські кліматичні моделі мають горизонтальну роздільну здатність 10 м, і відображають всю мікромасштабну мінливість температури повітря та швидкості вітру, надаючи інформацію про погоду для кожного дому.

Штучний інтелект

Система моніторингу міського клімату meteoblue використовує власний штучний інтелект, щоб поєднати метеорологічні вимірювання на місці з супутниковими даними та чисельними моделями прогнозування і, таким чином, отримати точні дані за допомогою мінімальної кількості датчиків, і у найбільш економічний спосіб.

Різні метеорологічні змінні

Ми пропонуємо вимірювання різноманітних метеорологічних змінних (температура повітря, відносна вологість, опади) і надаємо змодельовані швидкість і напрямок вітру з високою просторовою роздільною здатністю для широкого спектру застосувань.

Від історії до прогнозу - безшовно

Ми пропонуємо історичні дані, оновлення в реальному часі та 7-денний прогноз для будь-якої точки міста. Крім того, ми використовуємо прогнози клімату, щоб оцінити температуру повітря та кількість опадів на різні часові горизонти (наприклад, до 2050 року) за умовами сценаріїв з різною кількістю викидів.

Різні інтерфейси

Наші продукти доступні через API, FTP-сервер, сайт та мобільні застосунки, що дає вам легкий доступ до широкого спектру застосувань за принципом "Plug and Play".

Підхід Plug and Play для сучасних міст

Сучасна вимірювальна мережа з високою роздільною здатністю

Перший крок до створення міської кліматичної системи - це встановлення мережі метеорологічних датчиків (температура повітря, відносна вологість, опади тощо) в межах міста. meteoblue розробили кілька інструментів для визначення найкращого розташування датчиків у місті та на прилеглих територіях. Після встановлення датчиків метеорологічні дані можна отримувати в режимі реального часу через API, сайт, FTP або мобільний застосунок. Метеорологічні дані проходять контроль якості та коригуються на помилки, наприклад, вимірювань випромінювання. Мережа датчиків є ключовим елементом для надання надійної інформації та управління міськими заходами з пом'якшення наслідків зміни клімату.

Картографуємо локальні кліматичні зони для будь-якого міста світу

meteoblue надає локальні мапи кліматичних зон для будь-якого міста світу. Мапи кліматичних зон створюються на основі супутникових знімків з горизонтальною роздільною здатністю 10 м. Інформація про місцеві кліматичні зони є підґрунтям для розміщення датчиків, статистичного аналізу, а також для перевірки та вдосконалення моделей.

Моделювання метеорологічних змінних на малому масштабі

meteoblue розраховує поля метеорологічних змінних малого масштабу для міст з горизонтальною роздільною здатністю 10 м, кожні 15 хвилин. Кліматичні моделі міст meteoblue інтерполюють місця між розташуванням датчиків за допомогою спеціальних методів, що враховують дані з супутників, а також цифрові моделі поверхні та рельєфу. Температура повітря, опади, швидкість і напрямок вітру оцінюються для будь-якої точки міста, що дає змогу отримати інформацію про погоду біля кожного будинку. На основі дрібномасштабного поля температури повітря виявляються міські острівці тепла, а також притоки холоду. Крім того, на основі даних про опади з високою роздільною здатністю можна створювати попередження про повені та град у місті. Забруднення повітря оцінюється автоматично шляхом поєднання локальних джерел забруднення з тривимірним розрахунком вітрового поля.

Велика обчислювальна потужність високоефективного обчислювального кластера meteoblue

meteoblue запускає міські кліматичні моделі з дуже тонкою горизонтальною роздільною здатністю - до 0,5 м (див. коефіцієнт видимості неба праворуч). Коефіцієнт видимості неба (англ. Sky view factor) виражає частку неба, яку видно з точки на поверхні. Вуличні каньйони (англ. street canyons) або ділянки, вкриті деревами, мають низький коефіцієнт видимості неба, в той час як відкриті простори і дахи будівель - високий. Розрахунки моделі вимагають значних обчислювальних потужностей. Історичні дані, поточна погода, прогноз на сім днів, а також кліматичні прогнози - все це розраховується для будь-якої точки міста і зберігається на кластері meteoblue.

Висока точність моделей міського клімату

Міські кліматичні моделі meteoblue показують результати краще ніж 1°C для методу просторової інтерполяції, і цю похибку можна зменшити, використовуючи більшу кількість станцій. Ми можемо розрахувати кількість станцій, необхідних для досягнення бажаної точності змодельованих даних. Виходячи з наших наявних перевірок, для нашого 24-годинного прогнозу можна очікувати точність температури повітря у 1.2 °C.

Питання та відповіді

Що таке міський клімат?

Міський клімат визначається як "місцевий клімат, який відрізняється від клімату в сусідніх сільських районах внаслідок розвитку міста". Це означає, що температура повітря, кількість опадів, концентрація забруднювачів повітря та швидкість вітру часто відрізняються від таких на територіях навколо. Різниця в температурі повітря між містом і прилеглими територіями може сягати до 10  °C вночі. Також задокументовано вплив міста на інтенсивність опадів та поля вітру.

Чому міста нагріваються, але не так сильно охолоджуються?

Містам притаманна щільна забудова та закриття поверхні. Це призводить до підвищення температури повітря та зменшення швидкості вітру. Будівлі та вулиці зберігають енергію сонячного випромінювання вдень і віддають її у вигляді тепла вночі. Будівлі часто зменшують швидкість вітру, а отже, і вентиляцію міста. Рослинність, така як міські дерева або зелені насадження, які могли б давати тінь і охолоджувати повітря за рахунок випаровування, може бути рідкісною або взагалі відсутньою.

Які наслідки?

Спека особливо впливає на людей похилого віку та хворих, оскільки вона збільшує ризик смерті від серцево-судинних захворювань. Підвищення температури також збільшує частоту сильних опадів у містах, спричиняючи тим самим повені, наслідки яких у містах набагато сильніші, ніж на відкритій місцевості: герметичні поверхні міста збільшують стік води і перешкоджають просочуванню дощової води у ґрунт. Каналізаційна система забезпечує обмежену ємність для дощової води і може переповнитися за великої кількості опадів. Підвищена ймовірність сильних опадів і граду може вимагати додаткових страхових послуг через величезні збитки, які вони можуть завдати місту.

Як краще прогнозувати міський клімат та його вплив?

Перший крок до кращого розуміння клімату міста та його можливих змін у майбутньому - це встановлення сучасної мережі датчиків у належних місцях у місті для вимірювання та зберігання погодинних даних про температуру повітря, кількість опадів та інші змінні. На основі цих даних спеціальні моделі міського клімату заповнюють прогалини між вимірюваннями і створюють вичерпну кліматичну інформаційну систему для міста. Ця система може робити мапи та оцінки ризиків, а також прогнози, попередження та сценарії планування. Система може бути використана для інформування громадян, підтримки осіб, які приймають рішення, а також для розробки планів щодо покращення клімату міста.

Партнери

Наукові партнери

Метеорологічні датчики

Партнер у Цюріху

Партнер у Базелі

Партнер у Таллінні

Бажаєте стати партнером проекту?
Ми можемо налаштувати міську кліматичну систему і для вашого міста!

Зверніться за адресою [email protected] за додатковою інформацією.

Нагору