Pokrycie terenu i warunki aerosanitarne w mieście

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Pokrycie terenu i warunki aerosanitarne w mieście"

Stanisław Kołodziej
7 lat temu
Przeglądów:

1 Zintegrowany system monitorowania danych przestrzennych dla poprawy jakości powietrza w Krakowie Pokrycie terenu i warunki aerosanitarne w mieście Dr inż. Przemysław Szwałko Urząd Miasta Krakowa Wydział Kształtowania Środowiska Seminarium: Warunki przewietrzania i jakość powietrza w Krakowie Kraków, 17 kwietnia 2015 r. Projekt współfinansowany ze środków Mechanizmu Finansowego Europejskiego Obszaru Gospodarczego na lata

2 Makroklimat, mezoklimat (klimat lokalny), topoklimat (miejscowy), mikroklimat źródło: WMO, (permission of WMO, Geneva, )

3 Słowniczek wybranych pojęć Klimat charakterystyczny dla danego obszaru zespół zjawisk i procesów atmosferycznych, kształtujący się pod wpływem właściwości fizycznych i geograficznych tego obszaru, określony na podstawie wyników wieloletnich obserwacji i pomiarów (Niedźwiedź, 2003). Klimat lokalny klimat określonego obszaru geograficznego, o wymiarach liniowych od ok. 100 m do ok. 10 km, kształtujący się głównie pod wpływem rzeźby terenu, szaty roślinnej i mezoskalowych cech podłoża, takich jak np. powierzchnie wodne, zabudowa miejska (Niedźwiedź, 2003). Topoklimat klimat miejsca lub stosunkowo niewielkiego terenu (1-100 km 2 ), którego cechy kształtują się pod wpływem czynników występujących na danym obszarze lub w jego najbliższym otoczeniu, takich jak np. rzeźba, rodzaj gleb, szata roślinna, zabudowa (Niedźwiedź, 2003). Profil wiatru, wskaźnik wentylacji i korytarze przewietrzania

4 Słowniczek wybranych pojęć (c.d.) Albedo stosunek ilości promieniowania odbitego do ogólnej ilości promieniowania całkowitego padającego na daną powierzchnię (Lewińska, 2000). Bryza miejska okresowy wiatr lokalny wynikający z różnicy temperatury i ciśnienia atmosferycznego dwóch ośrodków: miasta i obszaru zewnętrznego. Wieje przeważnie z obszarów zewnętrznych do wnętrza miasta (Lewińska, 2000). Pogoda radiacyjna pogoda bezchmurna lub z niewielkim zachmurzeniem, kiedy to lokalne różnice, np. w odniesieniu do temperatury powierzchni lub powietrza, są najsilniej wyrażone wskutek niejednakowych ilości pochłoniętego promieniowania słonecznego lub uchodzącego promieniowania długofalowego (Niedźwiedź, 2003).

Pyły, pyłki średnica aerodynamiczna Pył gruby do 100 μm Pył zawieszony do 10 μm (frakcje PM10, PM4, PM2,5, MP1) Pył respirabilny do 2,5 μm (PM2,5, PM1) Przedstawione na

5 Pyły, pyłki średnica aerodynamiczna Pył gruby do 100 μm Pył zawieszony do 10 μm (frakcje PM10, PM4, PM2,5, MP1) Pył respirabilny do 2,5 μm (PM2,5, PM1) Przedstawione na zdjęciu ziarna pyłku roślin wiatropylnych i owadopylnych mierzą od 10 do 70 μm. źródło: William Crochot

6 Prędkość opadania [m/s] Pyły, pyłki Milimetrowa kulka żywicy opada w powietrzu o temperaturze 20 C z prędkością ok. 30 m/s. Ziarno pyłu zawieszonego PM10 o średnicy 10 μm opada z prędkością ok. 11 m/h. Prędkość opadania kulistych ziaren (ρ = 1 kg/dm 3 ) w powietrzu o temperaturze 293 K i ciśnieniu 1000 hpa ,1 0,01 0,001 0,0001 0, , , , , ,0005 0, ,05 30,5 0,25 0, Średnica ziarna [μm] Źródło danych: Juda, Nowicki, 1986 (za Konieczyńskim, 2010, zmienione)

Zieleń niska i dobór gatunków drzew Badania na terenie Warszawy wykazały,

roku, a trawnika przyulicznego od 2,6 do 5,0 t pyłu rocznie (Zimny 2005).

oszacowano, że w okresie wegetacyjnym w mieście poszczególne gatunki drzew

7 Zieleń niska i dobór gatunków drzew Badania na terenie Warszawy wykazały, że na 1 ha trawnika parkowego gromadzi się od 1,5 do 2,5 t pyłu w ciągu roku, a trawnika przyulicznego od 2,6 do 5,0 t pyłu rocznie (Zimny 2005). Topola Lipa Wiąz Na podstawie badań przeprowadzonych w Krakowie oszacowano, że w okresie wegetacyjnym w mieście poszczególne gatunki drzew zatrzymują na powierzchni liści bardzo różną masę pyłu 0,75g/m 2 8, 62 g/m 2 10,16 g/m 2

8 Zobrazowania satelitarne Informacje pochodzące z wielospektralnych zobrazowań satelitarnych umożliwiają, poprzez mieszanie w odpowiednich proporcjach luminacji różnych kanałów, obliczanie wskaźników ilościowych, jak indeksy wegetacji (np. RVI, NDVI), albedo, temperatura radiacyjna. Z wysokorozdzielczych danych satelitarnych można zatem uzyskać rastrowe kompozycje barwne, w tym zbliżone do sposobu postrzegania barw przez człowieka (RGB) a wykorzystując poszczególne kanały, zwłaszcza kanały podczerwieni obliczyć temperaturę powierzchni wód, pól, łąk, ulic, placów, dachów etc. i dokonać klasyfikacji obiektowej, w tym szczegółowego zróżnicowania form zieleni w oparciu o analizy wskaźników roślinnych.

9 Filtrujące funkcje zieleni - ZIELEŃ MIEJSKA

10 Albedo Śnieg świeży 75-95% (świeży), 50-60% (zleżały) Las liściasty 15-20% Trawy 20-25% Kamień 20-35% Dachówka 10-35% Beton 10-35% Asfalt 5-20% asfalt Gleba 5-10% zależy od pory dnia, pory roku (kąta padania słońca), zachmurzenia

11 Znormalizowany Różnicowy Wskaźnik Wegetacji (NDVI) źródło:

Znormalizowany Różnicowy Wskaźnik Wegetacji (NDVI) Rejestracja obrazów w latach 2004-2005 w pięciu kanałach spektralnych (Hajto, 2009).

12 Znormalizowany Różnicowy Wskaźnik Wegetacji (NDVI) Rejestracja obrazów w latach w pięciu kanałach spektralnych (Hajto, 2009). Terenowa zdolność rozdzielcza radiometru AVHRR umieszczonego na satelitach NOAA-15 i NOAA-16 ponad 1 km (Hajto, 2009). źródło: Hajto, 2009

Temperatura radiacyjna powierzchni Przykłady map rastrowych i wektorowych Rejestracja obrazów w latach 2004-2005 w pięciu kanałach spektralnych

13 Temperatura radiacyjna powierzchni Przykłady map rastrowych i wektorowych Rejestracja obrazów w latach w pięciu kanałach spektralnych (Hajto, 2009). Terenowa zdolność rozdzielcza radiometru AVHRR umieszczonego na satelitach NOAA-15 i NOAA-16 ponad 1 km (Hajto, 2009). źródło: Hajto, 2009

Hipsometria Budynki wysokie i wysokościowe źródło: Jędrychowski I.

14 Przykłady wykorzystania danych z lotniczego skanowania laserowego (LIDAR) Krakowa w 2006 r. Hipsometria Budynki wysokie i wysokościowe źródło: Jędrychowski I., 2008; Możliwości lokalizacji obiektów wysokościowych w aspekcie ochrony panoramy miasta Krakowa BPP UMK, 2009

15 Dotychczasowe dane o pokryciu terenu Krakowa źródło: BPP UMK, 2009

16 Dotychczasowe dane o pokryciu terenu Krakowa 2010 źródło: BPP UMK, 2009

17 Inne dane o pokryciu terenu Krakowa - przykłady źródło: IMGW PIB Oddz. W Krakowie, dzięki uprzejmości J. Godłowskiej

18 Aktualizacja i uszczegółowienie danych o pokryciu terenu Dla uzyskania możliwie dokładnych informacji o ukształtowaniu, ale przede wszystkim o pokryciu terenu Krakowa i okolic, w tym znacznej części obszaru Niepołomic, Skawiny i Wieliczki, służyć będą dane przestrzenne pozyskane w ramach projektu ISOK: Numeryczny Model Terenu i Numeryczny Model Pokrycia Terenu o rozdzielczości 0,5 m i średnim błędzie wysokości do 0,2 m, ortofotomapa o wielkości piksela 0,1 m i chmura punktów pochodząca z lotniczego skaningu laserowego (LIDAR) o średniej gęstości 12 pkt/m 2.

Aktualizacja i uszczegółowienie danych o pokryciu terenu W ramach projektu MONIT-AIR pozyskano w dniu 9 października 2014 roku przez satelitę WorldView-2, wysokorozdzielcze, wielospektralne

19 Aktualizacja i uszczegółowienie danych o pokryciu terenu W ramach projektu MONIT-AIR pozyskano w dniu 9 października 2014 roku przez satelitę WorldView-2, wysokorozdzielcze, wielospektralne zobrazowania satelitarne. Pozwoliły one na uzyskanie ortofotomapy multispektralnej o rozdzielczości terenowej wynoszącej 2,0 m, ortofotomapy panchromatycznej o rozdzielczości 0,5 m, na wygenerowanie wyostrzonych kompozycji mapowych dla obszaru 580,92 km² oraz wybranych wskaźników wegetacyjnych.

20 Aktualizacja i uszczegółowienie danych o pokryciu terenu Aktualne zobrazowania satelitarne, w połączeniu z danymi z lotniczego skanowania laserowego (poddana odpowiedniej klasyfikacji przestrzenna chmura punktów) posłużą do obliczenia współczynników precyzyjnie odzwierciedlających pokrycie terenu Krakowa (wody, ulice, budynki, roślinność) i wykorzystanie w modelowaniu przemieszczania się mas powietrza i dyspersji zanieczyszczeń. Pozwoli to na wskazanie obszarów miasta, które w określonych warunkach pogodowych, mają znaczenie dla wymiany, i poprawy jakości powietrza.

21 Aktualizacja i uszczegółowienie danych o pokryciu terenu Dane te, a w szczególności wybrane wskaźniki wegetacyjne, będą również pomocne przy aktualizacji mapy roślinności rzeczywistej Krakowa, ogólnej oraz szczegółowej inwentaryzacji zieleni, a nawet ochronie osi widokowych i innych walorów krajobrazowych. Umożliwią wygenerowanie mapy potencjału solarnego krakowskich dachów, czy też ich przydatności do wykorzystania w ograniczaniu niekorzystnego efektu miejskiej wyspy ciepła, retencji wód opadowych i adsorpcji zanieczyszczeń powietrza (zielone dachy).

22 PRZYKŁADY ZOBRAZOWAŃ SATELITARNYCH I LOTNICZYCH

31 ISOK

32 ISOK

33 ISOK - NMT

34 ISOK - NMPT

35 ISOK chmura sklasyfikowanych punktów LAS (wszystkich) na tle ortofotomapy

36 ISOK chmura sklasyfikowanych punktów LAS (zieleń wysoka) na tle ortofotomapy

37 PRZYKŁAD INTEGRACJI DANYCH PRZESTRZENNYCH - źródła ogrzewania budynków na tle mapy lotniczej

38 LITERATURA Burian S. J., Ching J., 2009: Development of gridded fields of urban canopy parameters for advanced urban meteorological and air quality models. EPA/600/R-10/007. U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC. Dubiel E., Szwagrzyk J. (red.), 2008: Atlas roślinności rzeczywistej Krakowa. UMK, Kraków, 159 ss. ISBN Grimmond C. S. B., Oke T. R., 1999: Aerodynamic properties of urban areas derived from analysis of surface form. Journal of Applied Meteorology, 38: Krajny E., Ośródka L., Pawlik Ł., Szwałko P., Urbańczyk J. 2014: Zintegrowany system monitorowania danych przestrzennych dla poprawy jakości powietrza w Krakowie - założenia projektu. W: Ochrona powietrza w teorii i praktyce. Tom 1. (red. J. Konieczyński). IPIŚ PAN, Zabrze 2014,

39 DZIĘKUJĘ Dr inż. Przemysław Szwałko Urząd Miasta Krakowa Wydział Kształtowania Środowiska os. Zgody 2, Kraków Seminarium: Warunki przewietrzania i jakość powietrza w Krakowie Kraków, 17 kwietnia 2015 r. Projekt współfinansowany ze środków Mechanizmu Finansowego Europejskiego Obszaru Gospodarczego na lata

Podobne dokumenty

Struktura zieleni w zabudowie miejskiej a jakość powietrza - fakty i mity w aspekcie efektów projektu MONIT-AIR

Zintegrowany system monitorowania danych przestrzennych dla poprawy jakości powietrza w Krakowie* Integrated monitoring system of spatial data to improve air quality in Krakow Struktura zieleni w zabudowie