Post on 12-Jul-2015
16/07/2014
De verbetering van stedelijke
parametrisatie in regionaleklimaatsmodellen
Doctoraatsverdediging Hendrik Wouters
16/07/2014 2© 2014, VITO NV
Veranderingen in de globale samenleving
» Werelpopulatie:
» 1800 -> 2014
» 1 -> 7 miljard
» De welvaart is toegenomen
16/07/2014 3© 2014, VITO NV
Resultaat: uitbreiding van steden!
16/07/2014 8© 2014, VITO NV
En dat zullen ze blijven doen
Figure from Van de voorde et al., 2013.
(MOLAND land-use change model)
16/07/2014 9© 2014, VITO NV
Grote verandering in het landschap
» Drastische lokale klimaatswijzigingen …. hogere temperaturen!
» Stedelijk warmte-eiland
16/07/2014 10© 2014, VITO NV
Grote verandering in het landschap
» Drastische lokale klimaatswijzigingen …. hogere temperaturen!
» Stedelijk warmte-eiland
» Hoofdzakelijk het resultaat van twee processen 1 2
16/07/2014 12© 2014, VITO NV
Voelbare warmte
atmosfeer
Opslag in de grond
16/07/2014 13© 2014, VITO NV
Voelbare warmte
Opslag in de grond
atmosfeer
16/07/2014 14© 2014, VITO NV
Voelbare warmte
Opslag in de grond
atmosfeer
16/07/2014 15© 2014, VITO NV
Gevangen zonnestraling
Droog oppervlak: geen verdaming
voelbare warmte
Efficiënte omzetting
efficiënte
opslag in de
bouwmaterialen
atmosfeer
Voelbare warmte
Opslag in de grond
Atmosfeer
16/07/2014 16© 2014, VITO NV
sensible heat
sensible heat
Efficient
conversion
stored
efficiently
in builing
materials
atmosphere
gevangen infraroodstraling
Stored in ground
atmosphere
Gevangen zonnestraling
Droog oppervlak: geen verdaming
16/07/2014 17© 2014, VITO NV
Gevangen infraroodstraling
sensible heat
stored
Efficiently
in builing
materials
atmosphere
sensible heat
atmosphere
Stored in ground
Very hot surface!!
Gevangen zonnestraling
Droog oppervlak: geen verdaming
Efficiënte omzetting
16/07/2014 18© 2014, VITO NV
proces
Afgifte
tijdens
De nacht
Veel
Opgeslagen
warmte
atmosfeer
Stored in ground
Hot Surface is cooling
sensible heat
atmosphere
1
1
16/07/2014 19© 2014, VITO NV
Hot Surface is cooling
1Afgifte
tijdens
De nacht
Veel
Opgeslagen
warmte
atmosfeer
sensible heat
atmosphere
Stored in ground
16/07/2014 22© 2014, VITO NV
2. Menselijke activiteit
16/07/2014 23© 2014, VITO NV
2. Menselijke activiteit
2->energieverspilling -> de lucht in!
16/07/2014 25© 2014, VITO NV
Stedelijk warmte-eiland… Big deal?
» Verlengd bloeiseizoen
» Aangenamere temperaturen
» Infrastructuur
16/07/2014 26© 2014, VITO NV
» energieconsumptie (air-co)
» infrastructuur
» Evenementen
» Luchtkwaliteit
» Extra slachtoffers in steden tijdens hittegolven
Stedelijk warmte-eiland… Big deal?
16/07/2014 27© 2014, VITO NV
+ Globale klimaatsverandering!
16/07/2014 28© 2014, VITO NV
Probleem…
» Weer en klimaat simuleren met een veel gebruiktEuropees regionaal klimaatmodel:
» Gedetailleerd de temperatuur en neerslagvoor de toekomst (België)?
» Stedelijk warmte-eiland?
globaal vs. regionaal
16/07/2014 29© 2014, VITO NV
» Model aanpassen om in rekening te brengen,
» met name de processen en
» voor zowel zomer als winter
» zo efficiënt mogelijk
» Toepassing: nagaan welk van de processen en het meest bijdragen tot het huidige warmte-eiland voorBelgische steden, zowel voor zomer als voor winter
Hoofddoel?
21
21
16/07/2014 30© 2014, VITO NV
Hoofddoel?
» Weten welke maatregelen belangrijk zijn om in de toekomst steden zoleefbaar, weerbaar en duurzaam mogelijk te maken!
leefbaar
slimme
steden
16/07/2014 31© 2014, VITO NV
Regionaal klimaatmodel? 2 componenten
Landoppervlakmodel
Atmosfeermodel Temperatuur,
Neerslag,
Wind
Neerwaartse straling
16/07/2014 32© 2014, VITO NV
Regionaal klimaatmodel: 2 componenten.
Landoppervlakmodel
Atmosfeermodel
Voelbare warmte,
verdamping,
Opwaartse straling
Afremming van de wind
Temperatuur,
Neerslag,
Wind
Neerwaartse straling
16/07/2014 33© 2014, VITO NV
Regionaal klimaatmodel? 2 componenten.
Landoppervlakmodel
Atmosfeermodel
Voelbare warmte,
verdamping,
Opwaartse straling
Afremming van de wind
Temperatuur,
Neerslag,
Wind
Neerwaartse straling
Wouters et al., (2012). Comprehensive parametrization of surface-layer transfer
coefficients for use in atmospheric numeric models. Boundary-layer Meteorology
Wouters et al., The impact of impervious water-storage parametrization
on urban climate modelling. Urban Climate (in revisie)
21
16/07/2014 34© 2014, VITO NV
Loskoppelen landoppervlakmodel!
Landoppervlakmodel
Atmosfeermodel
Voelbare warmte,
verdamping,
Opwaartse straling
Afremming van de wind
Temperatuur,
Neerslag,
Wind
Neerwaartse straling
Wouters et al., (2012). Comprehensive parametrization of surface-layer transfer
coefficients for use in atmospheric numeric models. Boundary-layer Meteorology
Wouters et al., The impact of impervious water-storage parametrization
on urban climate modelling. Urban Climate (in revisie)
Observaties!
21
16/07/2014 35© 2014, VITO NV
Loskoppelen landoppervlakmodel!
Landoppervlakmodel
Atmosfeermodel
Voelbare warmte,
verdamping,
Opwaartse straling
Afremming van de wind
Temperatuur,
Neerslag,
Wind
Neerwaartse straling
Wouters et al., (2012). Comprehensive parametrization of surface-layer transfer
coefficients for use in atmospheric numeric models. Boundary-layer Meteorology
Wouters et al., The impact of impervious water-storage parametrization
on urban climate modelling. Urban Climate (in revisie)
Observaties!
21
16/07/2014 36© 2014, VITO NV
Evaluatie energiebalans
Weerkaatsing zonlicht
Warmtestraling
Voelbare warmte
naar atmosfeer
Water damp
naar atmosfeer
16/07/2014 37© 2014, VITO NV
Loskoppelen landoppervlakmodel!
Landoppervlakmodel
Atmosfeermodel
Voelbare warmte,
verdamping,
Opwaartse straling
Afremming van de wind
Temperatuur,
Neerslag,
Wind
Neerwaartse straling
Wouters et al., (2012). Comprehensive parametrization of surface-layer transfer
coefficients for use in atmospheric numeric models. Boundary-layer Meteorology
Wouters et al., The impact of impervious water-storage parametrization
on urban climate modelling. Urban Climate (in revisie)
Observaties!
21
16/07/2014 38© 2014, VITO NV
Regionaal klimaatmodel? 2 componenten.
Landoppervlakmodel
Atmosfeermodel
Voelbare warmte,
verdamping,
Opwaartse straling
Afremming van de wind
Temperatuur,
Neerslag,
Wind
Neerwaartse straling
Wouters et al., (2012). Comprehensive parametrization of surface-layer transfer
coefficients for use in atmospheric numeric models. Boundary-layer Meteorology
Wouters et al., The impact of impervious water-storage parametrization
on urban climate modelling. Urban Climate (in revisie)
21
16/07/2014 39© 2014, VITO NV
Model configuratie
globale voorspelling weer
resolutie:12.5 km
Regionaal klimaatsmodel
resolutie: 2.8 km
16/07/2014 40© 2014, VITO NV
Metingen stedelijk warmte-eiland
» Antwerp
Antwerpen
“Aren’t we a
bunch of
modelers?”
16/07/2014 42© 2014, VITO NV
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen
» Mid-zomer
21/07/2012 -> 21/08/2012
» Mid-winter
21/07/2012 -> 21/08/2012
Uur van de dag
16/07/2014 43© 2014, VITO NV
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen
» Mid-zomer
21/07/2012 -> 21/08/2012
» Mid-winter
21/07/2012 -> 21/08/2012
Uur van de dag
21
16/07/2014 44© 2014, VITO NV
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen
» Mid-zomer
21/07/2012 -> 21/08/2012
» Mid-winter
21/07/2012 -> 21/08/2012
Uur van de dag
21
16/07/2014 45© 2014, VITO NV
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen
» Mid-zomer
21/07/2012 -> 21/08/2012
» Mid-winter
21/07/2012 -> 21/08/2012
Uur van de dag
21
16/07/2014 46© 2014, VITO NV
Effect van warmteverlies in de stad?
» Mid-zomer
21/07/2012 -> 21/08/2012
» Mid-winter
21/07/2012 -> 21/08/2012
Uur van de dag
21
16/07/2014 47© 2014, VITO NV
Effect van warmteverlies in de stad?
» Mid-zomer
21/07/2012 -> 21/08/2012
» Mid-winter
21/07/2012 -> 21/08/2012
Uur van de dag
16/07/2014 48© 2014, VITO NV
Effect van warmteverlies in de stad?
» Mid-zomer
21/07/2012 -> 21/08/2012
» Mid-winter
21/07/2012 -> 21/08/2012
Uur van de dag
16/07/2014 49© 2014, VITO NV
geen stedelijke opbouw
anthropogene warmte
mid-zomer
Middernacht
(gemiddeld)
21 21
21
16/07/2014 54© 2014, VITO NV
stedelijke opbouw energieverspilling interactie
mid-zomer
middernacht
21 21 21
16/07/2014 55© 2014, VITO NV
+ +
=
totale impact
mid-zomer
middernacht
21 21 21
21
stedelijke opbouw energieverspilling interactie
16/07/2014 56© 2014, VITO NV
+ +
=
totale impact
Waarden voor Brussel
1.97°C 0.68°C -0.21°C
2.44°C
mid-zomer
middernacht
21 21 21
21
stedelijke opbouw interactieenergieverspilling
16/07/2014 57© 2014, VITO NV
+ +
=
totale impact
Waarden voor Brussel
0.41°C 1.20°C +0.25°C
1.90°C
mid-winter
middernacht
21 21 21
21
stedelijke opbouw interactieenergieverspilling
16/07/2014 58© 2014, VITO NV
Besluiten
» Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het warmte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk
» Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch comfort moeten in rekening gebracht worden i.k.v.:
» Temperen van stedelijke hitte
» Klimaatsverandering (vb…)
» Landgebruiksverandering
» we hebben een regionaal klimaatmodel ter beschikking dat in staat is om klimaat voor steden in de toekomst in kaart te brengen.
21 21