projekt

modelování kvality ovzduší a tepelného komfortu s rozlišenou turbulencí v městském prostředí

TURBAN

Modelování kvality ovzduší a tepelného komfortu s rozlišenou turbulencí v městském prostředí

Popis

Evropa i celý svět zažívají v 21. století nebývalý nárůst v počtu i závažnosti extrémních projevů počasí. Prodlužující se vlny veder i mrazů výrazně zhoršují kvalitu městského prostředí a tepelný komfort. Znečištění ovzduší, na kterém se podílí doprava, průmysl, vytápění i další lidské aktivity, zvyšuje nemocnost a úmrtnost obyvatel měst.

V důsledku změn klimatu dochází k snížení platnosti dosavadních empirických statistik, využívaných k detailnímu vyhodnocení dopadů extrémních projevů počasí v městském prostředí. Tím vzniká naléhavá potřeba nových přístupů k hodnocení lokálních atmosférických podmínek ve městech. Komplexní struktura městské zástavby vyžaduje aplikaci modelů s možností dynamického řešení turbulentního proudění v jemném rozlišení. Obdobné modely se v současnosti využívají v inženýrských aplikacích (např. pro modelování situací v prostoru větrných parků nebo při navrhování mostních konstrukcí), avšak možnosti jejich aplikace v měřítku celé městské zástavby je dosud omezená.

Na řešení tohoto problému se zaměřuje právě projekt TURBAN, na jehož realizaci se podílí několik institucí zaměřených na meteorologické modelování a hodnocení kvality ovzduší v regionálním a městském měřítku i na jejich následnou praktickou aplikaci.

Výsledky projektu budou využívány při územním a městském plánování, zejména při přípravě mitigačních opatření pro redukci tepelného stresu a znečištění ovzduší ve městě.

Podrobný popis

V rámci projektu budou naplněny následující cíle:

  1. Shromáždění, zpracování a zveřejnění rozsáhlých datových sad pocházejících z měření a pozorování charakteristik městského ovzduší, včetně dat z účelově zaměřených měřících kampaní.
  2. Rozvoj poznatků a schopností řídit městské klima a kvalitu ovzduší a předvídat dopady politik a socio-ekonomických opatření navržených orgány města nebo i širokou veřejností.
  3. Podpora vědeckých znalostí a porozumění komplexního turbulentního atmosférického proudění a toků energie uvnitř městské zástavby, jakožto nezbytného předpokladu pro vývoj pokročilých nástrojů využitelných k hodnocení tepelného komfortu a kvality ovzduší ve městech.
  4. Vypracování konkrétních případových studií pro vybrané části měst v koordinaci s příslušnými orgány městské správy.

Projekt je rozdělen do šesti pracovních bloků (WP):

WP1 Pozorování a měření

Bude shromážděn rozsáhlý soubor dat z účelové kampaně realizované s využitím senzorů kvality ovzduší a nástrojů dálkové detekce (aerosolový LIDAR a mikrovlnný radiometr), která budou doplněna o údaje z přilehlých stanic měření kvality ovzduší a meteorologických stanic. Data poskytnou nové informace o prostorovém rozložení znečištění ovzduší a budou využita pro validaci modelu.

WP2 Konfigurace, validace a kalibrace modelových nástrojů

Nově vyvinuté detailní modely městského prostředí vyžadují důslednou validaci a další vylepšení, než budou moci být zavedeny do praxe jako standardní nástroje městského plánování. Projekt TURBAN v této oblasti naváže na validaci modelu PALM, provedenou v rámci projektu Urbi Pragensi v Praze 6 - Dejvicích, s výraznějším zaměřením na kvalitu ovzduší a vertikální profily meteorologických parametrů.

WP3 Scénáře

Pro vybrané oblasti v Praze a Bergenu bude provedena simulace variantních scénářů se zaměřením na kvalitu ovzduší a tepelný stres za extrémních meteorologických podmínek.

WP4 Integrace datových zdrojů

Rostoucí různorodost a složitost datových sad, zahrnujících výsledky měření in situ, data naměřená obyvateli, údaje z dálkového průzkumu, výstupy modelových výpočtů a emisní inventury nutně vyžaduje robustní přístup ke kombinaci (fúzi) těchto heterogenních informačních sestav v datových zdrojích, které budou transparentní, podléhající kontrole kvality a umožňující provádění interpolací. Projekt navrhuje novou technologii „datové fúze“ založenou na pokročilých metodách geostatistického mapování.

WP5 Porovnání Large-eddy simulation (LES) a Gaussovských modelů

Porovnání umožní odpovědným pracovníkům města lépe porozumět běžným rozptylovým studiím, provedeným Gaussovskými modely, z pohledu komplexního městského prostředí. Budou prověřeny možnosti aktualizace současných výpočetních postupů, případně nahrazení Gaussovských modelů pokročilejšími nástroji.

WP6 Shromažďování a diseminace výsledků

Tento blok pokrývá tvorbu a publikaci srozumitelných výstupů pro odpovědné orgány městské správy (zejména v oblasti územního plánování) i podrobných výstupů výzkumných prací pro odbornou veřejnost. Patří do něj rovněž vytvoření a údržba webových stránek a organizace seminářů v souladu s komunikačním plánem projektu.



Financování

Projekt "TURBAN - Modelování kvality ovzduší a tepelného komfortu s rozlišenou turbulencí v městském prostředí" je spolufinancován s podporou ve výši 1,1 milionu EUR z Norských fondů a Technologické agentury České republiky (TA ČR). Cílem tohoto projektu je vylepšit nástroje a metody k hodnocení atmosféry městského prostředí a podpořit mitigační opatření k omezení termálního stresu a znečištění ovzduší.

Hlavní cíle

1. výrazně zlepšit kvalitu a prostorové rozlišení výstupů atmosférického modelování městského prostředí na základě využití nejmodernějších technologií v oblastech modelování, pozorování a analýzy dat
2. zdokonalit a validovat pokročilé modelové nástroje se zaměřením na modely založené na principu turbulentního proudění v komplexním městském prostředí
3. zlepšit metody kombinující údaje z modelování a pozorování
4. porovnat environmentální dopady vybraných adaptačních nástrojů a preferovaných politik v Praze a Bergenu
5. poskytnout orgánům veřejné a městské správy nástroje pro podporu rozhodování v oblastech souvisejících s kvalitou ovzduší a tepelného komfortu

Řešitelé

Hlavní řešitel: RNDr. Jaroslav Resler, Ph.D.

Ústav informatiky Akademie věd ČR

www.cs.cas.cz

Kontakt

Pod Vodárenskou věží 271/2
182 07 Praha 8
+420 266 052 183
ics@cs.cas.cz

Kontaktní osoba:

Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy, katedra Fyziky atmosféry

kfa.mff.cuni.cz

Kontakt

Ke Karlovu 2027/3
121 16 Praha 2
+420 951 551 289
mff@mff.cuni.cz
Kontaktní osoba:

Český hydrometeorologický ústav

www.chmi.cz

Kontakt

Na Šabatce 2050/17
143 06 Praha 4-Komořany
+420 244 031 111
chmi@chmi.cz
Kontaktní osoba:

ATEM - Ateliér ekologických modelů, s. r. o.

atem.cz

Kontakt

Roztylská 1860/1
148 00 Praha 4
+420 241 494 425
atem@atem.cz
Kontaktní osoba:

Nansen Environmental and Remote Sensing Center

www.nersc.no

Kontakt

Thormøhlens gate 47
5006 Bergen
Norsko
admin@nersc.no
+47 55 20 58 00

Kontaktní osoba: