Namen naloge je ugotoviti ali obstaja toplotni otok v naseljih od Maribora do Ptuja in ob katerem vremenskem tipu je najbolj izrazit. Meritve so se izvajale na šestnajstih merilnih mestih (deset v naseljih in šest izven naselij) in sicer vedno okoli 23:00 ure. Meritve so se izvajale med vožnjo z avtomobilom pri konstantni hitrosti 40km/h.
Rezultati so pokazali, da je toplotni otok najbolj izrazit v največjih naseljih (Maribor, Ptuj), vendar pa je prisoten tudi v manjših naseljih. Povprečne temperature v naseljih so za 0,7 stopinje Celzija višje od temperatur izmerjenih izven naselij. Toplotni otok je najbolj izrazit ob jasnem vremenu, manj izrazit ob jasnem in soparnem vremenu in najmanj izrazit ob oblačnem vremenu. Razlike v Temperaturah so v tem letnem času predvsem posledica manjšega albeda in drugačnih toplotnih značilnosti betonskih in asfaltnih površin.
Uvod
Glavni namen te seminarske naloge je ugotoviti, ali obstaja toplotni otok tudi nad manjšimi naselji na Dravskem polju.
Razlike v temperaturi v poseljenih in neposeljenih območjih določajo in potencirajo naslednji dejavniki:
a) Regionalna klima
b) Relief
c) Antropogeni dejavniki
a) Pri regionalni klimi so pomembni regionalni tipi, ki potencirajo in blažijo klimatske razlike med poseljenimi in neposeljenimi območji.
b) Relief je zelo pomemben dejavnik pri oblikovanju klime. Npr.: v Maribor priteka hladen zrak iz Dravske doline, proti Ptuju pa se hladen zrak steka z višje ležečih delov Dravskega polja. Ni pa še popolnoma raziskano, kako velika količina vode (Drava) blaži klimo v bližnjih naseljih.
c) Antropogenih dejavnikov je več: povečevanje betonskih in asfaltnih površin na račun zmanjševanja zelenih površin, vnos energije in vnos raznih snovi v ozračje v naselju. S temi tremi osnovnimi dejavnostmi je človek bistveno posegel v energijsko bilanco mesta. Debeli betonski zidovi počasneje sprejemajo toploto in jo počasneje oddajajo. Posledica tega je, da je povprečna celodnevna temperatura nekoliko višja od tiste izven naselja. Vnos energije v ozračje nad naseljem prav tako povišuje temperaturo v naselju. Vnos raznih snovi v ozračje (prah, vodne in strupene pare...) zmanjšuje delež direktnega in povečuje delež difuznega sončnega obsevanja.
Temperatura se v naselju povečuje tudi na račun manjšega albeda (beton in asfalt imata manjši albedo - od tal odbito kratkovalovno sevanje). Albedo je v mestu manjši tudi zaradi večje hrapavosti površja. Po ocenah in izračunih ima naselje albedo okoli 0.15, neposeljeno območje pa okoli 0.2.
Zaradi onesnaževanja (vnos prašnih delcev) se kratkovalovno sevanje modificira. Večji delež prašnih delcev v zraku oslabi direktno in ob enem poveča difuzno sončno sevanje. V takšnem zraku oslabljen tudi ultravijolični del spektra, zaradi česar je sicer zmanjšana možnost za nastanek kožnega raka, vendar pa je zmanjšana tudi intenzivnost fotosinteze.
Preglednica št. 1.: Primerjava nekaterih parametrov v naseljih oz. izven naselij
| Naselje | Nenaseljeno | |
| temperature | višje | nižje |
| vlaga | nižja | višja |
| hitrost vetra | smer in hitrost modificirana | višja |
| vsebnost vnesene materije | velika | mala |
Energijsko bilanco v mestu zapišemo kot vsoto neto sevanja in antropogenega vnosa energije, ki je enaka vsoti energijskega toka zaznavne toplote, energijskega toka latentne toplote, akumulacije energije in advekcije energije.
Zaradi večjega deleža prašnih delcev v zraku nad naselji je zato tudi nočno protisevanje atmosfere večje kot nad nenaseljenimi območji. Zaradi večjega protisevanja atmosfere se naselje ponoči manj ohladi.
V naseljih kjer je velik delež asfaltiranih ali pozidanih površin in zmanjšan delež zelenih površin pa pomeni da je tudi manjši pretok latentne toplote in zaradi tega je zopet manj energetskih izgub. Po ocenah je tok zaznavne toplote v mestu za 60% višji, tok latentne toplote pa za 52% nižji od tistega na podeželju (Žiberna, 1997).
Gibanje zraka je v naseljenih območjih glede na nenaseljena obnočja zelo modificirano. V primeru da se veter giblje pravokotno na smer ulice se njegova hitrost znižuje, v primeru pa da veter piha vzdolž ulice pride do ˝kanjonskega efekta˝ zaradi česar se hitrost vetra zviša. Podoben efekt lahko izzovejo tudi naravne ovire (gozd, dolina...).
Na kratko lahko povzamemo da je za tipično mestno klimo značilno: višje temperature, nižja relativna vlažnost, večji vnos materije s strani človeka, bolj onesnažen zrak, v povprečju nižja hitrost vetra.
Metodologija
Meritve - zbiranje podatkov
Izbral sem 16 merilnih mest: 10 v naseljih in 6 izven naselij. Meritve sem izvajal od 22. julija do 20. avgusta 1998. Čas meritev je običajno potekal od 22:45 do 23:30. Takšen čas sem izbral, ker ob tej uri ni več neposrednega sončevega obsevanja, ki bi sicer močno dvignilo temperaturo na soncu izpostavljenih področjih.
Senzor termometra je bil nameščen okoli 60cm od avtomobila. V času meritve je avtomobil peljal s hitrostjo okoli 40km/h. Pri samem izvajanju meritev je bilo vedno treba paziti na vozila vozeča pred avtomobilom z termometrom. Izpušni plini spredaj vozečih vozil namreč precej vplivajo na temperaturo, tako da je nujno da za osebnim avtom zaostanemo vsaj 20 metrov za večjim tovornjakom pa vsaj 50 metrov (velik tovornjak 20 metrov pred vozilom z merilno napravo lahko dvigne temperaturo tudi za 3 stopinje!). .
Meril sem v smeri iz Maribora proti Ptuju in obratno. S tem sem izključil možnost da bi imelo merilno mesto, kjer sem meril temperaturo kasneje imelo v povprečju nižjo temperaturo.
Merilna mesta, njihove lokacije in osnovne karakteristike
Merilno mesto 1.
Lokacija: Maribor 255m, križišče Ptujske in Tržaške ceste
Karakteristike: veliko asfaltnih površin, velika gostota prometa
Merilno mesto 2.
Lokacija: Maribor 255m, Ulica kneza Koclja, bližina Drave.
Karakteristike: veliko asfaltnih površin, bližina večjih industrijskih obratov (Zlatorog, Intes...).
Merilno mesto 3.
Lokacija: Maribor 270m, Ptujska cesta, med bencinskima črpalkama OMV in Petrol.
Karakteristike: veliko asfaltnih površin, bližina enega najgosteje naseljenih predelov Maribora in industrijskih kompleksov (TAM; Metalna).
Merilno mesto 4.
Lokacija: merilno mesto se nahaja med Mariborom in Miklavžem 270m, Ptujska cesta. Karakteristike: malo asfaltnih površin, večje travnate površine in neposredna bližina gozda.
Merilno mesto 5.
Lokacija: Miklavž na Dravskem polju 267m, Ptujska cesta, 100m SZ od semaforiziranega križišča, ki predstavlja center naselja.
Karakteristike: veliko asfaltnih površin in velika gostota zasebnih stanovanjskih hiš in zgradb terciarnega sektorja.
Merilno mesto 6.
Lokacija: merilno mesto med Miklavžem in Loko 250m, Ptujska cesta, rob dravske terase - tod se svet spusti na kratki razdalji za dobrih 10 metrov in lahko tudi zaradi tega pride do rahlega padca temperature (nabiranje hladnega zraka na dnu Dravskega polja).
Karakteristike: bližina travnikov, njiv in manjših površin gozda
Merilno mesto 7.
Lokacija: Rošnja 244m, Ptujska cesta, center naselja (gostilna Tampar).
Karakteristike: asfaltne površine in sorazmerno velika poseljenost z zasebnimi hišami.
Merilno mesto 8.
Lokacija: merilno mesto med Rošnjo in Staršami 242m, Ptujska cesta.
Karakteristike: veliko travnatih in njivskih površin.
Merilno mesto 9.
Lokacija: Starše 241m, Ptujska cesta, križišče v bližini cerkve.
Karakteristike: večje asfaltne površine, manjša gostota poseljenosti.
Merilno mesto 10.
Lokacija: merilno mesto med Staršami in Zlatoličjem 240m, Ptujska cesta.
Karakteristike: bližina večji travnatih in njivskih površin na zahodnem in manjših gozdnatih površin na vzhodnem delu ceste.
Merilno mesto 11.
Lokacija: Zlatoličje 238m
Karakteristike: asfaltirane površine, center naselja z veliko gostoto zasebnih stanovanjskih hiš.
Merilno mesto 12.
Lokacija: Slovenija vas 235m, Ptujska cesta
Karakteristike: veliko travnatih in njivskih površin, v neposredni bližini redke stanovanjske hiše.
Merilno mesto 13.
Lokacija: Hajdoše 233m, Ptujska cesta
Karakteristike: strnjeni, najgosteje pozidani del naselja
Merilno mesto 14.
Lokacija: Skorba 233m, Ptujska cesta
Karakteristike: strnjeni, najgosteje pozidani del naselja
Merilno mesto 15.
Lokacija: merilno mesto med Spodnjo Hajdino in Ptujem 228m, ...cesta
Karakteristike: travnate in njivske površine, v neposredni bližini so naselja.
Merilno mesto 16.
Lokacija: Ptuj 224m, bližina centra mesta.
Karakteristike: veliko asfaltnih površin, velika pozidanost.
Rezultati
Grafikon št. 1: Povprečna temperatura na merilnih mestih med Mariborom in Ptujem ob 23:00 uri
(vsi vremenski tipi)
Komentar k grafikonu 1
Povprečna temperatura vseh meritev znaša 21,71 stopinj Celzija.
Kraj z najvišjo povprečno temperaturo je Maribor (vsa tri merilna mesta) in Ptuj.
Kraj z najnižjo povprečno temperaturo je merilno mesto med Staršami in Zlatoličjem.
Ugotovil sem, da toplotni otok nad naselji sicer obstaja, vendar je potrebno tudi ugotoviti, ob kakšnem vremenu je toplotni otok najbolj izrazit in kateri so tisti glavni dejavniki, ki ga potencirajo.
Izmerjene podatke sem klasificiral v tri tabele: variacijski razmik ob jasnem vremenu, variacijski razmik ob jasnem a soparnem vremenu (sklepam, da vlaga nekoliko blaži temperaturne razlike med naseljenimi in nenaseljenimi območji) in variacijski razmik ob oblačnem vremenu.
Grafikon št. 2: Variacijski razmik v dneh z jasnim vremenom
Komentar k grafikonu 2
Povprečna temperatura ob jasnem vremenu je znašala 21,0 stopinj Celzija, pri čemer je znašala povprečna temperatura na naseljenih območjih 21,4 stopinje Celzija in na nenaseljenih območjih 20,5 stopinje Celzija. Temperaturna razlika med naseljenimi in nenaseljenimi območji je 0,9 stopinje Celzija. Ugotovil sem, da pri jasnem vremenu s sorazmerno nizko relativno vlažnostjo pride toplotni otok najbolj do izraza. Naseljene površine se močno ogrejejo zaradi manjšega albeda in zaradi majhnih površin poraslih z vegetacijo, ki bi sicer kompenzirale temperaturne razlike.
Grafikon št. 3: Variacijski razmik v dneh z jasnim in soparnim vremenom
Komentar k grafikonu 3
Povprečna temperatura ob jasnem in soparnem vremenu je znašala 21,4 stopinje Celzija, pri čemer je znašala povprečna temperatura na naseljenih območjih 21,7 stopinje Celzija in na nenaseljenih območjih 21,0 stopinje Celzija. Temperaturna razlika med naseljenimi in nenaseljenimi območji znaša 0,7 stopinje Celzija. Temperaturne razlike so manjše kot pri jasnem vremenu (0,2 stopinje Celzija). To razliko je verjetno treba prisoditi veliki vsebnosti vlage v zraku ki delno kompenzira temperaturne razlike med naseljenimi in nenaseljenimi območji.
Grafikon št. 4: Variacijski razmik v dneh z oblačnim vremenom
Komentar k grafikonu 4
Povprečna temperatura ob oblačnem vremenu je znašala 21,9 stopinje Celzija, pri čemer je znašala povprečna temperatura na naseljenih območjih 22,1 stopinje Celzija in na nenaseljenih območjih 21,5 stopinje Celzija. Temperaturna razlika med naseljenimi in nenaseljenimi območji znaša 0,6 stopinje Celzija. Temperaturne razlike so pri oblačnem vremenu najnižje. To dejstvo nam daje slutiti, da je za razliko v temperaturi med naseljenim in nenaseljenimi območji odločilno predvsem sončevo obsevanje v jasnih dneh.
Grafikon št. 5: Povprečne temperature na merilnih mestih med Mariborom in Ptujem ob 23:00 uri
(po vremenskih tipih)
Zaključek
Že kratkoročno zastavljene meritve so postregle z rezultati, ki dokazujejo, da toplotni otok obstaja tudi nad manjšimi naselji. Sklepati smem, da se naseljena območja manj ohladijo predvsem zaradi manjšega albeda asfaltiranih in betonskih površin, medtem ko je vpliv vnosa toplote iz antropogenih virov manjši.
Ob podobnih naslednjih nalogah je odločilnega pomena, da se spremlja čimveč meteoroloških parametrov, kateri nam pomagajo pri razlagi dobljenih rezultatov - poleg temperature so pomembni tudi še oblačnost, prevetrenost, vlažnost (slednjo sem le ocenjeval, medtem ko prevetrenosti nisem upošteval) in drugi. Zelo zanimivo bi bilo ugotavljanje toplotnega otoka pozimi in ugotoviti kako na temperaturo vpliva vnos toplote iz kurišč, prometa in drugih antropogenih virov). Menim, da bi bilo bolje izvajati meritve tik pred sončnim vzhodom.
Literatura
Prispevek h klimatologiji subpanonske Slovenije, Igor Žiberna, 1989
Mestna klima Maribora (doktorska disertacija), Igor Žiberna, 1997
| Avtor: Gregor Godec |
|
|
