Budapest University of Technology and EconomicsFaculty of Civil Engineering - Since 1782

Az éghajlat nagyléptékű időjárási állapotjellemzőkkel írható le, miközben a mikroklíma jellemzően ennek kisléptékű módosulását jelenti. A helyi környezeti adottságok a környező területekhez képest megváltoztathatják a légállapoti jellemzőket. Ilyen például a növényzet hűtő- és vízvisszatartó hatása. Városokban megfigyelhető, hogy az épített környezet és az emberi tevékenység hatására magasabb lég- és felszín hőmérsékletek alakulhatnak ki, mint tágabb környezetükben. Ezen jelenséget városihősziget-hatásnak hívják (Urban Heat Island – UHI). Ennek kialakulása többek között visszavezethető az építési anyagokkal fedett felszínek nagy arányára, növényzet hiányában az evapotranspiráció csökkenésére, a városi kanyonok kialakulására vagy a fokozott antropogén hőleadásra. Az Angol Meteorológiai Szolgálat jelentése szerint a városihősziget-hatás miatt Londonban közel 5°C hőmérséklet különbség is kialakulhat a főváros és környezete között tiszta, késő tavaszi időjárási viszonyok mellett. A globális klímaváltozás nyomán várhatóan ezen hősziget-hatás a jövőben tovább erősödik, egyidejűleg az ellensúlyozására használt hűtés energiaszükséglete drasztikusan megnövekedhet. Emellett fontos tényező, hogy az európai lakosság közel 70%-a városi környezetben él, mely arány az előrejelzések szerint a jövőben emelkedni fog. A városi mikroklíma vizsgálata és a jelenség pontos térképezése fontos kihívás a hőhullámok kockázatának felmérésében is, hiszen a jelenség az emberi szervezet számára súlyos negatív hatással lehet. A jelenség tanulmányozása az egészségügyi kockázat becslésén túl várostervezési szempontból is kiemelt jelentőséggel bír. Ezért fontos, hogy pontos, számszerű információt szerezzünk a jelenségről és hatásairól annak érdekében, hogy megfelelő és fenntartható kockázatkezelési lépéseket tervezhessünk ezen negatív hatás csökkentésére.

A városi mikroklíma jelenségének megfigyelését nehezíti, hogy a meteorológiai mérőállomások sűrűsége nagy általánosságban nem alkalmas a városon belüli, helyi, területi eltérések kimutatására. Példaként említhetjük, hogy Budapest csupán négy OMSZ által üzemeltett megfigyelő állomással rendelkezik, melyek közül csak kettő van szabványos mérési környezetbe telepítve. A jelenségre jellemző sűrűségű mérések hiányában, a városi adottságokat figyelembe vevő szimulációkkal vagy modellek segítségével becsülhető a városi hősziget jelensége; azok igazolása, megbízhatósága nehezen számszerűsíthető.

Városi környezetben ezért a felszíni hőmérsékletek (LST) termális infravörös távérzékeléssel történő, nagy területi, folyamatos térképezése nélkülözhetetlen információval szolgál a heterogén városi mikroklíma térbeli jelenségének térképezésében. Erre alapozva a doktoranduszjelölt feladata a városi hősziget termális távérzékeléssel történő vizsgálata, kiegészítve a meteorológia által szolgáltatott léghőmérséklet-mérésekkel. A jelölt képességet szerez a felszínhőmérséklet műholdas távérzékeléssel történő mérésében magyarországi nagyvárosok hőviszonyainak térképezéséhez. Városihősziget-vizsgálatokat végez nem kizárólag hőhullámok idején. A városi klímahatás térbeli változásait elemzi és megfigyelési idősorokat dolgoz fel. Várható eredményei hasznos információval szolgálhatnak a városi hősziget évtizedes változásainak kimutatásában és a klímaváltozás hatásának számszerűsíthetőségében. 

 

******

 

Large scale climate represent weather conditions in regional spatial scale while microclimate refers to a climate over a very small area. Local conditions can alter meteorological conditions, for example the presence of vegetation causes cooler and wetter microclimate than its surroundings. It has been observed that urban areas are generally warmer than its surrounding rural environment. This phenomenon is called the Urban Heat Island (UHI) effect. Multiple factors like change in surface materials, lack of evapotranspiration, urban canyon effect and anthropogenic heat release may cause the formation of UHIs. According to the Met Office factsheet in the UK temperature contrast of urban (London) and rural areas was found to be up to 5°C on in mid-May during clear sky conditions. Climate change is expected to exacerbate the UHI effect, increasing the cooling energy consumption and also severely affecting human health. Based on the global population distribution facts in Europe over 70% of its population lives in urban settlement with growing trends. Understanding and analysing urban microclimate, evaluating UHI effect and heatwave vulnerability is particularly important for urban public planning measures and emergency services. For this reason, urban planning, urban landscape design and emergency services should obtain a clear understanding of the phenomenon in order to plan sustainable measure and mitigation strategies for the current and future situations. 

Urban microclimate characteristics are difficult to measure since the sampling density of in-situ meteorological stations are usually not dense enough to reveal spatial distribution of local weather parameters. To set an example in Budapest (Hungary) only 4 meteorological observation stations are in operation and not all set in standard measuring environment. Hence to study urban effects on local microclimate, asses risk and resilience of urban population related to heatwaves urban microclimate has to be expressed using simulations, modelling supported by in-direct measures. 

In urban thermal environmental studies, the land surface temperature (LST) by thermal infrared remote sensing techniques can characterise the heterogeneous urban environment better then meteorological air temperature measures. For this reason the PhD candidate should study remote sensing resources for urban heat mapping. Further should develop skills in land surface temperature calculations for Hungarian urban settlement and should conduct temperature analysis not only during heat wave events. Changes in spatial distribution of heat island patterns or time series trends should also be a focus of his/her PhD curriculum. Results should serve the basis of better understanding of heat island effects and variations due to climate change effects.