ODABRANA POGLAVLJA IZ KLIMATOLOGIJE Atmosfera, naselja i stanovanje Doc.dr.sc. S. Lozić Odjel za geografiju, Sveučilište u Zadru
UTJECAJ KLIME I VREMENA NA NASELJA I STANOVANJE - urbanizacija klimatske posljedice - razvoj urbane klimatologije - meteorološka motrenja - razvoj teorije gradske klime - klimatološka istraživanja naselja: korist pri projektiranju novih naselja ugodnije stanovanje u zatvorenim prostorima i naselju u cjelini; s druge strane, smanjenje nepovoljnog utjecaja grada na atmosferu
- planiranje svih vrsta naselja (od sela do velikih gradova): potrebno je uzeti u obzir međusobno djelovanje naselja i okolne atmosfere uvjeti u naseljima ovisni su o vremenu ali veća naselja istodobno djeluju na vrijeme (gradska klima) - gradska naselja imaju vlastite režime temperature, vlažnosti, strujanja i onečišćenja zraka - meteorološka služba: za potrebe građevinske klimatologije daje podatke o prosječnim i ekstremnim meteorološkim prilikama sprječavanje pogrešaka u projektiranju i gradnji - izbor najprikladnijeg građevinskog materijala - smanjivanje potrošnje energije, povećanje sigurnosti objekta pri nepogodama (poplave, jaki vjetrovi i dr.) 1. 12. 2008. Plima u Trogiru. Najkritičnije je bilo u staroj gradskoj jezgri, gdje je poplavilo više podruma u stambenim objektima.
Utjecaj grada na klimu - veliki gradovi i aglomeracije mogu utjecati na regionalne klimatske prilike - posljedice urbanizacije na najnižoj, mjesnoj razini: nastanak gradskog toplinskog otoka promjene zračnog strujanja veće onečišćenje zraka djelovanje na naoblaku i padaline promjene vlažnosti zraka
TEMPERATURA - u gradu je viša nego u okolici - uzroci nastanka toplinskog otoka : a) razlika u toplinskim svojstvima grada i okolice asfalt, beton, kamen i cigla - niži albedo, bolja toplinska vodljivost i veći toplinski kapacitet nego livade i polja b) slabije odvođenje topline s ulica i trgova - u gradu je vjetar uglavnom slabiji nego u okolici c) isparavanje je u gradu slabije zbog manje zelenih površina d) povećano je zagrijavanje zraka zbog ljudskih aktivnosti (grijanje, rasvjeta, industrijska proizvodnja, automobili itd.)
Dnevni hod temperature u gradu: - razlika između dnevnog hoda temperature podloge i zraka na većoj visini: puno manja amplituda temperature na visini i zimi i ljeti - ljeti i zimi je danju podloga toplija a noću hladnija od zraka na visini - ljeti i zimi su noćne temperature na visini više nego temperature podloge - cijele godine postoji inverzijski sloj (hladniji zrak uz podlogu)
STRUJANJE U GRADSKOM PODRUČJU - smanjuje se brzina vjetra i mijenja se smjer - uzrok: neravnine gradskih površina, toplinski otok - pri slabom općem strujanju zbog toplinskog otoka nastaje lokalna cirkulacija u gradu - ulice - kanaliziranje strujanja, povećanje brzine vjetra - u središtu grada gdje su zgrade najviše trenje je najveće - smanjenje brzine vjetra osjeća se u najdebljem sloju zraka - smanjenjem visine zgrada (predgrađa i okolica) smanjuje se sloj trenja i manje brzine vjetra - brzina vjetra manja je prema središtu grada a veća prema periferiji
Utjecaj grada na promjenu smjera vjetra - vjetar u gradu ne slabi jednako u svim njegovim dijelovima - slabi pred zaprekom ali jača između dviju zapreka (npr. u ulicama između blokova zgrada) - koliko će vjetar oslabiti ovisi o visini zgrada, smjeru i širini ulica i kutu pod kojim vjetar puše - općenito, u središtu grada vektori vjetra su manji (smanjena je brzina)
Nastanak strujanja pod utjecajem grada: - ako u gradu postoji toplinski otok, zrak će strujati iz okolice i periferije prema središtu - to je izraženo osobito u vedrim i tihim noćima, kad je strujanje u čitavom širem području slabo (anticiklonska raspodjela tlaka) - konvergentno strujanje sa svih strana prema središtu izdizanje toplijeg zraka na određenoj visini prelazi u horizontalno strujanje prema periferiji spuštanje zraka ponovno strujanje prema središtu zatvoreni cirkulacijski sustav
Utjecaj vjetra na grad: - kontroliranje zagađenja, utjecaj na koncentraciju i smjer rasprostiranja aeropolutanata, utjecaj na temperaturu (miješanje toplijeg i hladnijeg zraka), čestinu magle, intenzitet evaporacije i relativnu vlagu, količinu padalina i naoblaku Utjecaj grada na vjetar: - grad pojačava prizemno trenje pojačanje mehaničke turbulencije; utjecaj na smjer i brzinu vjetra - grad smanjuje brzinu ali povećava mahovitost - srednja godišnja brzina vjetra u gradu je za 25% manja od okolice - čestina tišine: oko 15% veća (višegodišnji prosjek) - udari jakog vjetra: manji za oko 15%
PADALINE I NASELJA - na režim padalina utječu tri faktora: 1. velika količina lebdećih čestica (jezgre kondenzacije) 2. pojačana turbulencija vjetra nad neravnom podlogom 3. toplinska konvekcija zbog prosječno viših temperatura u gradu - veći gradovi veći broj dana s padalinama i grmljavinskim nevremenom
- kombinacija utjecaja grada i ostalih klimatskih modifikatora: npr.mora, jezera, reljefa
PLANIRANJE NASELJA - potreba usklađivanja čovjekovih potreba i prirodnih potencijala - prenamjena prostora može znatno promijeniti lokalnu klimu - analiza klimatskih i meteoroloških parametara pridonosi kvalitetnom i sigurnom stanovanju i ekonomski opravdanoj gradnji - različite faze planiranja - urbanistima su potrebni različiti podaci Telheiras district - Lisabon
Položaj naselja - područja uz rijeke okružena brdima ili u kotlinama, zbog slabog provjetravanja zimi mogu biti vlažna, maglovita i vrlo hladna a ljeti izrazito vruća - nisu pogodna za izgradnju naselja (kao ni područja izložena poplavama) Spatial distribution of the classes of slopes (terrain plus construction)
Struktura naselja - da bi se očuvalo prirodno provjetravanje naselja, nizove zgrada treba postavljati u smjeru prevladavajućeg vjetra - treba uzeti u obzir dnevno periodično strujanje zraka (dolinski i Planinski vjetar; smorac i kopnenjak) - zelene i vodene površine poboljšavanje kakvoće zraka, osobito u toplom dijelu godine (snižavanje temperature u neposrednoj okolini)
Gustoća i visina zgrada - gustoćom zgrada i njihovom visinom moguće je djelovati na temperaturu zraka i prirodno provjetravanje smanjivanje koncentracije onečišćenja, djelovanje na osjet ugode - to je osobito važno u bioklimatski nepovoljnim područjima gdje je provjetravanje slabo a ljetne temperature po danu su visoke - što su zgrade gušće, toplinski otok je jači - onečišćenje (promet, industrija) - zadržava se i gomila u prizemnom sloju zraka, osobito na mjestima gdje su zgrade gusto izgrađene Estimated PET (ºC) in a warm summer day (at 15 h), with cloudless sky and weak easterly wind Estimated PET (ºC) in a warm summer night (at 0 h), with cloudless sky and weak northerly wind
Smještaj industrijskih pogona - industrijska postrojenja treba smjestiti ovisno o dominantnom smjeru i brzini vjetra izbjegavanje dovođenja i zadržavanja nečistog zraka u naselju - kotline i predjeli okruženi brdima nisu pogodni za smještaj industrijskih pogona
Smještaj ostalih izvora onečišćenja - cestovne zaobilaznice i željeznička čvorišta poželjna je gradnja izvan stambenih naselja - zajednička toplinska mreža - manje onečišćenje nego brojnija kućna ložišta; npr. dimnjak toplane nadvisuje prizemni inverzijski sloj zraka
Primjer arhitekture prilagođene utjecajima klimatskih elemenata: - Dubai - projekt zgrada Rotating Tower akumuliraju energiju sunca i vjetra fizički se prilagođavajući - zgrade pomičnih katova - u kontinuiranom pokretu, mijenjaju oblik prema smjeru puhanja vjetra - unatoč fleksibilnosti, zgrade imaju visok stupanj otpornosti na potrese, a stanari pristiskom na kontrolnoj ploči sami utječu na svoju mobilnost.
- u tornjeve zgrada bit će ugrađene vjetroturbine između katova, čime se svakom od ukupno 59 nivoa zgrada osigurava potrebna energija - zgrade će na taj način, u kombinaciji sa solarnim ćelijama, stvarati 10 x više energije nego što su njihove potrebe - procjenjuje se da će 48 vjetroturbina proizvesti do 1 200 000 kwh godišnje
PROJEKTIRANJE NASELJA I ZGRADA - klimatski podaci koriste se u svim fazama projektiranja zgrade određivanje njezina smještaja, detaljno arhitektonsko i građevinsko projektiranje, izgradnja - pri izboru visine, horizontalnih dimenzija i oblika zgrade potrebno je uzeti u obzir vertikalnu raspodjelu temperature i vjetra u sloju od 0 100 m visine; ukupnu i osobito nisku naoblaku, količinu pljuskovitih padalina, maglu, osunčanost, sjenovitost, provjetravanje i opterećenje snijegom
- građevni materijal: veliki utjecaj na unutrašnju klimu zgrade - o njemu ovisi toplinska vodljivost, higrotermička svojstva, provjetravanje toplinska ravnoteža - detaljan izbor materijala može se provesti nakon analize sunčevog zračenja, temperaturnih kolebanja, količina pljuskovitih padalina i opterećenja vjetrom i snijegom - troškovi održavanja zgrade (troškovi grijanja, klimatizacije, rasvjete, vanjskog i unutarnjeg čišćenja mogu se znatno smanjiti uzimanjem u obzir režima vlažnosti i temperature zraka, vjetra, zračenja, snijega i bioklimatskog osjeta ugode
- projektiranje boravišnog i radnog prostora (stanovi, škole, vrtići, uredi, bolnice i sl.) raspored prostorija, položaj i veličina prozora, lođa, verandi, balkona, terasa i ostakljenih prostora potrebno je poznavanje zračenja, temperature i vlažnosti zraka, količine padalina i njihovih međusobnih odnosa - važnost: radi ocjene ugodnosti klime, reguliranja osunčavanja, zaštite od vjetra, padalina i buke Shading pattern of the overhang for a sunny day at 10.00. Presentation based on shading analysis with the simulation programme ECOTECT. Shading pattern of the overhang for a sunny day at 16.00. Presentation based on shading analysis with thesimulation programme ECOTECT.
- pravilan razmještaj parkova, šetališta, dječjih i sportskih igrališta: potrebno je poznavati odnos smjera i brzine vjetra (utjecaj na provjetravanje i čistoću zraka nekog prostora), temperaturu, osunčanost, vlažnost i količinu padalina - važno je izbjeći pregrijavanje velikih asfaltiranih ili betoniranih površina, osigurati odvodnju padalinske vode i osigurati provjetravanje radi raspršivanja onečišćenja