Helsingin lämpösaareke ajallisena ja paikallisena ilmiönä

The urban heat island phenomenon is the most well-known all-year-round urban climate phenomenon. It occurs in summer during the daytime due to the short-wave radiation from the sun and in wintertime, through anthropogenic heat production. In summertime, the properties of the fabric of city buildings determine how much energy is stored, conducted and transmitted through the material. During night-time, when there is no incoming short-wave radiation, all fabrics of the city release the energy in form of heat back to the urban atmosphere. In wintertime anthropogenic heating of buildings and traffic deliver energy into the urban atmosphere. The initial focus of Helsinki urban heat island was on the description of the intensity of the urban heat island (Fogelberg 1973, Alestalo 1975). In this project our goal was to carry out as many measurements as possible over a large area of Helsinki to give a long term estimate of the Helsinki urban heat island. Helsinki is a city with 550 000 inhabitants and located on the north shore of Finnish Bay of the Baltic Sea. Initially, comparison studies against long-term weather station records showed that our regular, but weekly, sampling of observations adequately describe the Helsinki urban heat island. The project covered an entire seasonal cycle over the 12 months from July 2009 to June 2010. The measurements were conducted using a moving platform following microclimatological traditions. Tuesday was selected as the measuring day because it was the only weekday during the one year time span without any public holidays. Once a week, two set of measurements, in total 104, were conducted in the heterogeneous temperature conditions of Helsinki city centre. In the more homogeneous suburban areas, one set of measurements was taken every second week, to give a total of 52.The first set of measurements took place before noon, and the second 12 hours, just prior to midnight. Helsinki Kaisaniemi weather station was chosen as the reference station. This weather station is located in a large park in the city centre of Helsinki. Along the measurement route, 336 fixed points were established, and the monthly air temperature differences to Kaisaniemi were calculated to produce monthly and annual maps. The monthly air temperature differences were interpolated 21.1 km by 18.1 km horizontal grid with 100 metre resolution residual kriging method. The following independent variables for the kriging interpolation method were used: topographical height, portion of sea area, portion of trees, fraction of built-up and not built-up area, volumes of buildings, and population density. The annual mean air temperature difference gives the best representation of the Helsinki urban heat island effect- Due to natural variability of weather conditions during the measurement campaign care must be taken when interpretation the results for the monthly values. The main results of this urban heat island research project are: a) The city centre of Helsinki is warmer than its surroundings, both on a monthly main basis, and for the annual mean, however, there are only a few grid points, 46 out of 38 191, which display a temperature difference of more than 1K. b) If the monthly spatial variation is air temperature differences is small, then usually the temperature difference between the city and the surroundings is also small. c) Isolated large buildings and suburban centres create their own individual heat island. d) The topographical influence on air temperature can generally be neglected for the monthly mean, but can be strong under certain weather conditions.Kaupungin lämpösaarekeilmiö on tunnetuin ympärivuotinen kaupunki-ilmastoilmiö. Sen synnyttää kesällä päivisin auringosta tuleva lyhytaaltoinen energiasäteily ja talvella ympärivuorokautinen antropogeeninen, ihmisten aiheuttama, energiantuotanto. Kesällä kaupungin rakennusmateriaalien lämpöominaisuudet määräävät, miten paljon energiaa varastoituu, kuinka pitkälle energiaa johtuu ja kuinka paljon energiaa pääsee materiaalin läpi. Vastaavasti rakennukset ja maanpinta luovuttavat päivällä varastoidun energian yöllä takaisin ilmakehään. Talvella rakennusten lämmitys ja liikenne tuottavat energiaa ilmakehään. Ensimmäisissä Helsinkiä käsittelevissä kaupunki-ilmastotutkimuksissa keskityttiin esittelemään tilanteita, joissa esiintyi ääreviä ilman lämpötiloja (Fogelberg 1973, Alestalo 1975). Tässä tutkimuksessa oli tavoitteena suorittaa laajalla alueella niin paljon mittauksia, että niiden perusteella on mahdollista arvioida Helsingin kaupungin lämpösaarekkeen ilmenemistä pitkällä aikavälillä. Helsingin kaupungissa on noin 550 000 asukasta ja sijaitsee Suomenlahden pohjoisrannalla. Alustavilla tutkimuksilla selvitettiin kuinka edustava Helsingin lämpösaareketutkimus voisi olla, jos mittauksia suoritettaisiin vain kerran viikossa. Mittaukset suunniteltiin siten, että ne kattoivat 12 kuukauden aikana heinäkuusta 2009 kesäkuuhun 2010 kaikki vuodenajat Mittausmenetelmään kuului liikkuva alusta, joka kehitettiin noudattaen pienklimatologista mittausperinnettä. Mittauspäiväksi valittiin tiistai, joka oli ainoa viikonpäivä mittauskampanjan aikana, jolle ei osunut pyhä- tai vapaapäiviä. Lämpötiloiltaan heterogeenisessä Helsingin ydinkeskustassa suoritettiin kerran viikossa vuorokauden aikana kaksi mittausajoa eli 104 luotausajoa vuodessa, homogeenisemmissa esikaupungeissa vain joka toinen viikko. Luotausajot aloitettiin ennen keskipäivää ja ennen keskiyötä. Projektin referenssisääasemaksi valittiin Helsinki Kaisaniemen sääasema. Asema sijaitsee Kaisaniemen puistossa keskellä Helsingin ydinkeskustaa. Luotausreittien varrelle perustettiin 336 kiintopistettä, joiden avulla laskettiin jokaiselle kuukaudelle lämpötilaerotuksia kiintopisteen ja Kaisaniemen sääaseman välillä. Kuukausitietojen perusteella laskettiin myös 12 kuukautta kattava vuoden lämpötilaerotuskartta. Keskimääräiset lämpötilaerotukset interpoloitiin kriging-menetelmällä 100 metrin hilan resoluutiolla koko Helsingin kaupungin alueelle 38 191 hilapisteiseen. Selittävänä tausta-aineistona kriging-menetelmässä käytettiin paikan korkeutta merenpinnasta, merellisyyttä, puuston osuutta pinta-alasta, avoimuutta, rakennusten tilavuutta ja väestön tiheyttä. Oikean tausta-aineisto-yhdistelemän avulla interpoloitu kuukausilämpötilanerotuskartta esittää vaihtelevien sääolojen takia vain kunkin kuukauden lämpötilaerotusta. Vuoden yleistetyn kartan sen sijaan voidaan katsoa edustavan Helsingin pitkän ajan lämpösaarekeilmiötä. Tämän tutkimuksen keskeisiä tuloksia ovat: a) kaikissa kartoissa näkyy Helsingin ydinkeskustan lämpöylijäämä. Todella suuria lämpötilaerotuksia löytyy kuitenkin vain kourallisesta hilapisteitä. Vuoden lämpötilaerotuskartan 38 191 hilapisteestä vain 46:n lämpötilaerotus on suurempi kuin 1 K. b) Silloin kun koko hilakentän vaihtelu on pieni, myös ydinkeskustan vaihtelu on samassa suhteessa pieni. c) Yksittäiset isot rakennukset ja alakeskukset luovat selkeästi omia lämpösaarekkeita. Talvisin (marraskuu 2009 - maaliskuu 2010) lämpötilan jakauman ollessa tasainen koko tutkimusalueella myöskin alakeskuksien paikallinen lämpösaareke heikkenee. d) Kuukausikartoissa topografian vaikutus jäi heikoksi. Yksittäisissä säätilanteissa topografia on kuitenkin suurin jäähdyttävä tekijä

Suomen vesitase 1961-1990 valuma-alueittain

Julkaisu sisältää myös toisen artikkelin: Jukka Järvinen & Esko Kuusisto: Astiahaihdunta Suomessa 1961-1990

Ilmastonmuutos pääkaupunkiseudulla

Ilmasto on jo muuttunut ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöjen seurauksena. Ilmastomalleihin perustuvien arvioiden mukaan lämpeneminen jatkuu ja sen suuruus ja vaikutukset riippuvat päästöjen määrän kehityksestä eli niiden rajoittamisen tehokkuudesta. Koska ilmakehään jo tähän mennessä päässeet kasvihuonekaasupäästöt vaikuttavat siellä vielä vuosikymmeniä, muuttuviin olosuhteisiin varautuminen esimerkiksi kaupungeissa on joka tapauksessa välttämätöntä. Tuoreimpien arvioiden mukaan pääkaupunkiseudun ilmasto lämpenee kaikkina vuodenaikoina, talvella enemmän kuin kesällä. Mikäli päästöjen hillinnässä onnistutaan tyydyttävästi, vuoteen 2100 mennessä tammikuun keskilämpötila on arvioiden mukaan reilut 5°C korkeampi kuin nykyään, ja vastaavasti heinäkuussa ero on noin 3°C. Äärimmäisen alhaiset lämpötilat harvinaistuvat voimakkaasti. Vuorokauden korkeimmat lämpötilat kesäisin kohoavat samaa tahtia keskilämpötilan kohoamisen kanssa. Talvella sataa selvästi nykyistä enemmän ja aurinkoa nähdään harvemmin. Keskimääräiset ja suurimmat sademäärät sekä sadepäivien määrä kasvavat. Kesällä rankkasateiden arvioidaan voimistuvan runsaat 10 % sadassa vuodessa. 1900-luvun loppuvuosikymmeninä noin kerran 20 vuodessa havaittu rankkasade koetaan 2000-luvun lopulla hiukan useammin kuin kerran kymmenessä vuodessa, ja kerran sadassa vuodessa esiintynyt rankkasade noin kerran 30 vuodessa. Keskimääräiset tuulen voimakkuudet pysyvät likimain ennallaan. Merenpinnan keskimääräinen korkeus Helsingin edustalla noussee muutamia kymmeniä senttimetrejä. Merellä jäät keskimäärin ohenevat ja jään pinta-ala pienentyy. Kuitenkin yksittäisiä runsasjäisiäkin talvia esiintyy vielä lähivuosikymmeninä. Vaikka ilmastonmuutoksen vaikutuksista osan voidaan ajatella olevan Suomessa suotuisia (lämmitystarpeen pieneneminen, pidempi kasvukausi), maailmanlaajuisesti suurin osa vaikutuksista on ihmiskunnan ja maapallon eliöstön kannalta erittäin epäsuotuisia (entistä voimakkaammat äärisääilmiöt, kuivuus, nälänhätä, pakolaisuus). Koska päästöt eivät tunne valtakuntien rajoja, päästöjen hillinnästä on sovittava kansainvälisesti. Kansainvälisistä sopimuksista tuorein on Pariisin ilmastosopimus vuodelta 2015, jota tarkastellaan myös lyhyesti tässä raportissa. Tähän raporttiin on koostettu viimeisin tieto ilmastonmuutoksen vaikutuksista pääkaupunkiseudulla perustuen IPCC:n 5. arviointiraportin RCP-kasvihuone-kaasupäästöskenaarioihin. Raportti siten päivittää aiempia pääkaupunki-seudulle tehtyjä vastaavia arviointeja

Climate variability and trends in the Valkea-Kotinen region, southern Finland : comparisons between the past, current and projected climates

Peer reviewe

Hourly test reference weather data in the changing climate of Finland for building energy simulations

Dynamic building energy simulations need hourly weather data as input. The same high temporal resolution is required for assessments of future heating and cooling energy demand. The data presented in this article concern current typical values and estimated future changes in outdoor air temperature, wind speed, relative humidity and global, diffuse and normal solar radiation components. Simulated annual and seasonal delivered energy consumptions for heating of spaces, heating of ventilation supply air and cooling of spaces in the current and future climatic conditions are also presented for an example house, with district heating and a mechanical space cooling system. We provide details on how the synthetic future weather files were created and utilised as input data for dynamic building energy simulations by the IDA Indoor Climate and Energy program and also for calculations of heating and cooling degree-day sums. The information supplied here is related to the research article titled "Energy demand for the heating and cooling of residential houses in Finland in a changing climate" [1].Peer reviewe

Kohti ilmastokestävää kaupunkisuunnittelua : Opas ilmastonmuutoksen hillinnän ja sopeutumisen edistämiseen alueidenkäytön suunnittelussa, kaavoituksessa ja rakentamisessa

Kaupungeilla on tärkeä rooli ilmastonmuutoksen hillinnässä ja sopeutumisessa. Ilmastotavoitteiden saavuttamiseksi kaupunkisuunnittelu vaatii ajantasaista tietoa siitä, miten kasvihuonekaasupäästöjä voidaan välttää ja vähentää sekä miten eri suunnitteluratkaisuin voidaan lisätä kaupunkiympäristön resilienssiä eli sen kykyä sopeutua ja varautua jo käynnissä olevaan ilmastonmuutokseen. Tässä oppaassa ilmastonmuutokseen sopeutumista ja hillintää tarkastellaan myös rinnakkain, sillä tarkoituksena on estää eri ilmastotoimien haitallisten ristikkäisvaikutusten syntyminen ja edistää kestävää kehitystä sekä asukkaiden hyvinvointia kaupunkiympäristössä. Tämä opas kokoaa yhteen tutkittua tietoa, työkaluja ja ratkaisuesimerkkejä ilmastokestävyyden edistämiseen alueidenkäytön suunnittelun, kaavoituksen ja rakentamisen näkökulmista. Opas on suunnattu kaikille kaupunkisuunnittelun parissa toimiville tahoille, kuten kaavoittajille, suunnittelijoille, rakennuttajille sekä kuntien ja kaupunkien päättäjille ja asukkaille. Oppaassa kuvataan keskeisimmät sää- ja ilmastoriskit sekä niiden arviointimenetelmät ja keinoja ilmastonmuutoksen sopeutumisen edistämiseen Suomessa. Ilmastonmuutoksen hillintää kaupunkisuunnittelussa on käsitelty oppaassa vähähiilisen yhdyskuntasuunnittelun periaatteiden ja kaavoituksen ilmastovaikutusten arvioinnin näkökulmasta. Lisäksi oppaassa kuvataan perusteellisesti vähähiilisiä ja uusiutuvia energiaratkaisuja, vähäpäästöistä liikkumista ja kaupunkiliikenteen suunnittelua, kiertotalouden edistämistä, luontopohjaisia ratkaisuja, lämpösaarekeilmiön lieventämistä sekä tulvia ja tulvariskien hallintaa kaupunkisuunnittelussa. Oppaan tekstejä on täydennetty esimerkeillä, tarkistuslistoilla, tietolähteillä ja eri kaupungeissa toteutetuilla suunnitteluratkaisuilla. Opas perustuu monitavoitteiseen ja vuorovaikutteiseen suunnitteluun ja se on toteutettu laaja-alaisessa yhteistyössä alan asiantuntijoiden ja kaupunkilaisten kanssa. Oppaan lähestymistapa korostaa eri toimijoiden osallistumisen mahdollisuuksien turvaamista ja erilaisten tavoitteiden yhteensovittamista kaupunkisuunnittelussa. Tämän lähestymistavan tarkoituksena on auttaa tasapainottamaan ilmastotoimia ja tukea mahdollisten ristiriitatilanteiden ratkaisemisessa. Onnistunut vuorovaikutus eri toimijoiden välillä tuottaa parempia suunnitelmia. Oppaan ovat tuottaneet Ilmatieteen laitoksen ja Suomen ympäristökeskuksen asiantuntijat osana LIFE17 IPC/FI/000002 LIFE-IP CANEMURE -hanketta. Oppaan tuottamiseen on saatu rahoitusta Euroopan unionin LIFE-ohjelmasta.Mot klimathållbar stadsplanering : Guide för att främja begränsningen av och anpassningen till klimatförändringen i planering av områdesanvändningen, planläggning och byggande Städerna har en viktig roll när det gäller att främja begränsningen av och anpassningen till klimatförändringen. I stadsplaneringen behövs aktuell information om hur man undviker och minskar utsläppen av växthusgaser och hur olika planeringslösningar kan öka resiliens inom anpassningen till klimatförändringen. I denna guide granskas anpassning till och begränsning av klimatförändringen parallellt för att förhindra kontradiktioner och för att främja hållbar utveckling och välbefinnande för invånarna i stadsmiljön. Denna guide sammanställer forskningsdata, verktyg och exempel på lösningar för att främja klimathållbarheten vid planering av områdesanvändningen, planläggning och byggande. Guiden riktar sig till alla aktörer som arbetar med stadsplanering, såsom planläggare, planerare, byggherrar samt kommunernas och städernas beslutsfattare och invånare. I guiden beskrivs de viktigaste väder- och klimatriskerna samt metoderna för att utvärdera dem samt metoder för att främja anpassningen till klimatförändringen i Finland. Begränsningen av klimatförändringen i stadsplaneringen behandlas i guiden utifrån principerna för koldioxidsnål samhällsplanering och utvärderingen av planläggningens klimatkonsekvenser. I guiden beskrivs dessutom grundligt koldioxidsnåla och förnybara energilösningar, utsläppssnål mobilitet och planering av stadstrafik, främjande av cirkulär ekonomi, naturbaserade lösningar, lindring av den urbana värmeöeffekten samt översvämningar och hantering av översvämningsrisker i stadsplaneringen. Texterna i guiden har kompletterats med exempel, checklistor, informationskällor och planeringslösningar som genomförts i olika städer. Guiden grundar sig på mångfasetterad och interaktiv planering och den har genomförts i omfattande samarbete med sakkunniga inom branschen och stadsbor. Guiden betonar tryggandet av olika aktörers möjligheter att delta och samordningen av olika mål i stadsplaneringen. Syftet med detta tillvägagångssätt är att hjälpa till att balansera klimatåtgärderna och stödja lösningen av eventuella konfliktsituationer. Lyckad växelverkan mellan olika aktörer leder till bättre planer. Guiden har producerats av sakkunniga vid Meteorologiska institutet och Finlands miljöcentral som en del av projektet LIFE17 IPC/FI/000002 LIFE-IP CANEMURE. Europeiska unionens LIFE-program har bidragit till finansieringen av guiden.Towards climate-proof urban planning : A guide to mitigate and adapt to climate change in land use planning, zoning and construction Cities have an important role in promoting climate change mitigation and adaptation. In order to achieve this, urban planning requires up-to-date information on how to avoid and reduce greenhouse gas emissions and how different planning solutions can enhance resilience in adapting to climate change. In this guide adaptation to and mitigation of climate change are examined in parallel to prevent contradictions and to promote sustainable development and well-being of residents in the urban environment. This guide brings together research information, tools, and examples of solutions for climate-proofing urban planning, land-use, zoning, and construction. The guide is meant for various stakeholders operating in connection with urban planning, such as planners, designers, developers, as well as municipal and urban residents and decisionmakers. The guide describes key risks linked to weather and climate, and how they can be assessed, while promoting ways to adapt to climate change in Finland. In addition, the guide examines how urban planning can mitigate climate change by assessing climate impacts of zoning and community planning. The guide provides examples and good practices available for low-carbon and renewable energy solutions, low-emission transport, circular economy, nature-based solutions, mitigating the urban heat island phenomenon, as well as flooding and the management of flood risks in urban planning. Texts from the guide have been supplemented with checklists, information sources, and planning solutions implemented in different cities. The guide is based on multi-criteria and interactive planning, and it has been developed in cooperation with experts in the field and with urban residents. The participatory approach highlights ensuring the inclusion and empowerment of stakeholders, and the integration of various goals in urban planning. The aim is to balance climate action and to support the resolution of possible conflict situations. Successful interaction among different actors produces better plans. The guide has been produced by experts of the Finnish Meteorological Institute and the Finnish Environment Institute as part of the LIFE17 IPC/FI/000002 LIFE-IP CANEMURE project. Funding for the guide came from the LIFE programme of the European Union

Air pollution and meteorology monitoring report. Deliverable 5.2. Project iSCAPE, Grant Agreement number: 689954

This report documents good quality meteorological and air pollution data obtained as result of the experimental field campaigns carried out in the different iSCAPE cities, namely Bologna, Dublin, Guildford and Vantaa. We recall that these cities are those with a focus on \u201cphysical\u201d interventions, or rather on the evaluation of the impacts of Passive Control Systems (PCSs) on air pollution mitigation through the analysis of environmental data gathered during different monitoring campaigns, as described in D3.3. Other iSCAPE cities focused instead on behavioral interventions (Hasselt) and infrastructural solutions (Bottrop). The data obtained so far were carefully checked for their quality and their usage is twofold. From one hand measured data will be used for the validation of the model simulations run as part of other WPs (e.g. WP4 and WP6) and, on the other hand, they will provide the scientific basis to establish the efficacy of different PCSs including low boundary walls and green infrastructure (trees and hedges), in each city. Specifically, regarding this last goal, preliminary results show a strong dependency of the impact of the different PCSs on the local morphology of the analyzed urban environment and the local meteorological conditions impacts, leading to both mitigation and deterioration effects of air pollution. It is worth to recall that this is a preliminary version of the report which will be updated later by the end of the project when all the monitoring activities will be completed, and further analyses of the results will be carried out meanwhile. The instrumental setup and protocols, along with the description of the experimental sites, already presented in D3.3, are here summarized and updated. This report also provides some preliminary results about the efficacy of the different PCSs in contrasting/reducing air pollution and/or reducing the UHI (Urban Heat Island) effect at urban level, especially in the city of Bologna, where as noted in D1.4 and thoroughly studied in D6.1, the UHI phenomenon is large and show very strong diurnal variations. To this end, and for the purpose of detailing and analyzing the UHI phenomenon at the street/neighborhood scale, within the experimental campaigns conducted in Bologna, two intensive thermographic campaigns were performed, and this report presents the preliminary results obtained, which show well the efficacy of trees as regards the thermal comfort within the urban environment. This fulfils the objective of detailing air pollution levels and meteorological conditions in the target cities, as measured within the different pilots

Air pollution and meteorology monitoring report (Update). Deliverable 5.2(Update). Project iSCAPE, Grant Agreement number: 689954

This is the updated version of D5.2, whose aim is to document good quality meteorological and air pollution data obtained in the various experimental field campaigns carried out in the different iSCAPE cities, namely Bologna, Dublin, Guildford and Vantaa. Experimental field campaigns were setup and carried out in those iSCAPE cities with a specific focus on the evaluation of the impacts on Passive Control Systems (PCSs) on the mitigation of air pollution and the enhancement of urban thermal comfort (i.e., Bologna in Italy, Dublin in Ireland, Guildford in United Kingdom and Vantaa in Finland), while the other two iSCAPE cities (Bottrop in Germany and Hasselt in Belgium) focused instead on infrastructural and behavioral interventions only, and no dedicated experimental field campaign was setup within the iSCAPE project. As mentioned in the first version of this Deliverable, the campaigns were ad-hoc setup with two preliminary purposes: 1. To provide the scientific basis to evaluate the impact of different PCSs and other meteorological factors on air pollution in each city; 2. To gather data useful to verify the model simulations run as part of other WPs (e.g., WP4 and WP6) with the aim of evaluating the impact of infrastructural and behavioral interventions at larger scales (neighborhood and urban). Similar to the first version of this report, before presenting the specific results obtained in each city, the updated version presents the instrumental setup and methodologies adopted in the various field campaigns, summarizing and updating those previously presented in D3.3 (‘Report on footprint of PCSs1’) and in the first version of this Deliverable. Notwithstanding the difference in the experimental setups adopted in the various experimental campaigns, a common general result obtained is the strong dependency of the impact of the different PCSs on the local morphology of the analyzed urban environment and on the local meteorological conditions, among which in particular wind direction plays a dominant role, leading potentially to both mitigation and deterioration effects of air pollution. In addition, in Guildford colocation experiments of low-cost sensors with reference instrumentation were carried out to develop algorithms to analyze the data from low-cost sensors and to investigate the performance of low-cost sensors