Wpływ typu zabudowy na intensywność turbulencyjnej wymiany masy i energii w Łodzi – wstępne wyniki badań porównawczych z lat 2013-2016

Abstract

W pracy opisano wyniki pomiarów turbulencyjnych strumieni ciepła jawnego i utajonego oraz gazów cieplarnianych (dwutlenek węgla i metan) przeprowadzonych w okresie sierpień-październik 2016 w dzielnicy poprzemysłowej w Łodzi, na tle wyników podobnych pomiarów prowadzonych w tych samych miesiącach w latach 2013-2015 w centrum miasta. Wyniki pomiarów potwierdziły, iż typ zabudowy oraz zależność odsetek powierzchni sztucznych/odsetek  terenów pokrytych roślinnością to bardzo ważne determinanty intensywności wymiany turbulencyjnej energii i masy pomiędzy powierzchnią miasta a atmosferą. Podobne zależności uzyskano podczas kilku kampanii pomiarowych prowadzonych w innych miasta świata (Offerle i in. 2006a, 2006b; Nordbo i in. 2012; Christen 2014; Kotthaus, Grimmond 2014a, 2014b;  Helfter i in., 2016). W centrum Łodzi zaobserwowano relatywnie wysokie strumienie ciepła oraz gazów cieplarnianych, które miały mniej (QH, QE) lub bardziej (FCO2, FCH4) wyraźnie obniżone wartości w dzielnicy o mniejszym odsetku powierzchni sztucznych, bez kanionów ulicznych oraz budynków mieszkalnych. Wydzielony przypadek elektrociepłowni, której działalności towarzyszą emisje gazów cieplarnianych rejestrowane na stanowisku LP (EC3) w dzielnicy poprzemysłowej, pokazuje że w badaniach tego typu nie należy pomijać istnienia tzw. źródeł lokalnych. Zgodnie z założeniami metody kowariancji wirów stanowiska pomiarowe strumieni turbulencyjnych instaluje się miejscach o jak najbardziej homogenicznej zabudowie. Rezultatem są uśrednione  wartości strumieni reprezentatywne dla typowych dzielnic w miastach (np. centrum, dzielnica domów jednorodzinnych, handlowa, itd.). Wyniki ze stanowiska LP EC3 pokazują jednak, że pomijanie takich miejsc może prowadzić do zaniżenia oceny intensywności wymiany gazów cieplarnianych w skali całego miasta.Zmienność strumieni turbulencyjnych energii i masy zarejestrowane w Łodzi dobrze wpisują się w dostępną wiedzę dotyczącą problemu turbulencyjnej wymiany na terenach zurbanizowanych. Podobnie jak w innych centrach miast obserwuje się tu relatywnie wysokie wartości strumieni ciepła jawnego oraz podwójne maksima w ciągu doby w przyadku strumieni gazów cieplarnianych (Offerle i in. 2006a, 2006b; Nordbo i in. 2012; Christen 2014; Kotthaus, Grimmond 2014a, 2014b). Na podstawie danych z kilkunastu miast świata (również z Łodzi), potwierdzono, że w dzielnicach o podwyższonym odsetku powierzchni pokrytych roślinnością maleją strumienie ciepła jawnego oraz dwutlenku węgla, a strumienie ciepłą utajonego rosną. Ze względu na niewielką liczbę kampanii pomiarowych strumieni metanu w miastach, w przypadku tego gazu taka zależność wciąż czeka na potwierdzenie (Nicolini i in. 2013, Christen 2014; Helfter i in. 2016). Z dotychczas opublikowanych prac wynika, iż taka zależność istnieje, np. w centrum Łodzi strumienie metanu są wyraźnie niższe niż w gęściej zabudowanym centrum Londynu. Prawdopodobnie jednak lepszą zmienną charakteryzującą przestrzenną zmienność strumienia metanu w mieście może być gęstość zaludnienia, której, w różnych dzielnicach, towarzyszy inna gęstość infrastruktury będącej potencjalnym źródłem metanu (gazociągi, sieci kanalizacyjne, ulice z ruchem samochodowym o różnym natężeniu, itd.)