Geometrie měst a její dopad na tepelný komfort obyvatel v současnosti a za podmínek budoucích klimatických změn

Cílem tohoto článku je objasnit účinek geometrie města na denní průběh střední radiační teploty (Tmrt) ve třech evropských městech (Göteborg ve Švédsku, Frankfurt nad Mohanem v Německu a Porto v Portugalsku). V každém městě byla určována střední radiační teplota na čtyřech místech: otevřené náměstí, uzavřené nádvoří, koridorové ulice orientované S-J a V-Z směrem. Střední radiační teplota je veličina určující teplotní komfort okolního prostředí pro člověka. Při hodnotách střední radiační teploty vyšších než 55,5 °C je lidský organismus vystaven střednímu tepelnému stresu. Vážný tepelný stres působí při hodnotách vyšších než 59,4 °C. Současný stav střední radiační teploty v těchto městech je popsán z dat naměřených meteorologickými stanicemi. Dále je popsán předpokládaný budoucí stav (2070-2098) střední radiační teploty odvozený z modelu dlouhovlnného solárního záření SOLWEIG.

Využitelné výstupy: 
  • Denní maximální hodnota Tmrt v letním období vystupovala nad 60 °C na všech sledovaných místech vyjma koridorových ulic v Göteborgu a Frankfurtu. Nejvyšší hodnota Tmrt ve všech třech městech byla stanovena pro otevřená náměstí, kde na obyvatele působí tepelný stres nejvíce. Naopak tepelný stres vyvolaný nízkými teplotami může nastat v zimním období v uzavřených nádvořích, kde byla stanovena nejnižší denní Tmrt. Tato nízká hodnota je způsobena nižším přísunem sluneční energie vyplývající z nižšího postavení Slunce na obloze.
  • Porovnání průměrných Tmrt mezi koridorovými ulicemi neprokázalo výrazný vliv orientace na hodnotu Tmrt, přesto v poledne, tedy při maximální expozici slunečnímu záření, je vyšší maximální Tmrt v ulicích orientovaných S-J směrem. Nejvýraznější rozdíl byl zaznamenán v Portu. Tento rozdíl byl také patrný ve frankfurtských koridorových ulicích s vysokým poměrem výšky a šířky koridoru poskytujícím zástin po značnou část dne v ulicích orientovaných V-Z směrem.
  • Vysoký rozdíl Tmrt mezi S a J stranou chodníku je typický výhradně pro centra měst s vysokou hustotou budov. Ze zkoumaných měst byl rozdíl nejvýraznější v Portu, kde byla teplota na severní straně až o 20 °C vyšší než na straně jižní.
  • Ze scénářů budoucích klimatických změn vyplývá, že se předpokládá zvýšení Tmrt na většině studovaných míst vyjma Frankfurtu, kde je očekáván nárůst oblačnosti v jarních měsících. V Göteborgu dojde k mírnému zvýšení Tmrt, zvláště v zimě. Největší nárůst průměrné Tmrt (téměř o 4 °C) je předpokládán v létě pro Porto a v zimě pro Frankfurt. Nejvyšší nárůst tepelného stresu je očekáván pro Porto.
  • Nejsou předpokládány žádné významné rozdíly změny Tmrt mezi místy v jednotlivých městech až na otevřené náměstí v Göteborgu, kde je očekávána hodnota Tmrt v jarních měsících téměř o 3 °C nižší na rozdíl od náměstí v dalších městech.
Grafické přílohy: 
Měsíční průměr denních průměrných teplot vzduchu, tlaku vodní páry a globálního, rozptýleného a přímého slunečního záření v Göteborgu, Frankfurtu a Portu.
Poloha studovaných míst v jednotlivých městech.
Informace o parametrech měst a jejich studovaných míst.
Sezónní průměry denního maxima, průměru, minima a směrodatné odchylky střední radiační teploty v jednotlivých místech studovaných měst.
Průběh střední radiační teploty v S-J a V-Z orientovaných koridorů ulic, náměstí a nádvoří daných měst v letním období za jasné oblohy od východu po západ Slunce.
Průběh střední radiační teploty na obou stranách chodníků S-J a V-Z orientovaných koridorů ulic v letním období za jasné oblohy od východu po západ Slunce.
Rozdíly současných a předpokládaných budoucích hodnot (za období 2070-2098) teploty vzduchu, globálního, rozptýleného a přímého slunečního záření v daných městech.
Měsíční průměry denní střední radiační teploty na čtyřech místech jednotlivých měst v současnosti a budoucnosti. Rozdíl tohoto parametru mezi současností a budoucností zobrazen ve třetím sloupci.
Test citlivosti využívající rozdíl mezi naměřenou denní střední radiační teplotou a předpokládanou budoucí radiační teplotou: odvozenou z předpokládané teploty vzduchu a naměřeného krátkovlnného záření (červená křivka), naměřenou teplotou vzduchu a předpokládané krátkovlnné radiace (zelená křivka) a předpokládané teploty vzduchu i krátkovlnné radiace (modrá křivka).
Počet hodin v roce, ve kterých střední radiační teplota způsobuje střední tepelný stres (Tmrt > 55,5 °C) a vážný tepelný stres (Tmrt > 59,4 °C) pro současný a budoucí stav klimatu.
Frekvence výskytu pěti po sobě jdoucích dnů v roce, ve kterých střední radiační teplota způsobuje střední a vážný tepelný stres.
Zdroj: 
Lau, K. K.-L., Lindberg, F., Rayner, D. & Thorsson, S. (2015): The effect of urban geometry on mean radiant temperature under future climate change: a study of three European cities. International Journal of Biometeorology 59: 799–814.
Zadal: 
Vladimír Klapka