Turun alueen lämpötilakarttojen mallintaminen
Ilman lämpötilaa mitataan usein pistemäisen havaintoverkoston avulla. Havaintopisteiden välisille alueille, joilta ei ole olemassa suoria lämpötilamittauksia, voidaan pyrkiä ennustamaan lämpötiloja erilaisten ympäristötekijöiden, kuten maankäytön, korkeuserojen sekä lähistöllä sijaitsevien vesialueiden avulla. Paikkatietoaineistot ja niiden yhdistelmät ovat avainasemassa mallinnettaessa ympäristötekijöiden vaikutusta.
Turun yliopiston maantieteen ja geologian laitoksen sekä Turun kaupungin yhteistyössä toteuttamassa TURCLIM-kaupunki-ilmastoprojektissa mitataan lämpötiloja alueellisesti harvinaisen tiheällä havaintopisteverkostolla. Turussa ja lähialueilla on yhteensä noin 80 mittauspistettä. TURCLIM-projektin lämpötilatietojen avulla on mallinnettu lämpötiloja havaintopisteiden välisille alueille, ja laadittu näin karttoja, jotka kuvaavat lämpötiloja alueellisesti jatkuvana pintana.
Paikkatietoainestojen kuvaamat tekijät selittävät lämpötilaeroja
Turun alueen lämpötilakartat on laadittu pistemäisten lämpötilahavaintojen sekä alueellisesti jatkuvien paikkatietoaineistojen avulla. Lämpötila-aineistona on käytetty Turun yliopiston Maantieteen ja geologian laitoksen TURCLIM-kaupunki-ilmastoprojektin lämpötilahavaintoja. Maankäyttö- ja vesialueanalyyseissa on hyödynnetty SLICES-maankäyttöluokitusta (10 x 10 m). Alueelliset korkeuserot on otettu huomioon Maanmittauslaitoksen Digitaalisen korkeusmallin (25 x 25 m) avulla.
Kuva 1. Mallinnettu ilman lämpötila Turun keskustassa 21.–22.10.2013 välisenä yönä. Mallissa on otettu huomioon ympäristötekijäöiden vaikutukset ilman lämpötilaan. Tiestö: Copyright Liikennevirasto /Digiroad 2011.
Lämpötilojen mallintamisessa on käytetty 100 metrin hilakokoa (ruudun sivut 100 x 100m). Jokaiselle hilaruudulle on ennustettu lämpötila maankäyttöä, maaston korkeusvaihtelua sekä vesialueiden vaikutusta kuvaavien ympäristötekijöiden avulla (kuva 1). Kaupunkialueille on ominaista tiheä rakennuskanta sekä runsas asfaltoitujen pintojen määrä. Nämä ominaispiirteet nostavat lämpötiloja. Turun alueella kaupunkimaisen maankäytön lämmittävää vaikutusta on arvioitu laskemalla sen pinta-ala kussakin 100 metrin hilassa sekä 200 metrin säteellä hilan ympäristössä.
Alueelliset korkeuserot vaikuttavat osaltaan lämpötiloihin. Normaalisti lämpötila laskee ylöspäin mentäessä, jolloin alavat alueet ovat yleensä lämpimimpiä. Ajoittain saattaa vallita myös niin sanottu inversiotilanne, jolloin ilma on kylmintä lähellä maan pintaa. Tällöin ympäristöään alempana sijaitsevat alueet muodostavat niin sanottuja kylmän ilman järviä, eli ovat ympäristöään viileämpiä. Turun alueella korkeuserot on huomioitu vertaamalla kunkin 100 metrin hilaruudun keskikorkeutta niiden ympärillä 300 metrin säteellä olevien alueiden korkeuteen.
Vesialueet vaikuttavat oleellisesti alueellisiin lämpötilaeroihin, lisäksi vuodenajoilla on tähän keskeinen vaikutus. Yleistäen voidaan todeta, että keväällä vesialueiden vaikutus on viilentävä ja syksyllä lämmittävä. Turun alueella vesialueiden vaikutusta on arvioitu laskemalla pintavesien pinta-ala kussakin 100 metrin hilassa sekä 2 kilometrin säteellä niiden ympäristössä. Osassa kartoista vesialueiden vaikutusta on arvioitu etäisyydellä meren rannasta. Edellä mainitulla tavalla laskettuja paikkatietopohjaisia ominaistietoja on käytetty ennustamaan lämpötiloja havaintopisteiden välisille alueille.
Lämpökartoilla on monia sovelluskohteita
Lämpötilakarttoja on mahdollista hyödyntää kaupunkisuunnittelussa. Karttojen avulla on mahdollista arvioida esimerkiksi lämmitystarpeen alueellisia eroja, sekä kartoittaa korkeiden lämpötilojen haitallisille terveysvaikutuksille alttiita alueita. Lämpöstressin aiheuttamien terveysriskien lisääntymiseen on syytä varautua tulevaisuudessa ilmastonmuutoksen nostaessa myös kaupunkien lämpötiloja. ILKKA-hankkeessa tuotettuja lämpötilakarttoja on tarkoitus viedä Turun kaupungin paikkatietojärjestelmään, mikä mahdollistaa niiden moninaisen hyödyntämisen käytännön kaupunkisuunnittelussa.
Kaupunkikohtaiset erot on huomioitava
Eri ympäristötekijöiden soveltuvuutta sekä sitä, kuinka laajan maantieteellisen alueen sisäpuolelta ne on syytä huomioida, tulee tarkastella kaupunkikohtaisesti. Turussa ympäristömuuttujien soveltuvuutta on selitysvoimaa on testattu ennen varsinaista lämpötilojen mallintamista. Tämä on suositeltavaa myös sovellettaessa käytäntöä muihin kaupunkeihin. Paikkatietoaineistoja on nykyisellään laajalti saatavilla maksutta, joten suurimmaksi kustannuseräksi muodostuu lämpötilanmittausverkoston rakentaminen kaupungin alueelle. Esimerkiksi Turun tapauksessa sekä SLICES-maankäyttöaineisto, että Maanmittauslaitoksen digitaalinen korkeusmalli olivat ladattavissa verkosta tutkimus- ja opetuskäyttöön maksutta. Euroopan unionin INSPIRE-direktiivin mukaisesti paikkatietoaineistojen saavutettavuus on parantunut viime vuosina merkittävästi. Paikkatietoaineistojen saatavuus on keskeinen tekijä pyrittäessä analysoimaan, mallintamaan tai visualisoimaan minkä tahansa ilmiön alueellista ulottuvuutta.
AINEISTOLÄHTEITÄ
Maanmittauslaitoksen avoimien aineistojen tiedostopalvelu
Paikkatietoaineistoja suomalaisten korkeakoulujen tutkimus- ja opetuskäyttöön
(https://research.csc.fi/paituli)
LISÄTIETOA
Juuso Suomi, juusuo@utu.fi, Risto Väyrynen, rpsvay@utu.fi, Ilkka Kaate, iokaat@utu.fi
16.12.2014
