SlideShare a Scribd company logo
1 of 87
30/09/2014 
De verbetering van stedelijke 
parameterisatie in regionale 
klimaatsmodellen 
Het belang van radiatieve en thermische eigenschappen, 
anthropogene warmte en wateropslag 
Doctoraat Hendrik Wouters (Mei 2014)
Veranderingen in de globale samenleving 
» Wereldbevolking neemt 
30/09/2014 2 
© 2014, VITO NV 
toe 
» 1800 -> 2014 
» 1 miljard -> 7 miljard 
» De welvaart neemt toe
Resultaat: uitbreiding van steden! 
30/09/2014 3 
© 2014, VITO NV
30/09/2014 4 
© 2014, VITO NV 
Stedelijke uitbreiding 
figure from Poelmans and Van Rompaey., 2009
30/09/2014 5 
© 2014, VITO NV 
Stedelijke uitbreiding 
figure from Poelmans and Van Rompaey., 2009
En dat zullen ze blijven doen 
Figure from Van de voorde et al., 2013. 
(MOLAND land-use change model) 
30/09/2014 6 
© 2014, VITO NV
30/09/2014 7 
© 2014, VITO NV 
Het gevolg… 
» Drastische lokale klimaatswijzigingen …. hogere temperaturen! 
» Stedelijk hitte-eiland (SHE)
30/09/2014 8 
© 2014, VITO NV 
Het gevolg… 
» Drastische lokale klimaatswijzigingen …. hogere temperaturen! 
» Stedelijk hitte-eiland (SHE) 
» Hoofdzakelijk het resultaat van twee processen SW HE
30/09/2014 9 
© 2014, VITO NV
30/09/2014 10 
© 2014, VITO NV 
atmosfeer 
voelbare warmte 
opslag in de grond
30/09/2014 11 
© 2014, VITO NV 
atmosfeer 
voelbare warmte 
opslag in de grond
Droog oppervlak: geen verdaming 
atmosfeer voelbare warmte 
30/09/2014 12 
© 2014, VITO NV 
Gevangen zonnestraling 
voelbare warmte 
opslag in de grond 
efficiënte omzetting 
efficiënte 
opslag in de 
bouwmaterialen 
atmosfeer
Droog oppervlak: geen verdaming 
30/09/2014 13 
© 2014, VITO NV 
atmosfeer 
voelbare warmte 
Gevangen infraroodstraling 
opslag in de grond 
Gevangen zonnestraling 
voelbare warmte 
efficiënte omzetting 
efficiënte 
opslag in de 
bouwmaterialen 
atmosfeer
Droog oppervlak: geen verdaming 
Gevangen zonnestraling 
voelbare warmte 
efficiënte omzetting 
efficiënte 
opslag in de 
bouwmaterialen 
30/09/2014 14 
© 2014, VITO NV 
Gevangen infraroodstraling 
atmosfeer 
voelbare warmte 
opslag in de grond 
Heet oppervlak 
atmosfeer
30/09/2014 15 
© 2014, VITO NV 
proces 
afgifte 
tijdens 
de nacht 
veel 
opgeslagen 
warmte 
atmosfeer 
atmosfeer 
opslag in de grond 
Afkoeling heet oppervlak 
voelbare warmte 
SW 
SW
30/09/2014 16 
© 2014, VITO NV 
proces 
Afgifte 
tijdens 
De nacht 
Veel 
Opgeslagen 
warmte 
atmosfeer 
opslag in de grond 
Afkoeling heet oppervlak 
atmosfeer 
SW 
SW 
voelbare warmte
30/09/2014 17 
© 2014, VITO NV
30/09/2014 18 
© 2014, VITO NV 
2. Menselijke activiteit
2. Menselijke activiteit: hitte-emissie 
-> gebruikte energie wordt omgezet in warmte -> de lucht in! 
30/09/2014 19 
© 2014, VITO NV 
HE
Vb. nachtelijk warmte-eiland van Parijs 
30/09/2014 20 
© 2014, VITO NV 
Parijs 
SW HE 
Figure from 
Wouters et al. 2012
Stedelijk warmte-eiland… Big deal? 
» aangenamere temperaturen 
» verlengd bloeiseizoen 
» infrastructuur 
» luchtkwaliteit 
30/09/2014 21 
© 2014, VITO NV
Stedelijk warmte-eiland… Big deal? 
30/09/2014 22 
© 2014, VITO NV 
» hittestress 
» meer slachtoffers in steden 
tijdens hittegolven 
» evenementen 
» energieconsumptie (air-co) 
» infrastructuur 
» luchtkwaliteit
+ Globale klimaatsverandering! 
30/09/2014 23 
© 2014, VITO NV
30/09/2014 24 
© 2014, VITO NV 
Probleem… 
» Weer en klimaat simuleren met een veel gebruikt 
Europees regionaal klimaatmodel: 
» Gedetailleerde temperatuur -en 
neerslagkaarten voor de toekomst (België)? 
» Stedelijk hitte-eiland? 
globaal vs. regionaal
» Model aanpassen om in rekening te brengen, 
» met name de processen en 
» voor de verschillende seizoenen en weersomstandigheden 
» zo efficiënt mogelijk 
» Toepassing: nagaan welk van de processen en het meest 
bijdragen tot het huidige hitte-eiland voor Belgische steden, 
» seizoensvariabiliteit? 
30/09/2014 25 
© 2014, VITO NV 
Hoofddoel? 
SW HE 
SW HE
30/09/2014 26 
© 2014, VITO NV 
Hoofddoel? 
» Welke maatregelen zijn belangrijk om in de toekomst steden zo leefbaar, 
weerbaar en duurzaam mogelijk te maken? 
leefbaar 
slimme 
steden
Regionaal klimaatmodel? 2 componenten 
30/09/2014 27 
© 2014, VITO NV 
Landoppervlakmodel 
Atmosfeermodel Temperatuur, 
Neerslag, 
Wind 
Neerwaartse straling
Regionaal klimaatmodel: 2 componenten. 
Temperatuur, 
Neerslag, 
Wind 
Neerwaartse straling 
30/09/2014 28 
© 2014, VITO NV 
Landoppervlakmodel 
Atmosfeermodel 
Voelbare warmte, 
verdamping, 
Opwaartse straling 
Afremming van de wind
Regionaal klimaatmodel? 2 componenten. 
Temperatuur, 
Neerslag, 
Wind 
Neerwaartse straling 
30/09/2014 29 
© 2014, VITO NV 
Landoppervlakmodel 
Atmosfeermodel 
Voelbare warmte, 
verdamping, 
Opwaartse straling 
Afremming van de wind 
SW HE
Loskoppelen landoppervlakmodel! 
Temperatuur, 
Neerslag, 
Wind 
Neerwaartse straling 
30/09/2014 30 
© 2014, VITO NV 
Landoppervlakmodel 
Atmosfeermodel 
Voelbare warmte, 
verdamping, 
Opwaartse straling 
Afremming van de wind 
Observaties! 
SW HE
Loskoppelen landoppervlakmodel! 
Temperatuur, 
Neerslag, 
Wind 
Neerwaartse straling 
30/09/2014 31 
© 2014, VITO NV 
Landoppervlakmodel 
Atmosfeermodel 
Voelbare warmte, 
verdamping, 
Opwaartse straling 
Afremming van de wind 
Observaties! 
SW HE
Evaluatie stedelijke energiebalans 
30/09/2014 32 
© 2014, VITO NV 
Gereflecteerde 
zonnestraling 
Opwaartse 
infraroodstralingg 
Voelbare warmte 
naar atmosfeer 
Verdamping
Loskoppelen landoppervlakmodel! 
Temperatuur, 
Neerslag, 
Wind 
Neerwaartse straling 
30/09/2014 33 
© 2014, VITO NV 
Landoppervlakmodel 
Atmosfeermodel 
Voelbare warmte, 
verdamping, 
Opwaartse straling 
Afremming van de wind 
Observaties! 
SW HE
Regionaal klimaatmodel? 2 componenten. 
Temperatuur, 
Neerslag, 
Wind 
Neerwaartse straling 
30/09/2014 34 
© 2014, VITO NV 
Landoppervlakmodel 
Atmosfeermodel 
Voelbare warmte, 
verdamping, 
Opwaartse straling 
Afremming van de wind 
SW HE
30/09/2014 35 
© 2014, VITO NV 
Modelconfiguratie 
Model voor weersvoorspeling 
Vegetatie in lente (%) 
regionaal klimaatsmodel
30/09/2014 36 
© 2014, VITO NV 
Modelconfiguratie 
Vegetatie in lente (%) 
Model voor weersvoorspeling 
regionaal klimaatsmodel
30/09/2014 37 
© 2014, VITO NV 
Modelconfiguratie 
Vegetatie in lente (%) 
SW 
Model voor weersvoorspeling 
regionaal klimaatsmodel
30/09/2014 38 
© 2014, VITO NV 
Modelconfiguratie 
regionaal klimaatsmodel 
Vegetatie in lente (%) 
SW 
Model voor weersvoorspeling
30/09/2014 39 
© 2014, VITO NV 
Modelconfiguratie 
Vegetatie in lente (%) 
Verharding (%) 
SW 
Model voor weersvoorspeling 
regionaal klimaatsmodel
30/09/2014 40 
© 2014, VITO NV 
Modelconfiguratie 
Model voor weersvoorspeling 
Vegetatie in lente (%) 
Verharding (%) 
SW 
regionaal klimaatsmodel
30/09/2014 41 
© 2014, VITO NV 
Modelconfiguratie 
Vegetatie in lente (%) 
Verharding (%) 
SW 
HE 
Model voor weersvoorspeling 
regionaal klimaatsmodel
Metingen stedelijk hitte-eiland 
30/09/2014 42 
© 2014, VITO NV 
» Antwerp 
Antwerpen 
“Aren’t we a 
bunch of 
modelers?”
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 43 
© 2014, VITO NV
Stedelijk hitte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 44 
© 2014, VITO NV 
Uur van de dag 
Uur van de dag 
Zomer 
(2012/07/21 -> 2012/08/20) 
Winter 
(2013/01/21 -> 2013/02/20) 
Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
weersvoorspelling 
regional klimaatsmodel 
30/09/2014 45 
© 2014, VITO NV 
Vegetation in lente (%) 
Verharding (%) 
SW 
HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
weersvoorspelling 
regional klimaatsmodel 
30/09/2014 46 
© 2014, VITO NV 
Vegetation in lente (%) 
Verharding (%) 
SW 
HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 47 
© 2014, VITO NV 
Uur van de dag 
Uur van de dag 
Zomer 
(2012/07/21 -> 2012/08/20) 
Winter 
(2013/01/21 -> 2013/02/20) 
Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 48 
© 2014, VITO NV 
Uur van de dag 
Uur van de dag 
Zomer 
(2012/07/21 -> 2012/08/20) 
Winter 
(2013/01/21 -> 2013/02/20) 
Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
weersvoorspelling 
regional klimaatsmodel 
30/09/2014 49 
© 2014, VITO NV 
Vegetation in lente (%) 
Verharding (%) 
SW 
HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
weersvoorspelling 
regional klimaatsmodel 
30/09/2014 50 
© 2014, VITO NV 
Vegetation in lente (%) 
Verharding (%) 
SW 
HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 51 
© 2014, VITO NV 
Uur van de dag 
Uur van de dag 
Zomer 
(2012/07/21 -> 2012/08/20) 
Winter 
(2013/01/21 -> 2013/02/20) 
Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 52 
© 2014, VITO NV 
Uur van de dag 
Uur van de dag 
Zomer 
(2012/07/21 -> 2012/08/20) 
Winter 
(2013/01/21 -> 2013/02/20) 
Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
weersvoorspelling 
regional klimaatsmodel 
30/09/2014 53 
© 2014, VITO NV 
Vegetation in lente (%) 
Verharding (%) 
SW 
HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
weersvoorspelling 
regional klimaatsmodel 
30/09/2014 54 
© 2014, VITO NV 
Vegetation in lente (%) 
Verharding (%) 
SW 
HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 55 
© 2014, VITO NV 
Uur van de dag 
Uur van de dag 
Zomer 
(2012/07/21 -> 2012/08/20) 
Winter 
(2013/01/21 -> 2013/02/20) 
Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 56 
© 2014, VITO NV 
Uur van de dag 
Uur van de dag 
Zomer 
(2012/07/21 -> 2012/08/20) 
Winter 
(2013/01/21 -> 2013/02/20) 
Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
weersvoorspelling 
regional klimaatsmodel 
30/09/2014 57 
© 2014, VITO NV 
Vegetation in lente (%) 
Verharding (%) 
SW 
HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
weersvoorspelling 
regional klimaatsmodel 
30/09/2014 58 
© 2014, VITO NV 
Vegetation in lente (%) 
Verharding (%) 
SW 
HE
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 59 
© 2014, VITO NV 
Uur van de dag 
Uur van de dag 
Zomer 
(2012/07/21 -> 2012/08/20) 
Winter 
(2013/01/21 -> 2013/02/20) 
Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 60 
© 2014, VITO NV 
Uur van de dag 
Uur van de dag 
Zomer 
(2012/07/21 -> 2012/08/20) 
Winter 
(2013/01/21 -> 2013/02/20) 
Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 61 
© 2014, VITO NV 
Uur van de dag 
Uur van de dag 
Zomer 
(2012/07/21 -> 2012/08/20) 
Winter 
(2013/01/21 -> 2013/02/20) 
Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 62 
© 2014, VITO NV 
Uur van de dag 
Uur van de dag 
Zomer 
(2012/07/21 -> 2012/08/20) 
Winter 
(2013/01/21 -> 2013/02/20) 
Uur van de dag Uur van de dag
Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 
30/09/2014 63 
© 2014, VITO NV 
Uur van de dag 
Uur van de dag 
Zomer 
(2012/07/21 -> 2012/08/20) 
Winter 
(2013/01/21 -> 2013/02/20) 
Uur van de dag Uur van de dag
En voor andere steden in België? 
30/09/2014 64 
© 2014, VITO NV
SW HE SW HE 
30/09/2014 65 
© 2014, VITO NV 
geen stedelijke opbouw 
anthropogene warmte 
SW HE 
Middernacht 
Zomer
SW HE SW HE 
Middernacht 
Zomer 
SW HE SW HE 
30/09/2014 66 
© 2014, VITO NV
SW HE SW HE 
SW 
SW HE SW HE 
30/09/2014 67 
© 2014, VITO NV 
HE 
Middernacht 
Zomer
SW HE SW HE 
SW 
SW HE 
SW HE SW HE 
30/09/2014 68 
© 2014, VITO NV 
HE 
Middernacht 
Zomer
Middernacht 
Zomer 
SW HE SW HE 
+ + + 
30/09/2014 69 
© 2014, VITO NV
Middernacht 
Zomer 
SW HE SW HE 
+ + + 
= 
30/09/2014 70 
© 2014, VITO NV
Middernacht 
Zomer 
SW HE SW HE 
+ + + 
= 
30/09/2014 71 
© 2014, VITO NV
Middernacht 
Zomer 
SW HE SW HE 
+ + + 
+1.97K +0.86K -0.33K 
= 
+2.50K 
30/09/2014 72 
© 2014, VITO NV 
Brussel
SW HE SW HE 
30/09/2014 73 
© 2014, VITO NV 
+ 
= 
Brussel 
Middernacht 
Winter 
+ 
+0.45K +1.27K +0.15K 
+1.87K 
+
SW HE SW HE 
30/09/2014 74 
© 2014, VITO NV 
+ 
= 
Brussel 
Middernacht 
Winter 
+ 
+0.45K +1.27K +0.15K 
+1.87K 
+
30/09/2014 75 
© 2014, VITO NV 
Besluiten 
» Stedelijke parameterisatie is ontwikkeld voor een Europees regionaal 
klimaatmodel 
» Inzetbaar voor stedelijke klimaatprojecties rekening houdend met de 
verschillende seizoenen en weerscondities 
» Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het 
hitte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk 
» Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch 
comfort moeten in rekening gebracht worden voor elk seizoen i.k.v. 
» Klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding 
» Mitigatie van globaal en stedelijk klimaat 
» … 
SW HE SW HE
Waterplassen op verharde oppervlakken 
30/09/2014 76 
© 2014, VITO NV
Waterplassen op verharde oppervlakken 
» Energiebalans: energieverlies via verdamping 
30/09/2014 77 
© 2014, VITO NV 
» (oppervlakte) Temperatuur 
» Waterbalans: wateroponthoud vs. tempo 
afvloeiing vs. tempo verdamping 
» overstromingen 
» luchtvochtigheid en neerslag
Waterplassen op verharde oppervlakken 
» Veronderstel een distributie van water-reservoirs 
op verharde oppervlakken dat lineair 
30/09/2014 78 
© 2014, VITO NV 
daalt met hun diepte. 
» Na regenval is er een homogene verdamping van 
de reservoirs 
» Resulterende relatie:
30/09/2014 79 
© 2014, VITO NV 
Relatie…
Hoeveelheid water op verharde oppervlakken 
30/09/2014 80 
© 2014, VITO NV 
Relatie… 
Fractie verharde oppervlakken bedekt door stilstaande waterplassen 
Maximale fractie 
Maximale watercapaciteit verharde 
oppervlakken 
reservoirparameters
Afschatting reservoirparameters verharde 
oppervlakken 
» Jaarsimulaties van de stedelijke energiebalans voor Toulouse centrum + 
vergelijking met observaties voor verdamping na regenval: 
» Maximaal 1,31±0,20 liter water per vierkante meter verhard 
30/09/2014 81 
© 2014, VITO NV 
oppervlak 
» Plassen bedekken maximaal 12±4% van verharde oppervlakken
Impact stedelijke energiebalans na regenval op 
jaarbasis 
» Impact stedelijke energiebalans na regenval op jaarbasis 
30/09/2014 82 
© 2014, VITO NV
30/09/2014 83 
© 2014, VITO NV 
Besluiten (bis) 
» Stedelijke parameterisatie is ontwikkeld voor een Europees regionaal 
klimaatmodel 
» Inzetbaar voor stedelijke klimaatprojecties rekening houdend met de 
verschillende seizoenen en weerscondities 
» Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het 
hitte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk 
» Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch 
comfort moeten in rekening gebracht worden voor elk seizoen i.k.v. 
» Klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding 
» Mitigatie van globaal en stedelijk klimaat 
» … 
SW HE SW HE
SW HE SW HE 
30/09/2014 84 
© 2014, VITO NV 
Besluiten (bis) 
» Stedelijke parameterisatie is ontwikkeld voor een Europees regionaal 
klimaatmodel 
» Inzetbaar voor stedelijke klimaatprojecties rekening houdend met de 
verschillende seizoenen en weerscondities 
» Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het 
hitte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk 
» Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch 
comfort moeten in rekening gebracht worden voor elk seizoen i.k.v. 
» Klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding 
» Mitigatie van globaal en stedelijk klimaat 
» Karakteristieken van waterplassen op verharde oppervlakken en hun 
weerslag op stedelijke klimaatmodellering werden bepaald
Toepassingen in voorbereiding… 
» Impact van stedelijk klimaat op luchtkwaliteitsmodellering 
» Onzekerheid op emissies versus onzekerheid op stedelijk landgebruik 
30/09/2014 85 
© 2014, VITO NV
Toepassingen in voorbereiding… 
» Relatieve invloed klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding op 
stedelijk thermisch comfort (Belspo MACCBET, MIRA UHI indicator) 
Verharding (%) 
30/09/2014 86 
© 2014, VITO NV
Bedankt voor uw aandacht! leefbaar 
30/09/2014 87 
© 2014, VITO NV 
slimme 
steden 
Wouters H., De Ridder K., van lipzig N.P.M. (2012). Comprehensive parametrization of surface-layer 
transfer coefficients for use in atmospheric numeric models. Boundary-layer Meteorology 
Wouters H., De Ridder K., Demuzere M., Lauwaet D., van Lipzig N.P.M. (2013). The diurnal 
evolution of the urban heat island of Paris: a model-based case study during Summer 2006. 
Wouters H., Demuzere M., De Ridder K., van Lipzig N.P.M. (2014). The impact of impervious 
water-storage parametrization on urban climate modelling. Urban Climate (revisie ingestuurd) 
Wouters H., Demuzere M., De Ridder K., van Lipzig N.P.M. Modelling the seasonal 
dependency of the contributions to the urban heat island for Belgium (insturing binnenkort) 
Doctoraatsproefschrift: The improvement of urban land-cover parametrization in regional climate 
models: the role of radiative and thermal properties, water retention, and anthropogenic heat 
(Hendrik Wouters, mei 2014) 
M. Demuzere, M., Coutts A.M. , Goehler M., Broadbent A.M. , Wouters H. , van Lipzig N.P.M. , 
and Gebert L. (2014). `The impact of bioltration systems, rainwater tanks and urban irrigation on 
urban canopy evapotranspiration (revisie ingestuurd). 
Trusilova. K., Schubert S., Wouters H., Demuzere M. Grossman -Clarke S., Früh B., Becker P. 
(2014). Urban climate modelling wit COSMO-CLM: a comparison between three urban-landsurface 
parametrizations . MetZet (geaccepteerd)

More Related Content

Viewers also liked

Avangard - Авангард
Avangard - АвангардAvangard - Авангард
Avangard - Авангардeurovostok
 
Продукция для праздников и торжеств
Продукция для праздников и торжествПродукция для праздников и торжеств
Продукция для праздников и торжествeurovostok
 
Авангард - производство салфеток
Авангард - производство салфетокАвангард - производство салфеток
Авангард - производство салфетокeurovostok
 
Papa care презентация для цдк
Papa care презентация для цдкPapa care презентация для цдк
Papa care презентация для цдкeurovostok
 
2014 katalog dmtextile_12_12_13
2014 katalog dmtextile_12_12_132014 katalog dmtextile_12_12_13
2014 katalog dmtextile_12_12_13eurovostok
 

Viewers also liked (9)

EGU2016_CORDEXBE
EGU2016_CORDEXBEEGU2016_CORDEXBE
EGU2016_CORDEXBE
 
artikel bruggen
artikel bruggenartikel bruggen
artikel bruggen
 
Avangard - Авангард
Avangard - АвангардAvangard - Авангард
Avangard - Авангард
 
Продукция для праздников и торжеств
Продукция для праздников и торжествПродукция для праздников и торжеств
Продукция для праздников и торжеств
 
Авангард - производство салфеток
Авангард - производство салфетокАвангард - производство салфеток
Авангард - производство салфеток
 
Papa care презентация для цдк
Papa care презентация для цдкPapa care презентация для цдк
Papa care презентация для цдк
 
2014 katalog dmtextile_12_12_13
2014 katalog dmtextile_12_12_132014 katalog dmtextile_12_12_13
2014 katalog dmtextile_12_12_13
 
Concourse.ci vs Jenkins
Concourse.ci vs JenkinsConcourse.ci vs Jenkins
Concourse.ci vs Jenkins
 
Design of singly reinforced.
Design of singly reinforced.Design of singly reinforced.
Design of singly reinforced.
 

Modelleren van de seizoensafhankelijkheid van bijdragen tot het stedelijk hitte-eiland in België

  • 1. 30/09/2014 De verbetering van stedelijke parameterisatie in regionale klimaatsmodellen Het belang van radiatieve en thermische eigenschappen, anthropogene warmte en wateropslag Doctoraat Hendrik Wouters (Mei 2014)
  • 2. Veranderingen in de globale samenleving » Wereldbevolking neemt 30/09/2014 2 © 2014, VITO NV toe » 1800 -> 2014 » 1 miljard -> 7 miljard » De welvaart neemt toe
  • 3. Resultaat: uitbreiding van steden! 30/09/2014 3 © 2014, VITO NV
  • 4. 30/09/2014 4 © 2014, VITO NV Stedelijke uitbreiding figure from Poelmans and Van Rompaey., 2009
  • 5. 30/09/2014 5 © 2014, VITO NV Stedelijke uitbreiding figure from Poelmans and Van Rompaey., 2009
  • 6. En dat zullen ze blijven doen Figure from Van de voorde et al., 2013. (MOLAND land-use change model) 30/09/2014 6 © 2014, VITO NV
  • 7. 30/09/2014 7 © 2014, VITO NV Het gevolg… » Drastische lokale klimaatswijzigingen …. hogere temperaturen! » Stedelijk hitte-eiland (SHE)
  • 8. 30/09/2014 8 © 2014, VITO NV Het gevolg… » Drastische lokale klimaatswijzigingen …. hogere temperaturen! » Stedelijk hitte-eiland (SHE) » Hoofdzakelijk het resultaat van twee processen SW HE
  • 9. 30/09/2014 9 © 2014, VITO NV
  • 10. 30/09/2014 10 © 2014, VITO NV atmosfeer voelbare warmte opslag in de grond
  • 11. 30/09/2014 11 © 2014, VITO NV atmosfeer voelbare warmte opslag in de grond
  • 12. Droog oppervlak: geen verdaming atmosfeer voelbare warmte 30/09/2014 12 © 2014, VITO NV Gevangen zonnestraling voelbare warmte opslag in de grond efficiënte omzetting efficiënte opslag in de bouwmaterialen atmosfeer
  • 13. Droog oppervlak: geen verdaming 30/09/2014 13 © 2014, VITO NV atmosfeer voelbare warmte Gevangen infraroodstraling opslag in de grond Gevangen zonnestraling voelbare warmte efficiënte omzetting efficiënte opslag in de bouwmaterialen atmosfeer
  • 14. Droog oppervlak: geen verdaming Gevangen zonnestraling voelbare warmte efficiënte omzetting efficiënte opslag in de bouwmaterialen 30/09/2014 14 © 2014, VITO NV Gevangen infraroodstraling atmosfeer voelbare warmte opslag in de grond Heet oppervlak atmosfeer
  • 15. 30/09/2014 15 © 2014, VITO NV proces afgifte tijdens de nacht veel opgeslagen warmte atmosfeer atmosfeer opslag in de grond Afkoeling heet oppervlak voelbare warmte SW SW
  • 16. 30/09/2014 16 © 2014, VITO NV proces Afgifte tijdens De nacht Veel Opgeslagen warmte atmosfeer opslag in de grond Afkoeling heet oppervlak atmosfeer SW SW voelbare warmte
  • 17. 30/09/2014 17 © 2014, VITO NV
  • 18. 30/09/2014 18 © 2014, VITO NV 2. Menselijke activiteit
  • 19. 2. Menselijke activiteit: hitte-emissie -> gebruikte energie wordt omgezet in warmte -> de lucht in! 30/09/2014 19 © 2014, VITO NV HE
  • 20. Vb. nachtelijk warmte-eiland van Parijs 30/09/2014 20 © 2014, VITO NV Parijs SW HE Figure from Wouters et al. 2012
  • 21. Stedelijk warmte-eiland… Big deal? » aangenamere temperaturen » verlengd bloeiseizoen » infrastructuur » luchtkwaliteit 30/09/2014 21 © 2014, VITO NV
  • 22. Stedelijk warmte-eiland… Big deal? 30/09/2014 22 © 2014, VITO NV » hittestress » meer slachtoffers in steden tijdens hittegolven » evenementen » energieconsumptie (air-co) » infrastructuur » luchtkwaliteit
  • 23. + Globale klimaatsverandering! 30/09/2014 23 © 2014, VITO NV
  • 24. 30/09/2014 24 © 2014, VITO NV Probleem… » Weer en klimaat simuleren met een veel gebruikt Europees regionaal klimaatmodel: » Gedetailleerde temperatuur -en neerslagkaarten voor de toekomst (België)? » Stedelijk hitte-eiland? globaal vs. regionaal
  • 25. » Model aanpassen om in rekening te brengen, » met name de processen en » voor de verschillende seizoenen en weersomstandigheden » zo efficiënt mogelijk » Toepassing: nagaan welk van de processen en het meest bijdragen tot het huidige hitte-eiland voor Belgische steden, » seizoensvariabiliteit? 30/09/2014 25 © 2014, VITO NV Hoofddoel? SW HE SW HE
  • 26. 30/09/2014 26 © 2014, VITO NV Hoofddoel? » Welke maatregelen zijn belangrijk om in de toekomst steden zo leefbaar, weerbaar en duurzaam mogelijk te maken? leefbaar slimme steden
  • 27. Regionaal klimaatmodel? 2 componenten 30/09/2014 27 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling
  • 28. Regionaal klimaatmodel: 2 componenten. Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 28 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind
  • 29. Regionaal klimaatmodel? 2 componenten. Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 29 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind SW HE
  • 30. Loskoppelen landoppervlakmodel! Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 30 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind Observaties! SW HE
  • 31. Loskoppelen landoppervlakmodel! Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 31 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind Observaties! SW HE
  • 32. Evaluatie stedelijke energiebalans 30/09/2014 32 © 2014, VITO NV Gereflecteerde zonnestraling Opwaartse infraroodstralingg Voelbare warmte naar atmosfeer Verdamping
  • 33. Loskoppelen landoppervlakmodel! Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 33 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind Observaties! SW HE
  • 34. Regionaal klimaatmodel? 2 componenten. Temperatuur, Neerslag, Wind Neerwaartse straling 30/09/2014 34 © 2014, VITO NV Landoppervlakmodel Atmosfeermodel Voelbare warmte, verdamping, Opwaartse straling Afremming van de wind SW HE
  • 35. 30/09/2014 35 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Model voor weersvoorspeling Vegetatie in lente (%) regionaal klimaatsmodel
  • 36. 30/09/2014 36 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Vegetatie in lente (%) Model voor weersvoorspeling regionaal klimaatsmodel
  • 37. 30/09/2014 37 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Vegetatie in lente (%) SW Model voor weersvoorspeling regionaal klimaatsmodel
  • 38. 30/09/2014 38 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie regionaal klimaatsmodel Vegetatie in lente (%) SW Model voor weersvoorspeling
  • 39. 30/09/2014 39 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Vegetatie in lente (%) Verharding (%) SW Model voor weersvoorspeling regionaal klimaatsmodel
  • 40. 30/09/2014 40 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Model voor weersvoorspeling Vegetatie in lente (%) Verharding (%) SW regionaal klimaatsmodel
  • 41. 30/09/2014 41 © 2014, VITO NV Modelconfiguratie Vegetatie in lente (%) Verharding (%) SW HE Model voor weersvoorspeling regionaal klimaatsmodel
  • 42. Metingen stedelijk hitte-eiland 30/09/2014 42 © 2014, VITO NV » Antwerp Antwerpen “Aren’t we a bunch of modelers?”
  • 43. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 43 © 2014, VITO NV
  • 44. Stedelijk hitte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 44 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 45. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 45 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 46. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 46 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 47. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 47 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 48. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 48 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 49. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 49 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 50. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 50 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 51. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 51 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 52. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 52 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 53. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 53 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 54. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 54 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 55. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 55 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 56. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 56 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 57. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 57 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 58. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen weersvoorspelling regional klimaatsmodel 30/09/2014 58 © 2014, VITO NV Vegetation in lente (%) Verharding (%) SW HE
  • 59. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 59 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 60. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 60 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 61. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 61 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 62. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 62 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 63. Stedelijk warmte-eiland van Antwerpen 30/09/2014 63 © 2014, VITO NV Uur van de dag Uur van de dag Zomer (2012/07/21 -> 2012/08/20) Winter (2013/01/21 -> 2013/02/20) Uur van de dag Uur van de dag
  • 64. En voor andere steden in België? 30/09/2014 64 © 2014, VITO NV
  • 65. SW HE SW HE 30/09/2014 65 © 2014, VITO NV geen stedelijke opbouw anthropogene warmte SW HE Middernacht Zomer
  • 66. SW HE SW HE Middernacht Zomer SW HE SW HE 30/09/2014 66 © 2014, VITO NV
  • 67. SW HE SW HE SW SW HE SW HE 30/09/2014 67 © 2014, VITO NV HE Middernacht Zomer
  • 68. SW HE SW HE SW SW HE SW HE SW HE 30/09/2014 68 © 2014, VITO NV HE Middernacht Zomer
  • 69. Middernacht Zomer SW HE SW HE + + + 30/09/2014 69 © 2014, VITO NV
  • 70. Middernacht Zomer SW HE SW HE + + + = 30/09/2014 70 © 2014, VITO NV
  • 71. Middernacht Zomer SW HE SW HE + + + = 30/09/2014 71 © 2014, VITO NV
  • 72. Middernacht Zomer SW HE SW HE + + + +1.97K +0.86K -0.33K = +2.50K 30/09/2014 72 © 2014, VITO NV Brussel
  • 73. SW HE SW HE 30/09/2014 73 © 2014, VITO NV + = Brussel Middernacht Winter + +0.45K +1.27K +0.15K +1.87K +
  • 74. SW HE SW HE 30/09/2014 74 © 2014, VITO NV + = Brussel Middernacht Winter + +0.45K +1.27K +0.15K +1.87K +
  • 75. 30/09/2014 75 © 2014, VITO NV Besluiten » Stedelijke parameterisatie is ontwikkeld voor een Europees regionaal klimaatmodel » Inzetbaar voor stedelijke klimaatprojecties rekening houdend met de verschillende seizoenen en weerscondities » Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het hitte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk » Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch comfort moeten in rekening gebracht worden voor elk seizoen i.k.v. » Klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding » Mitigatie van globaal en stedelijk klimaat » … SW HE SW HE
  • 76. Waterplassen op verharde oppervlakken 30/09/2014 76 © 2014, VITO NV
  • 77. Waterplassen op verharde oppervlakken » Energiebalans: energieverlies via verdamping 30/09/2014 77 © 2014, VITO NV » (oppervlakte) Temperatuur » Waterbalans: wateroponthoud vs. tempo afvloeiing vs. tempo verdamping » overstromingen » luchtvochtigheid en neerslag
  • 78. Waterplassen op verharde oppervlakken » Veronderstel een distributie van water-reservoirs op verharde oppervlakken dat lineair 30/09/2014 78 © 2014, VITO NV daalt met hun diepte. » Na regenval is er een homogene verdamping van de reservoirs » Resulterende relatie:
  • 79. 30/09/2014 79 © 2014, VITO NV Relatie…
  • 80. Hoeveelheid water op verharde oppervlakken 30/09/2014 80 © 2014, VITO NV Relatie… Fractie verharde oppervlakken bedekt door stilstaande waterplassen Maximale fractie Maximale watercapaciteit verharde oppervlakken reservoirparameters
  • 81. Afschatting reservoirparameters verharde oppervlakken » Jaarsimulaties van de stedelijke energiebalans voor Toulouse centrum + vergelijking met observaties voor verdamping na regenval: » Maximaal 1,31±0,20 liter water per vierkante meter verhard 30/09/2014 81 © 2014, VITO NV oppervlak » Plassen bedekken maximaal 12±4% van verharde oppervlakken
  • 82. Impact stedelijke energiebalans na regenval op jaarbasis » Impact stedelijke energiebalans na regenval op jaarbasis 30/09/2014 82 © 2014, VITO NV
  • 83. 30/09/2014 83 © 2014, VITO NV Besluiten (bis) » Stedelijke parameterisatie is ontwikkeld voor een Europees regionaal klimaatmodel » Inzetbaar voor stedelijke klimaatprojecties rekening houdend met de verschillende seizoenen en weerscondities » Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het hitte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk » Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch comfort moeten in rekening gebracht worden voor elk seizoen i.k.v. » Klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding » Mitigatie van globaal en stedelijk klimaat » … SW HE SW HE
  • 84. SW HE SW HE 30/09/2014 84 © 2014, VITO NV Besluiten (bis) » Stedelijke parameterisatie is ontwikkeld voor een Europees regionaal klimaatmodel » Inzetbaar voor stedelijke klimaatprojecties rekening houdend met de verschillende seizoenen en weerscondities » Zowel als en hun bepalen de intensiteit van het hitte-eiland van steden in België, en zijn seizoensafhankelijk » Zowel hun positieve als negatieve invloeden op het stedelijk thermisch comfort moeten in rekening gebracht worden voor elk seizoen i.k.v. » Klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding » Mitigatie van globaal en stedelijk klimaat » Karakteristieken van waterplassen op verharde oppervlakken en hun weerslag op stedelijke klimaatmodellering werden bepaald
  • 85. Toepassingen in voorbereiding… » Impact van stedelijk klimaat op luchtkwaliteitsmodellering » Onzekerheid op emissies versus onzekerheid op stedelijk landgebruik 30/09/2014 85 © 2014, VITO NV
  • 86. Toepassingen in voorbereiding… » Relatieve invloed klimaatsverandering en stedelijke uitbreiding op stedelijk thermisch comfort (Belspo MACCBET, MIRA UHI indicator) Verharding (%) 30/09/2014 86 © 2014, VITO NV
  • 87. Bedankt voor uw aandacht! leefbaar 30/09/2014 87 © 2014, VITO NV slimme steden Wouters H., De Ridder K., van lipzig N.P.M. (2012). Comprehensive parametrization of surface-layer transfer coefficients for use in atmospheric numeric models. Boundary-layer Meteorology Wouters H., De Ridder K., Demuzere M., Lauwaet D., van Lipzig N.P.M. (2013). The diurnal evolution of the urban heat island of Paris: a model-based case study during Summer 2006. Wouters H., Demuzere M., De Ridder K., van Lipzig N.P.M. (2014). The impact of impervious water-storage parametrization on urban climate modelling. Urban Climate (revisie ingestuurd) Wouters H., Demuzere M., De Ridder K., van Lipzig N.P.M. Modelling the seasonal dependency of the contributions to the urban heat island for Belgium (insturing binnenkort) Doctoraatsproefschrift: The improvement of urban land-cover parametrization in regional climate models: the role of radiative and thermal properties, water retention, and anthropogenic heat (Hendrik Wouters, mei 2014) M. Demuzere, M., Coutts A.M. , Goehler M., Broadbent A.M. , Wouters H. , van Lipzig N.P.M. , and Gebert L. (2014). `The impact of bioltration systems, rainwater tanks and urban irrigation on urban canopy evapotranspiration (revisie ingestuurd). Trusilova. K., Schubert S., Wouters H., Demuzere M. Grossman -Clarke S., Früh B., Becker P. (2014). Urban climate modelling wit COSMO-CLM: a comparison between three urban-landsurface parametrizations . MetZet (geaccepteerd)

Editor's Notes

  1. Licht en donker Rode gebieden zijn de verstelijkte gebieden
  2. OP één of andere manier willen we toch weten wat ons te wachten staat in de toekomst.
  3. Het hoofddoel van dit doctoraat is om een Europees computermodel, dat in staat is om het weer en klimaat te simuleren, aan te passen om de voornoemde fysische landkarateristieken van steden in rekening te brengen. Dit Europees model liet eigenlijk al toe om bijvoorbeeld temperatuur en neerslag voor de toekomst voor een bepaald geselecteerd gebied nauwkeuriger in kaart te brengen dan globale klimaatsmodellen. Echter kon dit het stedelijk hitte-eiland niet correct reproduceren. Zoals ik daarnet heb uitgelegd zijn er twee brontermen de verantwoordelijk zijn voor de temperatuursstijging in steden, nl. stedelijke opbouw versus warmteverlies. Als toepassing van het aangepast model, zal ik nagaan welke van de twee brontermen het meest bijdragen tot het huidige stedelijk hitte-eiland voor de Belgische steden. En dit zal ik doen zowel voor de zomer in 2012 als in de daaropvolgende winter. De verworven inzichten zullen toelaten om verstandigere beslissingen te kunnen nemen om het klimaat in steden zo comfortabel mogelijk te houden, dit in het kader van klimaatsveranderingen en stedelijke uitbreiding.