Post on 07-Jul-2015
description
Uudisrakentamisen ratkaisut rakennuksissa
(Frame-hankkeen loppuseminaari)
Ilmastotiedot – havainnot
ja skenaariot
Energiatehokkuudesta liiketoimintaa
Helsinki, Paasitorni, 22.5.2012
Kirsti Jylhä
Ilmatieteen laitos
=> Nykyisen ilmaston sääaineistot
Esityksen sisältö
=> Tulevaisuuden ilmaston sääaineistot
• Johdanto
• Ilmastotiedot - havainnot
• Ilmastotiedot - skenaariot
• Yhteenveto / lopuksi
Ilmatieteen laitoksen päätoimipaikka
Helsingin Kumpulassa Dynamicum-toimitalossa
• 660 henkilötyövuotta • 60 % korkeakoulututkinto
• 17 % tutkijakoulutus
Henkilökunta:
Muut toimipisteet:
• Sodankylä (Lapin ilmatieteellinen
tutkimuskeskus)
• Tampere (Lento- ja sotilassääpalvelu)
• Kuopio (Ilmatieteellinen tutkimus ja
Lento- ja sotilassääpalvelu)
• Rovaniemi (Lento- ja sotilassääpalvelu)
Budjetti: 68.9M€
4
Ilmatieteen laitos:
liikenne- ja viestintäministeriön
alainen palvelu- ja tutkimuslaitos
Perustettu v. 1838, nykyinen nimi vuodesta 1969.
Toiminta-ajatus:
• Tuotamme laadukasta havainto- ja
tutkimustietoa niin ilmakehästä kuin
meristä
• Tuotamme havainto- ja tutkimus-
tiedosta palveluja yleisen turvallisuuden
sekä ihmisten ja ympäristön
hyvinvoinnin lisäämiseen
• Noudatamme valtioneuvoston
turvallisuusstrategiaa
Ilmastonmuutoksen tutkimusyksikkö
Kasvihuonekaasujen ja
pienhiukkasten
mittauksia Pallaksella
Kuva. Annalea Lohila
~ 90 henkeä,
prof. Ari Laaksonen Ilmastotutkimus ja
-sovellutukset
Ilmaston ja sään yhteis-
kunnalliset vaikutukset
Pienhiukkaset ja
ilmasto
Ilmakehän säteily
Ilmastomallinnus
Kasvihuonekaasut
Ilmastokeskus
Ilmasto on sään tilasto
• Ilmastotilastoja lasketaan 30 vuoden jaksoissa:
keskimääräiset arvot, tyypilliset olosuhteet
=> Rakennusten energialaskennan ilmastolliset testivuodet
Ilmasto on sään tilasto
• Ilmastotilastoja lasketaan 30 vuoden jaksoissa:
keskimääräiset arvot, tyypilliset olosuhteet
vaihtelu
ääri-ilmiöt
A. Jokela
=> Rakennusfysikaalisten referenssivuosien sääaineistot
http://ilmatieteenlaitos.fi/rakennusten-energialaskennan-testivuosi
Vapaasti käytettävissä
esim. tuotekehityksessä
ja suunnittelu- ja
konsulttitoimistoissa
Town Energy Balance (TEB)
(http://www.cnrm-game.fr/spip.php?article199&lang=en)
Valittujen testivuosien tunnittaiset sääaineistot
a) nykyisessä ilmastossa sekä
b) vuosia 2030, 2050 ja 2100 vastaavassa
tulevaisuuden ilmastossa
Sääaineistot energialaskennan testivuoden
TRY2012 sekä rakennusfysikaalisten
testivuosien määrittämistä varten
*Syksy 1979 mukana rakennusfysiikkaa varten
=> Nykyisen ilmaston sääaineistot
Esityksen sisältö
=> Tulevaisuuden ilmaston sääaineistot
• Johdanto
• Ilmastotiedot - havainnot
• Ilmastotiedot - skenaariot
• Yhteenveto / lopuksi
Ilmastollisesti edustava
havaintopaikka kuvaa
paikkakunnan yleistä ilmastoa
=> mittarit pyritään sijoittamaan
avoimelle kasvuston ympäröimälle
kentälle.
http://ilmatieteenlaitos.fi/saahavainnot
Säähavainnot Lämpötila
Tuulen nopeus
ja suunta
Sademäärä
Auringon säteily
Akustinen mittaus Tuuliviiri ja kuppianemometri pyranometri
Referenssivuosien määrittämistä
varten:
- Ilman lämpötila
- Ilman suhteellinen kosteus
- Auringon kokonaissäteily
(ns. globaalisäteily
= haja+suora säteily)
- Auringon hajasäteily
- Tuulen suunta ja nopeus
- Sademäärä
Helsinki-Vantaa Jokioinen
Jyväskylän lentoasema Sodankylä, LIT
• 4 vyöhykettä, 3 paikkakuntaa: Vantaa => vyöhykkeet I-II, Jyväskylä => vyöhyke III, Sodankylä => vyöhyke IV)
• 30 vuoden säätietokannasta valittiin kullekin kuukaudelle ja paikkakunnalle kolme keskimääräisintä ehdokaskuukautta <= lämpötilan ja auringon kokonaissäteilyn frekvenssijakaumat
• Kuukausi, joka on tuulen ja kosteuden suhteen keskimääräisin, valittiin testivuoden kuukaudeksi kyseisellä paikkakunnalla
Kalamees T., Jylhä K., Tietäväinen H., Jokisalo J.,
Ilomets S., Hyvönen R., Saku S., 2012:
Development of weighting factors for climate
variables for selecting the energy reference year
according to the EN ISO 15927-4 standard.
Energy and Buildings,
doi:10.1016/j.enbuild.2011.11.031, in press.
Rakennusten energialaskennan testivuosi TRY2012
– Miten se tehtiin?
Rakennusfysikaaliset testivuodet
– Miten ne valittiin?
• 120 vuoden sääaineisto:
30 vuotta (1979−2009) x 4 paikkakuntaa
(Vantaa, Jokioinen, Jyväskylä ja Sodankylä)
• Juha Vinha (TTY) tässä istunnossa klo 15-15.30:
”Ilmastonmuutoksen ja lämmöneristyksen lisäyksen vaikutukset
vaipparakenteiden kosteustekniseen toimintaan
- Frame-hankkeen tulokset”
• Jokioisten säähavainnot v. 2004
• Vantaan säähavainnot v. 2007
• TTY: 90 % kriittisyystason mukaiset vuodet jatkotarkasteluihin
Energialaskennan testivuosi TRY2012 (vyöhykkeet I-II)
ja rakennusfysiikan testivuosi 2007 (Vantaa)
Vuosi 2007 oli harvinaisen lämmin
(vain helmikuu kylmä)
Energialaskennan testivuosi TRY2012 (vyöhykkeet I-II)
ja rakennusfysiikan testivuosi 2004 (Jokioinen)
Vuosi 2004 oli vähän
keskimääräistä lämpimämpi
Rakennusfysiikan testivuodet
2004 (Jokioinen) ja 2007 (Vantaa):
sademäärät
Vuonna 2004 satoi runsaasti,
erityisesti kesällä.
Vuosi 2004 oli vähän
keskimääräistä lämpimämpi.
Tammikuu 2004 oli sateinen koko
maassa, erityisesti Etelä- ja Länsi-
Suomessa.
Vuosi 2007 oli harvinaisen lämmin
(vain helmikuu kylmä)
=> Nykyisen ilmaston sääaineistot
Esityksen sisältö
=> Tulevaisuuden ilmaston sääaineistot
• Johdanto
• Ilmastotiedot - havainnot
• Ilmastotiedot - skenaariot
• Lopuksi / yhteenveto
30-vuotisaineistot vuosien 2030, 2050 ja 2100 arvioidussa
ilmastossa
Ilmastonmuutosennusteet
MENETELMÄ:
Muokataan havaittuja hetkellisiä sääsuureiden arvoja
ilmastomallien ennustamaa muutosta vastaaviksi
=> arvioitua uutta ilmastoa kuvaavat “säähavainnot”
TAVOITTEET:
• Säilyttää realistinen sään ajallinen vaihtelu päivästä
ja vuorokauden ajasta toiseen
• Saatu tuleva ilmasto on tilastollisilta ominaisuuksiltaan
sopusoinnussa ilmastomallien ennustamien muutosten kanssa
• Tulevia ilmastonmuutoksia arvioidaan fysiikan lakeihin
pohjautuvien mallien avulla;
mallit simuloivat ilmastojärjestelmän (ilmakehä, meret, jää ja
lumi, maan pintakerros) toimintaa.
• Ilmastonmuutosmallit muistuttavat sääennustusmalleja,
mutta niiden avulla pyritään laskemaan keskimääräisiä ilmasto-
olosuhteita vuosikymmenien ja vuosisatojen aikaskaalassa.
Mihin arviot ilmaston muuttumisesta perustuvat?
Ilmakehän mallinnus
= Tärkeä tutkimuksen ja
palvelujen tuottamisen
apuväline.
• Ilmastomallit
• Säänennustusmallit
• Leviämis-, kulkeutumis-
ja ilmakemiamallit
Havaittu ilmasto
Tuleva ilmasto
2000 2100
Ilmasto vaihtelee
luonnostaan
Mallittamiseen liittyy
epävarmuutta
Päästöt riippuvat
ihmiskunnan tulevista
toimista
EPÄVARMUUKSIEN SUURUUS:
Lähi-tulevaisuus
Vuosisadan loppu
Luonnollinen vaihtelu + +
Mallit (+) ++
Päästöskenaariot ++ Lähde: Jouni Räisänen (HY)
Miksi tulevaa ilmastoa ei voi ennustaa tarkasti?
Päästöskenaariot ja kasvihuonekaasujen pitoisuudet
• Ihmisten aiheuttaman ilmastonmuutoksen eteneminen riippuu
erityisesti päästöjen ja kasvihuonekaasujen pitoisuuksien tulevasta
kehityksestä.
• Ilmastonmuutoksen ennakointia varten on laadittu vaihtoehtoisia
ihmiskunnan toimintaa kuvaavia kehityskulkuja eli skenaarioita.
• Kehityskuluissa otetaan huomioon energiankulutus, väestönkasvu
ja maankäytön muutokset, ja niiden perusteella arvioidaan
kasvihuonekaasujen päästöjä.
IPCC:n seuraavan
arviointiraportin (AR5)
myötä uudet kasvihuone-
kaasuskenaariot
(RCP, Representative
Concentration Pathways)
Ilmakehään kertyvä ylimääräinen CO2 poistuu hitaasti ilmakehästä
Toiveikas ”vähennämme päästöjä” –skenaario (B1)
Hiilidioksidipäästöt Hiilidioksidipitoisuudet
“Päästöjen kasvu saadaan taitettua” –skenaario (A1B)
Pessimistinen ”emme tee mitään” –skenaario (A2)
A2
A1B
B1
Vuoden keskilämpötila kohoaa
Lämpötilan vuosikeskiarvon muutos, Vantaa
Havainnot ja skenaariot
(Gt C
/vu
osi)
Päästöskenaario
0
10
20
30
2000 2050 2100
Värit: eri kasvihuone-
kaasuskenaariot
Käyrät: muutoksen paras
arvio (19 ilmastomallin
antama keskiarvo)
A2
• Lämpenemisen keskimääräinen nopeus ~0.4±0.1°C/10 v
kaikissa skenaarioissa noin vuoteen 2040 saakka.
v. 2007
• Talvet lämpenevät enemmän kuin kesät
• Myöhemmin erot eri ilmastoskenaarioiden välillä kasvavat ja
suurimpien päästöjen skenaarioissa muutokset ovat jo huomattavia.
Talvet lämpenevät enemmän kuin kesät
Toisaalta myös luontainen vaihtelu vuodesta toiseen suurempaa
talvella kuin kesällä
Muutoksen paras arvio (19 ilmastomallin antama keskiarvo)
A2
Sateet (vetenä/lumena/räntänä) lisääntyvät etenkin talvella
• Sateen intensiteetti-indeksi (= keskimääräinen sademäärä niinä päivinä,
jolloin on satanut vähintään 1 mm) suurenee kaikkina kuukausina.
• Vuotuiset sadepäivät (≥ 1 mm/vrk) lisääntyvät
(kesällä muutokset vähäisiä, suuntakin epävarma)
Sadepäivien määrän muutos (%)
Jyväskylä
2100
Rakennusfysiikan testivuodet tulevaisuudessa
2004 (Jokioinen) ja 2007 (Vantaa):
sademäärät
Vuonna 2004 satoi runsaasti,
erityisesti kesällä.
Vuosi 2004 oli vähän
keskimääräistä lämpimämpi.
Tammikuu 2004 oli sateinen koko
maassa, erityisesti Etelä- ja Länsi-
Suomessa.
Vuosi 2007 oli harvinaisen lämmin
(vain helmikuu kylmä)
Lämpötila (°C) Suhteellinen kosteus (%)
Tuulen nopeus (m/s) Tuulen suunta (°)
Jyväskylä
1980-2009
noin v. 2100
Su
hte
elli
ne
n fre
kve
nssi (%
) S
uh
tee
llin
en
fre
kve
nssi (%
)
Su
hte
elli
ne
n fre
kve
nssi (%
) S
uh
tee
llin
en
fre
kve
nssi (%
)
Suhteellinen
kosteus
lisääntyy
hieman
Tuulet
voimistunevat
hieman
Lännen-
puoleiset
tuulet
Lämpötilat
kohoavat
=> Nykyisen ilmaston sääaineistot
Esityksen sisältö
=> Tulevaisuuden ilmaston sääaineistot
• Johdanto
• Ilmastotiedot - havainnot
• Ilmastotiedot - skenaariot
• Yhteenveto / lopuksi
Säämuuttujat yksikköineen (tunnittaiset aineistot):
• lämpötila (°C)
• suhteellinen kosteus (%)
• tuulen nopeus (m/s)
• tuulen suunta (1…360 astetta)
• auringon kokonaissäteily (W/m2)
• auringon hajasäteily vaakapinnalle (W/m2)
• suora säteily sädettä vastaan kohtisuoralle pinnalle (W/m2)
• sateen intensiteetti (mm/h)
Yhteenveto 1: testivuosien säämuuttujat
http://ilmatieteenlaitos.fi/rakennusten-energialaskennan-testivuosi
http://ilmatieteenlaitos.fi/rakennusfysiikan-ilmastolliset-testivuodet
Yhteenveto 2: odotettavissa olevat muutokset
Talvella enemmän ja suurempia muutoksia kuin kesällä:
lämpötila kohoaa; keskihajonta pienenee talvella
sademäärä kasvaa selvästi, vesisateiden osuus suurenee,
poutapäivät harvenevat
ilman suhteellinen kosteus lisääntyy hieman
auringonsäteily vähenee hieman kevättalvella
tuulet voimistunevat hieman ja suunta muuttuu lännenpuoleisemmaksi.
Kesäpuolella pienemmät muutokset:
lämpötila kohoaa, mutta vähemmän kuin talvella
muissa suureissa muutokset pieniä.
EPÄVARMUUSTEKIJÖITÄ:
ilmastomallitulosten välillä eroja (nyt tarkasteltu mallien keskiarvoja)
tulevat päästöt =? (nyt tarkasteltu suurien päästöjen A2-skenaariota)
sade- ja poutajaksojen pituudet ja määrät (nyt otettu huomioon
sadepäivien lukumäärän, sateen intensiteetti-indeksin ja keskimääräisen
sademäärän muutokset)
Ilmatieteen laitoksen Ilmastokeskus
• Tavoitteena vastata hallinnon, elinkeinoelämän ja kansalaisten ilmastoon ja sen muutokseen liittyvään kasvavaan tietotarpeeseen.
• Ilmastokeskus tuottaa tietoa ja palveluja menneestä, nykyisestä ja tulevasta ilmastosta.
"Miten väistämättömään ilmastonmuutokseen voidaan varautua?" –
yhteenveto suomalaisesta sopeutumistutkimuksesta -raportti (MMM)
IL:n operatiivisen sääennustusmallin (HARMONIE; 2,5 km erotuskyky)
osana simuloidaan ilmakehän ja pinnan vuorovaikutuksia (SURFEX-malli)
laskien kaupunkialueen energiatasetta (Town Energy Balance, TEB)
Lisätietoja: Carl Fortelius (IL)
http://www.cnrm.meteo.fr/surfex
Kiitos!
Yhteystiedot: kirsti.jylha@fmi.fi
Auringon säteily vähenee hieman kevättalvella
Käyrät: muutoksen paras
arvio (7 ilmastomallin
antama keskiarvo)
Vantaa, vertailujaksona 1980-2009
Suora säteily sädettä vastaan
kohtisuoralle pinnalle Hajasäteily
Käyrät: kokonaissäteilyn muutoksen parhaasta arviosta
(18 ilmastomallin keskiarvo) muodostetut skenaariot
v. 2100
v. 2050
v. 2030
Mu
uto
s (
W/m
2)
Mu
uto
s (
W/m
2)
Suhteellinen kosteus lisääntyy hieman talvella
Vantaa, vertailujaksona 1980-2009
Su
ht. k
oste
ud
en
(%
) m
uu
tos
Kuukausi (G
t C
/vu
osi)
Päästöskenaario
0
10
20
30
2000 2050 2100
A2
v. 2100
v. 2050
v. 2030
Käyrät: muutoksen paras
arvio (7 ilmastomallin
antama keskiarvo)