Mitä kaupunkisuunnittelijan on hyvä tietää ilmanlaadun

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Mitä kaupunkisuunnittelijan on hyvä tietää ilmanlaadun"

Annemari Alanen
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Mitä kaupunkisuunnittelijan on hyvä tietää ilmanlaadun mallinnuksesta? Ari Karppinen, Tut.päällikkö, IL 8/2012 Mallit? = työkaluja, joiden tavoitteena todellisen systeemin/ilmiön kuvaaminen => Ilmanlaatumallit ovat parhaaseen saatavilla olevaan tietoon perustuva kuvaus siitä, miten pitoisuudet jakautuvat ajallisesti ja paikallisesti Voidaan jaotella mm. tieteellisen lähestymistavan (deterministinen, tilastollinen, empiirinen..), päästölähteiden tyypin, alueellisen laajuuden, resoluution mukaan 1

2 Mallin resoluutio? Harvoin yksiselitteinen.! yhden resoluution sijaan useita eri resoluutioita: 1. päästöresoluutio 2. meteorologisen mallin/lähtötiedon resoluutio 3. laskentahilan/pisteikön resoluutio Voivat olla samoja..tai täysin eri suuruusluokka mallityypistä riippuen! * aikaresoluutio vs. paikkaresoluutio Meteorologia <=> Ilmanlaatumalli? Useimmat leviämismallit EIVÄT ole meteorologisia malleja! Meteorologiset kentät jotka määräävät leviämisen saadaan leviämismallin ulkopuolelta => taustalla oleva meteorologisen mallin/mittauksien taso on kriittinen tekijä ilmanlaadun mallinnukselle. (-> meteorologinen malli ja leviämismalli pitäisi arvioida erikseen) 2

3 Teema Ilmanlaadun mallintaja yrittää asettua kaupunkisuunnittelijan rooliin : Miten mallia(mallintajaa) arvioidaan? MUISTA! (Mallinnus+Mittaukset) >>>> (Mallinnus) tai (Mittaukset)! Tarkistuslista 1 Mitä halutaan (tarkkuus/statistiikka..)! Tarkkuus/yksityiskohtaisuus/luotettavuus <=> hinta! 2 Mitkä ovat tarvittavat/tärkeimmät epäpuhtaudet? PM2.5/PM10/PMx - terveysvaikutukset!!? Raja-/ohjearvot 3 Mikä on tärkein lähde? Liikenne!? 4 Vaikeimmat ympäristöt? Katukuilut, vilkkaat risteykset ja väylät? 5 Mallintajan osoitettu ammattitaito 3

4 1 Mitä todella halutaan/tarvitaan Nykytilanteen y arviointi Lähdeanalyysi Suunnitteluvaihtoehtojen analysointi Lyhyen/pitkän aikavälin ennusteet Mittausohjelmien suunnittelu Toiminnan suunnittelu onnettomuustilanteissa Tutkimuksen apuväline 1 Mitä todella halutaan? Eri mallit vastaavat erilaisiin haasteisiin Yksityiskohtaisimilla (CFD/LES/DNS) malleilla voidaan arvioida mm. rakennusten, muiden esteiden ja topografian vaikutusta virtaukseen ja pitoisuuksiin vaikkapa 1 metrin resoluutiolla : MUTTA Tarvittava työmäärä/tietokoneaika kasvaa nopeasti.. epärealistisen suureksi -> tarkimmat mallimenetelmät edelleenkin harvinaisia käytännön kaupunkisuunnittelussa. + tarkempien mallien todellinen evaluaatio on samassa suhteessa haastavampaa ( ~mittaukset! ) 4

5 2 Hiukkaset! Hiukkasten mallinnus haastavaa: Ei pelkästään helppoja suoria päästöjä : Merkittävä osa päästöistä epäsuoria: liikenteen kaduilta nostama pöly, tuulen nostattama pöly, aerosoliprosessit, jarrut, renkaat,siitepöly, muu luontoperäinen pöly. aerosoliprosessit + kemia tyypillisesti kertaluokkaa monimutkaisempia kuin kaasumaisten klassisten epäpuhtauksien 3 Tärkein lähde Liikenne on kaupungeissa useimmin ylivoimaisesti tärkein lähde => varmistuttava tt siitä että käytettävät ttä ät mallinnusmenetelmät toimivat luotettavasti nimenomaan liikenteen vaikutusten arviointiin tarkat hilamallit pystyvät parhaimillaan tyypillisesti n. 1km laskentatarkkuuteen => eivät sovellu kaupunkiliikenteen vaikutusten arvioitiin Optimaalinen laskentapisteikkö on tiheä lähteiden lähellä, harvempi kauempana lähteistä Liikenteen päästöt on kyettävä mallintamaan resoluutiolla joka on verrannollinen mallin resoluutioon: 10 metrin tarkkuudella laskevasta mallista ei todellista hyötyä jos päästöresoluutio on 1km! 5

6 4 hot spotit Mallinnuksen täytyy kyetä luotettavasti tuottamaan pitoisuudet i t erityisesti i ti alueille, joissa tiedetään/uskotaan tää t olevan suurin ilmanlaatuongelma (mittaukset, karkea ennakkoanalyysi,screening) Kaupungeissa näitä alueita katukuilut, vilkkaimpien väylien ja risteysten välitön lähiympäristö Jo ennen varsinaista mallinnusta on kartoitettava tärkeimmät alueet ja varmistettava a että mallien lähtötiedot (päästöt, topografia, virtaukseen vaikuttavat esteet) on kuvattu niin tarkasti kuin mahdollista Vaikka mallinnustulos vastaisi keskimäärin hyvin mitattuja tuloksia, virheet korkeimpien pitoisuuksien mallinnuksessa vääristävät merkittävästi lopputulosta 5 Mallintajan osaaminen Vaikka monenlaisia malleja voikin helposti ja halvalla ostaa kaupan hyllyltä niiden käyttö vaatii aina kokemusta/osaamista (tekemällä oppii) Aiemmat referenssit tärkeämpiä kuin mallintajan muodollinen koulutus tai hienot,mutta usein vaikeasti todennettavat mallispeksit 6

7 Yleinen mallin arviointi Mallin luotettavuuden arviointi kuuluu aina tärkeänä osana mallinnustyökokonaisuuteen Arviointiin kuuluu (mm.): 1. Mallin tieteellinen arviointi 2. Koodin toimivuuden i osoitus 3. Tulosten numeerinen evaluaatio! Tieteellinen evaluaatio ja koodin evaluaatio Mallin kehittäjän vastuulla (?) Usein erittäin puuttellisia = vaikeita tai jopa mahdottomia todentaa! Mallidokumentit ovat harvoin tieteellisin kriteerein arvioituja -> sisältävät usein uudelleen/itse määriteltyjä mainostermejä : esim. korkeuserot/rakennnukset..huomioiva, jotka eivät olisi tieteellisesti hyväksyttäviä <- vain virtausmallit voivat huomioida aidosti korkeuserot ja esteet : yksinkertaisissa malleissa huomioiminen tarkoittaa jotain muuta 7

8 Arviointi - mahdotontako? Käytännön sovellutusten kannalta tärkein: tilastollisesti edustava vertailu malli ja mittaustulosten välillä jokaisessa sovelluskohteessa jossa se on mahdollista jää usein ainoaksi konkreettiseksi tavaksi arvioida mallin /mallinnustyön luotettavuutta! Mikäli riittävän ä edustavaa mittausdataa ei ole saatavissa - sen tuottaminen olisi liitettävä osaksi mallinnuskokonaisuutta! Mittaukset + Malli! Mittausdataa on aina liian vähän saatavissa täydellisen evaluaation tekemiseen. Esim. Koko kaupungin ilmanlaatuselvitys: mallin toiminnan arvioimisesi saatavilla pitäisi olla pitkät (~3v) pitoisuusaikasarjat mahdollisimman monessa eri ympäristöissä :liikenne (katukuilu), kantakaupunki, esikaupunki, tausta. (=minimivaatimus) Minimivaatimuskin jää liian usein toteutumatta! 8

9 Mallin toimivuus on osoitettava! observed VALLILA R 2 = 1 y = 0.97x R 2 = predicted observed KALLIO R 2 = 1 y = 0.95x R 2 = predicted Mittaukset vs. malli paras..ja usein ainoa tapa Tulevaisuus Malleja kehitetään niin, että ne voivat jatkossakin hyödyntää tehokkaasti uusimmat havainnot, tarkentuneet meteorologiset mallit ja tarkemmat päästötiedot 9

10 Epilogi Mallinnus tarjoaa suunnittelijoille monipuolisen ja jatkuvasti ti kehittyvän työkalupakin ki arvioida id kaupunkien ilmanlaatua Mallinnus EI ole vaihtoehto mittauksille, mutta se tarjoaa lisäarvoa, joita yksin mittauksilla ei voida koskaan saavuttaa Evaluaatiolla pitäisi aina olla keskeinen rooli mallinnustyökokonaisuudessa Malleja/mallinnustyötä voidaan asettaa paremmuus järjestykseen monilla eri kriteereillä, mutta järjestys riippuu vahvasti siitä, mitä käyttäjä todellisuudessa haluaa/tarvitsee 10

Samankaltaiset tiedostot

Ilmanlaadun älykäs mallintaminen kaupunkiympäristössä. Lasse Johansson

Ilmanlaadun älykäs mallintaminen kaupunkiympäristössä Lasse Johansson 16.8.2019 FMI-ENFUSER ilmanlaatumalli Paikallisen skaalan ilmanlaatumalli Tuottaa pääkaupunkiseudulle ennusteita 3/2018 lähtien osana