Centrálně organizovaná data vozidel sledují obrysy nebezpečných městských teplot

Foto: Jacek Dylag/Unsplash

Během vlny veder v Evropě v roce 2003 byly tyto ostrovy spojeny s přibližně 50 procenty úmrtími související s horkem

Jednoho květnového rána roku 1927 si badatel Wilhelm Schmidt připevnil na dveře auta rtuťový teploměr a tři hodiny jezdil po Vídni a zaznamenával teploty. Jeho výsledné termální mapy ukazovaly teplejší oblasti, které se shodovaly s „těsně vybudovanými částmi vnitřního města“ a chladnější obrysy, které sledovaly zalesněné plochy, travnaté parky a vodní cesty. Schmidtovo úsilí bylo prvním zmapováním městských „ostrovů“, píše server scientificamerican.com.

Během vlny veder v Evropě v roce 2003 byly tyto ostrovy spojeny s přibližně 50 procenty úmrtími souvisejících s horkem v některých částech Anglie a se zvýšeným počtem úmrtí mezi staršími lidmi v Paříži. Agentura pro ochranu životního prostředí uvádí tyto zóny jako významného přispěvatele k 702 úmrtím souvisejícím s horkem hlášeným v USA v průměru každý rok od roku 2004 do roku 2018. Více než polovina světové populace nyní žije ve městech, což zhoršuje místní dopady rostoucí globální teploty — a utrpení se zhoršuje.

Meteorologická výzkumnice z University v Toulouse Eva Marques a její kolegové nyní aktualizují Schmidtovu techniku ​​automobilů s moderní metodologií k mapování nebezpečných tepelných zón. Jejich přístup využívá teploměry v osobních autech připojených k internetu, aby zmapovaly, jak se mohou teploty lišit jen v několika městských blocích. Taková data by mohla pomoci urbanistům vyvinout podmínky zmírňování tepla v místech bez přístupu k sofistikovanému přístrojovému vybavení.

Městské tepelné ostrovy vznikají, když je přírodní krajinná pokrývka nahrazena asfaltem, betonem, ocelí nebo jinými materiály, které absorbují a zadržují více tepla než jejich okolí. To udržuje tyto oblasti teplejší, zejména v noci. Tepelné ostrovy také ovlivňují kvalitu vzduchu ve městě tím, že ovlivňují vlhkost a způsob distribuce znečišťujících látek v atmosféře. „S nárůstem extrémních událostí, jako jsou vlny veder, musí urbanisté přehodnotit, jak jsou městské prostory navrženy,“ říká Marques.

V mnoha městech chybí sítě meteostanic, které by dokázaly komplexně monitorovat tepelné ostrovy, a tak Marques a její kolegové využili senzory připojené k internetu, které se stále častěji stávají standardním vybavením automobilů. Nejprve výzkumníci shromáždili měření z teplotních senzorů automobilů ve francouzském městě Toulouse, které má pro srovnání meteorologické stanice s vysokým rozlišením, a zkoumali, jak faktory, jako je proudění vzduchu, ovlivňují přesnost teploměrů namontovaných v autě. Dále vědci vytvořili teplotní mapy v několika západoevropských městech pomocí databáze obsahující miliony měření automobilových senzorů, které výrobci shromáždili pro účely pojištění od roku 2016 do roku 2018.

Vědci zjistili, že mohou spolehlivě odhadnout teplotní změny pro prostory o velikosti 200 x 200 metrů s jemnozrnnými daty shromažďovanými v 10sekundových intervalech. Tato metoda jim umožňuje hodnotit teplo na úrovni ulic, kde se teploty místně mění v závislosti na lidské činnosti, 3D městské geometrii a proudění vzduchu. Jejich práce byla podrobně popsána v Bulletinu Americké meteorologické společnosti.

„Pozorování připojených vozidel související s počasím jsou nedostatečně využívaným zdrojem pozorování v mikroměřítku,“ říká Amanda Siems-Anderson, vědecká pracovnice z amerického Národního centra pro výzkum atmosféry (NCAR), která se na studii nepodílela. „Tato práce ukazuje nové využití těchto dat.“ Iain Stewart, výzkumník v oblasti městské klimatologie na univerzitě v Torontu, který se také na studii nepodílel, dodává, že práce „je provokativní a poukazuje na budoucí možnosti získávání dat ve městech“.

Továrně instalované senzory ve vozidlech mohou poskytnout velké množství údajů o počasí a klimatu, říká Siems-Anderson. Úkolem je zajistit konzistenci a kvalitu dat a také vybudovat robustní infrastrukturu pro získávání těchto dat z dostatečného množství vozidel. Například NCAR již shromažďuje údaje o vozidlech k doplnění předpovědí počasí pomocí systému, který se aktualizuje každých pět minut. 

Ale takové projekty „často využívají 10 až několik stovek [vyhrazených] vozidel, která neposkytují dostatečné pokrytí, pokud nejsou ve velmi omezeném prostoru,“ říká Siems-Anderson. Posun nad rámec pilotních studií by vyžadoval dramatické rozšíření. Kromě toho je kontrola kvality zásadní pro oportunistické soubory dat shromažďované automobily, které se náhodou nacházejí v určité oblasti.

Úřady na těchto schopnostech pracují. Místní, státní a národní iniciativy v USA mají za cíl instalovat a provozovat infrastrukturu, která dokáže shromažďovat a zpracovávat připojená data o vozidlech, a zlepšit přesnost komunitně řízeného výzkumu městského klimatu. Americké ministerstvo dopravy například nasadilo pilotní programy v lokalitách jako New York a Wyoming, které monitorují provoz a počasí. Taková data by nakonec mohla vyplnit mezery mezi pevnými meteorologickými stanicemi pro aplikace, které zahrnují mapování a monitorování městských tepelných ostrovů.

„Naše mapy by mohly pomoci výzkumníkům zlepšit jejich chápání toho, jak zelené pásy, nové budovy a vodní plochy ovlivňují místní tepelné variace,“ říká Marques. Jejím cílem je zpřístupnit data o městském klimatu pro procesy tvorby politik. Její tým například spolupracuje s městskými úředníky v Toulouse na zelenějších školních dvorech a upřednostňování čtvrtí pro upgrady, aby bylo možné efektivněji chladit budovy, i když zatím nepoužívají mapy shromážděné jejími auty. A některá malá francouzská města, která postrádají sofistikované sítě meteorologických stanic, přesto chtějí používat tepelné mapy k hodnocení městských podmínek, říká Marques. „Data z crowdsourcingu jsou novou nadějí na vytváření a sdílení map s těmito obcemi v nadcházejících letech,“ dodává.

Podle Stewarta je obtížné vytvořit dostatečně kvalitní teplotní mapy pro plánování města a crowdsourcing potřebných dat je v rané fázi. Mapy by v ideálním případě zahrnovaly také místa mimo silnice, kde se lidé shromažďují. Ale nakonec Stewart říká, že „největší užitek budou mít horká a přeplněná města v regionech světa s nižšími příjmy“ z hromadných tepelných map. Města s nižšími příjmy v tropických oblastech jsou historicky nedostatečně prostudována v městské klimatologii a mnoho z nich stále nemá přístup k nástrojům, které jsou přínosem pro jiné části světa – přesto patří mezi nejzranitelnější vůči městskému vytápění.

Podrobnější mapy těchto měst by mohly pomoci plánovačům navrhnout strategie zmírňování klimatu a adaptace na řešení problematických míst v rámci jednotlivých tepelných ostrovů. „Výhodou vývoje tohoto přístupu je, že auta jsou všude,“ říká Stewart. „Takže máte celý svět na dosah ruky.“

Zdroj: scientificamerican.com