docגיליון 3/2015 - האיגוד המטאורולוגי הישראלי
download 
Report Transcription
גיליון 3/2015 - האיגוד המטאורולוגי הישראלי
תמונות השער
ב 7-8.9.15-אירעה סופת אבק נדירה בארץ.
הנדירות היא מרובעת .1 :הכמות הגדולה הנדירה .2 .בעונת הקיץ הנעדרת תופעה מעין זו .3 .הכיוון – ממזרח (בדומה לסופה של
נובמבר .1958ראה מאמרו של יהודה טוקטלי ,Isr. Explor. J. 10, 112-117 :או סיכום המאמר בספר "מטאורולוגיה
בישראל" 2015עמ' )153ולא מדרום מערב כבסופות האביב והסתיו .4 .הסופה התפשטה מצפון לדרום במקום מדרום לצפון.
תמונת הכריכה :תמונת MODIS AQUAבשעה Z10ב 7 -לספטמבר (תודה לדני רוזנפלד ששלח את ההדמאה) .ההדמאה
הנוספת היא של NASAמהיום למחרת כשהאבק מכסה את הארץ.
שתי התמונות של לינס אוזן :צומת אולגה ביום רגיל וביום האבק
82
תוכן העניינים
תמונת השער
בעלי תפקידים באמ"י
דבר העורך
דבר היו"ר
תקציר מאמרים :אביתר אראל
תכנית הכנס לאקלים העיר
תקצירי הכנס אקלים העיר
תמונות הכנס
פרופ' דני רוזנפלד חתן פרס א.מ.ת
הכנס השנתי של אמ"י
מן ההתחממות הגלובלית
תמונות מיום העיון לרגל פרישתו של ברוך זיו באוניברסיטה הפתוחה
תמונות ממושב אקלימי מיוחד לרגל פרישתם של אורי דיין וברוך זיו
מצב האוזון הסטרטוספרי
אמ"י – היום לפני 45שנה
האקלים בישראל
תאריכים של כנסים בין-לאומיים
עמוד השער
83
84
85
86
97
99
152
156
157
158
159
160
161
162
163
164
בעלי תפקידים באמ"י
הועדה המרכזת
נח וולפסון ,מטאו-טק
יו"ר -
מזכיר -אלונה אריה ,מטאו-טק
יוסי ברקן ,אוניברסיטת תל אביב
גזבר -
ועדת הדרכה
פנחס אלפרט ,אוניברסיטת ת"א
הדס סערוני ,אוניברסיטת ת"א
דוריטה דרוסטקייר אדלשטיין ,המכון הביולוגי
המועצה הנבחרת
תמי אליאס ,מטאו-טק
פנחס אלפרט ,אוניברסיטת תל אביב
עמיר גבעתי ,נציבות המים
אורי דיין ,האוניברסיטה העברית
ברוך זיו ,האוניברסיטה הפתוחה
יעקב לומס
דוריטה רוסטקייר אדלשטיין ,המכון הביולוגי
ועדת ביקורת
איתן מאזה ,המשרד להגנת הסביבה
הדס סערוני ,אוניברסיטת ת"א
מיטל רומם
מערכת מטאורולוגיה בישראל
יאיר גולדרייך ,אוניברסיטת בר-אילן ,עורך
אבריל גולדרייך ,עריכה גראפית
חבר המועצה בתוקף תפקידו
ערן בז'ה ,מפקד מטאורולוגיה ח"א
83
דבר העורך
זהו הביטאון האחרון לשנת .2015הפעם באופן חריג החלק הויזואלי רב במיוחד .חברו לכך מספר אירועים:
" .1תמונת השער" הפכה ל"תמונות השער" .בעקבות סערת האבק הנדירה מספטמבר האחרון ,מצאנו לנכון לצרף תמונות
לוויין ותמונות מהקרקע.
.2תמונות מהכנס על אקלים העיר שאת התקצירים אנו מפרסמים כאן.
.3שני אירועים של פרישת חברינו ברוך זיו ואורי דיין .הראשון יום עיון בעל אופי חריג של סיכומי פעילות על ידי בעל
השמחה –ברוך זיו וחבריו עם תכנית אומנותית – ברוך המנגן וצוותו .השני מושב אקלימי שהוקדש לפרישתם של אורי
דיין וברוך זיו במסגרת הכנס השנתי של האגודה הגאוגרפית הישראלית שנערך בחנוכה באוניברסיטה העברית.
בהזדמנות זאת ב רצוני להודות לאלו שנעתרו לבקשתנו ושלחו "תמונות מטאורולוגיות" עבור תמונת השער .נשמח לקבל
תמונות נוספות עבור מטרה זאת.
במדור "תקצירי מאמרים" מופיע תקציר מורחב של אביתר אראל מהמכון לחקר המדבר –קמפוס שדה בוקר של אוניברסיטת
בן-גוריון .אביתר נמצא עתה בשבתון בארה"ב ולכן לא הציג מעבודותיו בתחום אקלים העיר בכנס שקיימנו בנובמבר האחרון.
המלגה לחוקר צעיר ניתנה השנה במסגרת הכנס על אקלים העיר .הזוכה במלגה הוא ראובן הייבלום ,דוקטורנט במכון וייצמן
בהדרכתו של פרופ' אילן קורן .ברכותינו.
לפני כחודש נערך בפריס הכנס הבין-לאומי על המאבק לעצירת ההתחממות הגלובלית .על הפשרה שהושגה בכנס
בהשתתפותם של מקבלי ההחלטות ,ראשי מדינות ,נכתב ביומון האינטרנטי –"תשתית" – תשתית ,פורטל תשתיות תעשייה
ואנרגיה .היומון הזה ,שניתן לקבלו חינמית-יומית (עם סיכום שבועי) במייל ,עוסק בעיקר באנרגיות מתחדשות .אמנם ה"חור
באוזון" אינו שייך ישירות להתחממות הגלובלית ,אולם הוא נושא עם עיסוק בין לאומי .אנו מביאים כאן דו"ח נוסף על מצב
האוזון הסטרטוספרי.
הכנס השנתי של אמ"י בשנת 2016יוקדש לזכרה של רנה סמואלס ז"ל .פרטים על התאריך מופיעים בחוברת הנוכחית.
ואחרון א חרון חביב ,אנו שמחים לבשר כי חברנו דני רוזנפלד השנה זכה בפרס א.מ.ת .ברכותינו הלבביות .בדיווח שפורסם
לסיום כהרגלנו ברצוננו להזכיר לחברים את שלוש האפשרויות להגשת מאמרים לביטאון:
.1מאמרים (יעברו שיפוט) .2רשימות\תגובות (" - "camera-readyללא שיפוט ועל אחריות הכותב [עריכה ,עריכה לשונית
ותוכן]) .3תקצירי מאמרים (מורחב -לפחות 3עמודים [כולל איורים ומראי מקום] -בעברית) שהתפרסמו בכתבי עת בי"ל
שפיטים (" . ("camera-readyהמטרה היא שהמאמרים הללו יגיעו לקהל שאינו מצוי אצל כתבי עת אלו ,יוכל לקרא ולהתעדכן.
החומר יוגש בעברית בתכנת ,WORDבאותיות מסוג DAVIDבגודל 12בגוף התקציר ו 14-בכותרות ,וברווח של שורה אחת
(מאמרים לשיפוט – רווח כפול) .הכותרת ,שם/שמות מלא/ים של המחבר/ים (ללא תארים) וכתובת מלאה של המוסד בו בוצע
המחקר (כולל מיקוד) ודוא"ל יופיעו באותיות מודגשות ( .)BOLDאת החומר יש לשלוח אלי בדוא"ל לפי הכתובת:
[email protected]
המערכת
84
דבר היו"ר
בתקופה האחרונה עסקנו בסדנה של המטאורולוגיה העירונית ,אשר בה השתתפו מרצים מהארץ ומחו"ל ,אשר האירו
דיסציפלינות שונות בנושא.
הסדנה זכתה להצלחה רבה והשתתפו בה כ 60-מטאורולוגים מכל רחבי הקשת וכן גם גורמים אחרים ,אשר להם עניין
בנושאים.
בכוונת האיגוד להמשיך ולארגן סדנאות מסוג זה במשך השנים הבאות.
בימים אלה מתחלפת ההנהלה בשירות המטאורולוגי .בהמשך להשתתפות השירות באירועים האחרונים ,אנו מקווים כי אנשי
הישרות ישובו לפעילות מלאה באמ"י.
לפנינו עומד הכנס השנתי ,שייערך בסוף מרץ .2016אני קורא לכל החברים להירתם ולעזור להצלחת הכנס ,על ידי גיוס
חברים חדשים והגשת מאמרים ועבודות ,אשר יסייעו להגביר את העניין בפעילות האיגוד ,שעדיין סובל ממספר חברים קטן,
יחסית.
בברכה,
ד"ר נח וולפסון
יו"ר אמ"י
85
תקצירי מאמרים
במדור זה נביא תקצירים מורחבים של מאמרים שהתפרסמו בכתבי עת בי"ל .התקצירים מובאים כלשונם
ועל אחריותם של המחברים.
ההשפעה של חומרי ריצוף בהירים על עומס החום של הולכי רגל ברחובות עירוניים
אביתר אראל
המכונים לחקר המדבר ע"ש יעקב בלאושטיין
אוניברסיטת בן-גוריון בנגב
[email protected]
מבוסס על המאמר המקורי:
Erell E., Boneh D., Bar (Kutiel) P. and Pearlmutter D. (2014) “Effect of high-albedo materials on
pedestrian thermal stress in urban street canyons”. Urban Climate, (10): 367-386.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212095513000539
תקציר
אחד האמצעים המומלצים להפחתת אי החום העירוני הוא שימוש בחומרים בהירים בריצוף ובקירות הבניינים .ההנחה היא שעל
ידי הורדת טמפרטורת האוויר בחופה העירונית ,יווצר רווח כפול :א .תהיה הפחתה בעומסי מיזוג האוויר בבניינים; ב .יהיה
שיפור בתחושה התרמית של הולכי רגל ברחובות העיר .מאמר זה בוחן את ההנחה השנייה באמצעות הדמית מחשב .ההדמיה
התבצעה בשני שלבים :השפעת השינוי באלבדו של הריצוף והקירות נבחנה באמצעות מודל מפורט של אקלים העיר ( – CAT
.) Canyon Air Temperatureהנתונים שהתקבלו בתרחישים שונים שמשו לבחינת התחושה התרמית באמצעות מדד עומס
החום ( . )ITS – Index of Thermal Stressהניתוח מראה שאף כי היישום של חומרי גמר בהירים עשוי להביא לירידה קטנה
בטמפרטורת האוויר ,ירידה זו אינה מספקת בכדי לפצות על העלייה בעומס הקרינתי שיחוש הולך הרגל ברחוב .לפיכך ,אפשר
שבפועל יגדל עומס החום ותהיה פגיעה בנוחות התרמית.
מבוא
כאשר טמפרטורת הקרקע גבו הה מטמפרטורת האוויר הנמצא במגע איתה ,שטף החום המוחש מביא לעלייה בטמפרטורת האוויר.
באזורים כפריים רבים הקרקע לחה או מכוסה צמחייה ,ותהליכי אידוי-דיות עשויים למתן את העלייה בטמפרטורת הקרקע
החשופה לשמש .בעיר ,לעומת זאת ,מרבית פני השטח מרוצפים ואטומים ,והטמפרטורה שלהם עלולה להיות גבוהה יותר במידה
ניכרת .על מנת להתמודד עם הבעיה ,הציעו מספר חוקרים כי ככל האפשר יהיו חומרי הריצוף וקירות הבניינים בעלי אלבדו גבוה
[ .] 3-1לפי המחקרים ,התוצאה תהיה ירידה בטמפרטורת פני השטח ובעקבותיה גם ירידה בטמפרטורת האוויר – ולכן הפחתה של
העומס התרמי על הולכי הרגל ברחוב.
מתודולוגיה
השפעת השינוי המוצע באלבדו של הריצוף והקירות נבחנה באמצעות הדמית מחשב בשני שלבים .השפעת האלבדו על
86
טמפרטורת הריצוף והקירות ,ובעקבותיהם טמפרטורת האוויר ,נבחנו במודל מפורט של מאזן אנרגיה של הקניון העירוני (מודל
.] 4[ )CATהנתונים שהתקבלו ממודל זה שימשו לחישוב מאזן האנרגיה של הולך רגל ,לפי מדד .]6-5[ ITS
מודל CAT
מודל CATמפיק סדרת נתונים מטאורולוגיים המתארים את התנאים ברחוב עירוני נתון על בסיס נתונים מדודים בתחנה
מטאורולוגית מייצגת באזור .לצורך ההמרה מחושב מאזן האנרגיה של פני השטח בשתי הנקודות .החישוב כולל מאזן קרינה
מפורט ,ומביא בחשבון את השפעת הרחוב העירוני על קרינת השמש הישירה והמפוזרת ,קרינה אינפרה-אדומה מהרקיע ,וקרינה
אינפרה-אדומה הנפלטת מהריצוף והקירות – בהתאם לגזרת החשיפה ( )view factorשל כל אחד מהמשטחים .השפעתם של
צמחייה וגופי מים סמוכים מתוארת בסכמה פרמטרית לפי מודל ,]7[ LUMPSכפי שתואר על ידי אראל וחוב' [ .]8ההשפעה של
ערבול האוויר במצבי יציבות אטמוספריים שונים נאמדת אף היא באמצעות קורלציה אמפירית על בסיס נתונים מדודים ממחקרי
שדה באדלייד אשר באוסטרליה וגוטבורג בשבדיה.
מדד ITS
מדד ITSמעריך את קצב הפרשת הזיעה הדרוש על מנת לשמור על טמפרטורה קבועה של גוף האדם בהתחשב בקצב הפעילות
המטבולית ובמאזן החום עם הסביבה [ .] 9הוא מחושב לפי היחס בין קצב אידוי הזיעה הדרוש לקיום האיזון התרמי לבין מדד
ליעילות הצינון באידוי המבט א את ההשפעה של הלחות באוויר ,של מהירות הרוח ושל הבידוד התרמי שתורמים הבגדים .על
מנת לאמוד את ערכו של מדד , ITSיש לחשב מאזן אנרגיה להולך רגל המתואר על ידי גליל אנכי .החישוב מביא בחשבון קרינה
בגלים קצרים (ישירה ,מפוזרת ומוחזרת מהקירות והריצוף ברחוב) ,וכן את שיעור ההחזרה מהעור; קרינה בגלים ארוכים
(מהרקיע ,מהקירות ומהריצוף) ,בהתחשב בפליטות של העור; ומעבר חום בהסעה בין גוף האדם והאוויר [ .]5עומס החום שבו
נתון הולך הרגל מתואר על ידי שטף החום מהסביבה [ואט] .את ערכי המדד ניתן לקשור להערכה סובייקטיבית של הנוחות על
סולם הנע בין 'נוח' ל'-חם מאוד' על בסיס ערכי סף אשר עודכנו לאחרונה במחקר שדה [.]6
תנאי ההדמיה
התחושה התרמית של הולכי רגל חושבה עבור יום קיץ אופייני בארבע ערים שונות ,המייצגות תנאי אקלים שונים :אילת (אקלים
מדברי); סינגפור (אקלים טרופי); אדלייד (אקלים ים תיכונ י); וגוטבורג (אקלים ימי קריר) .נתוני אקלים מייצגים עבור כל אחת
מהערים התקבלו במתכונת של שנה מטאורולוגית אופיינית ( )TMYתחנות השירות המטאורולוגי בקרבת כל אחת מהערים .בכל
עיר נבחר אתר עירוני אשר כלל רחובות ניצבים בכיוונים צפון-דרום ומזרח-מערב.
הניתוח כלל את ההשפעה המשולבת של הגורמים הבאים (בסה"כ 24תרחישים עבור כל עיר):
•
מנת הממדים של הרחוב :גובה הבניינים קבוע ( 10מ') אבל הרוחב משתנה בין 5מ' 10 ,מ' 20 ,מ' ו 100-מ' ( = H/W
.)2, 1, 0.5, 0.1
•
כיוון הרחוב :צפון-דרום או מזרח-מערב
•
אלבדו :האלבדו של הקירות והריצוף קיבל ערך (זהה) של ( 0.2מתאים לאספלט)( 0.45 ,בטון) או ( 0.7סיד לבן).
אלבדו של 0.2הוא נמוך מאוד ,ולא סביר כי קירות הבניינים יהיו כה כהים; ואילו ערך של 0.7הוא בהיר מאוד ,ולא
ניתן לשמר ריצוף כזה בפועל .אולם הערכים מתארים מצבי קיצון אשר ידגישו את ההשפעה המרבית האפשרית של
שינוי אלבדו בכל תרחיש.
תוצאות ההדמיה
הערכת עומס החום אליו חשופים הולכי הרגל דורשת מספר פרמטרים המתארים את הסביבה .בפיסקאות הבאות יתוארו הנתונים
87
המופקים מהדמית הרחוב העירוני במודל ,CATבנפרד .בהמשך יתוארו ערכי ביניים מחישובי המדד לעומס החום .ITSלבסוף,
יוצגו תוצאות הניתוח המשולב המלא.
השפעת שינוי האלבדו על טמפרטורת הריצוף והקירות
תרשים 1מדגים את השפעת שינוי האלבדו על טמפרטורת הריצוף ברחוב בעל מנת ממדים H/W=1בכיוון צפון-דרום באילת,
ביום קיץ אופייני .הטמפרטורה של הריצוף גבוהה מטמפרטורת האוויר בכל התרחישים ,אולם ההבדל בין ריצוף כהה ובהיר עולה
על 25קלווין .הבדלים של 15קלווין צפויים להתקבל גם בקירות :בקיר הפונה מזרחה ההבדל יהיה מרבי בבוקר ,ובקיר הפונה
מערבה – אחר הצהריים .ראוי לציין כי הטמפרטורה של קרקע מחוץ לעיר צפויה להיות גבוהה מהטמפרטורה של האספלט
ברחוב במרבית שעות היממה ,אף שהיא בהירה יותר (אלבדו = ,0.35בערך) משום שהריצוף ברחוב נמצא בצל (למעט בשעות
הצהריים) ,בעוד שהקרקע בתחנה המטאורולוגית חשופה לשמש.
תרשים .1
השפעת האלבדו על טמפרטורת הריצוף בקניון עירוני בעל מנת ממדים ,H/W=1שכיוונו צפון-דרום( .תוצאות הדמיה במודל
CATעבור יום קיץ באילת)
השפעת השינוי באלבדו על טמפרטורת האוויר
לפי המודל ,שינוי האלבדו הביא לשינויים קטנים בלבד בטמפרטורת האוויר .הירידה המשמעותית ביותר בטמפרטורת האוויר
עקב הגדלת האלבדו מ 0.2-ל 0.7-צפויה להיות בתחנה המטאורולוגית ,בשעות הצהריים ,והיא מוערכת ב 0.7-עד 1.0מעלות.
ברחובות עירוניים עמוקים ,שבהם הריצוף נמצא בצל כמעט כל היום והשמש אינה חודרת כמעט גם אל הקירות ,ההבדל
בטמפרטורה צפוי להיות 0.2-0.3מעלות בלבד [.]9
תרשים 2מראה את השפעת שינוי האלבדו הצפויה על טמפרטורת האוויר בעיר אדלייד .ההדמיה מראה כי בכל התרחישים,
הטמפרטורה בלילה צפויה להיות גבוהה יותר ברחוב מאשר בתחנה המטאורולוגית .בשעות הצהרים ,לעומת זאת ,טמפרטורת
האוויר ברחוב צפויה להיות דווקא מעט נמוכה ,ככל הנראה בשל השפעת המה התרמית הגבוהה יותר בעיר ובשל ההצללה
הנגרמת על ידי קירות הבניינים .תופעה דומה נרשמה במדידות אשר התבצעו בעיר בפועל [.]10
88
תרשים .2
טמפרטורת אוויר (גולה יבשה) בתחנה המטאורולוגית ( )refוטמפרטורה לפי סימולציות במודל CATבקניון עירוני בעל מנת
ממדים H/W=1.0בכיוון מזרח-מערב ,עם ערכי אלבדו שונים( .ההדמיה עבור אדלייד ,אוסטרליה ,ביום קיץ).
השפעת שינוי האלבדו על טמפרטורת האויר היתה קטנה בכל התרחישים .ההבדל המרבי בין סביבה בהירה מאוד לסביבה כהה
מאוד צפוי לפי המודל להיות סביב השעה ,14:00ועומד על כ 0.8-מעלות בשטח פתוח ורק 0.2מעלות בקניון עירוני עמוק
(.)H/W=2
עומס חום על הולכי רגל
כאמור ,מודל ITSמייצג את גוף האדם (העומד) בתור גליל אנכי .השפעת שינוי האלבדו על עומס החום שאליו יהיה חשוף האדם
מודגם בתרשים .3הגדלת האלבדו מביאה לשינוי בהתפלגות שטפי האנרגיה ,ובעיקר להגדלה של שטף קרינת השמש המוחזרת
( )SW reflectedבמקביל לירידה בשטף הקרינה בגלים ארוכים ,הנפלטת מהקירות והריצוף ( .)LW terrestrialהתוצאה של
השינויים האלה היא גידול צנוע בעומס הקרינתי הכולל .מאחר וההבדל בטמפרטורת האוויר הנגרם עקב הגדלת האלבדו הוא
קטן ,הרי שעומס החום הכולל על הולך הרגל גדל מעט.
תרשים .3
שטפי חום אליהם חשוף הולך רגל במרכז כיכר גדולה (הדמיה לפי רחוב מזרח-מערב עם מנת ממדים .)H/W=0.1ההדמיה
באמצעות מודל ITSעבור יום קיץ באילת.
התרשים מראה גם שהתרומה של קרינת השמש הישירה ( )SW sunקטנה יחסית ,משום שכאשר השמש נמצאת קרוב לזניט,
שטח הגוף החשוף אליה הוא ק טן (בעיקר הבסיס העליון של הגליל) .מרבית הקרינה אליה חשוף הגוף ,הן בגלים הקצרים והן
בגלים הארוכים ,נבלעת בדופן האנכית של הגליל ,המייצגת את צידי הגוף .לבסוף ,חשוב להדגיש שבטמפרטורות אוויר גבוהות
כמו בהדמיה הזאת ( 36מעלות) ,ההבדל בטמפרטורה בין פני העור לבין האוויר קטן ,ולכן הגוף אינו יכול כמעט לאבד חום
בהסעה והאיזון התרמי יכול להישמר רק באמצעות נידוף זיעה.
89
נוחות תרמית של הולך רגל
במזג אויר חם ,העומס התרמי על הולך רגל מושפע מהמאזן בין סכום השטפים מהסביבה (תרשים )3והחום המטבולי הפנימי,
מצד אחד ,והיכולת של הגוף לאבד חום על ידי נידוף זיעה ,מצד שני .תרשים 4מתאר את ההשפעה המשולבת של כל הגורמים.
היעילות של נידוף הזיעה בצינון הגוף מושפעת מהלחות וממהירות הרוח ,אך אינה מושפעת משינוי האלבדו אלא באופן עקיף
ומשני בלבד (כתוצאה משינוי טמפרטורת האוויר) .לכן השינוי בעומס הסביבתי ,ובעיקר הקרינה ,כפי שהודגם בתרשים ,3
מתבטא באופן ישיר בעומס החום הכולל על הולך הרגל .קרינת השמש אמנם מגיעה לעוצמה המרבית בצהרים ,אך עומס החום
אליו חשוף הולך הרגל מגיע לערכי שיא דווקא בשעות אחה"צ :שטף הקרינה הפוגע בו גדול יותר משום השמש נמצאת אז בזווית
נמוכה יותר ביחס לאופק ,ויותר קרינה ישירה ומוחזרת פוגעת בחלק האנכי של הגליל המייצג את גוף האדם ,בהשוואה לראשו;
טמפרטורת הריצוף גבוהה ,ולכן שטף הקרינה בגלים ארוכים נשאר גבוה; וטמפרטורת האוויר מגיעה לשיאה ,כך שהגוף מאבד
פחות אנרגיה בהסעה.
תרשים .4
השפעת שינו י האלבדו על עומס החום החיצוני על הולך רגל בקניון עירוני עם מנת ממדים H/W=1.0שכיוונו
מזרח-מערב.
השפעת מנת הממדים של הרחוב
מנת הממדים של הרחוב (היחס בין גובה הבניינים לרוחב החלל) משפיע על התפלגות השטף הקרינתי :הולך רגל ברחוב צר
ועמוק יהיה חשוף פחות לקרינת שמש ישירה או מפוזרת ,והאלבדו של קירות הבניין והריצוף יקבע את מידת החשיפה לקרינת
שמש מפוזרת .החשיפה לקרינה בגלים ארוכים תלויה בגזרת החשיפה כלפי כל אחד מהמשטחים ומהטמפרטורה שלהם,
המושפעת מכמות קרינת השמש אשר הם בלעו .לבסוף ,מנת הממדים של הרחוב משפיעה גם על תנועת האוויר ,כך שהמהירות
קטנה ברחוב צר ועמוק בהשוואה לרחוב רחב יותר .לעוצמת הרוח השפעה רבה על יעילות נידוף הזיעה.
תרשים 5מציג את ההשפעה של שינוי מנת הממדים על עומס החום שאליו יהיה חשוף הולך רגל ברחוב שצירו הוא בכיוון צפון-
דרום ,והאלבדו של הריצוף והקירות הוא .0.7התרשים ממחיש היטב את העובדה כי הולכי רגל בסמטה צרה יהיו חשופים לעומס
חום מרבי נמוך יותר מאשר בשטח פתוח ,ועומס חום גבוה ישרור ברחוב לפרק זמן קצר יותר .במילים אחרות – להגנה מקרינת
השמש יש השפעה מכרעת על הנוחות התרמית.
90
תרשים .5
טבלה .1
השפעת מנת הממדים על עומס החום החיצוני אשר אליו יהיה חשוף הולך רגל בקניון עירוני שכיוונו צפון-דרום ,עם אלבדו .0.7
ההשפעה המשולבת של אלבדו ומנת הממדים על עומס החום המרבי שיחוש הולך רגל בקניון עירוני
שכיוונו צפון-דרום( .הדמיות עבור יום קיץ באילת)
אלבדו
0.70
0.45
0.20
H/W
1051
1006
961
0.1
918
884
853
0.5
840
808
774
1.0
713
696
709
2.0
השפעת כיוון הרחוב
כיוון הרחוב משפיע על תזמון החשיפה לקרינת שמש ישירה ,במיוחד אם הרחוב צר .ברחוב שכיוונו צפון-דרום ,הולך הרגל יהיה
חשוף לשמש בעיקר בשעות הצהרים ,ויהיה מוצל על ידי הבניינים בשעות הבוקר ואחה"צ ,כאשר השמש נמוכה .ברחוב שכיונו
מזרח -מערב ,הולך הרגל יהיה חשוף לקרינת שמש ישירה בבוקר ואחה"צ ,אך גם בצהרים אם השמש גבוהה מעל האופק ,כפי
שקורה במרבית הערים בעולם בחודשי הקיץ.
התיאור הזה נובע אך ורק משיקולים גיאומטריים .כפי שתרשים 6ממחיש ,אף כי ישנו הבדל גדול בעומס החום בין הרחובות
בכיוונים השונים ,ההשפעה של האלבדו על עומס החום הכולל בכל תרחישים האלה היא קטנה למדי .חשוב עם זאת להדגיש כי
אף כי ההבדל המוחלט בעומס החום עקב שינוי האלבדו אינו גדול ,המגמה היא עקבית :הגדלת האלבדו תביא להגדלת שטף
החום הקרינתי על הולך הרגל בכל המצבים ,וגם לעלייה בעומס החום המרבי בשעות החמות.
91
תרשים .6
השפעת כיוון הרחוב על עומס החום אליו חשוף הולך הרגל (צפון-דרום ,למעלה; מזרח-מערב – למטה) .תחומי הנוחות מסומנים בקווים
מנוקדים אופקיים( .ההדמיה עבור קניון בעל מנת ממדים H/W=2.0באדלייד ,אוסטרליה).
דיון
ממצאי המחקר הזה מעידים שהשימוש בחומרי ריצוף בעלי אלבדו גבוה לא בהכרח יביא לתוצאות חיוביות ,כפי שדיווחו חוקרים
אחרים .בפרט ,אף שההשפעה הצפויה על טמפרטורות פני הקרקע וטמפרטורת האוויר תואמת את הצפוי ,ניתוח מפורט של
ההשפעה המשולבת של כל הגורמים התורמים לעומס החום על הולך הרגל עשוי להביא לתובנות חדשות.
מגבלות המודלים
מודל CATבוחן את התנאים הסביבתיים בקנה מידה מרחבי קטן – הרחוב העירוני – אך אפשר ששינוי האלבדו יהיה בעל
השפעה מצטברת גדלה ככל שהיישום של אסטרטגיה זו יתקיים על פני כל המרחב העירוני .ההשפעות של שימוש במשטחי ריצוף
בהירים אכן תלויות הן בהיקף השטח המטופל והן בשטף קרינת השמש הנכנסת .מחקרים אחדים דיווחו כי הורדת טמפרטורת
האוויר צפויה להיות כ 2-מעלות [ ,]12או אף 4.5מעלות באופן מקומי ,בתנאים מסוימים [.]1
הרגישות של הממצאים במחקר זה לאפשרות כי מודל CATלוקה בהערכת חסר של הפחתה בטמפרטורת האוויר נבחנה על ידי
הרצת מודל ITSלחישוב עומס החום פעם נוספת ,כאשר טמפרטורת האוויר אשר שימשה לחישוב היתה 2מעלות פחות
מהטמפרטורה החזויה לפי מודל .CATכפי שמראה תרשים ,7טמפרטורת האוויר הנמוכה אמנם מביאה להפחתה בעומס החום
על הולך הרגל לאורך מרבית שעות היממה – אך ההפחתה היא צנועה למדי בתנאים שנבדקו.
92
תרשים .7
ההשפעה של הפחתת טמפרטורה אחידה של 2מעלות על עומס החום אליו יהיה חשוף הולך רגל בקניון עירוני עם מנת ממדים
H/W=1.0ואלבדו .0.7
שני המודלים – CATו – ITS-אינם בוחנים השפעה אפשרית של צמחייה ברחוב על מאזן הקרינה או מהירות הרוח .למעשה,
הרחוב אשר נבדק במחקר הזה הוא חסר צמחייה או כל גורם אחר אשר עשוי להשפיע על התנאים ברחוב ,מלבד הבניינים
והריצוף .יחד עם זאת ,קל להראות כי ככל שהצמחייה רבה יותר ,כך הפוטנציאל של חומרי ריצוף בהירים להפחית את עומס
החום קטן :צל המוטל על ידי עצים מקטין מאוד את התרומה של המשטחים הבהירים להפחתת הטמפרטורה (בהשוואה לריצוף
כהה); ואף כי למשטחי צמחייה כגון דשא יש אלבדו נמוך מאוד ,הם קרירים יותר ממשטחים מרוצפים מכל סוג שהוא ,ולכן הם
בעלי השפעה חיובית על הנוחות התרמית בשעות החמות.
בחישוב עומס החום בעזרת מדד ,ITSמניחים שהגוף חשוף לסביבה והתרומה של הביגוד היא מזערית .כפי שמראה תרשים ,3
כאשר ההבדל בין טמפרטורת האוויר לטמפרטורת העור קטנה (כפי שקורה בקיץ) ,ההשפעה של מנגנון ההסעה על מאזן האנרגיה
הכולל של הגוף היא קטנה .אולם לביגוד עשויה להיות תרומה חשובה לנוחות תרמית גם בתנאים חמים ,בכך שהוא מגן על הגוף
בני קרינת השמש ,במיוחד אם הביגוד הוא בצבע בהיר .לעומת זאת ,הבגדים גם מגבילים מאוד את תנועת האוויר בסמוך לעור,
ולכן פוגעים ביעילות של צ ינון הגוף באמצעות נידוף הזיעה .המאזן בין שני הגורמים ,התלוי בסוג הביגוד ובתנאי הסביבה ,יקבע
האם לביגוד ישנה בסיכומו של דבר השפעה חיובית או שלילית.
במודל ITSגוף האדם מיוצג על ידי גליל אנכי [ .]5ייצוג זה אינו מביא בחשבון את ההבדלים בין חלקי הגוף השונים ברגישות
לתנאי הסביבה (הפנים ,למשל ,רגישים במיוחד) או להבדלים בין בני אדם שונים במבנה הגוף וביציבה שלו .אף כי נעשו מחקרים
שבהם נבדק ייצוג מפורט של כל איברי הגוף [ ,] 13ההשפעה של השימוש בייצוג פשוט יותר על מאזן האנרגיה הכולל של הגוף
איננה גדולה.
רגישות לגורמי סביבה אחרים
מדד ITSמבטא את ההשפעה הכוללת של מאזן החום בקרינה ובהסעה ,ושל יכולתו של גוף האדם לאבד את עודף החום
באמצעות נידוף הזיעה .נידוף הזיעה מושפע מהלחות באוויר ,מהטמפרטורה וממהירות הרוח .כל הגורמים האלה מוטמעים
בחישוב מקדם יעילות ההזעה ( ,]5[ )fהכולל גם את השפעת הביגוד .כאשר טמפרטורת האוויר והלחות שניהם גבוהים ,למשל,
ישנה חשיבות מיוחדת לתנועת האוויר ,אשר חיונית בתנאים האלה לנידוף יעיל של הזיעה.
כפי שתרשים 8מראה ,ההשפעה על עומס החום של עלייה בטמפרטורת האוויר (גולה יבשה) בשיעור של 2-3מעלות היא צנועה
למדי .לעומת זאת ,בתנאים של חום ולחות ,המודגמים עבור אדלייד ,אם מהירות האוויר סמוך לגוף יורדת מתחת 0.5מ'/שנייה
לערך ,ועוד יותר מתחת למהירות של 0.2מ'/שנייה ,הגוף יתקשה מאוד לסלק עודפי חום .לעומת זאת ,בתנאים של טמפרטורה
גבוהה עוד יותר ,אך בלחות נמוכה ,האופייניים לאילת ,נידוף הזיעה נותר יעיל גם בהיעדר רוח.
93
הניתוח הזה מדגים את החשיבות של בחינת ההשפעה המשולבת של כל הגורמים המשפיעים על המאזן התרמי של גוף האדם:
ההתמקדות בגורם אחד ,כגון טמפרטורת האוויר (כפי שנעשה לעיתים קרובות) ,עלולה להביא למסקנות שגויות.
ראוי לציין גם כי הגוף רגיש לשינויים בתנאים אליהם הוא חשוף ,תופעה המכונה .]6[ aliesthesiaכלומר ,יש חשיבות לא רק
למכלול התנאים אליהם האדם החשוף ברגע נתון ,אלא למגמה ביחס לנקודת זמן קודמת .תנאים המביאים לשיפור יחסי עשויים
להיחשב כנוחים ברגע נתון ,אך אם אותם תנאים עצמם מביאים להרעה יחסית הם ייחשבו כלא-נוחים .חשוב להדגיש גם כי ישנה
שונות רבה בין בני האדם ,המושפעת ממבנה הגוף ,המגדר ,המצב הבריאותי ועוד .המחקר הנוכחי אמנם מודע לקיומם של
גורמים אלה ,אך מוגבל לניתוח מאזן האנרגיה בלבד ,תוך דגש על התהליכים השונים התורמים למאזן זה.
יישום בתכנון עירוני
השימוש בחומרי ריצוף בהירים מקובל כאסטרטגיה להפחתת ההשפעה של אי החום העירוני .מחקר זה מראה כי ככל שמדובר
בהשפעה על הנוחות התרמית של הולך הרגל ברחוב ,התרומה של אסטרטגיה זו היא שולית ,במקרה הטוב .יתירה מזאת :מאחר
ועל מנת להביא לשינוי ממ שי בטמפרטורת האוויר ישנו ככל הנראה צורך להחליף את הריצוף הקיים בריצוף בעל אלבדו גבוה על
פני אזורים נרחבים ,הרי שהולך הרגל ברחובות שבהם מיושם השיפוץ תחילה עלול אף לחוש הרעה במצבו ,קודם שתבוא לידי
ביטוי ההשפעה של השינויים בכל רחבי העיר .על המתכננים והציבור להיות מודעים לכך :ציפיות גבוהות מדי שאינן מתגשמות
עלולות להביא לאובדן אמון ולנטישה של המהלך כולו בטרם עת.
94
תרשים .8השפעת מהירות הרוח על עומס החום אליו חשוף הולך רגל (ואט) בצהרים בכיכר פתוחה ( )H/W=0.1בהנחה ששטף קרינת
השמש על משטח אופקי הוא 900ואט למ"ר ,שטף הקרינה המפוזרת הוא 200ואט למ"ר והאלבדו של פני השטח .0.45
למעלה :הדמיה עבור אדלייד ביום 25בנובמבר .לחץ אדים של 24.6מ"מ כספית (שווה ערך ל 65% -לחות וטמפרטורה של 31מעלות).
למטה:
הדמיה עבור אילת ביום 22ביולי .לחץ אדים של 15.0מ"מ כספית (שווה ערך ל 11%-לחות וטמפרטורה של 37מעלות).
מסקנה
אף כי השימוש בחומרי ריצוף בהירים במרחב העירוני עשוי להביא להורדה מסוימת בטמפרטורת האוויר אליה חשופים הולכי
הרגל ,לשינוי זה עלולה להיות השפעה קטנה בלבד על תחושת הנוחות שלהם .הירידה בטמפרטורת פני הריצוף ,ובעקבותיה
הפח תה בשטף הקרינה האינפרה אדומה הנפלט ממנו ,עלולים להיות בעלי השפעה פחותה מזו של העלייה בשיעור קרינת השמש
המוחזרת מהם .ההשפעה של הגדלת האלבדו עלולה אפוא בסיכומו של דבר להיות דווקא עלייה מתונה בעומס החום -במקום
הירידה המקווה.
95
מקורות
1.
Akbari, H., Pomerantz, M. and Taha, H. 2001. Cool surfaces and shade trees to reduce energy
use and improve air quality in urban areas. Solar Energy, 70: p. 295-310.
2.
Synnefa, A., Dandou, A., Santamouris, M. and Tombrou, M. 2008. On the use of cool
materials as a heat island mitigation strategy. Journal of Applied Meteorology and
Climatology, 47: p. 2846-2856.
3.
Santamouris, M., Gaitani, N., Spanou, A., Saliari, M., Giannopoulou, K., Vasilakopoulou, K.
and Kardomateas, T. 2012. Using cool paving materials to improve microclimate of urban
areas – Design realization and results of the Flisvos project. Building & Environment, 53: p.
128-136.
4.
Erell, E. and Williamson, T. 2006. Simulating air temperature in an urban street canyon in all
weather conditions using measured data at a reference meteorological station. International
Journal of Climatology, 26: p. 1671-1694.
5.
Pearlmutter, D., Berliner, P. and Shaviv, E. 2007. Integrated modeling of pedestrian energy
exchange and thermal comfort in urban street canyons. Building and Environment, 42: p.
2396-2409.
6.
Pearlmutter, D., Dixin, J. and Garb, Y. (2011). The index of thermal stress as a predictor of
subjective thermal sensation in a hot-arid urban environment, Proceedings of the 19th
International Congress of Biometeorology. Auckland New Zealand, December 4-8, 2011.
7.
Grimmond, S. and Oke, T. 2002. Turbulent heat fluxes in urban areas: Observations and a
Local-scale Urban Meteorological Parameterization Scheme (LUMPS). Journal of Applied
Meteorology 41: p. 792-810.
8.
Erell, E., Eliasson E., Grimmond S., Offerle B. and Williamson T. 2010. The effect of stability
on estimated variations of advected moisture in the Canyon Air Temperature (CAT) model.
The 9th AMS Symposium on the Urban Environment, Keystone, Co., Aug. 2-6 2010 (available
online).
9.
Givoni, B. 1963. Estimation of the effect of climate on man - development of a new thermal
index, PhD thesis, Technion—Israel Institute of Technology.
10.
Erell, E., Pearlmutter, D., Boneh, D. and Bar-Kutiel, P. (2013). Effect of albedo on pedestrian
thermal sensation in urban street canyons. Submitted for publication, Urban Climate.
11.
Erell, E. and Williamson, T. 2007. Intra-urban differences in canopy layer air temperature at a
mid-latitude city, International Journal of Climatology 27: p.1243-1255.
12.
Sailor, D. and Dietch, N. 2007. The urban heat island Mitigation Impact Screening Tool
(MIST). Environmental Modelling & Software, 22: p. 1529-1541.
13.
S. Park, S. and Tuller, S. 2011. Human body area factors for radiation exchange analysis:
standing and walking postures, International Journal of Biometeorology 55: p.695-709.
96
הישראלי
המטאורולוגי
האיגוד- אמי
IMS - ISRAEL METEOROLOGICAL SOCIETY
03-6184384 : פקס,03-6160598 : טלפון,51200 בני ברק,31 רח' לח"י:כתובת האיגוד
http://met-society.org.il
מידול והשלכות סביבתיות, ניטור:תכנית הסדנה בנושא מטאורולוגיה עירונית
Urban Meteorology: Monitoring, Modeling and Environmental Aspects
Wednesday November 18th, 2015
08:30 – 09:00
09:00 – 09:15
Gathering and registration
Opening, Greetings: Noah Wolfson, Yoav Levi, Dorita Rostkier-Edelstein
09:15 – 11:15
Session 1: Theoretical and Applied Aspects of Urban Climate
Chair: Dorita Rostkier-Edelstein
Robert (Bob) Bornstein (San Jose State University): "Evolution of our understanding the
urban-atmosphere structure, as determined from observational campaigns and modeling
efforts – from past to present"
Armand Albergel (Aria): "Modelling of the air flow in urban areas from full CFD to high
speed numerical solutions. Different tools for different uses"
Dorita Rostkier-Edelstein (Israel Institute for Biological Research, IIBR): "A review of
high-resolution WRF simulations over urban Israel areas"
09:15 – 09:55
09:55 – 10:35
10:35 – 11:05
11:05 – 11:35
Coffee break
11:35 – 13:05
Session 2: Thermal Comfort within the Urban Environment
Chair: Hadas Saaroni
David Pearlmutter (Ben Gurion University of the Negev): "Pedestrian thermal stress in the urban
environment: an energy balance approach"
Oded Potchter (Tel Aviv University and Beit Berl College): "Use of bio-climatic indexes to define
human thermal comfort in Israel"
Limor Shashua-Bar (Israel Ministry of Environmental Protection): "Quantification of the
influence of vegetation on urban climate; a case study using field measurements and simulations in
three different Israeli climates"
11:35 – 12:05
12:05 – 12:35
12:35 – 13:05
13:05 – 14:00
Lunch
14:00 – 16:00
Session 3: Monitoring and Simulating the Urban Environment and Atmosphere
Chair: Yoav Levi
Remy Parmentier (Leosphere): "Introduction to the pulsed coherent Doppler LIDAR technology for
wind measurements and aerosol and cloud detection. Review of Leosphere WINDCUBEs actual
performances and applications for weather & climate and air quality"
Shabtai Cohen (Agricultural Research Organization, Volcani Center): "Urban Canyon mean radiant
temperature from climate, solar geometry and surface properties – theory, examples from Beer Sheva
and a new software application"
Nitsa Heikin (Tel Aviv University): "Fine scale study over Haifa Bay - where did the 3rd dimension
go? The importance of spatial analysis of air-pollution in mountainous urbanized domain"
Daniel Rosenfeld (The Hebrew University of Jerusalem): "Satellite mapping of urban plumes of
aerosols as retrieved by their impacts on cloud drop concentrations"
14:00 – 14:40
14:40 – 15:10
15:10 – 15:40
15:40 – 16:10
23.12.83 - מה3507/99 . במשרד הפנים תיק מס580060960 .אמ"י רשום כעמותה מס
. אינו "עוסק" לצורכי מע"מ,פטור מניכוי מס במקור
הישראלי
המטאורולוגי
האיגוד- אמי
IMS - ISRAEL METEOROLOGICAL SOCIETY
03-6184384 : פקס,03-6160598 : טלפון,51200 בני ברק,31 רח' לח"י:כתובת האיגוד
http://met-society.org.il
מידול והשלכות סביבתיות, ניטור:תכנית הסדנה בנושא מטאורולוגיה עירונית
Urban Meteorology: Monitoring, Modeling and Environmental Aspects
Thursday November 19th, 2015
08:30 – 09:00
Gathering and morning coffee
09:00 – 11:00
Session 4: Air Pollution - Monitoring and Simulation
Chair: Shabtai Cohen
Armand Albergel (Aria): "Links between indoor and outdoor air pollution in urban areas"
Alexandra Chudnovsky (Tel Aviv University): "Satellite-derived brightness temperature monitoring
and its application to air temperature estimates. Tel-Aviv as a case study"
Eyal Fattal (Israel Institute for Biological Research, IIBR): "Modeling flow and dispersion in the
Israeli coastal urban boundary layer"
Pinhas Alpert (Tel Aviv University): "Classification of the five aerosol types over the World megacities & trends based on MODIS & MISR along with MERRA aerosol reanalysis model"
09:00 – 09:30
09:30 – 10:00
10:00 – 10:30
10:30 – 11:00
11:00 – 11:30
Coffee break
11:30 – 13:00
Session 5: Monitoring and Simulation
Chair: Eyal Fattal
Remy Parmentier (Leosphere): "Fugitive dust emissions monitoring by pulsed Doppler LIDAR,
practical examples and ongoing developments"
Yardena Raviv (Israel Institute for Biological Research, IIBR): "Progress in wind-tunnel modelling
of the urban BL"
Ziv Klausner (Israel Institute for Biological Research, IIBR): "Statistical models for the prediction
of winds in urban areas - application to the Israeli coastal area"
11:30 – 12:00
12:00 – 12:30
12:30 – 13:00
13:00 – 14:00
Lunch
14:00 – 16:30
Session 6: Future Perspectives in a Decade of Changing Climate
Chair: Pinhas Alpert
Osnat Yossef (Ministry of Environmental Protection): "Israel Air Quality Forecast System"
Alexander Balkanov (WMO) by video conference
Robert (Bob) Bornstein (San Jose State University): "Goals and future perspective of polluted urban
atmospheres in changing climates"
14:00 – 14:30
14:30 – 15:10
15:10 – 15:50
15:50 – 16:30
Round table – Discussion and Conclusions (with the invited speakers)
23.12.83 - מה3507/99 . במשרד הפנים תיק מס580060960 .אמ"י רשום כעמותה מס
. אינו "עוסק" לצורכי מע"מ,פטור מניכוי מס במקור
תקצירי מאמרים של כנס אקלים העיר
Evolution of Our Understanding the Urban-Atmosphere
Structure, As Determined Form Observational Campaigns and
Modeling Efforts
Prof. Robert Bornstein
Department of Meteorology and Climate Science
San Jose State University
San Jose, CA USA
The presentation reviews and illustrates our understanding over the 40 years of the
urban boundary layer via our evolving ability to use numerical models to simulate its
structures based on the results of observational field campaigns. It then summarizes
existing problem areas (and their potential solutions) present in all mesomet models (e.g.,
PBL height determination, stable-SBL formulations, non-local PBL formulations, spurious
wave formation in the “terra incognita” turbulence region) and those problems specific to
urban mesomet models (e.g., determination of required input building morphological datafields, modeling the building energy cycle (e.g., anthropogenic latent heat releases),
modeling the complete urban hydrology cycle, inputting 4-D aerosol size-distributions, and
small-scale FDDA).
Modelling of the Air Flow In Urban Areas From Full CFD To
High Speed Numerical Solutions
A. Albergel, M. Nibart, J. Moussafir, C. Olry
ARIA Technologies
F-92100 Boulogne-Billancourt, France
For regulatory purpose, the pollutants dispersion is usually computed using Gaussian
plume or puff models, as they are easy to handle and give a quick answer. But these
models appear very limited when simulating the pollutants dispersion in the urban
environment. At the local micro scale, a full CFD model well adapted for the planetary
boundary layer, is the reference way of investigation, but it is extremely demanding in
computational resources, especially for two important applications: long term impact
around a source near the ground and large urban area as a whole city as Paris. MicroSWIFT-SPRAY (MSS) modelling system is being developed as an intermediate quick
response capability to simulate flow field and dispersion processes at the micro - scale in
99
the presence of obstacles.
Computational fluid dynamic (CFD) models provide a powerful tool for the analysis of
fluid flow based on conservation of mass and momentum by resolving the Navier-Stokes
equation using finite difference and finite volume methods in three dimensions. Turbulence
is classically calculated using k-ε closure methods to calculate an isotropic eddy viscosity
parameter present in both the momentum and pollution transport equations. We propose
to show some applications using Code_Saturne or MERCURE software. MERCURE
software is the previous (structured mesh) version of Code_Saturne (unstructured mesh).
Both software have been developed by EDF (French Electricity Company). Many
validation exercises have been performed through systematic comparisons with
experimental data and output of other 3D codes. The Navier-Stokes equations (for
averaged quantities as the flow is turbulent) are solved by the fractional step method in
finite differences and finite elements, on three dimensional domains, in transient or
permanent regimes. The CFD was fitted to the planetary boundary layer, using the virtual
potential temperature as the thermal variable for the energy balance equation.
We suggest to show some applications and validations in urban area applying full CFD.
PMSS (Parallel-Micro-SWIFT-SPRAY) software has been developed by ARIA
Technologies in close collaboration with CEA (French Nuclear Energy board) and other
partners. PMSS the parallel version of MSS modeling system, including Micro-SWIFT and
Micro-SPRAY Micro is a recent modelling system developed as an alternative where CFD
codes need heavy computational resources. It is tagged as ‘90% of the solution for less
than 10% of the CPU’. PMSS allows a 3D representation of buildings, directly generated
by a GIS (shape files). PMSS is a micro-scale analytically modified interpolator over
complex terrain. A 3D mass consistent wind field is generated in the three steps below:
• According to meteorological data, a first guess of the mean flow is computed
through customizable interpolation using all available and relevant data.
• This first guess is modified by creating analytical zones where the flow takes
account buildings, these being isolated or not (Röckle, 1990 and Kaplan and Dinar,
1996).
• Finally, the flow is adjusted to satisfy the continuity equation and impermeability on
the ground and building walls
Micro-SWIFT [1-2] is an analytically modified mass consistent interpolator over complex
terrain including obstacles as buildings. Given topography, meteorological data and
buildings, a mass consistent 3-D wind field is generated. It is also able to derive diagnostic
turbulence parameters (Turbulent Kinetic Energy, TKE, and its dissipation rate) to be used
by Micro-SPRAY inside the flow zones modified by obstacles.
Micro-SPRAY is a Stochastic Lagrangian particle dispersion model (SLPDM) able to
take into account the presence of obstacles. It directly derives from SPRAY code [3-6]. It is
based on a 3-D form of the Langevin equation for the random velocity [7].
100
In Micro-Spray, as in SPRAY, the turbulent velocity ui’ and the displacement xi of each
particle are given by the following equations:
du i' ai ( x, u, t )dt bij ( x, u, t )dW j (t )
dxi u ai u i' u bi dt
Where i,j=1,2,3, ūai is the mean wind velocity vector (interpolated from the 3D eulerian
grid), u is the Lagrangian velocity vector, ubi is an additional velocity accounting for the
buoyancy effects, ai(x,u,t)dt is called the deterministic term and bij(x,u,t)dW j(t) the
stochastic term where dWj(t) is the incremental Wiener process. The deterministic
coefficient ai(x,u,t)dt depends on the Eulerian probability density function (PDF) of the
turbulent velocity and is determined from the Fokker-Planck equation. In the two horizontal
directions, the PDF is assumed to be Gaussian. In the vertical direction, the PDF is
assumed to be non-Gaussian (to deal with non-uniform turbulent conditions and/or
convection). In this case, two different approaches can be adopted in respect of the
Fokker-Planck equation: a bi-Gaussian one [8] and a Gram-Charlier one [9] truncated to
the third or fourth order. The diffusion coefficient b ij(x,u,t) is obtained from the Lagrangian
structure function and is related to the Kolmogorov constant, C0, for the turbulence inertial
subrange.
In the presentation, we shall focus on the improvements needed to adapt simulation
codes to urban air quality applications:
• Coupling with the regional model MM5 / CHIMERE operational photochemical
model at AIRPARIF (as the forecast background),
• Turbulence generated by traffic / coupling with traffic model,
• Inclusion of chemical reactions / Interaction with background substances (especially
NO / NO2).
Finally we shall describe the AIRCITY project. Iin-depth validation of the modeling
system was undertaken using both the routine air quality measurements in Paris (at four
stations influenced by the road traffic) and a field experiment specially arranged for the
project, with LIDARs provided by LEOSPHERE Inc. Comparison of PMSS and
measurements gave excellent results concerning NO / NO2 and PM10 hourly
concentrations for a monthly period of time while the LIDAR campaign results were also
promising. In the paper, more details are given regarding the modeling system principles
and developments and its validation.
The AIRCITY simulation tool was designed to run both on small to average parallel
architectures (between 5 cores - big laptop - and 50 cores - department cluster -) and on
massively parallel architectures with a few hundred cores up to several thousand cores,
usually referred to as High Performance Computers (HPC). In all cases there was a
common target: to process 3D flow calculations and atmospheric dispersion of pollutant
substances emitted by traffic at the urban micro-scale with a response time compatible
with a forecast system.
101
On medium parallel architecture, the AIRCITY modeling system was deployed on a
limited area of Paris, with a 2.3 x 2.3 km2 surface, and located in the center of the town.
In this ”Hypercenter” domain, were included a part of the Seine river, alignment of trees,
street canyons, large open areas, complex traffic network and several traffic stations
operated by AIRPARIF and providing measurements of NO, NO 2 and PM10 close to the
roads (Figure 1).
On the massively parallel architectures operated by CEA, PMSS was applied on the
“Paris” domain covering the whole city of Paris and a buffer zone of 1 km around the city,
including a lot of different urban canopy types together with a network of 20
measurement stations operated by AIRPARIF providing background measurements of
NO, NO2 and PM10 and levels of concentration close to the roads (Figure 2).
Figure 1: “Hypercenter” domain, traffic
network and AIRPARIF measurements
stations
Figure 2: “All Paris” domain, traffic network and
airparif measurements stations
To represent wind field and dispersion with a high resolution in each street of Paris, a 3meter mesh size is chosen in both domains. It leads respectively to a grid of 758 x 775
nodes in the horizontal plane for the “Hypercenter” domain and of 4675 x 3834 nodes for
the “All Paris” domain. 35 vertical levels were taken into account with a resolution of 1.5
meter close to the ground and a logarithmic progression up to a height of 800 meters. As a
result, simulations are performed on a grid containing an amount of 2.107 cells on
“Hypercenter” domain and of 627.338. 255 cells on “all Paris” domain.
As both the “Hypercenter” and the “all Paris” domains could not be handled by one
single core, they were tiled in sub-domains of 390x390x35 cells. As a result, four
geographical tiles was designed to compute in a parallel way the flow and dispersion on
the “Hypercenter” domain, and 120 geographical tiles for “all Paris” domain (Figure 3).
On “Hypercenter” domain, when nine cores are devoted to the computation, a forecast
of 24 hours by the whole AIRCITY modeling system (WRF+PMSS+Web visualisation)
requires 10 hours of computation.
On “ all Paris domain”, when 64 cores are devoted to WRF computation and 481 to
102
PMSS computation, a forecast of 24 hours also requires 10 hours of computation (around
1h for WRF, 30 min for SWIFT, 7h30 for PSPRAY, and 1h to put results on the web
service). The fact that PSPRAY requires the major part of the CPU time is mainly due to
the high number of sources it must deal with (more than 38.000 line sources) and to the
high number of MPI-communications between cores, each one occurring when particles
leave a tile A to enter in a tile B. As shown on Figure 5, the CPU-time required by
PSPRAY is divided by a factor of three when 481 cores are devoted to the computation
instead of 121. The maximum speedup reached on TGC computing Centre is 5,5 : it is
obtained when 1456 cores are used in parallel. With larger number of cores, the cost of
MPI communications becomes too large compared to the benefit in term of arithmetic
operations: as a result, the speedup is logically decreasing.
Parallelisation efficiency
1400
1200
CPU time (min)
1000
800
600
400
200
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
Number of processors
Figure 4 : CPU time required for a forecast of 24 h
(PSPRAY part of AIRCITY modeling system)
Figure 3 : “ All PARIS” domain splitted in 120 tiles of
1.2 km x 1.2 km
Lidar measurements of wind have been performed in March 2013 to collect 3D wind
data as well as 2D horizontal slices over an area covering about 2 km2 in the South of
Paris. In particular, the modelled wind profiles have been evaluated against Doppler Lidar
measurements. Figure 5 gives an example of vertical profile comparison between WRF
model and Lidar outputs. To evaluate its accuracy, the concentrations of NOx computed
by AIRCITY modeling system have been compared each day from May to June 2013 to
the standard continuous measurements provided by 4 air quality stations of the AIRPARIF
monitoring network. The Boxplot statistical values have been used to evaluate model
performance. As shown on Figure 6, the modelled concentration at the street canyon “Rue
de Bonaparte” is very close to the observed concentrations. For “Avenue ChampsElysées” and “Boulevard Haussmann”, the statistical behaviour of the modelled
concentrations shows a good agreement with the observed concentrations, even if the
mean concentrations are slightly underestimated. On the location of “Place de l’Opéra”
measurement station, well known to be on a very complex crossroads of Paris, the model
clearly underestimates the concentrations.
103
Figure 5 : Comparison of wind speed (left) and
direction (right) profiles between WRF (blue) and
lidar measurements (red)
Figure 6: NOx boxplot metrics: modelled (left)
and measured (right) for 4 monitoring stations
(mean: cross, median: bold line)
On the one hand, Street canyon « Rue de Bonaparte » displays the best agreement
between the measured and modelled concentrations. On the other hand, very complex
area like the square “place de l’Opéra” displays differences between the measured and the
modelled concentrations.
The square case should be improved by investigating a more detailed description of
traffic road (acceleration, deceleration and queuing time). Additionally, a dedicated
algorithm to calculate the emissions of such congested places should be implemented (by
using methodologies more sophisticated than the driving cycle used by Copert 4).
Results are very promising and need to be confirmed on a longer time period
Since the “ all Paris” domain contains 6 x 27 x 108 grid cells, a 24h forecast generates
more than 925 GBytes of output files (7,6 GBytes for WRF, about 830 GBytes for PSWIFT
and 70 GBytes for PSPRAY). The smooth visualization of such large sets of Net-CDF and
binary files was another challenge of AIRCITY project. Our target was to propose three
different ways of visualization, adapted to several profiles of users, from modelers to
citizens of cities.
As a response to modelers, Paraview 3.14.1 (http://www.paraview.org/) was used on
the massively parallel architecture operated by the CEA. The 120 binary output files of
PSWIFT and PSPRAY on the 120 tiles of “all Paris” domain were converted in Net-CDF
files and visualized in a parallel way using several (up to few hundreds) CPU or GPU
cores. Following this methodology, horizontal or vertical slices as well as 3D iso-surfaces
could be plotted simultaneously on many tiles.
Forecasts generated by AIRCITY modeling system were also published every day on
the web, as a demonstrator of its capability to produce light and detailed information about
the air quality in a big city, easy to reach by each citizen through its desktop computer or
its smartphone. The web API AirDisplayWidget, developed by ARIA Technologies, was
104
used and extended to visualize 2D fields and time series of WRF/PSWIFT and PSPRAY
variables through a web navigator (see Figure 7 and Figure 8). Starting from high
resolution results on 120 tiles (too big to be directly published on the web), a visualization
chain has been designed to build pyramidal KML files. Using Super OverLay structure, a
2D concentration slice shown on the web has a poor resolution far from Paris and gains a
better resolution when zooming in. It allows the 3m resolution all Paris publication on the
web at the same time in a very smooth way, even with a limited internet connection
speed.
Figure 7 : Time series of concentration on
“Hypercenter” domain
Figure 8 : 2d slice of concentration at a 3 meter
resolution on “All Paris” domain
From CFD, it has proven the feasibility of very high-resolution 3D simulations at an
unprecedented scale for urban simulations, with a CPU time compatible with forecast
modeling. On one hand the comparisons between the outputs of AIRCITY system and the
measurements network operated by AIRPARIF, on the other hand the results of a
dedicated LIDAR campaign, have shown the capability of this system to reproduce
complex flow and traffic pollutant dispersion in large city like Paris.
Next steps should be:
-
The improvement of PM10 modeling considering at least better emissions factors
and resuspension,
-
Running in forecast mode and analyzed mode a full year to better appreciate
seasonal effects and special events as peaks. – For the analyzed mode, continuous
data from a Doppler Lidar network will be a must to characterize the real flow in the
city.
REFERENCES
[1] Moussafir J., Oldrini O., Tinarelli G, Sontowski J, Dougherty C., (2004): “A new
operational approach to deal with dispersion around obstacles: the MSS (Micro-SwiftSpray) software suite”. Proc. 9th Int. Conf. on Harmonisation within Atmospheric
Dispersion Modeling for Regulatory Purposes, vol. 2, 114-118
105
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
Tinarelli G., Brusasca G., O.Oldrini, D.Anfossi, S.Trini Castelli, J.Moussafir (2007):
“Micro-Swift-Spray (MSS) a new modeling system for the simulation of dispersion at
microscale. General description and validation”. Air Pollution Modeling and its
Applications XVII, C. Borrego and A.N. Norman eds., Springer, 449-458
Anfossi D., F. Desiato, G. Tinarelli, G. Brusasca, E. Ferrero, D. Sacchetti, (1998):
"TRANSALP 1989 Experimental Campaign - part II: Simulation of a tracer experiment
with Lagrangian particle models”. Atmospheric Environment, 32, 7, 1157-1166.
Carvalho J., Degrazia G., Anfossi D., Jacondino de Campos C., Roberti D.R.,
Sansigolo Kerr A., (2002): “Lagrangian stochastic dispersion modeling for the
simulation of the release of contaminants from tall and low sources". Meteorologische
Zeitschrift, 11, 89-97.
Tinarelli G., Anfossi D., Brusasca G., Ferrero E., Giostra U., Morselli M.G., Moussafir
J., Tampieri F., Trombetti F (1994): "Lagrangian particle simulation of tracer
dispersion in the lee of a schematic two-dimensional hill". Journal of Applied
Meteorology, Vol. 33, N. 6, 744-756.
Tinarelli G., D.Anfossi, M. Bider, E.Ferrero, S. Trini Castelli (2000): "A new high
performance version of the Lagrangian particle dispersion model SPRAY, some case
studies”. Air Pollution Modeling and its Applications XIII, S.E. Gryning and E.
Batchvarova eds., Kluwer Academic / Plenum Press, New York, 499-507.
Thomson, D.J, (1987): “Criteria for the selection of stochastic models of particle
trajectories in turbulent flows”. Journal of Fluid Mechanics 180, 529-556.
Luhar, A.K., Britter, R.E., (1989): “A random walk model for dispersion in
inhomogeneous turbulence in a convective boundary layer”. Atmospheric
Environment 23, 1911-1924.
Anfossi, D., Ferrero, E., Sacchetti, D., Trini Castelli, S., (1997): “Comparison among
empirical probability density functions of the vertical velocity in the surface layer
based on higher order correlations”. Boundary-Layer Meteorology 82, 193-218.
Mesoscale Meteorological Simulations over Israel Urban
Coastal Areas
Dorita Rostkier-Edelstein, IIBR, Israel
The present talk will briefly review research focused on mesoscale meteorological
modeling over Israel urban coastal areas accomplished at the Department of Applied
Mathematics for more than a decade.
Israel urban coastal areas encompass regions characterized by flat and complex terrain
106
and by a mosaic of urban characteristics (residential/industrial neighborhoods, tall/short
building heights, various building materials, etc.). The atmospheric flow is dominated by
sea, land and mountain breezes and affected by extra-tropical cyclones during the wet
season.
The talk presents implementations of WRF and MM5 mesoscale models, adapted and
improved to provide as accurate as possible estimates suitable for urban meteorological
applications (e.g. transport and dispersion). Surface- and planetary boundary layer profileobservations from field campaigns were used to verify the simulations/forecasts.
Moreover, surface observations were assimilated into the models to improve nowcasts and
forecasts. During the last year we have implemented WRF urban parameterizations
optimized for the Gush Dan area in collaboration with Tel-Aviv University.
The presentation illustrates the improvement achieved through data assimilation, in
particular during the night at wind veering hours; as well as, the effect of the explicit
representation of the urban morphology and thermodynamic parameters (through the
urban canopy modeling) on surface-wind speed and direction.
Pedestrian Thermal Stress in the Urban Environment: An
Energy Balance Approach
David Pearlmutter
The thermal environment in cities is commonly, and habitually, described in terms of
temperature. In some cases it is near-surface air temperature, and in others it is a mean
radiant temperature, often embedded within a physiologically equivalent temperature or
similar comfort index which is used to quantify, in degrees, the thermal effects of the
environment on a person. While temperature is indeed our most familiar and intuitive
measure of thermal states, it is important to remember that the human body’s thermal
endings are not in fact sensors of temperature – but rather of heat flow, monitoring the rate
of heat gain or loss from our body due to radiation, convection and evaporation.
This presentation describes the validation and implementation of an alternative
approach for assessing the thermal environment in urban spaces, using the Index of
Thermal Stress (ITS). Rather than attempting to portray the effects of sun, wind,
temperature and humidity as a single point on an imaginary thermometer, the ITS is based
on an accounting of the individual energy exchanges between a pedestrian's body and the
surroundings – expressed in watts – and the physiological response that is required for the
body to maintain thermal equilibrium. Calculated values of this index, based on
107
measurements in a hot-arid urban setting, were found to correlate closely with subjective
thermal sensation as expressed in questionnaire responses by pedestrians in the same
set of locations. While a number of personal and experiential factors were found to impact
thermal perception, the "neutral point" was found to correspond in a variety of different
circumstances to a physical situation in which the dissipation of heat from a person's body
was precisely in balance with that person's internal metabolic heat production (ITS=0).
A series of experimental studies has made use of this ITS model to analyze the thermal
effects of variations in street canyon geometry, of shade trees, and of vegetative ground
cover, and to evaluate the "cooling efficiency" of irrigated landscaping by comparing its
potential to reduce bodily heat gain with the latent heat value of water loss through
evapotranspiration. Finally, a case study of a Mediterranean coastal urban park examined
the ways in which thermal discomfort is perceived by local residents, and results indicated
that the expressed thermal preferences of the park's users align robustly with predictions
based on ITS.
Human Thermal Perception of Mediterranean Outdoor Urban
Environments
Oded Potchter and Pninit Cohen
The paper evaluates the perception of human thermal sensation in the Mediterranean
climate in an attempt to calibrate the scale of human thermal sensation for this climate, by
applying the Physiologically Equivalent Temperature (PET) index. A field survey was
conducted in the city of Tel Aviv, Israel in several outdoor urban spaces during summers
and winters of 2007-2011. Empirical data of climatic variables were collected by
meteorological stations and accompanied by subjective thermal sensation questionnaires.
The relations between the calculated PET values for the investigated sites and the Thermal
Sensation Vote (TSV) were examined. Analytical results indicate that the "neutral" TSV
range for the Mediterranean climate is between 20-25ºC PET, higher than that of the
temperate climates and lower than that of the hot and humid climates. The PET boundaries
for the cold classes of thermal perception in the Mediterranean are relatively high in
comparison to Western/Middle Europe but are relatively low in comparison to Taiwan.
However, the differences in PET boundaries for the hot classes of thermal perception
decrease as the temperature values increase, towards an almost identical definition of
"very hot" in Western/Middle Europe, the Mediterranean and Taiwan.
108
Quantification of the Influence of Vegetation on Urban Climate;
a Case Study Using Field Measurements and Simulations in
Three Different Israeli Climates
Limor Shashua-Bar1 and Oded Potchter2
1. Israel Ministry of Environmental Protection
Department of Geography and Human Environment, Tel-Aviv University
Microclimate formation and its significance in urban planning was examined through
urban shade trees in three climatic regions in Israel; the Mediterranean climate, a hot and
dry climate and a hyper arid climate.
The methodological approach focus was on a generalization procedure for quantifying
the thermal effect of any studied situation through parameterization of the vegetated
variables and the built-up forms. The analysis is integrative, using empirical climatic data
followed by an analytical study for generalization and sensitivity analysis using an
integrative model, the Green CTTC model for evaluating the microclimate conditions and
PET model for evaluating human thermal index.
Three urban tree species predominant in gardens and streets in Israel, with different
canopy characteristics were analyzed to determine their potential thermal effect on an
urban street microclimate in the three climatic regions. The variables were parameterized
according to six basic cooling attributes for the studied tree species as measured in urban
gardens in each of the three climatic regions for the studied urban street.
The study indicates the importance of urban trees in alleviating the heat island effect
and improving the human comfort, in hot climates. In all the studied cases, the thermal
effect of the tree was found to depend mainly on its canopy coverage level and planting
density which are a function of the tree species as related to its shading and transpiration
rate.
109
Urban Canyon Mean Radiant Temperature from Climate,
Solar Geometry and Surface Properties – Theory,
Examples from Beer Sheva and a New Software
Application
Shabtai Cohena, Yaniv Palatchib, Danielle Potchterb, Yaron Yaakovc,
Josef Tannya, Limor Shashua-Bard and Oded Potchterc
a. Inst. Soil, Water & Environmental Sciences, ARO Volcani Center, Israel
b. Dept. of Electrical Engineering, Tel Aviv University, Israel
c. Dept. of Geography, Tel Aviv University, Israel
d. Ministry of Environmental Protection, Israel
Mean radiant temperature (TMRT) is an important component of human thermal
comfort indexes, but is difficult to measure and model. A method was developed to
calculate instantaneous values of TMRT based on the geometry and dimensions of
the urban canyon, vegetation leaf area index, meteorological data (temperature,
relative humidity and solar radiation), surface emissivity and reflectivity, and surface
temperatures in the urban canyon. The advantage of this method is that it can be
used for experimental work in the urban canyon without the need for deploying
several expensive radiometers, e.g. four-flux net radiometers. The calculation
procedure involves calculation of extraterrestrial, direct and diffuse solar radiation,
sky long wave radiation, and reflections and emission of radiation from the various
surfaces. A software package, named Mr. T, was developed as a final project of two
engineering students, to include the various calculations and allow determining
TMRT from the appropriate input data. The package has a friendly user interface
and can accept data input manually or from EXCEL type spreadsheets. The
calculation procedure and software were tested in two urban settings at and near
Tel Aviv University and results were not significantly different from those obtained
with four-flux net radiometers. The software package will be supplied freely to the
research community. The calculation procedure and software should be important
for use in determining thermal comfort in the appropriate models. Examples of
TMRT calculated for Beer Sheva parks and urban areas in the summer, based on
measurement campaigns, show that mid-day differences can exceed 30°C.
110
Fine Scale Study over Haifa Bay: the Importance of Spatial
Analysis of Air-Pollution in Mountainous Urbanized Domain
Haikin. N
Haifa Bay is characterized by complex topography adjacent to the Mediterranean coast. A
few industrial zones in the bay host a large variety of air-pollutants emission sources,
which affect the densely urbanized areas around. High variability of pollution records in
the many monitoring stations suggest that local fine-scale atmospheric flows and
meteorological fields lead to very complex pollution patterns. The numerical models
RAMS and HYPACT were employed to explore some fine-scale three-dimensional plumes
patterns in the domain, with SO2 used as a tracer. Analysis of adjacent sites showed
vertical profiles with concentration differences up to an order of magnitude, in some cases
with no surface clue to a plume. An apparent difference was demonstrated between valley
and mountainous Haifa sites, emphasizing the importance of spatial analysis in this
domain.
Satellite Mapping of Urban Plumes of Aerosols as Retrieved by
their Impacts on Cloud Drop Concentrations
Daniel Rosenfeld
Institute of Earth Science, The Hebrew University of Jerusalem
Urban aerosols affect clouds by serving as cloud drop condensation nuclei (CCN). Recent
advances in satellite remote sensing allow us to retrieve the cloud drop concentrations and
updrafts over large areas. When combined, it is possible to retrieve the CCN
concentrations and vapor super saturation at cloud base. This allows mapping the extent
of the CCN activity of emitted urban aerosols over large areas. Application of these
capabilities can be used for pin point major pollution sources under the clouds. It is now
becoming possible also to assess the impact of aerosols on cloud drop concentrations,
precipitation forming processes, cloud electrification and probability of large hail.
111
Links between Indoor and Outdoor Air Pollution in
Urban Areas. How to Assess the indoor / Outdoor
Pollution Transfer in Urban Areas?
Armand Albergel1, Cyril Bonan1, Maxime Nibart1, Jacques Moussafir1,
Patrick Armand2
1
Aria Technologies, F-92100 Boulogne-Billancourt, France
2CEA, DAM, DIF, F-91297 Arpajon, France
Because of the great part of our time spent indoor, the link between indoor and outdoor air
pollution could be very important. To predict in detail the atmospheric dispersion and the
sanitary consequences both inside and outside, full CFD models appear to be a possible
solution. They are often used for both outdoor and indoor dispersion modelling. But the
large calculation time of full CFD models is a significant disadvantage for operational
applications. Simpler but quicker models are often preferred.
We present here two different solutions:
(1) Solution 1 limits the use of CFD to the indoor domain only : this solution couples
PMSS (Parallel-Micro-SWIFT-SPRAY) developed by ARIA Technologies, CEA and
others partners with Code_Saturne CFD code of EDF R&D.
(2) Solution 2 couples PMSS with CONTAM developed by the US-NIST, a multizone
airflow and contaminant transport in building analysis software.
I- Solution 1 : PMSS(outdoor) / Code_Saturne (Indoor)
COUPLING STRATEGIES
The coupling frame using two nested domains is defined as follows: the outer domain is
performed with PMSS doing only outdoor dispersion. The inner domain, mainly composed
of indoor volumes, is performed with Code_Saturne. The pollutant transfer is from inside to
outside and vice-versa.
Many strategies could be built up. The main key points which should be considered are:
the dispersion in Code_Saturne can be Eulerian or Lagrangian; Code_Saturne could
possibly be used only to compute wind fields; PMSS is right now limited to structured
mesh whereas Code_Saturne is compatible with unstructured mesh and so can more
accurately consider complex geometries.
Inner and outer domains limits
Using CFD for the indoor dispersion could lead to the conclusion that the CFD domain
should start at the doors, windows and others openings. But to perform an accurate
112
indoor/outdoor pollutant transfer modelling, the interfaces should be computed with the
best physics modelling available which is here the full Navier-Stokes equations set. So the
limits of the inner domain are set a few meters away from the walls of the buildings where
indoor flow is computed.
Wind coupling
A one way coupling has been implemented: the boundaries conditions of Code_Saturne
are driven by the 3D-output of Micro-SWIFT. Micro-SWIFT gives stationary fields of
velocity, turbulent kinetic energy k and horizontal and vertical diffusivity coefficients Kz and
Kh. These variables, characterizing an anisotropic turbulence, are converted and
interpolated in time and space to set Dirichlet conditions for Code_Saturne used with the
k-Ɛ closure which characterizes the indoor isotropic turbulence.
Taking advantage that the 3D results of Micro-SWIFT are easily available for
Code_Saturne with this new development, the initialisation of Code_Saturne is done
through an interpolation of Micro-SWIFT fields. This method can speed up the
convergence of the CFD model and has already been used in the wind power energy field
(Giebel et al., 2006).
Dispersion coupling
For the dispersion coupling, two methods have been selected. The first one could be
named “nested Micro-SPRAY”. The dispersion is done both in the inner and outer domain
with the Micro-SPRAY SLPDM model. Code_Saturne is used only to compute wind and
turbulence fields. Depending on their location, the particles are moved by the 3D fields of
Micro-SWIFT or Code_Saturne. This method mainly requires the development of nesting
capabilities inside Micro-SPRAY and the export of
Code_Saturne
3D
results
in
a
file
format
compatible with Micro-SPRAY. This method allows
keeping some of the advantages of the PMSS
Mass consistent Flow
CFD Flow
Lagrangian particles
dispersion
Outer domain
Micro-SWIFT
Inner domain
Code_Saturne
Inner and outer domains
Micro-SPRAY
modelling system: as the 3 models are called in
sequence (cf. Figure 1), several computation of
pollutant dispersion can be done on the same
Figure 1: Indoor/outdoor coupling: method 1
wind case.
The second method involves Code_Saturne for an Eulerian dispersion. At each time
step, Micro-SPRAY computes the dispersion in the outer domain and Code_Saturne
computes the dynamics and the dispersion in the inner domain. This method requires the
development of pollutant transfer algorithm between Micro-SPRAY and Code_Saturne. A
113
Message Passing Interface (MPI) library, traditionally called in parallels programs, can be
used to link the two models. This method allows keeping all the accuracy of CFD in the
inner domain but would lead to larger computation time than method 1.
Most of the efforts described in this paper have been done using method 1.
Implementation of method 1
The coupling method 1 has been tested on single building cases. The pollutant transfer
between the inner and outer domain has been checked and presents no mass loss. The
best wind coupling is obtained with dimensions of the inner domain quite short (twice the
dimension of the building) and with Dirichlet conditions at both inlet and outlet boundaries.
If the boundaries of the inner domain are too far from the building, the deviations between
Micro-SWIFT and Code_Saturne models can be significant and lead to a bad continuity of
the flow across the frontier of the inner and outer domains.
The retro-action of Code_Saturne on Micro-SWIFT has not been implemented so far.
Several iterations of retro-action between the two models could be a solution for a better
continuity. But as Micro-SWIFT is based on an interpolation process without advection
consideration yet, the effects of the retro-action could be too local to be significant.
APPLICATION TO GARE DU NORD, PARIS
The “nested Micro-SPRAY” method has been implemented centred on the area of Gare
du Nord, Paris downtown. The outer domain is limited to an area of 900m by 900m but
could have been the entire city since MSS and PMSS has been parallelized (Duchenne et
al., 2011). The inner domain is an area of 385m by 385m.
The BD TOPO® database from IGN has been used to define the buildings, except for
the railway station geometry that has been improved with observations (cf. Figure 2). The
Gare du Nord railway station has 13 public doors with typical dimensions on its South
facade and one very large opening on its North facade. The roof of the station is mainly
composed of three large glass roofs.
114
Figure 2. Pictures of Gare du Nord extracted from Google Earth - Views from South (left top) and
North (left bottom) - Gare du Nord geometry and surrounding buildings from IGN BD TOPO® - View
from South (right)
The two domains have been meshed with the same approach, projecting the buildings
on a structured mesh. The horizontal resolutions of the two domains are respectively 3m
and 1m. Figure 3 shows the buildings as considered by Code_Saturne (inner domain).
Some indoor obstacles such as trains, pillar or kiosks that can be taken into account with a
resolution of 1 m are included.
Doors for public
Large opening (for trains)
Figure 3. Inner domain - Code_Saturne mesh - View from South (left) and North (right)
Wind Fields
Two meteorological situations are presented here. They have the same velocity profile but
with two distinct directions: West wind corresponding to low draft in the station and South
wind corresponding to high draft in the station. All the boundaries conditions of
Code_Saturne are Dirichlet type, both inlet and outlet conditions, using the method
described previously. The two meteorological conditions are stationary in order to make
the analysis easier but non-stationary conditions could have been performed. Figure 4
shows the flow near ground level in both the inner and outer domains. Good continuity is
observed at the boundary between the two domains.
115
Figure 4. West wind – Wind velocity at 5 m above ground level – Outer and inner domain – (left) and
Wind velocity and stream lines at 5 m above ground level – Inner domain (right)
Releases and dispersion
Two releases have been considered. They are both corresponding to the emission of a
passive gas for 5 minutes with a mass flow rate of 0.5 kg.s -1. The two releases differ only
by their location: one is inside the rail station, and the other is outside. They are separated
by 80 m. Their location can be seen on Figure 5 and Figure 6 (red concentration values).
These figures show, exported in Google Earth, ground concentrations both in inner and
outer domains. They illustrate the capabilities of the system to predict concentration fields
inside the station and the indoor-outdoor transfer mechanism (both ways).
Figure 5. Ground concentration (indoor release – west wind) 2, 8 and 32 minutes after the beginning of
the release
Figure 6. Ground concentration (outdoor release – west wind) 2, 8 and 32 minutes after the beginning
of the release
116
Concentration time series at virtual sensors located far from the station and downstream
of the releases have been extracted. They are plotted on Figure 7 and allow illustrating the
global behaviour of the two releases highly depending on the wind direction. With a south
wind, significant drafts are present is the station. The response time scales at the sensor
location of indoor and outdoor releases dispersions (blue and red points) are very close.
The peak concentrations are obtained at 10 and 15 minutes after the beginning of the
emission. With a west wind, the response time scale of the indoor release is longer than
the outdoor release. The outdoor release leads to a concentration peak 10 minutes after
the beginning whereas the indoor release leads to a fairly constant level for more than 30
minutes. For both wind directions, the outdoor release has been also performed with
standard MSS i.e. not considering the indoor/outdoor transfer mechanism (green points).
No significant concentration is observed after 20 minutes. On the contrary, with the
Code_Saturne coupling, significant concentrations (of same order of magnitude obtained
with the indoor release) are computed after 30 minutes. These values are due to the
portion of the pollutant which enters the station and then slowly leaks out.
Concentration time series at a point located inside the station have been also extracted
(cf. Figure 8). The effects of the drafts are clearly observed: after one hour, the
concentrations with south wind are much lower than with west wind.
These are preliminary observations and further analysis should lead to additional
insight.
1000
100
Indoor Release
CONCENTRATION (mg/m3)
CONCENTRATION (mg/m3)
Indoor Release
Outdoor Release
10
Outdoor Release (without
Indoor/Outdoor transfer)
1
Outdoor Release (without
Indoor/Outdoor transfer)
10
C
1
0,1
0,1
00:00
A
Outdoor Release
100
00:15
00:30
00:45
00:00
01:00
00:15
00:30
00:45
B
01:00
TIME (HH:MM)
TIME (HH:MM)
Figure 7. Temporal series of concentration at two downstream virtual sensors – Point A, Bd de la
Chapelle, for South wind (left) and Point B, Av de la Fayette, for West wind (right)
1000
1000
100
CONCENTRATION (mg/m3)
CONCENTRATION (mg/m3)
Indoor Release
Outdoor
Release
10
1
10
Indoor Release
1
Outdoor
Release
0,1
0,1
00:00
100
00:15
00:30
00:45
00:00
01:00
00:15
00:30
00:45
01:00
TIME (HH:MM)
TIME (HH:MM)
Figure 8. Temporal series of concentration at Point C inside the station – South wind (left) and West
wind (right)
117
II- Solution 2 : PMSS(outdoor) / CONTAM (Indoor)
For solution 2, two coupling tools, PMSS2CONTAM which downscale the dispersion
from the urban area to the building area and CONTAM2PMSS which upscale the
dispersion from the building area to the outside domain have been developed. These tools
are embedded in a computation chain in order to perform a simplified two-way coupling in
a non-iterative way. Finally, results of CONTAM can be visualized in Google Earth (GE),
thanks to a visualization tool called CONTAM2KML.
CONTAM is a multizone software developed by the NIST and allows the calculation of
airflows, delta P and contaminant transport between zones and across the envelope of a
building based on a simplified macro-representation of the building. The use of a multizone
model for the indoor dispersion allows to keep short calculation time compared to the use
of a CFD model.
PMSS2CONTAM
Micro-SWIFT and Micro-SPRAY supply on the outdoor domain two binary files
(SWIFT.bin and SPRAY.bin) containing information of the 3D fields of the pressure
differences (delta P) and the contaminant concentration. Starting from these files, the tool
PMSS2CONTAM extracts these physical quantities at indoor/outdoor connection points of
the envelope of the building in order to produce a “WPC” file. The “WPC” file is an input file
for CONTAM containing the time series of delta P and contaminant concentration for all
the airflow paths that are connected to the external environment. The location of these
airflow paths are read from the PLD file (Path Location Data) which can be generated from
the CONTAM GUI.
CONTAM2PMSS
CONTAM supply in a binary file (CONTAM.sim) results for each zone and each flow
path connected to the external environment of source rejection position and temperature,
contaminant debit, height and diameter of sources. The tool CONTAM2PMSS post-treat
the binary sim file in extracting these physical quantities in order to produce a PEMTIM file
which includes description of emission source terms for PMSS run.
CONTAM VISUALISATION TOOL
A KML file creation tool from CONTAM binary result file
(CONTAM.sim) has been developed. This tool called CONTAM2KML
allows visualizing in space and timing the concentration results of a
CONTAM calculation in GE. Once the kml imported into GE, the user
can select the level or the zone he wants to visualize.
By this way, it is possible to superpose 2D fields from PMSS
results and 3D CONTAM results using CONTAM2KML in order to
118
Figure 9 : Example of GE
visualization of CONTAM
concentrations result
observe dispersion in the two different scale domains (Figure 9).
NON ITERATIVE TWO-WAY CHAIN
A calculation chain as a script shell invoking sequentially several executable and
encapsulating PMSS2CONTAM, CONTAM2PMSS and CONTAM2KML has been
developed. Feasible scenario for this chain corresponds to short time volumetric releases
from the urban area. The results obtained take into account the outside dispersion of
contaminants which infiltrate the building domain, and then, the exfiltration of these same
contaminants after being dispersed by the multizones model from the inside to the outside.
This chain defines a simplified two-way coupling because the invocation to the coupling
tools is not iterative.
VALIDATION CASE
We have carried out a validation case for the infiltration and exfiltration of the contaminant
by comparing results of the coupling method with results of a reference ALOHA (US-EPA)
case of a 10x10x10 m building. Specifications of the validation case are displayed in
Table 1.
Table 1. Validation case specification
Topography
Flat
Specie
(m)
Source
height
(m)
Mass
emitted
(kg)
Meteo
hight
(m)
Wind
direction
(degrees)
Wind
speed
(m/s)
Roughness
(m)
Temp
(°C)
Stability
air
changes
(s)
CO
2
4
2
270
3.34
0.01
15
Neutral
60
The coupling method is sensitive to the definition of delta P in the envelope of the
building. For this validation case we used a vertical and horizontal resolution of 1 m.
In Figure 10, on the left, are shown isocontours of CO concentrations at ground level
computed by PMSS, on the right, the CONTAM sketchpad project we used for this case.
The CONTAM project has been defined by a mechanical vent on the upwind face of the
building in which the airflow pumped from the outside is imposed. On the opposite face, a
natural opening for the exfiltration has been set. The value of the inflow debit has been
derived from the building air exchange rate per hour and was 16.67 m 3/s.
Figure 10. PMSS domain of validation case with CO ground concentrations in kg/m 3 (left) and CONTAM
sketchpad project (right)
Figure 11 shows comparison of indoor concentration results of CO in mg/m 3 vs time in
119
minutes between ALOHA (left) and the coupling method (right). We can see that there is a
good correlation between the coupling tool and ALOHA (blue dashed curve).
Figure 11. Indoor concentration comparison results between ALOHA (left) and the coupling method (right)
APPLICATION TO A SKYSCRAPER IN THE BUSINESS DISTRICT OF PARIS
In order to demonstrate the feasibility of the coupling tools developed, we have carried out
an application case of a simple fictitious tower in the middle of the business district of Paris
using the two-way non iterative chain. The scenario modeled is as follow: A 5 minutes
release of Co60 impacting the tower which has 4 open windows at levels 20, 23, 27 and
30. The total duration of calculation is 120 minutes.
Table 2 shows specifications of the building used for the CONTAM project while Table 3
shows specifications of the PMSS domain.
Table 2. CONTAM building specification
Lx
Ly
Lz
Number of Type of
(m)
(m)
(m)
floors Type flow-path
33.5
48.3
174
3
natural
Table 3. PMSS domain specification
Lx
Ly
Lz
Horizontal
Vertical
(m)
(m) (m) resolution
resolution
(m)
(m)
1050 900 500
6
2.5 at ground
Vertical
levels
40
External
flow-path
4
Total
floors
52
Topography Buildings
yes
yes
In order that the outdoor release impacts the building, a south-east wind has been set
for the first time frames. Meteorological conditions are neutral with a 2 m/s wind speed at
10m height. At Figure 12 (left), we can see a GE aerial view of the financial district and the
tower modeled (in blue), at the center a Savi3D view of the part of PMSS domain where
the CO60 plume impacts the tower (black circle) and, at the right, a zoom of delta P and
stream-lines around the building at 27th floor at the first calculation times.
Figure 14 provides some results of concentrations at floor 27 for 3 time steps (2, 18 and
72 minutes). In Figure 13, at the right, the CONTAM sketchpad result for the first
calculation times of level 27 and at the left, the graph of the evolution in time of Co60
concentrations inside the room indicated by the black arrow. As shown on the right picture
of Figure 5, the connection path to the outdoor of the room observed is located at positive
120
delta P. This means that during the passage of the plume at this level, as we can see on
the left picture of Figure 7, there is an infiltration of Co60 inside this room. This explains
the first peak reach close to 5 minutes in the graph of Figure 6. On this graph we can also
see a second peak between 40 and 100 minutes. This is due to the dispersion of
contaminant inside the building. Indeed, the infiltration of Co60 also occurs for level 20 in
which another connection path to the outdoor has been. We can say that the Co60 that
infiltrated the building at level 20 took 40 minutes to reach level 27. On the two last
pictures of Figure 7 (center and right), the plume has passed and the contours we see
correspond to the interception of the 2D concentrations field of the exfiltration of the Co60
that occurs at levels 23 (left side of the building, visible only on the right picture) and 30
(right side of the building).
North
Figure 12. GE aerial view of the tower modeled (left); view of the PMSS domain and plume impacting the tower
(center); zoom of Delta P and stream-lines at 27th floor for the first calculation times (right)
North
Figure 13. Concentrations in mcg/m3 vs time in min (left) of room indicated by the arrow from CONTAM Sketchpad
result of the floor in which pink segments are delta P, and green segments are airflows
Wind
Wind
Wind
Figure 14: Combined 2D MSS and 3D CONTAM concentration results at level 27 for 3 time step, from left to right: 2,
18 and 72 minutes
121
CONCLUSION
The PMSS Micro-SWIFT-SPRAY modelling system has been coupled to both a CFD
Code_Saturne and a box model as CONTAM in order to perform indoor/outdoor dispersion
in an urban area near a large building. Application has been made to a Parisian railway
station and to a skyscraper in Paris-La-Défense district. In the railway station
Code_Saturne was used to compute flow inside the main building and its immediate
environment, since in the skyscraper CONTAM allowed to characterize room by room
pollution. Other coupling methods are possible but the calculation time and the use of one
single model for the dispersion are the key points which led us to choose this specific
approach.
The two applications results appear reasonable and consistent, though no
measurements were available for comparison and have to be considered as a good proof
of concept, illustrating the ability of the coupled system to compute the outdoor
concentration due to an indoor release and the indoor 3D concentration field due to an
indoor or outdoor release. The results show a significant dependency of the indoor/outdoor
transfer time scale on the wind direction. This dependency is not taken into account in the
existing infiltration model using a time scale (MSS or ALOHA) which concept is limited for
such buildings with large openings leading to strong anisotropic infiltration/exfiltration. It
would be interesting to perform validation against experimental measurements already
available or from a dedicated campaign.
The coupling method conserves many of the advantages of the PMSS modelling
system. In an operational system running on a huge number of processors and covering
an entire city with a downscaling from WRF meso-scale models to MSS, Code_Saturne
could be plugged as the indoor flow model for the smallest scale at some places of interest
for a better consideration of indoor releases and a better assessment of the indoor
contamination in some critical buildings.
Spatio-Temporal Behavior of Satellite Derived Air Temperature
Pelta R1., Shwartz J2., Chudnovsky A1.
1Tel-Aviv
University, Enviro-Digital Laboratory, Department of Geography and Human
Environment, Israel
2Harvard T.H.Chan School of Public Health, Boston, USA
This study applies remote sensing technology to assess and examine the spatial and
temporal Brightness Temperature (BT) profile in the city of Tel-Aviv, Israel over the last 30
years using Landsat imagery. The location of warmest and coldest zones are constant
122
over the studied period. Distinct diurnal and temporal BT behavior divide the city into four
different segments. We applied mixed regression models with daily random slopes to
correlate Landsat BT data with monitored air temperature (Tair) measurements using 150
images for 1989-2014. With this approach we can control for the inherent day-to-day
variability in the BT-Tair relationship, which depends on time-varying parameters such as
wind speed, relative humidity and land use. Out-of-sample "ten-fold" cross-validation was
used to quantify the accuracy of model predictions. Our results show that the modelpredicted Tair are highly correlated with the actual observations, with out-of-sample R2 of
0.93. Furthermore, based on the model’s results, we analyzed the spatial profile of Tair
within the study domain for representative days.
Modeling Flow and Dispersion in the Israeli Coastal Urban
Boundary Layer
Eyal Fattal
Department of Applied Mathematics Environmental Sciences Division, IIBR
Lagrangian stochastic particle models provide a well-established theoretical
framework for the description of pollutant dispersion in different atmospheric
boundary layer scenarios. Such framework depends on an adequate description
of the turbulent processes. Usually the turbulent structure in the surface layer is
described in terms of Monin-Obukhov similarity theory (MOST) using universal
relationships between scaling parameters. For the flat urban canopy many studies
has shown (including ours) that under developed stationary turbulence conditions
MOST relations are approximately valid (in some cases,
with
extensions).
However, no similarity theory has been established to properly describe the
turbulence exchange over rough heterogeneous surfaces in complex terrain.
The IIBR Lagrangian stochastic model was tested for various cases in the Israeli
coastal urban boundary layer. Recently, it was tested in Haifa, a major Israeli city that
resides on the Carmel Mountain near the Mediterranean coastline. Comparison of the
model to the Haifa 2009 urban tracer campaign data will presented in the talk.
The comparison was carried out both in the near-neutral stratification using the full
Reynolds velocity stress tensor and the convective conditions using skewed velocity
123
probability
density function. Turbulence parametrizations were adopted based on
their accordance with the one week measurements of the 2009 campaign. It is
shown that in conditions of developed stationary turbulence, at most areas of Haifa,
there is an agreement with local MOST predictions. In contrast, in very low wind
conditions the turbulent nocturnal boundary layer is not necessarily stationary and is
spatially non-homogeneous, as manifested in the pollutant pattern. In order to
further investigate and statistically validate the turbulence characteristics in Haifa,
another measurements campaign was held during 2014-2015. Preliminary results will
be presented.
Using the MERRA-Era (2002-2012) Reanalysis Model to
Estimate AOD Trends for Dominant Aerosol Species over the
World’s Major Cities
Simon Provençal, Pavel Kishcha, Emily Elchacham, A. Da-Silva and
Pinhas Alpert
Abstract
The NASA-developed MERRA model is an innovative tool to estimate aerosol optical
depth (AOD) values over the entire World during the MODIS era (since 2002). MERRA
also breaks down total AOD between the contributions of different aerosol species, namely
sulfate, organic carbon, black carbon, dust and sea salt. We extract data from this model
over every city in the World with a population of 2 million and over, over a ten-year period
(July 2002 to June 2012). First, average AOD is obtained for total and all five aerosol
species in order to calculate the proportion to total AOD of every species over every city.
Then, the average AOD of the first five years is compared to the average AOD of the last
five years in order to obtain the trend, again for total and all five aerosol species, and over
every city. The results exhibit a geographical dependence. Cities in industrialized regions
(North America, Europe, central and eastern Asia) are characterized by a strong
proportion of sulfate aerosols. Organic carbon aerosols are dominant in regions where
biomass burning is common practice (cities in South America and southern Africa) while
dust aerosols are dominant in cities in proximity to a major desert (northern Africa and
western Asia). Sea salt aerosols are more prominent in coastal cities but are not a
dominant species in any of them. Black carbon aerosols account for less than 10% of total
124
AOD in the vast majority of cities. AOD trends are decreasing in North American,
European and Asian cities east of China as a result of enforced air quality regulations. At
the opposite, India’s and China’s economic boom led to an AOD increase over most cities
in these highly populated countries. Trends also decreased in South American cities due
to more efficient surveillance of wildfires in the Amazon rainforest. Trends increased in
Middle Eastern cities caused by natural factors affecting atmospheric dust load.
Progress in wind-tunnel modeling of the urban boundary layer
(UBL)
Y. Bohbot-Raviv, M. Hotoveli, V. Babin and T. Hadad-Dias
Environmental Wind Tunnel Laboratory, Environmental Sciences Division, IIBR,
P.O. Box 19, Ness-Ziona 74100, Israel; [email protected]
More than 50 percent of the world’s population live in urban areas and more than 66
percent are expected by 2050, highlighting the need for a sustainable mega-urban
planning agenda. Much of what we know about the structure of the urban boundary layer
(UBL) is empirical, based on thorough investigations of observational data. As our
understanding evolves, so does our ability to choose and construct physical models under
well-defined and controllable sets of significant parameters and conditions allowing a
systematic exploration. The development of large environmental wind tunnels during the
late 20th century has contributed at that time to the design of cities when buildings became
tall enough and crowded and as the air surrounding them became more and more
polluted. Later, the advances in computational fluid dynamics (CFD) modeling has reduced
the attention for wind tunnel testing, however, CFD predictions are still limited and require
verification often obtained in wind-tunnels. In this presentation we review the progress and
limitations of physical wind-tunnel modeling of the urban boundary layer that contributes to
the study of various essential topics in urban climate. These include, for example, the
structure and evolution of internal boundary layers, scalar dispersion, field measurement –
planning and data analysis, numerical CFD modeling and the surface energy balance.
Examples emphasizing the unique type of information provided by a physical model will be
presented, as they contemplate field observations and numerical studies of the UBL.
125
Statistical Models for the Prediction of Winds in Urban Areas Application to the Israeli Coastal Area
Ziv Klausner*, Eyal Fattal
Israel Institute for Biological Research, Ness-Ziona, Israel:
Applied Math Department, Israel Institute for Biological Research, P.O. Box 19,
Ness-Ziona, 7410001, ISRAEL. Tel.: +972 8 9385861; fax: +972 8 9381432; e-mail: [email protected]
Hazard evaluation in scenarios of accidental chemical release of toxic materials in
urban areas requires short term and site specific wind prediction. A major challenge is the
fact that the same conditions that are of the highest importance to hazard evaluation are
the ones that most prediction model have difficulty to cope with, namely low winds (below
2 m s-1) and passage of fronts. Other challenges are the spatially sparse representation of
the wind field, as usually only a small number of meteorological stations are positioned in
the area of interest, and the requirement for forecast models that are meant to work in
hazard evaluation scenarios to be numerically efficient and be based on reasonable
amount of data.
Statistical forecast models, which are based on analysis on current and historical wind
measurements can cope with these challenges. In the talk several such models that we
have developed will be presented, each deals with a different aspect of the prediction
needs of emergency responders:
Prediction of the wind vector time series in a single location
Objectively and automatically identify the point in time at which the wind pattern
changes
Probabilistically estimate the threat zone, i.e., the probability that the hazard in each
grid cell in a given area will exceed a specified level of concern
126
Air Quality Forecasting System over Israel
Yossef O.
Operational air quality forecasting system for Israel are provided since 2008 by Israel
Ministry of Environment. Daily forecasts with hourly outputs of 5 chemical species O 3,
NO2,PM10 CO and SO2 are produced every day (at 03am ) at 3 km resolution and 1 hour
time
intervals
through
48
hours,
NO2
and
ozone
maps
distributed
at
http://www.sviva.gov.il/subjectsEnv/SvivaAir/ResourcesAir/Pages/default.aspx.
Israel air quality forecast system includes meteorological and chemistry transport
models, which developed and implemented by ARIA TECHNOLOGIES SA, WRF
(Wheather Research and Forecast system) runs on three nested domains covering
Europe, North Africa and Middle East countries, and focus on Israel at 54, 18, and 6 km
horizontal resolution respectively.
The chemistry transport CHIMERE model is used to simulate gas and aerosol
composition on the three domains with 27, 9 and 3 km horizontal resolution respectively
and 8 vertical levels from the surface to 6 km height.
Hourly emissions rate for primary anthropogenic and natural pollutants over Israel are
derived from Moe inventory. Biogenic volatile organic compound emissions are calculated
with MEGAN model driven by WRF radiation and temperature fields. Global anthropogenic
inventory provided by EDGAR 2011 for the large and regional scales at 0.1° resolution
http://edgar.jrc.ec.europa.eu/index.php. The model reproduces temporal variability of O3,
NO2, PM10 and
SO2. Ozone Concentrations at the coastline stations are correctly
reproduced by the model, slightly more than inland stations, with yearly correlation values
ranging between 0.8 and 0.9 The model underestimate the ozone production downwind
direction and more specifically during the summer period, yearly correlation values ,
ranging between ~ 0.6 and 0.73. The lack of Ozone produced downwind direction has
been noticed in several cases going from April to October Fractional biases (FBs) show
that the model performs NO2 prediction better at background sites than at traffic stations
(BG=30% versus traffic stations ~70%) . The difficulties for the model in reproducing NO2
concentrations in traffic stations can be attributed to the general underestimation of NOx
emissions as well as to the adopted horizontal resolution (3km), which represents only
partially the spatial gradient of the emissions over medium-size and small cities. Dust
events predicted by the system, but usually overestimated PM10 concentrations on those
127
events, and calculated monthly mean PM10 concentrations are in general underestimated
(range of FB between ~30-80% ) Particulate matter (PM) associated with uncertainties in
secondary organic aerosol (SOA) chemistry and its precursor emissions and sea salt. The
results suggest that future work should focus on the development of national bottom-up
emission inventories including a better account for semi-volatile organic.
From Urban Meteorology, Climate and Environment Research
to Urban Integrated Services
Alexander Baklanov
World Meteorological Organization (WMO), [email protected]
This presentation is a joint effort of large international WMO, EU FP7 and DMI teams.
WMO recognizes that the rapid urbanization that is currently taking place will require
new types of services making best use of science and technology and considers this
problem as one of the main priorities. Such Integrated Urban Weather, Environment and
Climate Services (Grimmond et al., 2014; Zilitinkevich et al., 2015) should assist cities in
facing hazards such as storm surge, flooding, heat waves, and air pollution episodes,
especially in changing climates.
A number of recent international studies have been initiated to explore these issues. In
particular relevant experience from the European projects FUMAPEX and MEGAPOLI will
be demonstrated. MEGAPOLI studies aimed to assess the impacts of megacities and
large air-pollution hotspots on local, regional and global air quality; to quantify feedback
mechanisms linking megacity air quality, local and regional climates, and global climate
change; and to develop improved tools for predicting air pollution levels in megacities
(Baklanov et al., 2010). FUMAPEX developed for the first time an integrated system
encompassing emissions, urban meteorology and population exposure for urban air
pollution episode forecasting, the assessment of urban air quality and health effects, and
for emergency preparedness issues for urban areas (Baklanov et al., 2007).
While important advances have been made, new interdisciplinary research studies are
needed to increase our understanding of the interactions between emissions, air quality,
and regional and global climates. Studies need to address both basic and applied research
and bridge the spatial and temporal scales connecting local emissions, air quality and
128
weather with climate and global atmospheric chemistry. WMO has established the Global
Atmosphere Watch (GAW) Urban Research Meteorology and Environment (GURME)
project (http://mce2.org/wmogurme/) which provides an important research contribution to
the integrated urban services.
The numerical models most suitable for integrated urban weather, air quality and
climate forecasting operational systems are the new generation of limited-area models
with coupled dynamic and chemistry modules (so called Integrated Meteorology-Chemistry
Models (IMCM)). These seamless models have benefited from rapid advances in
computing resources plus extensive basic science research (WWRP, 2015).
Current
state-of-the-art IMCMs encompass interactive
chemical and
physical
processes, such as aerosols-clouds-radiation, coupled to a non-hydrostatic and fully
compressible dynamic core that includes monotonic transport for scalars, allowing
feedbacks between the chemical composition and physical properties of the atmosphere.
However, simulations using fine resolutions, large domains and detailed chemistry over
long time durations for the aerosol and gas/aqueous phase are still too computationally
demanding due to the models’ huge complexity. Therefore, IMCM weather and climate
applications must still make compromises between the spatial resolution, domain size,
simulation length and degree of complexity for the chemical and aerosol mechanisms.
Representation of the urban land surface and urban sub-layer has undergone extensive
development, but no scheme is capable of dealing with all of the surface exchanges. To
complicate this further, the increasing resolution of models, combined with the large size of
urban buildings in many cities, challenges the limits of current understanding.
Other research needs relate to secondary organic aerosols and their interactions with
clouds and radiation, data assimilation that includes chemical and aerosol species,
dynamic cores with multi-tracer transport efficiency capability, and the general effects of
aerosols on the evolution of weather and climate. All of these areas are concerned with an
efficient use of models on massively parallel computer systems.
Operational centres that base their products and services on IMCMs need to closely
follow the evolution of the research and development of these coupled models, but they
also need to interact with these activities. Research on basic physical and chemical
processes and the development of numerical models and tools are integral and central
components of reliable and accurate forecast products and services.
129
References
Baklanov, A. et al., 2007: Integrated systems for forecasting urban meteorology, air
pollution and population exposure, ACP, 7, 855-874.
Baklanov, A. et al., 2010: MEGAPOLI: concept of multi-scale modelling of megacity impact
on air quality and climate, Adv. Sci. Res., 4, 115-120.
Grimmond S. et al., 2014: Towards integrated urban weather, environment and climate
services. WMO Bulletin 63 (1) 10-14.
Zilitinkevich S. et al., 2015: Megacities – refining models to personal environment. WMO
Bulletin 64 (1), 20-22.
WWRP, 2015: Seamless Prediction of the Earth System: from Minutes to Months, (G
Brunet, S Jones, PM Ruti Eds.), (WMO-No. 1156), (ISBN 978-92-63-11156-2), WMO,
Geneva, Switzerland.
Goals and future perspectives of polluted urban atmospheres
in changing climates
Prof. Robert Bornstein
Department of Meteorology and Climate Science
San Jose State University
San Jose, California USA
Urban areas alter atmospheric energy and moisture balances to create unique weather
patterns and local climates, as discussed in the speaker’s first talk on Wednesday. In the
current period of global change, however, these new urban climates interact with changing
regional climates to amplify or mitigate the adverse or beneficial impacts of the larger scale
changes. This presentation thus seeks to understand these interactions in a variety of
global climate zones. It first summaries daytime and nighttime urban heat island
characteristics in cities in different climate zones. The latest IPCC regional climate change
projections are then used to summaries potential positive and negative interactions
between these two scales of change. Implications for human heat stress, energy
consumption, air quality, and urban design and planning are then discussed.
130
Mesoscale meteorological
simulations over Israel
urban coastal areas
Dorita Rostkier-Edelstein
Head, Environmental Sciences Division
IIBR
1
Environmental Sciences Division
at IIBR
• The Environmental Sciences Division at IIBR is a multi-facet governmental
research and development laboratory focused on inter-connected applied
research.
• Its expertise spans from numerical models to lab and field experiments, with
the aim to provide solutions to meteorological and atmospheric
contaminants demands.
(more in talks by Fattal, Klausner, Raviv)
T im
e
1
6
( h o u r s )
9
Wind Direction (degrees)
4 5 0
3 6 0
2 7 0
1 8 0
9 0
1 21 41 61 82 02 22 42 62 83 03 23 43 6
T im
e
2
2
( h o u r s )
0
Wind Direction (degrees)
4 5 0
3 6 0
2 7 0
1 8 0
9 0
2
1 21 41 61 82 02 22 42 62 83 03 23 43 6
8
T im
2
e
( h o u r s )
0
Focusing on mesoscale
meteorological modeling
• Mesoscale models such as WRF and MM5 have been adapted and
improved to provide as accurate as possible estimates suitable for
urban meteorological applications (e.g. transport and dispersion).
• Models can assimilate observations.
• Furthermore, mesoscale meteorological models (WRF, MM5) have
been optimized for additional applications, with special emphasis on
clouds and precipitation.
• The coupled meteorological-chemistry WRF-Chem model, has been
adopted to provide air pollution predictions, dust storms forecasts and
visibility estimations.
3
Israel urban coastal areas
• Flat and complex terrain
• Sea and land breeze during the warm seasons
• Extra-tropical cyclones during the wet season
• Mozaic of urban characteristics (residential, industrial, tall/short
building heights, different materials, etc.)
4
Mesoscale meteorological models
• Solution of
dynamical and
thermodynamics
equations over a 3D
grid.
ק"מ30
ק"מ10
• Assimilation of
observations.
• Dynamical
downscaling from
global models
(WRF, MM5).
ק"מ3.3
ק"מ1.1
5
MM5 times….
Mesoscale simulations over Haifa area (Rostkier-Edelstein,
Berkovic and Givati) – Horizontal resolution: 2 km
Surface temperature
Surface winds
6
Application: MM5-CALPUFF
transport and dispersion
3645
3640
3635
1
3630
3625
3620
3615
3610
680
685
690
695
700
705
710
7
MM5 times continued….
Wind direction (deg)
SEA AND LAND BREEZE SIMULATION WITH DATA ASSIMILATION
IN URBAN AREAS BY THE MM5 (Berkovic and Feliks). Horizontal
resolution: 2/3 km
8
WRF times…
Surface winds, real time forecasts, 1-km grid size
Day time
Comparison to observations
Night time, narrow valley
(Rostkier-Edelstein, Fattal, Feliks, Givati)
9
WRF times continued…
Vertical profiles, real time forecasts, 1-km grid size
Wind speed
Wind direction
Observations
Model
(Rostkier-Edelstein, Givati, Fattal)
Temperature
WRF times continued…
Haifa, 1 km grid
Surface-wind direction-error
distributions
No assimilation
60
Frequency (%)
50
40
30
Series2
Day
Series3
Night
20
10
At wind veering times
0
Error range (deg)
11
Improvement through data assimilation
Assimilation of surface-wind observations
I (deg)
I (deg)
I < 0 = improvement
Spin-up time
all hours data assimilation
6 first hours data assimilation
Spin-up time
Night wind veering times
12
Impact of assimilation on free forecasts
of surface-wind direction (night time)
Maximum improvement after
Maximum impact time after
assimilation stopped (degrees)
assimilation stopped (hours)
11
25
2.5
20
42
1.0
2.5
7
35
3.5
4.0
11
9
2.5
17
2.5
2.0
2.0
13
Improvement through urban parameterization
in WRF system
Chen et al., 2011
Multi-layer urban canopy model, building effect parameterization (BEP)
17
Chen et al., 2011
18
Parameter
Unit
Gush-Dan Urban, Mapi-TAU 50m
h (building height)
lroof (roof width)
lroad (road width)
AH(antropogenic heat) OUR
GUESS/ESTIMATION
Furb (urban fraction)
m
m
m
W m−2
Fraction
MJ m−3
CR (heat capacity of roof)
K−1
MJ m−3
CW (heat capacity of building wall) K−1
MJ m−3
CG (heat capacity of road)
K−1
J m−1 s−1
λR (thermal conductivity of roof) K−1
λW (thermal conductivity of
J m−1 s−1
building wall)
K−1
J m−1 s−1
λG (thermal conductivity of road) K−1
αR (surface albedo of roof)
Fraction
αW (Surface albedo of building
wall)
αG (surface albedo of road)
εR (surface emissivity of roof)
εW (surface emissivity of building
wall)
εG (surface emissivity of road)
Z0R (roughness length for
momentum over roof)
Z0W (roughness length for
momentum over building wall)
Z0G (roughness length for
momentum over road)
Street parameters
Fraction
Fraction
_
Low-intensity residential
data
STD
7.917793
10.02
7.7074
7.627572
1.822209
High-intensity residential
data
STD
10.556007
12.93
7.800142
7.52148
1.234643
Industrial, commercial
data
STD
13.151201
23.61
8.633245
30
0.917
60
0.972
100
0.956
1.77
2.11
2.11
1
1
1
1.94
1.94
1.94
0.84
1.51
1.51
0.67
0.67
0.67
0.75
0.152708
0.2
0.148256
0.89
0.03177
0.030511
0.75
0.168371
0.2
0.159246
0.89
0.034204
0.026833
0.75
0.177924
0.2
0.153475
0.89
_
_
0.89
0.97
0.89
0.97
0.89
0.97
m
0.01
0.01
0.01
m
0.0001
0.0001
0.0001
m
0.01
0.01
0.01
Directions from North
10.163198
2.730892
0.037024
0.030302
(Avisar, Pelta,(degrees)
Chudnovsky,
Rostkier-Edelstein)
Directions
from North (degrees)
Directions from North (degrees)
19
Improvement through urban
parameterization
Gush-Dan Urban, Mapi-TAU 50m
3 urban
categories
(following Chen
et al.)
(Avisar, Pelta, Chudnovsky, Rostkier-Edelstein)
20
Preliminary results:
10-m winds, 500 m grid-size, 23 UTC, SLUCM
WRF-USGS, 30’ (1993)
TAU-MODIS, 15’ (2012)
TAU-MODIS-MAPI, 500m,
3 categories in Gush Dan
(Avisar, Rostkier-Edelstein, Pelta, Chudnovsky, )
21
Joint WRF-Mass consistent-Lagrangian
dispersion forecasts
WRF mesoscale forecasts
1-km grid size, 27 vert. levs.
IIBR Mass consistent wind
model
58m X 58m X 23m grid size
IIBR Lagrangian particle
model
(Manor and Berkovic)
22
Summary
• I have briefly showed meteorological mesoscale modeling using
MM5 and WRF over urban Israel areas done at IIBR
• The main aim of this effort is focused on the use of the
meteorological simulations/forecasts for transport and dispersion
applications.
• We used observations from field campaigns to verify the
simulations/forecasts.
• We assimilated observations to improve nowcasts and forecasts.
• We are implementing WRF urban parameterizations optimized for
Gush Dan area.
23
תמונות כנס אקלים העיר
ראובן הייבלום
152
ר
153
154
155
פרופ' דני רוזנפלד חתן פרס א.מ.ת
ברכות לחברנו דני רוזנפלד לרגל זכייתו בפרס א .מ.ת ולרגל הכתרתו בתואר .Fellow
נפתח תחילה באירוע הבין-לאומי -בכנס האחרון של האגודה הגיאופיסית האמריקאית קיבל דני את המעמד המכובד של
:Fellow
Fellow of the American Geophysical Union "For seminal advances in discovering and
understanding aerosol-cloud-precipitation-climate interactions".
פרס א.מ.ת מוענק מדי שנה על הצטיינות והישגים אקדמאיים או מקצועיים בעלי השפעה מרחיקת לכת ותרומה מיוחדת לחברה.
הפרס הוענק לפרופ' רוזנפלד על מחקריו המובילים בתחום פיזיקת העננים והגשם והשפעת אירוסולים טבעיים ומעשה ידי
אדם על כמויות המשקעים ופרישתם.
פרס אמת הוא ראשי תיבות של אומנות ,מדע,
תרבות.
פרס א.מ.ת מוענק מידי שנה על הצטיינות
והישגים אקדמאיים או מקצועיים בעלי
השפעה מרחיקת לכת ותרומה מיוחדת
לחברה .הפרס ,בגובה מיליון דולר ,ממומן
על ידי קרן א.מ.נ - .לקידום המדע התרבות
והאמנות בישראל ,בחסות ראש ממשלת
ישראל .הקרן רואה בפרס אות והוקרה לאלה
הרואים את המצוינות כדרך חיים ואת מיצוי
היכולות האישיות כצווי ליצירת עולם טוב
יותר לדורות הבאים.
הפרס מנוהל ע"י ועדת הפרס ,המורכבת מנציגי הקרן ונציגי ראש הממשלה .יו"ר ועדת פרס א.מ.ת -שופט ביהמ"ש העליון
(בדימ') יעקב קדמי .הפרס מוענק לבעלי אזרחות ישראלית ,ובמקרים מיוחדים יוענק לתושבים המתגוררים בישראל מספר שנים
ורואים את ישראל כביתם.
הפרס מוענק מידי שנה לזוכים בתחומים הבאים:
מדעים מדויקים מדעי החיים מדעי החברה מדעי הרוח והיהדות תרבות ואמנות"מטרת קרן א.מ.נ ,באמצעות הענקת פרס א.מ.ת היא להכיר באלה שבחרו במצוינות כדרך חיים ובמימוש הפוטנציאל האנושי
כחיוני ליצירת עולם טוב יותר עבור הדורות הבאים”
מנימוקי חבר השופטים
"פרס א.מ.ת .מוענק לפרופ' דניאל רוזנפלד על מחקריו המובילים בתחום פיזיקת העננים והגשם והשפעת אירוסולים טבעיים
ומעשה ידי אדם על כמויות המשקעים ופרישתם".
156
במחקריו הרבים התמקד באופנים שבהם האדם משפיע -באמצעות זיהום אוויר חלקיקי -על הֶ רכב העננים ותהליכי יצירת
המשקעים ,ועל כלל מערכת האקלים .כלי המחקר העיקריים במחקריו הם מדידות מטיסות מחקר בעננים ברחבי העולם וחישה
מרחוק באמצעות מכ"מ ולווינים .במרוצת השנים היה שותף לפיתוח לוויני מזג אוויר ויישומיהם בארצות הברית ובאירופה.
מחקריו הוכיחו שזיהום אוויר יכול לעכב את יצירת הגשם בעננים ולהפחית את הגשם מעננים רדודים ,אבל בה בעת להגדיל את
עוצמת הסופות מעננים מפותחים ולהגביר את השכיחות של ברקים וברד .לעומת זאת ,הוא הראה כי כאשר רסס מי ים שהרוח
מרימה זורע את העננים ,הוא מגביר בהם את הגשם ומנקה אותם מזיהום האוויר .על סמך הממצאים האלה פיתח שיטות חדשות
להגברת גשם באמצעות זריעת עננים והנחה פרויקטים מחקריים של זריעת עננים להגברת הגשם בארץ ובעולם .ממצאיו משמשים
בסיס לשיפור תחזיות מזג האוויר בטווח המיידי ולהערכת מידת שינויי האקלים וההתחממות העולמית העתידיים.
מחקריו בארץ ובעולם ,אשר פורסמו בכ־ 170מאמרים עד כה ,זיכו אותו בפרסים רבים ,בהם הפרס הגבוה ביותר שמוענק
למומחים זרים בסין Friendship Award.הפרס נמסר לו כהוקרה לכך שהוא חולק מניסיונו לבניית הידע בארצות הסובלות
ביותר מזיהום אוויר וצמאות לגשם.
קרן א.מ.נ - .לקידום המדע התרבות והאמנות בישראל
קרן א.מ.נ - .לקידום המדע התרבות והאמנות בישראל ,נוסדה בשנת 1999ע"י קבוצת ידידי ישראל מאמריקה הלטינית.
קבוצה זו פועלת עוד מלפני קום המדינה ומעורבת בפרויקטים בתחומים מגוונים ,במטרה לעודד ולקדם את העשייה הציונית.
הקרן לקחה על עצמה כמטרה לקדם את המחקר והפיתוח בישראל ,וכן לסייע לרווחת הציבור בישראל.
הקרן תומכת במוסדות אקדמיים ומוסדות מחקר במימון מחקרים והענקת מלגות לסטודנטים .הקרן סייעה ומסייעת לשיפוץ
מחלקות בבתי חולים ולהקמת מעונות יום לילדים ולקשישים .הקרן משתפת פעולה במספר פרוייקטים עם המגבית של קרן
היסוד .מימון והענקת פרס א.מ.ת ,בחסות ראש הממשלה הינה פעילות נוספת של הקרן.
כנס שנתי של אמ"י
הכנס השנתי של אמ"י לשנת תשע"ו ( ,)2016שיתקיים ביום ה' כ"ב אדר ב' ()31.3.16
יוקדש לזכרה של רנה סמואלס ז"ל.
מקום הכנס טרם נקבע .קול קורא לתקצירים ישלח בקרוב .נא לשריין את התאריך.
157
מן ההתחממות הגלובלית
פשרה בהסכם האקלים העולמי בפריז:
התחממות של עד 2מעלות – בשאיפה ל1.5-
היעד לעצירת ההתחממות הגלובלית של 1.5מעלות עליו קיוו להסכים בוועידת האקלים לבסוף הוצב בהסכם הסופי כיעד אליו
ישאפו מדינות העולם להגיע ,אך הגבול העליון נעצר על 2מעלות .המעצמות יפקידו 100מיליארד דולר מדי שנה בקרן שתעזור
למדינות העניות להגיע ליעדי האקלים שלהן
בתום שבועיים של דיונים אינטנסיביים בוועידת האקלים בפריז ,הכריז אמש שר החוץ הצרפתי ומנהל הוועידה ,לורן פביוס,
על חתימת הסכם אקלים עולמי חדש שיוביל את העולם למעבר לכלכלה דלה בפליטות של פחמן דו חמצני ,הנמצאת בדרך
להיפרדות מהתלות בדלקים פוסילים .כיום העולם נמצא מעלה אחת צלזיוס מעל לרמה שבה הוא נמצא בעידן הטרום תעשייתי,
ומדענים קובעים כי התחממות של שתי מעלות מהעידן הטרום תעשייתי היא הגבול שבו ההתחממות הופכת להרסנית לכוכב
שלנו – בפריז הסכימו מדינות העולם לנסות להיעצר שם ולפחות לא להתדרדר מעבר.
הסכם אקלים החדש שגובש בוועידת האקלים בפריז מטיל את האחריות על כל המדינות החברות באמנת האקלים ,למעט
המדינות העניות ביותר ,לקחת חלק במאמץ משותף להיאבק בהשלכות החמורות של שינויי האקלים והתחממות כדור
הארץ .מדובר בהישג משמעותי ,שמחלק את העשייה בין כל השותפים באמנה ולא מטיל את האחריות רק על המדינות המפותחות
כפי שנעשה עד כה .מדינות כמו סין (פולטת גזי החממה הגדולה בעולם) והודו (שמציגה בשנים האחרונות עלייה חדה בפליטות)
נחשבות למדינות מתפתחות על פי אמנת האקלים ,ולכן עד כה לא נדרשו לפעול להפחתת פליטות .ההסכם החדש קובע ,כאמור,
שגם מדינות אלה יקבעו יעד להפחתת פליטות לטווח הארוך.
ההסכם אינו מחייב את המדינות משפטית ,אך הסברה היא כי המדינות יעדיפו להימנע מביוש בינלאומי ,מסנקציות ומצעדים
שיינקטו נגדן במידה ולא יעמדו ביעדים שהציבו לעצמן .המדינות הסכימו להתכנס בכל חמש שנים כדי לבחון את ההתקדמות
שנעשתה עד כה.
מתוך "תשתית" דצמבר 2015
158
תמונות מיום העיון לרגל פרישתו של ברוך זיו באוניברסיטה הפתוחה
159
תמונות ממושב אקלימי מיוחד לרגל פרישתם של אורי דיין וברוך זיו
המושב נערך במסגרת הכנס השנתי של האגודה הגיאוגרפית הישראלית ,חנוכה תשע"ו
160
דיווח על מצב האוזון הסטרטוספרי
The first issue of the 2015 series of WMO Antarctic Ozone Bulletins was published on 1
Sept. DOI: 10.13140/RG.2.1.1167.2802
It can also be downloaded from here:
<https://www.wmo.int/pages/prog/arep/WMOAntarcticOzoneBulletins2015.html>
Short summary:
The Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer is successful and
the atmospheric burden of ozone depleting halogens is slowly on the way down after
reaching a peak in the stratosphere around year 2000. However, the ozone depleting
gases will still remain in the atmosphere for decades to come, and the Antarctic ozone
hole is still a recurring phenomenon that manifests itself in the August to November time
period.
The 2015 ozone hole is now under development, and as the sun comes back after the
south polar night, ozone destruction will speed up. The amount of ozone destruction
usually reaches a peak in early October.
The WMO Antarctic Ozone Bulletin gives an overview of the meteorological conditions,
such as temperature, heat flux, potential vorticity and extent of temperatures that allow for
the formation of polar stratospheric clouds. It also presents observations of the total ozone
column
and
ozone
profiles
taken
from
stations
in
and
around
Antarctica
together with satellite observations of ozone and other relevant species. Some model
results are also presented.
The WMO Antarctic Ozone Bulletin is issued every 2-3 weeks during the ozone hole
season.
161
אמ"י – היום לפני 45שנה
באוקטובר 1970יצא האיגוד המטאורולוגי בחוברת מיוחדת (מטאורולוגיה
בישראל ,כרך 7,מס' )1-2ובו תרגום לאנגלית של מספר מאמרים שפורסמו במהלך
השנים ב"מטאורולוגיה בישראל" .חוברת זאת יצאה לאור לרגל כנס מדעי משותף
לאמ"י ולחברה המטאורולוגית האמריקנית .למיטב זכרוני ,הכנס נדחה והתקיים רק ב-
1974באוניברסיטת תל-אביב.
עורכי החוברת :יוסף דלינסקי (לימים -דלין) ,רבקה מרקוביץ (לימים -ינון)
ואהרון טייטלמן .החוברת פותחת (משמאל לימין) בשיר הלל לזריעת עננים ודיכוי
סופות ברד המצורף כאן .לאחריו מופיעים דבר יו"ר אמ"י – יהודה טוקטלי (באנגלית,
ובסוף החוברת גם בעברית) הכולל הסבר על אמ"י ועל הכנס המיועד .המשך החוברת,
כאמור ,מבחר מאמרים שתורגמו לאנגלית:
ר .גביזון ,על חישוב רוחות שיא ברום;
מ .לוי (מזכיר אמ"י) על ערפל בארץ;
אלי גנור ,על כיווני רוחות קרקע ורום לפי מזגי אוויר;
י .כרמי ,על השימוש בטיריטיום למעקב;
ד .אלבשן על הערכת המהירות של רוחות חזקות;
פ .דלינסקי ,על סדרות אקלימיות ארוכות להדמיית גשם.
מחצית הכותבים הם אנשי השרות והאחרים הם :גנור – אוניברסיטת תל-אביב,
כרמי – מכון ויצמן ,דלינסקי – תה"ל.
החוברת הבאה נשאה את אותו תאריך עם אותו מספור כנ"ל (בטעות?) .בכך נחתם
כרך .7
162
הספר "האקלים בישראל" יצא לאור במהדורה שנייה בעברית באמזון .ניתן לרכוש את הספר באינטרנט:
Amazon.com/books
The Climate of Israel :בחלונית :לכתוב
יש לשים לב שמדובר המהדורה בעברית .אמזון מוכרת גם את המהדורה באנגלית שהיא יותר יקרה לרכישה.
163
תאריכים של כנסים בין-לאומיים ולאומיים
במדור זה נציג בפני החברים פרטים כלליים על תאריכים ומיקום של כנסים בין-לאומיים
ואחרים .עיקר החומר נלקח מתוך הביטאון של החברה המטאורולוגית האמריקאית ).)BAMS
לפרטים מלאים יש לעיין בביטאון זה או באינטרנט .החברים מוזמנים לשלוח למערכת חומר על כנסים עתידיים ,וכן דוחות על
כנסים שבהם השתתפו .דרך אחרת להתעדכן בכנסים בעלי עניין היא להירשם כחבר ברשת הדוא"ל .CLIMLISTניתן להירשם
באתרhttp://www.srcc.lsu.edu/climlist/ :
חברים ברשת יכולים לנצל רשת זאת לפרסום כנסים עתידיים ,לקבל מידע/חומר/נתונים/תוכנות על כל נושא מטאורולוגי
ע"י פניה לחברים (כ 1500-חברים!) ברשת.
הכנס השנתי ה 96-של החברה המטאורולוגית האמריקאית ( )AMSיתקיים בד'-ו' שבט תשע"ו
( ,)14-16.1.16בניו-אורלינס ,לואיזיאנה .יתקיימו לפחות 37כנסים ,סדנאות וסימפוזיונים .פרטים באתר:
http://www.ametsoc.org/MEET/annual/index.html
הכנס השנתי של האגודה הגאוגרפית האמריקאית ( )AAAGיתקיים בסן-פרנסיסקו בי"ט אדר ב' –
כ"ב אדר ב' תשע"ו ( .)29.3-2.4.16פרטים באתר:
http://www.aag.org/cs/annualmeeting/about_the_meeting
לעוסקים בקרינה קיימת הזדמנות לטוס לניו-זילנד .כנס בין-לאומי על קרינה יתקיים באוקלנד ניו-זילנד ב-ט'-י"ד ניסן
(ערב פסח) ( .)17-22.4.16אין עדיין פרטים נוספים
הכנס השנתי ה 57-של האגודה הגאוגרפית הישראלית יתקיים בחנוכה תשע"ז באוניברסיטת תל-אביב .עדיין אין פרטים
נוספים
164
