Projekt TURBAN byl ke konci dubna 2024 úspěšně ukončen. Všechny dílčí cíle projektu byly splněny, jejich shrnutí je k dispozici v záložce Výsledky.
Danmarksplass, hlavní křižovatka v centrálním údolí Bergenu, byla vybrána jako středobod projektových simulací, protože tato již hustě osídlená oblast je v plánech rozvoje města zvažována pro další zahuštění a výstavbu vyšších budov. Kolem místa byly například navrženy (a jsou v různých stadiích výstavby) projekty Mindemyren a další. Ve našich simulačních scénářích se zabáváme znečištěním ovzduší v této části města.
Získaný dataset simulací obsahuje dvě meteorologické epizody:
Dataset tedy obsahuje více než jednu denní (24hodinovou) běh, který je řízen výsledky modelu downscalingu reanalýzy ERA5 s modelem WRF (vytvořeným K. Ebenem a M. Burešem). Výsledky simulace jsou k dispozici zde: https://doi.org/10.5281/zenodo.11045535
Obrázek 1. Výsledky simulace pro zimní epizodu. Koncentrace, teplota a rychlost větru jsou průměrovány přes vnořenou oblast (1280 m na 1280 m) se středem v Danmarksplass.
Obrázek 2. Výsledky simulace pro letní epizodu. Koncentrace, teplota a rychlost větru jsou průměrovány přes vnořenou oblast (1280 m na 1280 m) se středem v Danmarksplass.
Hodnocení citlivosti simulačních scénářů modelu je zásadní pro ověřování modelu a hodnocení neurčitosti. Otevřenou otázkou v každé simulaci je, do jaké míry jsou získané výsledky citlivé na konkrétní výběr konfigurace modelu a nastavení (počáteční a okrajové) podmínky. Prozkoumali jsme citlivost a neurčitost v simulačních scénářích PALM pro Bergen.
Existují dvě relevantní otázky: (i) zda má rozlišení modelu významný vliv na atmosférické podmínky v místní oblasti, na kterou je zaměřeno; a (ii) zda má vliv rozsah a velikost modelové oblasti. Provedli jsme dvě simulace, ve kterých porovnáváme větší a menší oblasti s dvěma vnořenými oblastmi se středem v Danmarksplass v každé simulaci. Byly tedy zkoumány jak velikost oblasti, tak i otázky rozlišení. Výsledky (viz infografika) ukazují, že rozlišení v rozsahu dostupném v projektu nemá žádný pozorovatelný vliv. Budovy kolem Danmarksplass jsou velké a jsou zahrnuty jak na mřížce o rozlišení 24 m, tak i 10 m. Velikost oblasti na výsledky simulace vliv má. Puddefjord je mořský záliv, sloužící jako kanál pro větrání centrálního údolí Bergenu. Místní cirkulace kolem zálivu je přítomna (rozlišena) v simulacích s velkou oblastí a chybí v bězích s malou oblastí. Simulace s malou oblastí ukazují slabší ventilační kapacitu kolem Danmarksplass v klidné letní dny. Výsledky jsou dostupné zde: https://doi.org/10.5281/zenodo.11065181
Počasí v pobřežním horském městském prostředí je různorodé a proměnlivé. Několik málo meteorologických stanic nemůže správně charakterizovat vítr, srážky a teploty ve všech místech. Bergen jako město střední velikosti v komplexním prostředí pravidelně zažívá extrémy v kvalitě ovzduší i počasí. To může vyústit ve sporná opatření, kdy snížení znečištění ovzduší na jednom místě může znamenat zvýšení znečištění na místě jiném.
K rekonstrukci prostorových a časových detailů povětrnostních podmínek v Bergenu je zapotřebí různých souborů pozorovacích dat, proto tým TURBAN z NERSC shromáždil pozorování ze široké škály zdrojů. Lokality dat pro Bergen, umístění časových řad (meteorologických a kvality ovzduší) v oblasti projektu (centrální část Bergenu) vykresluje obrázek níže. Soubor dat pro Bergen je reprezentativní pro scénáře kvality ovzduší ve městech představující vlivné epizody v letním (20.–27. 7. 2019) i zimním (4.–15. 2. 2021) období. Soubor dat obsahuje výběr meteorologických dat, dat o kvalitě ovzduší a geoprostorových (urbánních) prvků. Úplný datový soubor a jeho popis jsou publikovány s otevřeným přístupem a jsou k dispozici ke stažení. Podrobný popis datových sad je možné najít zde (anglicky).
Dne 6. 11. 2023 v Malé aule Profesního domu na Malostranském náměstí konal workshop projektu TURBAN na téma "Kvalita ovzduší a tepelného komfortu na území hl. m. Prahy". Workshop byl organizován populárně naučnou formou jak pro pracovníky Magistrátu a městských částí hl. m. Prahy, tak pro odbornou i laickou veřejnost.
Na workshopu byly prezentovány nejen výsledky projektu TURBAN, ale i související problematika přesahující zaměření projektu (např. mortalita způsobená zvýšeným tepelným stresem). Díky organizaci workshopu byly identifikovány nové oblasti spolupráce a došlo ke zpřesnění požadavků místních samospráv. Další workshop se bude výhledově konat na jaře 2024.
Jelena Radović, Ph.D. studentka katedry fyziky atmosféry Univerzity Karlovy a členka projektu TURBAN, navštívila Young Scientist School (YSS) URSA MAJOR 2023 zaměřenou na sociálně-environmentální interakce v udržitelných chytrých městech.
Školu organizoval profesor Igor Ezau z Norské Arctic University (UiT) a konala se v Tromsø (Sommarøy) v Norsku. Obecnou myšlenkou školy bylo seznámit skupinu mladých výzkumníků s tématem městských, společenských, environmentálních a počítačových věd. Prostřednictvím série přednášek od předních odborníků se účastníci mohli seznámit se současnými předními výzvami ve výzkumu městských systémů, modelování městského klimatu, pozorováních a komunikaci o sociálně-environmentálních interakcích.
Studenti byli rozděleni do čtyř skupin, z nichž každá se soustředila na jedno konkrétní téma, aby se podělili o své znalosti. Jelena byla součástí skupiny Social Line, která se zaměřovala na sociální složky chytrých měst. Školy začaly 23. října úvodním setkáním, kde se studenti a školitelé vzájemně představili a dostali první úkoly. Studenti měli jeden týden na to, aby se připravili na úkoly zadané vedoucími, poté 1. listopadu začaly osobní schůzky v Tromsø (Sommarøy). Během osobních setkání studenti absolvovali řadu přednášek a pracovali na konkrétních úkolech svých projektů. Projekty jednotlivých skupin byly úspěšně obhájeny 20. listopadu formou skupinových prezentací prostřednictvím online setkání, na kterém byli přítomni všichni účastníci školy a školitelé.
Podrobnější informace se můžete dočíst v přiložené studii.
Od konce května 2022 do konce března 2023 byly v ulicích Legerova, Sokolská, Rumunská a jejich okolí rozmístěny nízkonákladové senzory pro měření kvality ovzduší (monitoring NO2, O3, PM10 a PM2,5), meteorologický stožár (MM pro měření teploty, relativní vlhkosti, směru a rychlosti větru pod úrovní střech), přenosný aerosolový Doppler LIDAR (LDR pro měření vertikálních profilů směru a rychlosti větru a výskytu aerosolu) a mikrovlnný radiometr (MWR pro měření vertikálního teplotního zvrstvení atmosféry).
Rádi bychom Vás pozvali na workshop zaměřený na kvalitu ovzduší a tepelného komfortu v Praze. Workshop se bude konat 6. 11. 2023 v Malé aule Profesního domu, Malostranské náměstí 2/25, 118 00, Praha 1. Úplný program workshopu si můžete prohlédnout zde.
Ve dnech 13.–15. září 2023 se uskutečnila pátá osobní schůzka projektu TURBAN, která se konala v prostorách Ústavu informatiky AV ČR.
Hlavním programem setkání byla příprava finalizace jednotlivých výsledků a nastavení plánu prací do závěrečné fáze projektu, včetně stanovení termínů dosažení výsledků a možností jejich prezentace. V rámci jednotlivých pracovních skupin i na plenárním zasedání byl podrobně diskutován dosavadní postup prací, diskutovány výsledky, jejich validace a kontrola a byly rozděleny úkoly pro nejbližší týdny s cílem dokončit projekt v souladu s navrženým plánem. Vzhledem ke schválenému rozšíření a prodloužení projektu, týkaly se diskuze také koordinace prací na nově naplánovaných výsledcích projektu.
V rámci projektové schůzky proběhlo konzultační setkání se zástupcem Technologické agentury ČR panem Michalem Tesařem, kterému byl představen postup projektu a dosažené výsledky a byly zodpovězeny jeho dotazy. Následně zástupce TAČR odpovídal na specifické dotazy řešitelů a byly s ním diskutovány přínosy projektu a přínosy podpory Norských fondů a TA ČR pro řešení projektu.
Ve dnech 3. - 8. září 2023 se v Bratislavě konala každoroční konference Evropské meteorologické společnosti, na které byly v příspěvku s názvem Doplňková měřicí kampaň zaměřená na meteorologii a kvalitu ovzduší na podporu validace modelu PALM LES v Praze prezentovány dosavadní výsledky projektu.
Petra Bauerová představila projekt, jeho cíle a blíže se věnovala zkušenostem s vyhodnocováním a ověřováním dat z doplňkových měření tvořených sítí nízkonákladových senzorů pro monitoring kvality ovzduší a technikou pro distanční měření vertikálních profilů rychlosti a směru větru, výskytu aerosolu a teploty atmosféry (LIDAR, mikrovlnný radiometr).
Jedenáctá mezinárodní konference o městském klimatu (ICUC-11) představila nejnovější pokroky ve výzkumu městského klimatu. Konference se konala v Sydney od 28. srpna do 1. září a zahrnovala přednášky na témata, jako je modelování metodou simulace velkých vírů, dálkový průzkum Země a vlivy vegetace a pouličních stromů na městské prostředí.
Tým projektu TURBAN představil pokročilé simulační nástroje ke studiu městského klimatu. Pavel Krč předvedl novou techniku pro zahrnutí šikmých ploch do modelu PALM. Michal Belda prezentoval výzkum využívající model PALM k podpoře urbanistických rozhodnutí v Praze. V dalších prezentacích Jan Geletič ukázal komplexní studii o dopadech hustoty městské zeleně na podmínky pro chodce. Kromě ústních prezentací zahrnovala ICUC-11 četné posterové sekce, které výzkumníkům umožnily diskutovat o jejich práci interaktivněji. V jedné z těchto sekcí tým prezentoval pozorovací kampaň zaměřenou na validaci modelu modelu PALM s použitím dat senzorové sítě v Praze.
Před samotným umístěním nízkonákladových senzorů na zvolená místa v rámci ulic Legerova, Sokolská, Rumunská a okolí byla tato zařízení podrobena počátečnímu srovnávacímu měření ve venkovních podmínkách, aby bylo možné detekovat případné poruchy a odchylky v měření.
Dne 28. března 2023 byla ukončena doplňková měřicí kampaň nízkonákladovými senzory kvality ovzduší v ulicích Legerova, Sokolská, Rumunská a okolí.
Ve dnech 5.–9. června 2023 se uskutečnila čtvrtá osobní projektová schůzka, tentokrát u norských kolegů v NANSEN Center v Bergenu.
Setkání bylo zaměřeno především na přípravu projektu do jeho závěrečné fáze. Bylo projednáno a upřesněno shrnutí současného stavu přípravy výsledků a plány na jejich finalizaci. Diskutovalo se také o možnosti prodloužení projektu a rozhodli jsme se požádat o prodloužení o čtyři měsíce. Dále byly diskutovány způsoby budoucí spolupráce po ukončení tohoto projektu a čeští i norští partneři vyjádřili svůj záměr pokračovat v úspěšné spolupráci započaté v tomto projektu. Příští setkání se bude konat v Praze v září 2023.
Měřicí kampaň projektu TURBAN a nově dosažené výsledky představila zúčastněným stranám a veřejnosti Petra Bauerová na Konzultačním setkání o využití měření mikroklimatických parametrů pro vyhodnocení adaptačních opatření v Praze konaném 31. 5. 2023 v Podnikatelském a inovačním centru hl. m. Prahy. Prezentace a videozáznam jsou dostupné na Portálu ŽP Praha.
Ve dnech 14.-17. května se v Tempe konal 23. Mezinárodní kongres biometeorologie, na kterém jsme prezentovali dvě studie z projektu TURBAN. Jan Geletič představil v příspěvku s názvem Sky view factor and its effects on thermal comfort in realistic urban environment analýzu vlivu tzv. sky view faktoru (poměr viditelnosti oblohy) na tepelný komfort ve městě. Druhý příspěvek s názvem Simple and complex measures for improvement of urban thermal comfort: an LES modeling study prezentoval Michal Belda a ukázal problematiku rozdílu vlivu jednotlivých a komplexních řešení na tepelný komfort.
Člen českého výzkumného týmu projektu TURBAN, Martin Bureš, přijal ve dnech 5. až 10. března pozvání od profesora Igora Ezaua (člena z norského výzkumného týmu projektu TURBAN) na vědeckou návštěvu do Tromsø. Týdenní vědecko-výzkumný pobyt se konal na Arctic University of Norway ve městě Tromsø v Norsku, v oddělení Physics and Technology ve spolupráci se skupinou Renewable Energy.
Hlavním předmětem návštěvy byl mikro-měřítkový meteorologický model PALM, který se v projektu TURBAN intenzivně využívá. Náplň práce se sestávala zejména z následujících kroků:
Dále byly diskutovány možnosti využití dalších meso-měřítkových modelů jako okrajových podmínek pro doménu Bergen. Také proběhly diskuze o porovnání simulací a měření mezi pražskými a bergenskými simulacemi pomocí podobnostní Moninovy-Obukhovy teorie. Na konci návštěvy byly diskutovány možnosti další spolupráce mezi Prahou a Tromsø i Bergenem.
Ve dnech 14. – 16. února 2023 proběhla třetí schůzka za osobní účasti řešitelů. Setkání se uskutečnilo v Praze, hostitelem byl hlavní řešitel projektu, Ústav informatiky AV ČR, v. v. i.
Setkání kladlo důraz na práci v menších, tematicky zaměřených, pracovních skupinách. Hlavním cílem byla rekapitulace dosavadního průběhu projektu a synchronizace jednotlivých úkolů s ohledem na plnění závazných cílů. Setkání zároveň umožnilo výměnu zkušeností, které členové týmů získali v průběhu řešení projektu. Došlo i k aktualizaci a detailní specifikaci harmonogramu prací na následující období. Setkání splnilo očekávání a pomohlo lépe koordinovat činnosti v rámci projektu s cílem dosažení všech plánovaných cílů projektu. Příští setkání je naplánováno na červen 2023 a bude se konat v norském Bergenu.
Ve dnech 8.-12. ledna 2023 se v Denveru konala výroční konference AMS, na které jsme prezentovali průběžné výsledky projektu. V příspěvku s názvem Complexity of Adaptation and Mitigation Measures in Urban Canyon – Microscale Modeling Approach, představil Jan Geletič vlivy adaptačních a mitigačních opatření v simulacích modelem PALM pro Dejvice. Michal Belda prezentoval závěry, podle kterých model PALM indikuje, že některá opatření pro vylepšení tepelného komfortu mohou zároveň přispět ke zhoršení rozptylových podmínek znečištění (Trade-offs Between Improvement of Thermal Comfort and Air Quality in Urban Environment Indicated by LES Model PALM Simulations in Prague Case Study).
Jedním z hlavních cílů prací v roce 2022 bylo zprovoznění měřící sítě senzorů, mikrovlnného radiometru a Dopplerovského LIDARu and zajištění jejich chodu. Další hlavní úkoly se zaměřovaly na zdokonalování, testování a validaci použitých modelů a pomocných modelových nástrojů a na shromažďování a zpracování vstupních dat. Abychom sladili náš výzkum a experiment s hlavními uživateli výsledků, byla prováděna pravidelná průběžná konzultace s magistráty zapojených měst a jejich městských částí a byl vyvinut nový web-GIS nástroj pro uživatelskou prezentaci získaných dat. V roce 2022 byl dokončen jeden povinný výstup - Specializovaná veřejná databáze „Processed set of observations for Bergen“.
Měřicí kampaň projektu TURBAN a její výsledky představila zúčastněným stranám a veřejnosti Petra Bauerová na Konzultačním setkání řešitelů vybraného výzkumného projektu v oblasti adaptace hl. m. Prahy na klimatickou změnu dne 15. 12. 2022. Podrobnější informace o setkání jsou na webové stránce Strategie adaptace, prezentace je ke stažení na Portálu ŽP Praha. Videozáznam je k dispozici na Youtube.
Ve dnech 13. – 15. září 2022 se konala druhá schůzka za osobní účasti řešitelů, tentokrát v Bergenu. Setkání se konalo v Nansen Center v Bergenu u norských partnerů projektu.
Na začátku prvního dne se dořešily organizační otázky spojené s projektovým setkáním, většina dne byla však vyčleněna na návštěvy měřicích míst a návštěvu hlavní modelové oblasti okolo Danmarksplass. Následující den byl zasvěcen specializovaným pracovním skupinám, v rámci nichž účastníci setkání prezentovali postupy projektu, diskutovali budoucí řešení a koordinovali vzájemně svoji práci a plány výsledků. V rámci setkání pracovních skupin se uskutečnily tři prezentace kolegů z Nansen Center, kteří představili témata zkoumaná v Centru a související s projektem TURBAN. Setkání splnilo očekávání a pomohlo rozšířit a lépe koordinovat činnosti v rámci projektu. Další setkání je plánováno v Praze na leden/únor 2023.
Na otevřené platformě ArcGIS byla vyvořena exeprimentální stránka Web-GIS storymap. Prezentace pomocí map a geograficky umístěných informací přináší informace o projektu populárním stylem vhodným pro širokou veřejnost.
Instalace senzorů kvality ovzduší v rámci měřicí kampaně k projektu TURBAN v dopravně zatížených ulicích Sokolská, Legerova a okolí.
Na přelomu května a června 2022 byly za asistence vysokozdvižné plošiny a pověřených technických pracovníků instalovány doplňkové nízkonákladové senzory za účelem měření prostorového rozložení koncentrací částic PM10 a PM2,5 a dále oxidu dusičitého NO2 a ozonu O3 v dopravně zatížených oblastech ulic Legerova, Sokolská a Rumunská na Praze 2.
Ve dnech 15. – 16. června 2022 se v Praze uskutečnila první osobní projektová schůzka všech členů, včetně kolegů z Norska.
Setkání bylo zahájeno u hlavního příjemce projektu, v Ústavu informatiky AV ČR. První den byl věnovaný prezentacím pokroku a výhledu v jednotlivých dílčích úkolech i dalším úzce spojeným tématům, které vedly k diskusi napříč celým projektem. Druhý den se pod vedením kolegů z Českého hydrometeorologického ústavu konala prohlídka stanovišť senzorů a dalších měřicích zařízení určených k měření kvality ovzduší i meteorologických veličin v dopravně zatížené oblasti ulic Legerova, Sokolská a Rumunská. Odpoledne se všichni členové meetingu sešli na půdě jednoho z partnerů projektu, v ČHMÚ v Komořanech. Zde se řešitelé rozdělili na pracovní skupiny a hlouběji prodiskutovali aktuální pracovní úkoly a další otázky a podněty z předešlého dne. Projektová schůzka byla všemi členy velmi kladně hodnocena, zejména intenzivního sdílení znalostí a rozvíjení myšlenek napříč celým projektem, jaké není možné při online komunikaci. Stejně tak byla velice přínosná osobní prohlídka měřených lokalit a měřicích zařízení všemi členy týmu spojená s odborným popisem principů a podmínek měření členy WP1. To výrazně napomůže k lepšímu využití a správné interpretaci měřených dat v dalších WP. Další osobní setkání projektu je plánované na září 2022 v Bergenu v Norsku.
Součástí doprovodné měřicí sítě jsou také nástroje schopné měřit vybrané meteorologické veličiny ve vertikálním profilu nad městem. Mezi tyto nástroje patří pasivní mikrovlnný radiometr (pro měření teplotního profilu), dopplerovský aerosolový lidar (pro měření profilů větru a vrstev aerosolu) a mobilní teleskopický meteorologický stožár určený pro měření teploty, relativní vlhkosti, atmosférického tlaku vzduchu a rychlosti a směru větru v terénu.
V rámci projektu bylo ve vybraných částech Prahy naplánováno doprovodné měření, které bude sloužit k ověření a vylepšení softwarových nástrojů mikroměřítkového modelování meteorologie a kvality ovzduší ve městě (tj. modelování v prostoru o velikosti jednotek metrů).
Projekt TURBAN zkoumá kvalitu ovzduší a tepelný komfort ve městech pomocí modelů s rozlišenou turbulencí na úrovni uličních kaňonů. Práce v roce 2021 se zaměřovaly hlavně na vybudování a kalibraci měřící sítě senzorů v centru Prahy, přípravu a zdokonalování modelu a pomocných modelových nástrojů, podrobný návrh experimentů pro validaci modelu a citlivostní studie včetně návrhu modelových domén a konfigurace modelu a na získávání a zpracování vstupních dat. Abychom sladili náš výzkum a experimenty s hlavními uživateli výsledků, naše plány byly průběžně konzultovány s magistráty zapojených měst a jejich městských částí. I přes komplikace způsobené omezením kvůli Covidu-19, proběhla většina plánovaných činností podle plánu.
Projekt byl prezentován na konzultačním setkání řešitelů vybraných výzkumných projektů v oblasti adaptace hl. m. Prahy na klimatickou změnu v prostorách Pražského Inovačního Centra. Účastníci byli seznámeni s náplní a hlavními cíli projektu, připravovanými pracemi v následujících měsících a rozsahu předpokládaných scénářů.
V říjnu 2021 se na Ústavu informatiky AV ČR uskutečnila monitorovací návštěva projektu TURBAN. Návštěvy se zúčastnili konzultantky TA ČR Dominika Paclíková a Zuzana Dostálová, hlavní řešitel projektu Jaroslav Resler a členové jeho týmu, a zástupci českých partnerů projektu. Připravena byla prezentace aktuálního stavu realizace projektu, harmonogram plánovaných aktivit a rozdělení těchto aktivit mezi partnery projektu.
Postupně byly detailně představeny všechny dílčí aktivity projektu a práce, které již proběhly:
Poslední dílčí úkoly projektu - fúze dat a srovnání LES a Gaussových modelů - se budou dle plánu realizovat od roku 2022. Monitorovací návštěva proběhla v pořádku a byla kladně hodnocena.
Projekt TURBAN (Turbulent-resolving urban modeling of air quality and thermal comfort – Modelování kvality ovzduší a tepelného komfortu s rozlišenou turbulencí v městském prostředí) byl navržen v rámci první veřejné soutěže Programu na podporu aplikovaného výzkumu, experimentálního vývoje a inovací KAPPA.
Tento program je zaměřen na posílení rozvoje znalostí v aplikovaném výzkumu prostřednictvím mezinárodní spolupráce s partnery z ČR a z Norska, Islandu a Lichtenštejnska. Zprostředkovatelem programu v ČR je Technologická agentura ČR. První veřejná soutěž programu proběhla v období 01/2019 – 02/2020, projekt TURBAN v této soutěži uspěl a od 1. 1. 2021 byla zahájena jeho realizace.
Jedná se o tříletý projekt, zaměřený na řešení problematiky turbulentního atmosférického proudění uvnitř městské zástavby a vývoj pokročilých nástrojů k hodnocení tepelného komfortu a kvality ovzduší ve městech. Výsledky projektu bude možné využívat při přípravě opatření pro redukci tepelné zátěže a znečištění ovzduší ve městech.
Hlavním řešitelem projektu je Ústav informatiky Akademie věd ČR, norským partnerem je Nansen Environmental and Remote Sensing Centre v Bergenu. Spoluřešiteli projektu jsou organizace zaměřené na meteorologické modelování a hodnocení kvality ovzduší – Český hydrometeorologický ústav, Katedra fyziky atmosféry na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy a ATEM – Ateliér ekologických modelů, s. r. o. Aplikační část, týkající se výstupů pro potřeby městské správy a územního plánování, je koordinována s Magistrátem hl. m. Prahy, Institutem plánování a rozvoje hl. m. Prahy, Bergen kommune (správou města Bergen), Port of Bergen a zpracovateli územně plánovacích dokumentací.