Meteorology, atmospheric physics and dynamics (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Ortelius classification: Climatology
Panel
Earth sciences 2
Department or equivalent
Department of Climatology and Landscape Ecology (University of Szeged)
Starting date
2012-01-01
Closing date
2015-06-30
Funding (in million HUF)
11.361
FTE (full time equivalent)
2.28
state
closed project
Summary in Hungarian
A vizsgálat keretében fő célom, hogy a városklimatológiai kutatásokban gyakran használt égboltláthatóság (SVF) és a meteorológiában is alkalmazott felszínérdesség meghatározására egy olyan önállóan működő szoftveres módszert dolgozzak ki, amely alkalmas arra, hogy az épületeket és növényzeti adatokat is tartalmazó felszínadatbázis alapján végezzen automatizált (GIS szoftverektől függetlenül) számításokat. Napjainkban több hasonló szoftveres megoldás is ismeretes, azonban ezeknél a tanszékünkön már részben (GIS szoftver keretében) kifejlesztett, vektoros módszerek, vizsgálataim alapján pontosabbak. A növényzet figyelembevétele fontos kérdés, mivel a városi tetőszint réteg sugárzási folyamatait, valamint a városok feletti légáramlási viszonyokat nem csak az épületek befolyásolják, hanem a kiterjedt lombozattal rendelkező fás szárú vegetáció is. Az eddigi módszerek erre mind az SVF, mind pedig a felszínérdesség esetében csak részmegoldásokat kínáltak, ezért egy olyan módszer kidolgozása, ami ezt a hiányosságot megoldja, nemzetközi szinten is jelentős előrelépés lenne. A cél eléréséhez szükséges még egy olyan eljárás kidolgozása is, amivel légifelvételek alapján lehetséges a számításokhoz szükséges adatbázis költséghatékony létrehozása. Ezzel az új eljárással az SVF és a felszínérdesség felmérését tervezem évszakos bontásban több alföldi városban, hogy az SVF és a városi hősziget intenzitás, valamint a felszínérdesség és a városi légáramlások szezonális kapcsolatait is elemezzem.
Summary
The main aim of this study is to develop a new calculation method for the Sky View Factor (SVF) which is a commonly used parameter in urban climate studies, and for the surface roughness which is applied furthermore in meteorology. This new standalone software method will use a database which contains building and vegetation data. Recently several similar methods are known, however the vector based methods that we partly developed in our department (in a GIS script language) gives more accurate result. The consideration of the vegetation is crucial, because the 3D geometrical configuration plays an important role in regulating long-wave radiative heat loss and the flow conditions over the urban canopy layer, and the tree crowns is an important part of this configuration. The existing methods provide only partly proper solution to take into account the effects of the vegetation for the calculations. Thus a method calculating surface roughness and SVF based on these data could be a remarkable advance even in international context too. Achieving of this goal a new method is needed to be developed for the cost effective creation of the necessary database using aerial photographs. Finally I intend to calculate the seasonal SVF and surface roughness values in several cities in the Great Hungarian Plain in order to reveal the seasonal differences of the connections between the SVF and the urban heat island intensity as well as between the surface roughness and the urban flow.
Final report
Results in Hungarian
A projekt célja egy új módszer kidolgozása volt, amellyel két fontos paraméter (égboltláthatóság, felszínérdesség) eddigieknél pontosabb kiszámítása lehetséges. Az égboltláthatóság fontossága abban áll, hogy befolyásolja a városi területek éjszakai lehűlését, így a városi hősziget kialakulásának leírásához fontos információt szolgáltat. A felszínérdesség a felszín szélsebesség módosító hatását jellemzi, ismeretében kiszámítható a szélsebesség különböző magasságokban. A városklíma kutatásokon túl alkalmazható például szélerőművek tervezésénél vagy akár időjárás előrejelző modellekben is. Az új számítási módszer szoftveres implementációja JAVA nyelven készült, így platform független. A szükséges GIS műveleteket integráltan tartalmazza, tehát használatához nem szükséges költséges térinformatikai szoftverek beszerzése. A szoftver a számítások elvégzéséhez épületeket és növényzeti adatokat is tartalmazó felszínadatbázist alkalmaz. A létrehozott szoftver szabadon elérhető és a kapott visszajelzések alapján több példa is volt rá az elmúlt időszakban, hogy alkalmazott kutatásokkal és területi tervezéssel foglalkozó kutatók használták (pl. Szerbia, Csehország, Franciaország, Kína). A projekt keretében a módszertani fejlesztésen túl részletes adatbázist hoztunk létre Szeged, Debrecen, Eger, Budapest területén. Ez az adatbázis és a kifejlesztett szoftver lehetőségét teremtett további vizsgálatokhoz pl. a Lokális Klímazónák térképezése.
Results in English
The aim of the project was to develop a new method for sky view factor and surface roughness calculation. The sky view factor regulates the nocturnal cooling process thus it defines the urban heat island phenomenon. The surface roughness describes the drag of the surface and with this the wind profile can be estimated. In the frame of the project a standalone software method was developed. With this the sky view factor and the surface roughness can be calculated using urban building and tree database. The method implemented in JAVA language, and all of the necessary GIS functions are included to it. The software is freely available and there are several examples in recent years for its application in the field of spatial planning and applied research (eg. Serbia, Czech Republic, France, China). Additionally to the methodological part the project concentrated also on the establishment of detailed urban database in several cities (Szeged, Debrecen, Eger, Budapest). The obtained database and the developed software method were a good basis for other research such as the calculation of Local Climate Zones.
Lelovics E, Gál T, Unger J: Mapping Local Climate Zones with a vector-based GIS method, In: Gavril Pandi, Florin Moldovan (szerk.) Air and Water Components of the Environment. Konferencia helye, ideje: Cluj-Napoca, Románia, 2013.03.22-2013.03.23. Cluj-Napoc, 2013
János Unger, Enikő Lelovics, Tamás Gál: Development and application of GIS methods for Local Climate Zone mapping in and around Szeged, Hungary, In: Dr Pajtókné dr Tari Ilona, Dr Tóth Antal (szerk.) Változó Föld, változó társadalom, változó ismeretszerzés 2013: A megújuló erőforrások szerepe a regionális fejleszté, 2013
Gál T, Unger J: Calculation of the aerodynamical roughness parameters using building and tree-crown database, In: Dr Pajtókné dr Tari Ilona, Dr Tóth Antal (szerk.) Változó Föld, változó társadalom, változó ismeretszerzés 2013: A megújuló erőforrások szerepe a regionális fejleszté, 2013
Gál T: Calculation of the roughness length parameters with a new method in medium sized cities, In: IGU 2014: International Geographical Union Regional Conference: Book of Abstracts. Konferencia helye, ideje: Kraków, Lengyelország, 2014.08.19-2014.08.22. Paper 0589., 2014
Gál T: New methods for urban surface parameter calculation, In: Neda Mimica Dukić; Dejan Filipović; Slavoljub Dragićević; Stevan Savić; Milan Radović; Vanja Dragićević; Dragan Milošević; Aleksandar Petrović; Ivan Novkov, 2014
Skarbit N, Gál T: Urban surface parameter (SVF, roughness) calculation using 3D urban database, ICUC9 - 9th International Conference on Urban Climate jointly with 12th Symposium on the Urban Environment, 2015
