In de stad kan het klimaat anders zijn dan op het platteland. In Rotterdam hebben ze op een warme zomerdag temperaturen gevonden die wel 8 graden hoger waren dan op het omringde platteland. Op een warme zomerdag kan dit de stad minder aantrekkelijk maken om er te verblijven en in woonwijken kan het 's nacht zorgen voor zwoele zomernachten waardoor we een slechte nachtrust krijgen. Daar de verwachting is dat, door de globale klimaatverandering ,dit effect in de toekomst alleen maar erger zal worden is het de moeite waard om hier aandacht aan te besteden.
De stad wordt warmer dan het platteland doordat met name grote stenen gebouwen en verharde wegen, pleinen en trottoirs de ingestraalde zonnewarmte absorberen. De steenmassa gaat op zijn beurt deze warmte weer uitstralen waardoor de lucht niet alleen door de zon opgewarmd wordt maar ook door de stenen gebouwen en bestrating.
Groengebieden daarentegen nemen maar weinig zonnewarmte op. De zonnewarmte wordt voor een groter deel weerkaats. Daarnaast koele groengebieden, die op voldoende vochtige grond staan, de lucht af door verdamping van water via de bladeren. Voor het verdampen van water is warmte nodig en deze warmte wordt ontrokken aan de lucht.
De Hittekaart van Amersfoort
Aan de hand van deze principes heeft de gemeente Amersfoort in kaart gebracht welke gebieden in de stad gevoelig zijn voor hitte stress. Op de kaart zijn dit de oranje/rode gebieden. In deze gebieden is er veel bestrating en staan er veel gebouwen. Tegelijkertijd is er weinig groen en staan er nauwelijks bomen. In de groene gebieden op de kaart is het relatief koel op een warme zomerdag door de grote hoeveelheid begroeiing. Dit groen geeft naast schaduw en weerkaatsing van zonnewarmte ook, als het groen voldoende water kan opnemen uit de grond, verdamping waardoor de lucht gaat afkoelen. De witte gebieden zitten tussen deze twee gebieden in en worden neutrale gebieden genoemd. De meeste woonwijken in Amersfoort zijn wit gekleurd omdat er naast de grote hoeveelheid huizen en bestrating ook redelijk wat groen is en er bomen staan. De blauwe gebieden zijn water. Als het water steeds ververst wordt en daardoor fris blijft geeft dit een verkoelend effect.
Het gedachten experiment
Daarom wil ik met jullie een gedacht experiment doen om te kijken wat er gebeurt met de temperatuur als de lucht die opgewarmd wordt boven een hitte eiland zich verplaats naar een gebied wat neutraal is en vervolgens een gebied ingaat waar veel groen staat met een vochtige bodem. In deel 2 van dit blog zal ik dan, als we voldoende meetwaarden hebben, kijken of de meetwaarden het gedachten experiment bevestigen dan wel ontkrachten. Voor het gedachten experiment heb ik het gebied van Amersfoort uitgekozen van het industriegebied 'De Isselt', woonwijk 'Jericho', groengebied 'Het Moerasje' en een deel van de woonwijk 'De Koppel'.
Het is aan het eind van de middag op een warme zomerdag met windkracht 3 (15 km/uur) uit westelijke richting en we stijgen op met een luchtballon bij de BCC aan de Amsterdamse weg om samen met de wind over het meetgebied te vliegen. Vlieg je mee over het meetgebied??
Het industriegebied is bijna alleen maar verhard gebied is. Je ziet daken, wegen en parkeerplaatsen en alleen een enkel plukje gras en hier en daar een boom. Naar verwachting is de bodem hier erg droog. Bij een regenbui wordt het regenwater direct via de putten in het wegdek en de regengoten aan de daken afgevoerd in de riolering. Door het lage vochtgehalte van de bodem zal het weinige groen dat hier al staat waarschijnlijk nauwlijks water kunnen verdampen.
Door de opgewarmde gebouwen en de afwezichheid van verkoeling door verdamping van water zal de lucht boven het industriegebied dus langzaam opwarmen doordat het langs al die warme gebouwen en bestrating strijkt.
Op de Hittekaart is dit gebied dan ook als oranje/rood geclassificeerd wat betekent dat het hier warmer is dan gemiddeld.
De rode lijn in de grafiek, te zien in de rechter bovenhoek van het filmpje, die de temperatuur aangeeft, loopt dan ook langzaam op. Warme lucht kan meer water bevatten, hierdoor zal de relatieve luchtvochtigheid, een percentage van de maximale hoeveelheid water die de lucht kan bevatten, dalen.
De blauwe lijn in de grafiek, die de relatieve vochtigheid aangeeft, zakt dan ook langzaam. De lucht zal een maximale temperatuur bereiken als we het industriegebied 'De Isselt' verlaat bij het afval brengpark van de ROVA, het enige park in Amersfoort zonder bomen, en de Eem oversteken.
Doordat de lucht even over het koelere water strijkt en er wat water zal verdampen, zal de temperatuur een klein dipje geven en de luchtvochtigheid iets stijgen. Echter de contacttijd en het contactoppervlakte tussen het water en de warme lucht is zeer gering waardoor dit effect minimaal zal zijn.
Vervolgens waait de lucht over de woonwijk 'Jericho', een neutraal gebied. Hier zal de opwarming door de bestrating en de huizen gecompenseerd worden door de verdamping van water door de groene tuinen en de enkele bomen die er staan. De luchttemperatuur zal ongeveer gelijk blijven echter, t.g.v. de verdamping zal de relatieve lucht vochtigheid langzaam toenemen.
Vervolgens komt de lucht aan bij de Hooglandse dijk en betreed het natuurgebied 'Het Moerasje'. De naam van dit gebied doet vermoeden dat de bodem hier veel vocht bevat waardoor het groen makkelijke water kan verdampen. De lucht zal hierdoor afkoelen, de relatieve vochtigheid zal sterk toenemen door enerzijds de daling van de luchttemperatuur en anderzijds de toename van de hoeveelheid waterdamp in de lucht t.g.v. de verdamping.
Als de lucht het groengebied verlaat komt het weer in neutraal gebied, woonwijk 'De Koppel'. Ondanks dat de Hittekaart van Amersfoort hieraan een stadsklimaat met hogere tempraturen toekent (licht geel) dan aan woonwijk 'Jericho' zou, volgens dit gedachten experiment, de temperatuur in 'De Koppel' lager zijn dan in 'Jericho' door de afkoeling tijdens het passeren van het groengebied. De luchtvochtigheid in 'De Koppel' zal hoger zijn dan in 'Jericho' ten gevolge van het verdampte water.
Voor de nachtelijke omstandigheden zal het beeld waarschijnlijk beter overeenkomen met de Hittekaart zoals opgesteld door de gemeente Amersfoort. Zeker tijdens warme zomernachten gaat de wind vaak liggen en is het 's nachts praktisch windstil. De gebouwen en de bestrating, die overdag flik zijn opgewarmd, zullen s nachts deze warmte weer uitstralen en de lucht opwarmen. Echter bij windstil weer zal deze lucht blijven 'hangen' en niet zo snel van het ene klimaatgebied verplaatsen naar het aanliggende klimaatgebied.
De figuur hiernaast geeft nog eens voor de situatie overdag maar ook voor de nachtelijke situatie hoe de temperatuur en de luchtvochtigheid zich ontwikkeld voor het gekozen meetgebied en omstandigheden zoals beredeneerd vanuit het gedachten experiment.
Om zekerheid te krijgen of dit gedachten experiment klopt willen we de temperatuur en de relatieve luchtvochtigheid gaan meten op een aantal punten in het hierboven aangeduide meetgebied op een warme zomerdag bij een licht bries uit het westen.
Hoe gaan we verder
In deel 2 zullen we de uitkomsten van de metingen bespreken en verifiëren in hoeverre dit gedachten experiment de meetwaarden kan verklaren. Ook zal het begrip gevoelstemperatuur, hitte index als we over het effect van warmte praten, behandeld worden en kijken we hoe die verloopt in relatie tot de gemeten temperatuur en de gemeten luchtvochtigheid. Het kan namelijk zomaar zijn dat een afname van temperatuur door verdamping maar weinig invloed heeft op hoe wij als mens, dier of plant de temperatuur waarnemen t.g.v. de toename van de luchtvochtigheid. De definitie van de hitte index houdt hier rekening mee.
Wat kunnen we met deze gegevens doen voor onze stad Amersfoort
Als de metingen het gedachten experiment bevestigen zou een mogelijke verder volg kunnen zijn dat we het gedachten experiment vertalen naar een simpel rekenmodel waarmee we kunnen uitrekenen hoe je de effecten van hitte eilanden, de verdamping in groengebieden, en het transport van warme en vochtige lucht door de wind kan uitrekenen. In dit rekenmodel kunnen we ook het verschil meenemen tussen de lichte staalbouw met een kleine buffer capaciteit, zoals veel gebruikt wordt bij de bouw van loodsen op het industriegebied 'De Isselt', en de veel zwaardere betonbouw met een grote buffer capaciteit zoals we die zien bij de kantoor- en woningbouw in de Amersfoortse Poort en het Eemplein. Vooral bebouwing met een grote warmte buffer capaciteit kan aan het eind van een lange warme periode volgens de theorie een desastreus effect hebben op de nachtelijke temperaturen.
Het ultieme doel is dan om, aan de hand van een simpele simulatie model, advies te kunnen uitbrengen aan ondernemers, bewoners en het gemeente bestuur hoe we het meest effectief het negatieve effect van hitte eilanden kunnen bestrijden. Maar voordat we zover zijn, zijn we zomaar weer een paar jaar verder.
Wordt vervolgd.