22.5. Ilmastotiedot – mittaus ja skenaariot,

Uudisrakentamisen ratkaisut rakennuksissa

(Frame-hankkeen loppuseminaari)

Ilmastotiedot – havainnot

ja skenaariot

Energiatehokkuudesta liiketoimintaa

Helsinki, Paasitorni, 22.5.2012

Kirsti Jylhä

Ilmatieteen laitos

=> Nykyisen ilmaston sääaineistot

Esityksen sisältö

=> Tulevaisuuden ilmaston sääaineistot

• Johdanto

• Ilmastotiedot - havainnot

• Ilmastotiedot - skenaariot

• Yhteenveto / lopuksi

Ilmatieteen laitoksen päätoimipaikka

Helsingin Kumpulassa Dynamicum-toimitalossa

• 660 henkilötyövuotta • 60 % korkeakoulututkinto

• 17 % tutkijakoulutus

Henkilökunta:

Muut toimipisteet:

• Sodankylä (Lapin ilmatieteellinen

tutkimuskeskus)

• Tampere (Lento- ja sotilassääpalvelu)

• Kuopio (Ilmatieteellinen tutkimus ja

Lento- ja sotilassääpalvelu)

• Rovaniemi (Lento- ja sotilassääpalvelu)

Budjetti: 68.9M€

4

Ilmatieteen laitos:

liikenne- ja viestintäministeriön

alainen palveluja tutkimuslaitos

Perustettu v. 1838, nykyinen nimi vuodesta 1969.

Toiminta-ajatus:

• Tuotamme laadukasta havainto- ja

tutkimustietoa niin ilmakehästä kuin

meristä

• Tuotamme havainto- ja tutkimus-

tiedosta palveluja yleisen turvallisuuden

sekä ihmisten ja ympäristön

hyvinvoinnin lisäämiseen

• Noudatamme valtioneuvoston

turvallisuusstrategiaa

Ilmastonmuutoksen tutkimusyksikkö

Kasvihuonekaasujen ja

pienhiukkasten

mittauksia Pallaksella

Kuva. Annalea Lohila

~ 90 henkeä,

prof. Ari Laaksonen Ilmastotutkimus ja

-sovellutukset

Ilmaston ja sään yhteis-

kunnalliset vaikutukset

Pienhiukkaset ja

ilmasto

Ilmakehän säteily

Ilmastomallinnus

Kasvihuonekaasut

Ilmastokeskus

Ilmasto on sään tilasto

• Ilmastotilastoja lasketaan 30 vuoden jaksoissa:

keskimääräiset arvot, tyypilliset olosuhteet

=> Rakennusten energialaskennan ilmastolliset testivuodet

Ilmasto on sään tilasto

• Ilmastotilastoja lasketaan 30 vuoden jaksoissa:

keskimääräiset arvot, tyypilliset olosuhteet

vaihtelu

ääri-ilmiöt

A. Jokela

=> Rakennusfysikaalisten referenssivuosien sääaineistot

http://ilmatieteenlaitos.fi/rakennusten-energialaskennan-testivuosi

Vapaasti käytettävissä

esim. tuotekehityksessä

ja suunnittelu- ja

konsulttitoimistoissa

Town Energy Balance (TEB)

(http://www.cnrm-game.fr/spip.php?article199&lang=en)

Valittujen testivuosien tunnittaiset sääaineistot

a) nykyisessä ilmastossa sekä

b) vuosia 2030, 2050 ja 2100 vastaavassa

tulevaisuuden ilmastossa

Sääaineistot energialaskennan testivuoden

TRY2012 sekä rakennusfysikaalisten

testivuosien määrittämistä varten

*Syksy 1979 mukana rakennusfysiikkaa varten


Esityksen sisältö


• Johdanto




Ilmastollisesti edustava

havaintopaikka kuvaa

paikkakunnan yleistä ilmastoa

=> mittarit pyritään sijoittamaan

avoimelle kasvuston ympäröimälle

kentälle.

http://ilmatieteenlaitos.fi/saahavainnot

Säähavainnot Lämpötila

Tuulen nopeus

ja suunta

Sademäärä

Auringon säteily

Akustinen mittaus Tuuliviiri ja kuppianemometri pyranometri

Referenssivuosien määrittämistä

varten:

- Ilman lämpötila

- Ilman suhteellinen kosteus

- Auringon kokonaissäteily

(ns. globaalisäteily

= haja+suora säteily)

- Auringon hajasäteily

- Tuulen suunta ja nopeus

- Sademäärä

Helsinki-Vantaa Jokioinen

Jyväskylän lentoasema Sodankylä, LIT

• 4 vyöhykettä, 3 paikkakuntaa: Vantaa => vyöhykkeet I-II, Jyväskylä => vyöhyke III, Sodankylä => vyöhyke IV)

• 30 vuoden säätietokannasta valittiin kullekin kuukaudelle ja paikkakunnalle kolme keskimääräisintä ehdokaskuukautta <= lämpötilan ja auringon kokonaissäteilyn frekvenssijakaumat

• Kuukausi, joka on tuulen ja kosteuden suhteen keskimääräisin, valittiin testivuoden kuukaudeksi kyseisellä paikkakunnalla

Kalamees T., Jylhä K., Tietäväinen H., Jokisalo J.,

Ilomets S., Hyvönen R., Saku S., 2012:

Development of weighting factors for climate

variables for selecting the energy reference year

according to the EN ISO 15927-4 standard.

Energy and Buildings,

doi:10.1016/j.enbuild.2011.11.031, in press.

Rakennusten energialaskennan testivuosi TRY2012

– Miten se tehtiin?

Rakennusfysikaaliset testivuodet

– Miten ne valittiin?

• 120 vuoden sääaineisto:

30 vuotta (1979−2009) x 4 paikkakuntaa

(Vantaa, Jokioinen, Jyväskylä ja Sodankylä)

• Juha Vinha (TTY) tässä istunnossa klo 15-15.30:

”Ilmastonmuutoksen ja lämmöneristyksen lisäyksen vaikutukset

vaipparakenteiden kosteustekniseen toimintaan

- Frame-hankkeen tulokset”

• Jokioisten säähavainnot v. 2004

• Vantaan säähavainnot v. 2007

• TTY: 90 % kriittisyystason mukaiset vuodet jatkotarkasteluihin

Energialaskennan testivuosi TRY2012 (vyöhykkeet I-II)

ja rakennusfysiikan testivuosi 2007 (Vantaa)

Vuosi 2007 oli harvinaisen lämmin

(vain helmikuu kylmä)

Energialaskennan testivuosi TRY2012 (vyöhykkeet I-II)

ja rakennusfysiikan testivuosi 2004 (Jokioinen)

Vuosi 2004 oli vähän

keskimääräistä lämpimämpi

Rakennusfysiikan testivuodet

2004 (Jokioinen) ja 2007 (Vantaa):

sademäärät

Vuonna 2004 satoi runsaasti,

erityisesti kesällä.


keskimääräistä lämpimämpi.

Tammikuu 2004 oli sateinen koko

maassa, erityisesti Etelä- ja Länsi-

Suomessa.




Esityksen sisältö


• Johdanto



• Lopuksi / yhteenveto

30-vuotisaineistot vuosien 2030, 2050 ja 2100 arvioidussa

ilmastossa

Ilmastonmuutosennusteet

MENETELMÄ:

Muokataan havaittuja hetkellisiä sääsuureiden arvoja

ilmastomallien ennustamaa muutosta vastaaviksi

=> arvioitua uutta ilmastoa kuvaavat “säähavainnot”

TAVOITTEET:

• Säilyttää realistinen sään ajallinen vaihtelu päivästä

ja vuorokauden ajasta toiseen

• Saatu tuleva ilmasto on tilastollisilta ominaisuuksiltaan

sopusoinnussa ilmastomallien ennustamien muutosten kanssa

• Tulevia ilmastonmuutoksia arvioidaan fysiikan lakeihin

pohjautuvien mallien avulla;

mallit simuloivat ilmastojärjestelmän (ilmakehä, meret, jää ja

lumi, maan pintakerros) toimintaa.

• Ilmastonmuutosmallit muistuttavat sääennustusmalleja,

mutta niiden avulla pyritään laskemaan keskimääräisiä ilmasto-

olosuhteita vuosikymmenien ja vuosisatojen aikaskaalassa.

Mihin arviot ilmaston muuttumisesta perustuvat?

Ilmakehän mallinnus

= Tärkeä tutkimuksen ja

palvelujen tuottamisen

apuväline.

• Ilmastomallit

• Säänennustusmallit

• Leviämis-, kulkeutumis-

ja ilmakemiamallit

Havaittu ilmasto

Tuleva ilmasto

2000 2100

Ilmasto vaihtelee

luonnostaan

Mallittamiseen liittyy

epävarmuutta

Päästöt riippuvat

ihmiskunnan tulevista

toimista

EPÄVARMUUKSIEN SUURUUS:

Lähi-tulevaisuus

Vuosisadan loppu

Luonnollinen vaihtelu + +

Mallit (+) ++

Päästöskenaariot ++ Lähde: Jouni Räisänen (HY)

Miksi tulevaa ilmastoa ei voi ennustaa tarkasti?

Päästöskenaariot ja kasvihuonekaasujen pitoisuudet

• Ihmisten aiheuttaman ilmastonmuutoksen eteneminen riippuu

erityisesti päästöjen ja kasvihuonekaasujen pitoisuuksien tulevasta

kehityksestä.

• Ilmastonmuutoksen ennakointia varten on laadittu vaihtoehtoisia

ihmiskunnan toimintaa kuvaavia kehityskulkuja eli skenaarioita.

• Kehityskuluissa otetaan huomioon energiankulutus, väestönkasvu

ja maankäytön muutokset, ja niiden perusteella arvioidaan

kasvihuonekaasujen päästöjä.

IPCC:n seuraavan

arviointiraportin (AR5)

myötä uudet kasvihuone-

kaasuskenaariot

(RCP, Representative

Concentration Pathways)

Ilmakehään kertyvä ylimääräinen CO2 poistuu hitaasti ilmakehästä

Toiveikas ”vähennämme päästöjä” –skenaario (B1)

Hiilidioksidipäästöt Hiilidioksidipitoisuudet

“Päästöjen kasvu saadaan taitettua” –skenaario (A1B)

Pessimistinen ”emme tee mitään” –skenaario (A2)

A2

A1B

B1

Vuoden keskilämpötila kohoaa

Lämpötilan vuosikeskiarvon muutos, Vantaa

Havainnot ja skenaariot

(Gt C

/vu

osi)

Päästöskenaario

0

10

20

30

2000 2050 2100

Värit: eri kasvihuone-

kaasuskenaariot

Käyrät: muutoksen paras

arvio (19 ilmastomallin

antama keskiarvo)

A2

• Lämpenemisen keskimääräinen nopeus ~0.4±0.1°C/10 v

kaikissa skenaarioissa noin vuoteen 2040 saakka.

v. 2007

• Talvet lämpenevät enemmän kuin kesät

• Myöhemmin erot eri ilmastoskenaarioiden välillä kasvavat ja

suurimpien päästöjen skenaarioissa muutokset ovat jo huomattavia.

Talvet lämpenevät enemmän kuin kesät

Toisaalta myös luontainen vaihtelu vuodesta toiseen suurempaa

talvella kuin kesällä

Muutoksen paras arvio (19 ilmastomallin antama keskiarvo)

A2

Sateet (vetenä/lumena/räntänä) lisääntyvät etenkin talvella

• Sateen intensiteetti-indeksi (= keskimääräinen sademäärä niinä päivinä,

jolloin on satanut vähintään 1 mm) suurenee kaikkina kuukausina.

• Vuotuiset sadepäivät (≥ 1 mm/vrk) lisääntyvät

(kesällä muutokset vähäisiä, suuntakin epävarma)

Sadepäivien määrän muutos (%)

Jyväskylä

2100

Rakennusfysiikan testivuodet tulevaisuudessa

2004 (Jokioinen) ja 2007 (Vantaa):

sademäärät

Vuonna 2004 satoi runsaasti,

erityisesti kesällä.


keskimääräistä lämpimämpi.

Tammikuu 2004 oli sateinen koko

maassa, erityisesti Etelä- ja Länsi-

Suomessa.



Lämpötila (°C) Suhteellinen kosteus (%)

Tuulen nopeus (m/s) Tuulen suunta (°)

Jyväskylä

1980-2009

noin v. 2100

Su

hte

elli

ne

n fre

kve

nssi (%

) S

uh

tee

llin

en

fre

kve

nssi (%

)

Su

hte

elli

ne

n fre

kve

nssi (%

) S

uh

tee

llin

en

fre

kve

nssi (%

)

Suhteellinen

kosteus

lisääntyy

hieman

Tuulet

voimistunevat

hieman

Lännen-

puoleiset

tuulet

Lämpötilat

kohoavat


Esityksen sisältö


• Johdanto




Säämuuttujat yksikköineen (tunnittaiset aineistot):

• lämpötila (°C)

• suhteellinen kosteus (%)

• tuulen nopeus (m/s)

• tuulen suunta (1…360 astetta)

• auringon kokonaissäteily (W/m2)

• auringon hajasäteily vaakapinnalle (W/m2)

• suora säteily sädettä vastaan kohtisuoralle pinnalle (W/m2)

• sateen intensiteetti (mm/h)

Yhteenveto 1: testivuosien säämuuttujat

http://ilmatieteenlaitos.fi/rakennusten-energialaskennan-testivuosi

http://ilmatieteenlaitos.fi/rakennusfysiikan-ilmastolliset-testivuodet

Yhteenveto 2: odotettavissa olevat muutokset

Talvella enemmän ja suurempia muutoksia kuin kesällä:

lämpötila kohoaa; keskihajonta pienenee talvella

sademäärä kasvaa selvästi, vesisateiden osuus suurenee,

poutapäivät harvenevat

ilman suhteellinen kosteus lisääntyy hieman

auringonsäteily vähenee hieman kevättalvella

tuulet voimistunevat hieman ja suunta muuttuu lännenpuoleisemmaksi.

Kesäpuolella pienemmät muutokset:

lämpötila kohoaa, mutta vähemmän kuin talvella

muissa suureissa muutokset pieniä.

EPÄVARMUUSTEKIJÖITÄ:

ilmastomallitulosten välillä eroja (nyt tarkasteltu mallien keskiarvoja)

tulevat päästöt =? (nyt tarkasteltu suurien päästöjen A2-skenaariota)

sade- ja poutajaksojen pituudet ja määrät (nyt otettu huomioon

sadepäivien lukumäärän, sateen intensiteetti-indeksin ja keskimääräisen

sademäärän muutokset)

Ilmatieteen laitoksen Ilmastokeskus

• Tavoitteena vastata hallinnon, elinkeinoelämän ja kansalaisten ilmastoon ja sen muutokseen liittyvään kasvavaan tietotarpeeseen.

• Ilmastokeskus tuottaa tietoa ja palveluja menneestä, nykyisestä ja tulevasta ilmastosta.

"Miten väistämättömään ilmastonmuutokseen voidaan varautua?" –

yhteenveto suomalaisesta sopeutumistutkimuksesta -raportti (MMM)

IL:n operatiivisen sääennustusmallin (HARMONIE; 2,5 km erotuskyky)

osana simuloidaan ilmakehän ja pinnan vuorovaikutuksia (SURFEX-malli)

laskien kaupunkialueen energiatasetta (Town Energy Balance, TEB)

Lisätietoja: Carl Fortelius (IL)

http://www.cnrm.meteo.fr/surfex

Kiitos!

Yhteystiedot: [email protected]

Auringon säteily vähenee hieman kevättalvella



antama keskiarvo)

Vantaa, vertailujaksona 1980-2009

Suora säteily sädettä vastaan

kohtisuoralle pinnalle Hajasäteily

Käyrät: kokonaissäteilyn muutoksen parhaasta arviosta

(18 ilmastomallin keskiarvo) muodostetut skenaariot

v. 2100

v. 2050

v. 2030

Mu

uto

s (

W/m

2)

Mu

uto

s (

W/m

2)

Suhteellinen kosteus lisääntyy hieman talvella

Vantaa, vertailujaksona 1980-2009

Su

ht. k

oste

ud

en

(%

) m

uu

tos

Kuukausi (G

t C

/vu

osi)

Päästöskenaario

0

10

20

30

2000 2050 2100

A2

v. 2100

v. 2050

v. 2030



antama keskiarvo)

Business

22.5. Ilmastotiedot – mittaus ja skenaariot,