Experimental Urban Heat Island Research of Four Biggest Polar Cities - PowerPoint PPT Presentation

Experimental Urban Heat Island Research of Four Biggest Polar Cities in Northern Hemisphere Экспериментальные исследования островов тепла городов Арктической зоны РФ : методика и первые результаты Pavel Konstantinov , Alexander Baklanov, Mikhail Varentsov, Evgenia Kukanova, Irina Repina, Sergey Shuvalov, Timofey Samsonov CITES-2015, June 26-June 30 2015, Tomsk, Russia

Urban Heat Island (UHI) Picture taken from http://www.monument-info-search.co.uk

UHI Research history Luke ¡Howard ¡and ¡The ¡Climate ¡of ¡London ¡ Luke ¡Howard ¡ ¡ (1772-­‑1864)

Moscow’s 2010 heat wave Tmax=38,1 C The exceptional heat over such a long duration, combined with poor air quality from wildfires increased deaths by at least 56,000 in Moscow (NOAA,2010)

World’s ¡biggest ¡polar ¡cities ¡(тор-­‑5) ¡: ¡ ¡ 1. MURMANSK ¡(RUSSIA) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 302 ¡000 ¡people ¡ 2. NORILSK ¡(RUSSIA) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 177 ¡000 ¡people ¡ 3. VORKUTA ¡(RUSSIA) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 64 ¡000 ¡people ¡ 4. TROMSO ¡(NORWAY) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 61 ¡000 ¡people ¡ 5. APATITY ¡(RUSSIA) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 59 ¡000 ¡people ¡ ¡

Research ¡area ¡(4 ¡expeditions) ¡ ¡ Murmansk ¡ ApaAty ¡ Moscow ¡ Vorkuta ¡ Norilsk ¡

Norilsk (December 2013)

In Norilsk all field measurements were produced during the polar night season

Murmansk (January-February 2014)

Apatity (January-February 2014)

Vorkuta (March 2014)

Main features of case-study: 1. First ¡ ¡complex ¡experimental ¡study ¡of ¡ temporal ¡and ¡spaAal ¡characterisAcs ¡of ¡ Urban ¡Heat ¡Island ¡in ¡4 ¡biggest ¡polar ¡ciAes ¡in ¡ the ¡world ¡(in ¡Russia). ¡ ¡ 2. For ¡obtaining ¡good ¡data ¡quality, ¡we ¡used ¡3 ¡ different ¡measurements ¡techniques ¡ 3. ¡ ¡ EvaluaAon ¡of ¡possible ¡economical ¡effect ¡of ¡ UHI ¡at ¡polar ¡city ¡heaAng ¡system ¡ ¡ ¡ ¡

Measurement techniques: StaAonary ¡AWS ¡ Mobile ¡measurements ¡ Low-­‑cost ¡sensors ¡(iBuYon) ¡ MTP-­‑5 ¡ ¡ Microwave ¡profiler ¡

Stationary and mobile AWS measurements Mobile ¡temperature ¡sounding ¡ (Davis ¡AWS ¡) ¡+ ¡GPS ¡tracker ¡ AWS ¡in ¡city ¡center ¡ ¡(Murmansk) ¡ AWS ¡rural ¡zone ¡ ¡(Murmansk) ¡

Measurements network ¡ ¡ Apatity Murmansk

Measurements network Vorkuta

Measurements network Norilsk

¡ Preliminary results ¡ ¡

Mobile ¡AWS ¡vs ¡iBuYon ¡sensors ¡ ApaAty ¡ ApaAty ¡ ¡ 29 ¡January, ¡nigh.me ¡ ¡31 ¡January, ¡day4me ¡ Murmansk ¡ ApaAty ¡ 30 ¡January, ¡evening ¡ 2 ¡February, ¡nigh.me ¡

UHI in Murmansk (max & mean)

UHI in Apatity (max & mean)

UHI in Vorkuta (max & mean)

UHI in Norilsk (max & mean)

Urban Heat Island dynamics, Apatity

Urban Heat Island dynamics, Murmansk

Potential economical effect Statistical ¡model ¡of ¡city ¡heating ¡system: ¡ Outside ¡air ¡temperature ¡ Hot ¡water ¡temperature ¡ Heat ¡producAon ¡ Fuel ¡(coal) ¡consumpAon ¡ Money ¡ ¡ Cost ¡of ¡1⁰C ¡error: ¡ • ApaEty ¡(686 ¡mWt): ¡≈1000 ¡€/day ¡ • Norilsk ¡( 2691 ¡mWt): ¡≈ ¡ 3900 ¡€/ ¡day ¡

Summary: 1. First temporal and spatial characteristics of Urban Heat Island in 4 polar cities (Murmansk, Norilsk, Vorkuta and Apatity) were obtained. 2. The different measurements techniques showed the similar results for every city. 3. Preliminary analysis showed that the nature of Urban Heat Island in every polar city is different and depends of geographical features of the city. 4. Economical effect of UHI in polar regions is very strong and the cost of 1 ⁰ C error can exceed 3900 € / day.

Thanks ¡for ¡your ¡attention… ¡

… and ¡be ¡careful ¡during ¡ ¡Arctic ¡research ¡ J ¡ J