Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

De klimatförändringar som vi står inför, kommer att kräva klimatanpassningar hos individer, organisationer och i våra samhällen på lokal nivå. På grund av klimatförändringarna kommer levnadsförhållandena för människan att förändras med bl.a. värmeböljor, som utgör en risk för människors och djurs hälsa samt välbefinnande. SMHI har skapat en klimatmodell som utgår ifrån Representative Concentration Pathways (RCP)-scenarier. Den ger en bild av hur klimatet kan komma att förändras på sikt baserat på strålningsdrivningen (skillnad mellan instrålning och utstrålningen i W/m2) som ger upphov till den globala uppvärmningen. Dessa förändringar kan lokalt motverkas genom lika stor strålningsdrivning i motsatt riktning. Syftet med den här rapporten är således att undersöka hur strålningsbalansen i Knivstas urbana miljö kan styras genom förändringar av albedo (reflektionsförmåga), för att tillse att Knivstas urbana temperatur inte ökar trots att Jordens temperatur gör det. Detta genom att ersätta nuvarande material på tak och markytor med material som reflekterar tillbaka mer solstrålning.
De RCP-scenarierna som rapporten utgår ifrån är RCP 8,5 och RCP 4,5. De lokala albedoförändringarna behöver därför vara minst 4,5 W/m2 respektive 8,5 W/m2 sett över hela området för respektive kategori och ersättningsmaterial. Rapporten har undersökt konsekvenserna av att ersätta svarta plåttak, orangea plåttak och gråa markytor med material som reflekterar mer solenergi för att kontrollera utomhustemperaturen i Knivsta tätort. Aluminium, kalkfärg och gröna tak undersökts som ersättningsmaterial.
För att temperaturen ska förbli samma, eller lägre, krävs att ersättningsmaterialet genererar en tillräckligt stor ökning i hur mycket solenergi som reflekteras tillbaka. Den här uppsatsen använder beräkningar av strålningsbalansen som definieras som summan av alla in- och utgående strålningsflöden. För att uppnå strålningsbalans krävs det att ersättningsmaterialet ger en ökning i strålningsdrivning som är minst lika med strålningsdrivningen som RCP-scenarierna ger upphov till. Detta innebär att förändringen av nettostrålningen måste vara lika med eller större än respektive RCP-scenario för att strålningsdrivningen på ersättningsmaterialet ska vara tillräckligt högt.
Beräkningarna i uppsatsen visar att för svarta plåttak genererar samtliga tre ersättningsmaterial tillräckligt stor ökning i strålningsdrivning för att klara båda RCP-scenarierna. För orangea plåttak generar inget ersättningsmaterial tillräckligt stor ökning i strålningsdrivning vilket beror på att den totala andelen orangea plåttak är för liten. Vad gäller gråa markytor har beräkningar endast gjort på kalkfärg som ersättningsmaterial där resultatet visar att det genererar en tillräckligt stor ökning i strålningsdrivning för att klara båda RCP-scenarierna. Beräkningar har även gjorts för att se hur många procent av den totala andelen svarta plåttak, orangea plåttak och grå markyta man behöver byta för att det ska ge en tillräckligt stor ökning i strålningsdrivning för att klara respektive RCP-scenario.
I de flesta fallen är det möjligt att genom materialbyte får en tillräcklig albedoförändring, men att det kan kräva att det görs över stora delar av ytan. I denna studie har det praktiska genomförandet av dessa förändringar inte studerats, vilket skulle vara intressant som framtida studie.

Due to climate change, living conditions for humans will change. A consequence of climate change is rising temperatures and harsher heatwaves that pose a risk to human and animal health and well-being. SMHI has developed a climate model based on RCP scenarios, which provides an overview of how the average temperature may change over time. Knivsta municipality’s population is growing, and as more people settle there, the area will become more densely populated and more sensitive to the increasing temperature. By replacing current materials on roofs and surfaces with materials that reflect more solar radiation, the temperature in Knivsta can be lowered or maintained at current levels, even as Earth's temperature gradually rises. Aluminium, whitewash (lime paint), and green roofs have been considered suitable replacement materials in the calculations. Within the studied area, focus has been on categories such as black metal roofs, orange metal roofs, and grey surfaces. For the temperature to remain the same or decrease, the replacement material needs to generate a sufficiently large increase in the level of reflected radiation. The RCP scenarios used in the report are RCP 8.5 and RCP 4.5, where the numbers denote radiative forcing measured in W/m2. Therefore, the increase in radiative forcing needs to be at least 4.5 when considering RCP scenario 4.5, and 8.5 when considering the RCP scenario. The results show that all materials generate a sufficiently large increase to meet their respective RCP scenarios when it comes to black metal roofs. However, when it comes to orange metal roofs, the results show that no material generates a sufficiently large increase to meet either RCP scenario 4.5 or 8.5. Whitewash is the only replacement material used in the calculations for grey surfaces, and the results show that it meets both RCP scenarios.