Spatial differentiation of radiation conditions in Cracow using GIS

W niniejszej pracy scharakteryzowano przestrzenne zróżnicowanie warunków radiacyjnych Krakowa oraz przeanalizowano możliwości wykorzystania różnych danych przestrzennych do badania salda radiacyjnego w skali mikroklimatologicznej. W badaniach wykorzystano 24 zobrazowania serii satelitów LANDSAT z okresu 2000-2014, Bazę Danych Obiektów Topograficznych oraz Numeryczny Model Pokrycia Terenu o rozdzielczości przestrzennej 0,5 m. Rozpatrzenie uwarunkowań cyrkulacyjnych w latach 2000-2014 pozwoliło stwierdzić, że najlepsze dni do badania warunków radiacyjnych w Krakowie wystąpiły w okresie wiosenno-letnim przy antycyklonalnych typach cyrkulacji. Centrum miasta oraz zakład przemysłowy ArcelorMittal Poland S.A. w Nowej Hucie charakteryzują się jednocześnie najniższym albedo oraz najwyższymi wartościami promieniowania długofalowego i efektywnego badanej powierzchni czynnej. Obszary te odznaczają się duża emisją ciepła antropogenicznego, wysoką pojemnością cieplną oraz dużą gęstością zabudowy. Wraz z oddalaniem się od centrum miasta, rośnie wartość albedo i zmniejsza się natężenie wypromieniowania powierzchni czynnej. Związane jest to m.in ze zwiększaniem się udziału terenów zielonych w strukturze pokrycia terenu, a tym samym ze zmianą właściwości powierzchni czynnej. Położenie Krakowa we wklęsłej formie terenu istotnie wpływa na rozkład przestrzenny docierającego do powierzchni czynnej promieniowania słonecznego. Stoki o ekspozycji południowej (np. Skłon Wyżyny Małopolskiej czy południowe stoki Sowińca) oraz wierzchowiny położone powyżej 300 m n.p.m. otrzymują najwięcej, a stoki o ekspozycji północnej (np. północne stoki Pogórza Wielickiego czy północne stoki Sowińca) najmniej energii. W kontekście pojawienia się coraz większej ilości rastrowych i wektorowych danych przestrzennych o rozdzielczości przestrzennej poniżej 1 m uznano, że otwierają się nowe możliwości w badaniach z zakresu mikroklimatologii, w której to z kolei szczególną rolę stanowi właśnie badanie bilansu radiacyjnego powierzchni czynnej.

The paper characterizes spatial differentiation of radiation conditions in Cracow and examines the possibility of using different types of spatial data to research net radiation in microscale. The research uses 24 Landsat satellites images of the period 2000-2014, Topographic database and 0,5m resolution Digital Terrain Model. Examining the conditions of circulation of the period 2000-2014 have shown that best days to examine radiation conditions in Cracow occurred in the spring and summer during anticyclonic circulation types. Areas of the city center and metallurgical plant “ArcellorMittel Poland” characterizes in the same time the lowest albedo and the highiest values of longwave radiation and effective radiation of active surface. These areas have high anthropogenic heat emission, high thermal capacity and high density development. With increasing distance from city center, the albedo value rises and terrestrial radiation intensity decreases. This is due to the increase of the share of green spaces in the land cover structure, and thus a change in the properties of the active surface. Location of Krakow in a concave landform significantly affects spatial distribution of solar radiation. Slopes with southern exposure (eg southern slopes of Małopolska Upland and southern slopes of Sowiniec Hill) and plateaus located above 300 m asl receiving the most, and the northern slopes (eg. northern slopes of Wieliczka Foothills or northern slopes Sowiniec Hill) recives the lowest amount of energy. In the context of the emergence of a growing number of raster and vector spatial data with spatial resolution of less than 1m, it was concluded that new possibilities appears in research on microclimatology, in which a study of radiation net of the active surface has a significant role.