Aufflammende Hitzeinsel

Vor kurzer Zeit berichtete Climate Review darüber, dass Lindzens Iris-Debatte ein kleines Revival erlebt. Auch ein anderes, längst als erledigt geglaubtes Thema dürfte in den kommenden Tagen wieder in die Klimadebatte Einzug nehmen.

Der Grund ist eine Studie mit dem Titel „Detecting urbanization effects on surface and subsurface thermal environment – A case study of Osaka„, welche bald im Journal „Science of the Total Environment“ veröffentlicht wird.

Climate Review schnitt bereits einmal kurz die Kontroverse um den berüchtigten Urban Heat Island-Effekt an. Dort wurde zuerst der aktuelle Stand der Wissenschaft (sprich Studien von Peterson oder Pielke Sr.) resümiert, danach auf die fragwürdige Studie von McKitrick und Michaels aufmerksam gemacht und schlussendlich eine spezifische Fallstudie genauer betrachtet.

Ein internationales Team von Wissenschaftlern aus Japan, Taiwan und den USA suchten in ihrer aktuellsten Arbeit [hier als .pdf verfügbar] nun nach möglichen Effekten der Urbanisierung in den Temperaturaufzeichnungen um Osaka. Besonders dabei ist, dass nicht nur ein Augenmerk auf die bodennahen Temperaturmessungen (1.5m über Grund) gelegt wurde, sondern die Forscher auch unterirdische Temperaturaufzeichnungen (also Daten aus Bohrkernen) mitberücksichtigten.

Huang et al. wählten für ihre Studie sechs Messstationen und sechs Bohrproben aus und unterzogen diese einer genauen Analyse. Ebendiese führte die Forscher dann zu folgender Konklusion:

„Based on the comparison of the urban and regional trends, it is estimated that the urban heat island effects are responsible for at least half of the observed surface air warming.“

Fast noch erstaunlicher ist aber, wie die zunehmende Urbanisierung (beispielsweise durch Asphaltierung) auch einen Einfluss auf die Temperaturdaten der Bohrkerne ausübt. Denn während Winde die Warmtendenz in urbanen Temperaturstationen teilweise maskiert haben könnten, offenbarten die Bohrkerne – zumindest gemäss Huang et al. – den vollen Umfang an urban-induzierter Erwärmung:

„However, the urban warming in Osaka recorded in the subsurface temperature profiles is significantly greater than what is recorded in the near surface air temperature time series.“

Folgende Grafik illustriert die erwarteten (gestrichelte Linie) und die tatsächlich gemessenen Werte (lila durchzogene Linie) der Bohrkernproben:

Konsequenterweise meinen die vier Forscher deshalb, dass die bisherige Analyse von bodennahen Temperaturmessstationen nicht den ganzen Umfang vom Urban Heat Island-Effekt gezeigt haben könnte:

„This study suggests that the surface air temperature records alone might underestimate the full extent of urban heat island effects on the subsurface environment.“

Die von Huang et al. geäusserten Sätze dürften Personen, welche Daten aus bodennahen Messnetzwerken skeptisch gegenüberstehen, wieder neuen Aufwind verleihen. Allen voran beispielsweise Pielke Sr., der wohl bekannteste Verfechter der These, dass Messnetzwerke kein geeignetes Mittel sind, um die globale Temperaturentwicklung zu beurteilen. Zuletzt rechtfertigte Pielke seine Bedenken übrigens in einer 26-seitigen Studie im „Journal of Geophyiscal Research“. Dort war auch folgende Grafik anzutreffen:

Auf die Studie von Huang et al. habe ich Roger Pielke Sr. soeben per e-Mail angesprochen. Vielleicht ist auch auf seinem Blog demnächst etwas darüber zu lesen.

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Veröffentlicht in Land Use Change. 2 Comments »

2 Antworten to “Aufflammende Hitzeinsel”

  1. wflamme Says:

    Zwei Anmerkungen:

    1) „The boreholes available for logging in Osaka at the time are groundwater monitoring wells. Many borehole temperature data are excluded from the analysis of this study due to severe perturbations fromgroundwater flows (Taniguchi and Uemura 2005; Taniguchi et al., 2005).

    Temperature changes at the ground surface can only impose smooth transient perturbations to the subsurface temperature field. However, groundwater flows can cause both smooth and abrupt changes to a temperature profile.
    In our borehole data selection, an abrupt change is taken as an identifier of ground water perturbation.“

    Der eigentliche Zweck der Bohrungen war also ein Monitoring des Grundwasserpegels, mithin sind sie also prädestiniert dafür, daß ihr Temperaturprofil durch Grundwasser gestört ist. Weiterhin würde ich mal annehmen, daß ein zeitnahes, repräsentatives Monitoring des Grundwasserpegels eine gute Durchlässigkeit des Gesteins voraussetzt. Wenn an manchen Stellen also warmes Oberflächenwasser besonders intensiv ins Grundwasser penetriert, dann erhalten wir dort a) ein besonders steiles Temperaturprofil und b) eine Glättung des Temperaturprofils, die es als ‚ausnahmsweise ungestört‘ erscheinen läßt. Das wäre eine naheliegende Erklärung für den Befund bei dieser Auswahl, deren Entkräftung ich in der Arbeit aber vermisse.

    2) Wenn sich das alles dennoch so bewahrheitet wie dargestellt, dann stärkt es die Position der Kritiker doch kaum: Wirklich drastische UHI-Effekte wären demnach nur an der Grenzfläche zum Erdboden zu erwarten und schon im Bereich der üblichen Meßhöhe (1,5..2m) wäre von dem Wärmestau an dieser Grenzschicht erheblich weniger zu spüren.

    [Vielen Dank für Deinen gewohnt konstruktiven Kommentar. Bezüglich 1) sehe ich Deinen Einwand. Ob und inwiefern die von Dir angebrachten Punkte von Huang et al. berücksichtigt wurden, kann ich auch nicht beurteilen. Es bestände die Möglichkeit, den Lead-Autor S. Huang unter folgender Adresse shaopeng[at]umich.edu persönlich zu kontaktieren. Zu 2) meine ich, dass der >50%-Einfluss des UHIE auf die 2°C/Jahrhundert-Erwärmung von Osaka doch ziemlich beträchtlich ist. Diese Feststellung wurde ja entkoppelt von der Aussage, dass der Urbanisierungs-Einfluss womöglich noch grösser (als bis anhin gedacht) ausfällt, getroffen. Ansonsten diente mir diese Arbeit vor allem zur Illustration, dass die menschliche Aktivität nicht nur die Lufttemperatur miterwärmt, sondern eben auch den Boden. Climate Review.]

  2. wflamme Says:

    Danke für die Blumen.

    Zu 1:
    Ich werde mir am WE mal die Zeit nehmen und den Autor kontaktieren. Interessant wären die Temperaturprofile aller beprobten Bohrungen und die genauen Kriterien, die zum Ausschluß der überwiegenden Zahl von Profilen führten. Unverständlich, daß Datenmaterial und methodische Details heutzutage immer noch nicht selbstverständlich verlinkt werden.

    Zu 2:
    Huang spricht von einem stärkeren UHI-Einfluß auf das „subsurface environment“. Das ist für Stadtökologen sicherlich interessant, wenn sich im unmittelbar bodennahen Lebensraum deutlich stärkere Erwärmung durch Urbanisierungseffekte zeigt als bisher angenommen wurde.
    Vor allem wirft es auch ein kritisches Licht auf andere Bohrloch-Temperaturprofile, wenn Vegetation und Landnutzungseffekte einen so starken Einfluß aufs Temperaturprofil nehmen … und die daraus resultierenden Rekonstruktionen mit den mittleren Lufttemperaturen 1..2m über dem Bohrloch so wenig gemein haben. Das ist ein interessanter Aspekt, der in der Studie leider überhaupt nicht angerissen wird.

    Aber das alles betrifft eben gerade nicht die bisherigen Messungen/Meßfehler, wie sie regelmäßig unter ‚UHI-Effekt‘ diskutiert werden – der Urbanisierungseinfluß macht sich in 1,5…2m Höhe deshalb nicht stärker bemerkbar als bisher schon festgestellt.

    [Zu 2) gibt es wenig hinzuzufügen. Ich müsste mal nachschauen, wieviel Prozent der in urbanen Gebieten registrierten Erwärmung in der bisherigen Literatur dem UHI-Effekt zugeschrieben wurde. „At least half“ hat mich einfach viel gedünkt. Falls der Kontakt mit Huang et al. irgendwelche interessanten Resultate liefern und diese von allgemeinem Interesse sein sollten, so wäre es natürlich nett, wenn Du diese hier in den Kommentaren festhälst. Climate Review.]


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