2024. október 5. szombat
Tanulmányok

HungaroMet: 2023. július 3. 15:00

Hőhullám után és előtt: a hűtési foknapok alakulása a változó éghajlatban

A Kárpát-medencében szaharai eredetű meleg légtömeg okozott kánikulát, hőhullámos napokat 2023. június 19-23. között. Június 18-án már néhány mérőállomáson elérte a 30 Celsius fokot a napi maximumhőmérséklet, de az igazi hőség 19-én kezdődött. Országosan 27 és 33 °C között alakult a maximum, csupán az ország északkeleti tájain maradt 30 °C alatt. Az ezt követő napokban fokozatosan emelkedett a hőmérséklet, a hőhullám tetőzése 22-23-ára tehető, sok helyen a napi minimumok nem süllyedtek 20 °C alá. A legmagasabb hőmérsékletet június 23-án, Kiskunhalason mértük (37,0 °C).

Bokros Kinga, Lakatos Mónika


Valószínűleg nem ez volt az utolsó hőhullám idén nyáron, mivel az éghajlatváltozás legnyilvánvalóbb jele térségünkben a magas hőmérsékletekkel kapcsolatos szélsőségek gyakoribbá válása. A növekvő hőstresszhez való alkalmazkodás egyik formája a belső tereink hűtése a nyári időszakban, így fontos vizsgálni, hogy ennek energiaigénye hogyan változott a növekvő hőmérsékleti trendek függvényében.


Melegedő nyarak, növekvő hűtési energiaigény

Magyarországon a nyárra jellemző a legmarkánsabb növekedés az évszakos középhőmérsékleti menetben 1901 óta: országos átlagban a 122 éves változás +1,74 °C (1. ábra). Az egyes melegindexek, mint a hőségnapok (Tmax ≥ 30 °C), forró napok (Tmax ≥ 35 °C) száma is emelkedő tendenciát mutat, előbbinek az éves összege több mint 2 héttel (15,5 nappal) nőtt a múlt század eleje óta. Az emberi szervezetet jelentősen megterheli, ha kánikulai napokon az éjszakai hőmérséklet sem csökken 20 °C alá, ezek az ún. trópusi éjszakák, melyek éves száma szintén emelkedő tendenciát mutat (Bokros és Lakatos, 2022a, 2022b).

1. ábra
1. ábra

Nyári középhőmérséklet országos átlaga 1901 és 2022 között homogenizált (MASH) és interpolált (MISH) adatok alapján


Tanulmányunkban az Országos Meteorológiai Szolgálat homogenizált és az egész ország területére interpolált hőmérsékleti adatbázisa alapján vizsgáljuk a hűtési foknap alakulását, ami az időjárás függő hűtési energiaigény egy mérőszáma. A nyári hőmérsékletek alapján jellemezzük az 1991–2020-as normálidőszakot országosan, valamint a 122 év alatt bekövetkezett változásokat is ismertetjük, végül bemutatjuk Budapest bel- és külterületének hűtési foknapokban való eltérését, a városi környezet klimatikus viszonyait.


Adatok és módszerek

Az az energiamennyiség, amelyre szükség van ahhoz, hogy a belső környezetet egy meghatározott hőmérsékletre hűtsük, arányos a napi minimum-, maximum- és középhőmérséklet alakulásával egy meghatározott alaphőmérséklet (22 °C) mellett (Spinoni et al., 2015). Tehát minél melegebb az idő, és minél magasabb a léghőmérséklet a 22 °C fokos alaphőmérsékletnél, annál több energiára van szükség a belső környezet hűtéséhez. A kérdést úgy is feltehetjük: Mekkora a különbség a külső hőmérséklet és egy beltéri, komfortosnak tekinthető hőmérsékleti érték között? Hány fokkal kell csökkenteni a belső tereink hőmérsékletét a kinti levegő hőmérsékletéhez képest, hogy egy átlagos emberi szervezet számára komfortos legyen? Ezzel az energiamennyiséggel arányos hőmérsékleti érték a hűtési foknap. Ha ezeket a foknap értékeket naponként összegezzük, megkapjuk a havi vagy a szezonális hűtési foknap-összeget Celsius fokban kifejezve, amely az adott hónap vagy a teljes hűtési időszak alatt keletkezik. Egy korábbi tanulmányunkban szemléltettük a hűtési foknapok párjának, a téli időszak fűtési energiaigényének (fűtési foknapok) alakulását, mely az emelkedő hőmérsékleti trendek tükrében jelentősen csökkent országszerte (Bokros és Lakatos, 2023).

Fontos kiemelni, hogy az általunk vizsgált hűtési foknap csak és kizárólag az időjárás függvénye, tehát nem függ gazdasági mutatóktól vagy az épületek különböző fizikai paramétereitől (szigetelés modernitásától, építőanyagok típusától, anyagától, épület fekvésétől, szellőzés hatékonyságától stb).

A hűtési foknapokat a nyári hónapokra adjuk meg, számításához egy 4 feltételből álló rendszert használunk (Spinoni, et al. 2018). Azokon a napokon, amikor a maximumhőmérséklet 22 °C alatti, a hűtési foknap 0 °C. Egyéb esetekben vizsgáljuk, hogy a 22 °C alaphőmérséklet a napi maximum- és középhőmérséklet, a napi közép- és minimumhőmérséklet közötti érték-e, vagy a minimumhőmérséklet alatt helyezkedik-e el. Ehhez mérten adjuk meg a hűtési foknap értékét:

 Hűtési foknap képlet

A számításokhoz használt napi minimum-, maximum- és középhőmérsékleti adatok 1901-től 2022-ig, június 1. és augusztus 31. között az OMSZ hivatalos adatbázisából származnak, melyek homogenizáltak (MASH1 (Szentimrey, 1999; 2008)), a feldolgozás során átestek ellenőrzésen és pótláson is. A homogenizálás fontosságáról Izsák és munkatársai, 2021 cikkében olvashatunk. Az országos átlagok, trendek és a térképek származtatásához a homogenizált adatsorokat a MISH2 eljárással interpoláltuk (Szentimrey és Bihari, 2007) sűrű, szabályos (0,05° × 0,05°) rácshálózatra.

A trendelemzés során lineáris trendmodellt alkalmaztunk, a trend szignifikanciájára vonatkozó hipotézisvizsgálatot t-próbával végeztük α=0,05 szignifikancia szintre.

Európai léptékben is tájékozódhatunk a hűtési foknapok alakulásáról az 1979–2100 időszakra vonatkozóan a Copernicus Éghajlatváltozási Szolgáltatásokat fejlesztő program felületén keresztül, melyben szintén a Spinoni és társai (2018) által meghatározott 22 °C fokos külső hőmérsékletet tekintették alaphőmérsékletnek [1.].


Hűtési foknapok Magyarországon

Magyarországon átlagosan az elmúlt 30 évet jellemezte a legmagasabb hűtési foknap érték (167,9 °C) az elmúlt évszázad 30 éves normálidőszakait tekintve. Az országos átlaghoz képest magasabb hűtési energiaigény jellemzi hazánk délkeleti régióját, az Alföldi déli, délkeleti területeit, 200-220 °C hűtési foknap értékekkel, valamint a Duna-Tisza-köze és az Alföld középső tájain is az átlagnál magasabb, 180-200 °C értékek jellemzőek. Észak-Kelet-Magyarországon, a Kisalföldön, a Dunántúl keleti szegletén átlag körüli értékek mutatkoznak. A Dunántúl többi részén, a magasabb tengerszint feletti magasságú területeken (Alpokalja, Dunántúli-középhegység, Dunántúli-dombság) az alacsonyabb hőmérsékleti értékek miatt a hűtési foknapok átlaga is alacsonyabb, az ország leghűvösebb klímájú régióiban (Északi-középhegység) 20-60 °C hűtési foknap értékek jellemzőek (2. ábra).

 2. ábra
2. ábra

Hűtési foknapok nyári összegének 30 éves átlaga az 1991–2020-as klímanormál szerint


A nyári időszakon belül – minimális eltéréssel – júliusra és augusztusra jellemző a legmagasabb hűtési energiaigény (63,8 °C és 63,4 °C foknap), míg ez az érték júniusban alacsonyabb az 1991–2020-as átlag szerint (1. táblázat).

1. táblázat
1. táblázat

Hűtési foknapok 30 éves országos átlaga [°C] és 122 éves változása [°C/122 év]
a három nyári hónapban és a teljes nyári időszakban


Hűtési foknapok 122 éves változása Magyarországon

A hűtési foknapok 122 éves változásának országos átlaga minden nyári hónapban statisztikailag szignifikáns növekedést mutat, a legnagyobb mértékben az augusztusi hűtési energiaigény növekedett, míg a júliusi és júniusi kisebb mértékben nőtt (1. táblázat). A teljes nyárra vonatkozó hűtési energiaigény növekedése 71,2°C/122 év volt (3. ábra), mely szintén statisztikailag szignifikáns α=0,05 szinten.

3. ábra
3. ábra

Hűtési foknapok nyári összegei 1901 és 2022 között Magyarországon


Az elmúlt 122 év alatt 2022 nyara volt a legmelegebb országosan (22,78 °C), s a legtöbb hűtési foknap is ezt a nyarat jellemezte (255,8 °C).
A 2022-es nyár hűtési energiaigényét országos átlagban 2012 és 2015 követte. A 10 legnagyobb hűtési foknappal rendelkező nyár listája a 2. táblázatban olvasható. Ezek közül nyolc az elmúlt 20 évből származik, kettő pedig a 90-es évekből, ezek alapján is jól megfigyelhető a növekvő tendencia.

 2. táblázat2. táblázat
A 10 legmagasabb hűtési foknappal rendelkező nyár Magyarországon


A hűtési foknapok hosszútávú változásának országon belüli eloszlását a 4. ábra szemlélteti, melyről az ország egyes tájain 15-100 °C növekedés olvasható le. A 71,2 °C-os átlagos növekedéshez képest nagyobb mértékben emelkedett az épületek hűtési energiaigénye hazánk középső részén, északnyugaton, a Kisalföld területén (80-90 °C/122 év), a Duna-Tisza-közén s az Alföld déli, délnyugati területein (75-80 °C/122 év). Az Alföld középső tájain az átlaggal azonos volt a növekedés. Északkelet-Magyarországon, valamint az ország magasabban fekvő régióiban (Alpokalja, Dunántúli-dombság, Dunántúli-középhegység (50-65 °C/122 év) és az Északi-középhegységben (15-45 °C/122 év) növekedett a legkisebb mértékben a hűtési energiaigény nyáron 1901 óta. A 122 éves növekedés az ország minden pontjában statisztikailag szignifikánsnak adódott.

 4. ábra
4. ábra

Hűtési foknapok 122 éves változása Magyarországon az 1901 és 2022 közötti nyarakat tekintve;
a változás minden pontban statisztikailag szignifikáns α=0,05 szinten


Hűtési energiaigény városi lakásban és külvárosi házban, tanácsok kánikula idejére

A zöldövezeti, külvárosi épületeket jellemzően több növényzet veszi körül, amely természetes árnyékot biztosíthat, ezzel csökkenti a túlzott felmelegedést. Emellett a fák, bokrok és más növények párologtatással segítik a levegő hűtését, így olyan mikroklímát hoznak létre, amely hűvösebb, mint a városi környezet. A zöldövezet természetes árnyéka és hűsítő hatása csökkentheti a hűtéshez szükséges energiaszükségletet egy zöldövezeti házban a városi lakásokhoz képest. A mesterséges felszínek, járdák, utak és épületek anyagainak bizonyos fizikai tulajdonságai (kisebb albedó, nagyobb hővezetőképesség) miatt a városi lakások gyakran nagyobb hőterhelésnek vannak kitéve. A városi területeken általában kevesebb a fa és a zöldfelület, ami csökkenti az árnyékot és a természetes növényzet által okozott hűtést (Unger, 1997, 2012).

Minderről Budapest bel- és külterületének hűtési foknapjainak alakulásán keresztül is megbizonyosodhatunk. Az 5. ábra szemlélteti a két állomás hűtési foknapjainak nyári összegeit 1975 és 2022 között. Az ábráról leolvasható, hogy egy-egy év kivételével a belterületi, városi állomás hűtési foknapjai a magasabbak, azaz a belvárosi környezetben nagyobb az épületek hűtési energiaigénye, mint a külvárosi házaké, lakásoké. Továbbá szembetűnő, hogy bár mindkét állomáson növekvő a hűtési foknapok tendenciája, a két állomás éves összegei közti eltérés is nagymértékben nőtt, mivel a belterületi állomás éves hűtési foknapjai nagyobb mértékben nőnek, mint a külterületi hűtési energiaigény.

5. ábra
5. ábra

Budapest bel- és külterületének hűtési foknapja az 1975 és 2022 közötti időszak nyarakon


2023. június 19. és 23. között, az év első hőhulláma során jelentősen megemelkedett a hűtési foknap értéke Budapest belterület mérőhelyen, majd a hidegfront okozta hirtelen csökkenés is megjelenik 24-én (6. ábra).

6. ábra
6. ábra
Hűtési foknapok alakulása Budapest belterület állomás adatai alapján június 15-25. között


Mit tehetünk kánikula idején, hogy otthonunk komfortos hőmérsékletű legyen? [2.]

  • A légkondicionáló, vagy ventilátor használata segít a légáramlás fokozásában, a levegő lehűtésében. (Légkondicionáló vásárlásánál legyünk körültekintőek, s válasszuk a lehető legkörnyezetbarátabb eszközt, melynek hűtőközege a legkevesebb üvegházgázt bocsátja a légkörbe, valamint tartsuk szem előtt energiahatékonyságát is! Egyes hűtőközegek a szén-dioxidnál több ezerszer erősebb üvegházgázok, kilójuk több tonnányi szén-dioxid kibocsátásával is felérhet.)
  • Érdemes éjszaka vagy kora reggel szellőztetni, amikor a külső hőmérséklet alacsonyabb. A friss levegő beáramlását segítheti egy, az ablak közelébe helyezett ventilátor is.
  • Napközben sötétítsünk be, amennyire lehet (redőnnyel, sötétítő függönnyel), hogy megakadályozzuk a belső terek túlzott felmelegedését!
  • Fogyasszunk elegendő vizet a hidratáltság fenntartásához!
  • Használjunk könnyű ágyneműt az éjszakai alváshoz, napközben szintén könnyű, világos, légáteresztő ruházatot! Ez segíti a test hőmérsékletének csökkentését, a test szellőzését.
  • Érdemes kerülni a hosszú ideig tartó főzést, sütést, forró ételek készítését és fogyasztását. Részesítsük előnyben a könnyű fogásokat a hőségben!
  • Kültéren kifejezetten fontos a fényvédő krém, naptej használata, nap ellen védő sapka, kalap vagy kendő, illetve kerüljük a közvetlen napfényt a legmelegebb órákban!
  • Megfontolandó lehet a lakás páratartalmát valamelyest csökkenteni párátlanítóval, és/vagy ventilátorral fokozni a légmozgást. A meleg, nedves levegő lassabban hűl le, mint a száraz. Izzadás során, a testfelszínen lévő nedvesség elpárolog, mely biológiai folyamat a test hűlését szolgálja. A meleg, nedves levegőben a párolgás lassabb, ennek eredményeként az izzadság kevésbé tud elpárologni a bőrről, s ezáltal a hőérzet is magasabb lehet. Természetesen a párátlanítást sem érdemes túlzásba vinni, a túl száraz levegő kiszáríthatja a bőrt és a nyálkahártyákat.

További megfontolandó tanácsért érdemes ellátogatni a Nemzeti Népegészségügyi Központ honlapjára.


Összefoglalás

Június 19-23. között megtapasztaltuk 2023 első hőségperiódusát. Az éghajlatváltozás miatt gyakoribb és intenzívebb hőhullámokra kell felkészülni térségünkben. Ennek kapcsán a tanulmány Magyarország hűtési foknapjainak alakulását taglalja, amely az épületek hűtésére vonatkozó, időjárásfüggő energiafogyasztás egyik indexe. Ennek országos átlaga az 1991-2020-as átlag szerint 168 °C, a nyári időszakon belül júliusra és  augusztusra adódtak a legmagasabb értékek, valamint a 122 éves változás augusztusban a legmarkánsabb. A legnagyobb hűtési energiaigény az Alföld déli, délkeleti területeit jellemi. E mutató 122 éves változása az ország minden pontjában statisztikailag szignifikáns, országszerte 15-100 °C/122 éves trend jellemzi, a növekedés országos átlagban 71,2 °C/122 év. A legmagasabb hűtési energiaigény országosan a 2022-es nyarat jellemezte, melyet 2012, 2015 és 2021 nyara követ a sorban.

Tanulmányunk végén Budapest bel- és külterületének hűtési foknapjainak alakulásán keresztül bemutattuk a kül- és belvárosi területek eltérő hőterhelését, s így a belvárosi épületek nagyobb hűtési foknap értékeit. A nagyobb hőterhelés kivédésére léteznek praktikus megoldások, ezekből is idéztünk.

A hűtés fokozott energiafelhasználással jár, így jelentős környezeti teherrel jár a légkondicionálók működése. Bár a Montreali Egyezmény hatására fokozatosan kivezetésre kerültek az ózonbontó hatású hűtőközeggel rendelkező légkondicionálók (és hűtőszekrények), az ezeket helyettesítő társaiknak más károsuk van, ugyanis némelyek igen erős üvegházgázok, a szén-dioxidnál 13-szor, de akár 14 800-szor erősebb üvegház-potenciállal bírnak. [3.]

Az egyes hőségindexek sokéves alakulásáról 24 hazai állomásra a Hőségindexek oldalon tájékozódhatunk, illetve az éghajlatváltozás hazai hatásainak feltérképezését szolgáló KlímAdat projektben is elérhetők különböző éghajlati indikátorok 1971-től egészen a 21. század végéig.


Felhasznált irodalom:

  • Bokros K., Lakatos M., 2022a: Hőségperiódusok vizsgálata Magyarországon a XX. század elejétől napjainkig, LÉGKÖR, 67 (3). pp. 130-140. ISSN 0133-3666
  • Bokros K., Lakatos M., 2022b: Hőségperiódusok vizsgálata Budapesten a XX. század elejétől napjainkig, LÉGKÖR 67 (4). pp. 208-218. ISSN 0133-3666
  • Bokros K. és Lakatos M., 2023: A fűtési foknapok változása a múlt század elejétől napjainkig. LÉGKÖR: 68 (2). pp. 66-73. ISSN 0133-3666
  • Izsák B., Bihari Z., Szentes O., 2021: Éghajlatváltozás: homogenizált vagy nyers adatsorokat vizsgáljak? Légkör Vol. 66, No. 3., 12-15
  • Spinoni J, Vogt JV, Barbosa P. 2015. European degree-day climatologies and trends for the period 1951–2011.Int. J. Climatol. 35(1): 25–36.
  • Spinoni J., Vogt JV, Barbosa P., Dosio A., McCormick N., Biganob A.,Hans-Martin Füsse H-M.. 2018, Changes of heating and cooling degree-days in Europe from 1981 to 2100', International Journal of Climatology 38, pp. e191-e208 (DOI: 10.1002/joc.5362)
  • Szentimrey, T., 1999: Multiple Analysis of Series for Homogenization (MASH). In: Proceedings of the Second Seminar for Homogenization of Surface Climatological Data, Budapest, Hungary. WMO, WCDMP-No. 41, 27‒46.
  • Szentimrey, T., 2008: Development of MASH homogenization procedure for daily data, Proceedings of the Fifth Seminar for Homogenization and Quality Control in Climatological Databases, Budapest, 2006; WCDMP-No. 71, WMO/TD-No. 1493, 123–130.
  • Szentimrey, T. and Bihari, Z., 2007: Mathematical background of the spatial interpolation methods and the software MISH (Meteorological Interpolation based on Surface Homogenized Data Basis). In: Proceedings from the Conference on Spatial Interpolation in Climatology and Meteorology, Budapest, Hungary, 2004, COST Action 719, COST Office, 17‒27.
  • Unger J., Sümeghy Z., Kántor N., Gulyás Á. 2012: Kistérségű környezeti klimatológia, JATEPress, Szeged
  • Unger J., 1997: Lokális és mikroklímák, kiadó: JATE Éghajlattani és Tájföldrajzi Tanszék, Szeged


Internetes hivatkozások:

[1.] Mavel, V., Barghini, A., Amici, A., Berckmans, J., Cagnazzo, C., Almond, S., 2021: Heating and Cooling Degree Days from 1979 to 2100 Application (cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/software/app-heating-cooling-degree-days?tab=app , utolsó letöltés: 2023.05.29.)

[2.] Nemzeti Népegészségügyi Központ: Hogyan hűtsük a lakást nyáron a hőhullámok idején, hogyan készüljünk fel hosszabb távon a forró nyarakra? (www.nnk.gov.hu/index.php/hoseg/1522-hogyan-hutsuk-a-lakast-nyaron-a-hohullamok-idejen-hogyan-keszuljunk-fel-hosszabb-tavon-a-forro-nyarakra, utolsó letöltés: 2023.06.29.)

[3.] Australian Government, Department of Climate Change, Energy, the Environment and Water: Global warming potential values of hydrofluorocarbon refrigerants (www.dcceew.gov.au/environment/protection/ozone/rac/global-warming-potential-values-hfc-refrigerants,
utolsó letöltés: 2023.06.28.)


1 Multiple Analysis of Series for Homogenization (MASHv3.03)
2 Meteorological Interpolation based on Surface Homogenized Data Basis (MISH1.03)