Климатичните промени имат значително въздействие върху много стопански сектори. Типичен пример в това отношение са дейностите свързани с отоплението, вентилацията и климатизацията на промишлените, обществените и жилищните сгради. Съгласно оценките на Европейската агенция по околна среда (https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/heating-degree-days-2/assessment), делът на енергопотреблението в този сектор е значителен. Енергийният разход на дадена сграда за отопление, вентилация и/или климатизацията е зависима, освен от другите фактори, преди всичко от температурата на околната въздушна среда. Количествен израз на тази зависимост са т. нар. отоплителни и охладителни денградуси (англ.: heating and cooling degree-days, HDD и CDD).

HDD се CDD се дефинират по подобие на климатичните индекси като функция на дневните средни и екстремни температури и са обективна количествена характеристика на енергийните нужди, респективно енергийните разходи за дадена сграда. В експертните среди са популярни няколко математически формулировки на HDD и CDD, предложените решения варират между прости емпирични зависимости до по-сложни параметризации. С най-голям престиж, обаче, се ползва методиката на метеорологичната служба на Великобритания (UKMO) и затова тя е приложена в нашите изследвания. В тази методика HDD и CDD са линейни функции на минималната (tn), среднодневната (tg) и максималната (tx) температура като, в зависимост от големината им спрямо предварително зададени прагови стойности (tb), тези функции са различни като на конкретния им вид няма да се спираме.

Трябва да се отбележат следните факти за тази методика и пресмятането на HDD и CDD.

• В приложената методика, за разлика от други дефиниции с отчитане само на среднодневната температура, няма стъпаловидно прекъсване при tg≤tb.
• В изследването ни входните данни за tn, tg и tx са независими, а не се полага tg =(tx+tn)/2, както е прието в много други сходни изследвания.

Измервателната единица на HDD и CDD е денградуси, означена с °D.

НИМХ има дългогодишен опит в изследване на различни научни и научно-приложни проблеми на техническата климатология, включително и тези, свързани с енергийните разходи на сградния фонд в зависимост от параметрите на заобикалящата въздушна среда.

Основна цел на съвместната инициатива РП7 UERRA (Uncertainties in Ensembles of regional reanalyses (RRA); www.uerra.eu) е изготвянето на ансамбли от Пан-Европейски регионални реанализи (РРА) на най-съществените за климатологията променливи с времеви обхват няколко десетилетия и анализ на несигурността на тези оценки. Проектът включва също “реконструкция” на исторически данни (от последния век) и предоставяне на потребителско-ориентирани е-услуги. В рамките на UERRA са използвани 3 различни числени модели за прогноза на метеорологичното време (ЧМПМВ) за изготвяне на регионални реанализи (РРА) в континентален мащаб и последващи продукти за постилащата повърхност. Системата за анализ MESCAN-SURFEX прилага двумерен анализ MESCAN и платформата за моделиране на постилащата повърхност SURFEX за кохерентно описание на повърхностните и почвени процеси. ЧМПМВ HARMONIE-ALADIN се използва като отправна точка за последваща динамична телескопизация (downscaling). Освен останалите параметри, MESCAN-SURFEX изчислява и температура на въздуха на 2 m над повърхността на 6-часови интервали, в 00, 06, 12 и 18 UTC за периода 1961–2018. В рамките на изследването ни от тях са пресметнати tn, tg and tx на дневна база в равномерна работна мрежа 0.05°×0.05° и са сравнени с референтни данни. Впоследствие са изчислени CDD и HDD, резултатите са показани на следващите фигури.

 

Фиг. 1 Концептуална рамка на UERRA, показваща трите етапа: Глобалните реанализи (ERA40/ERA-Interim) се използват за гранични условия за 3D-UERRA РРА. От своя страна изходът им се използва като фон за повърхностния 2D-реанализ. Количеството на данни от наблюдения на единица площ нараства на всеки следващ етап, което е показано условно чрез броя на стрелките (източник: UERRA data user guide, издадена от SMHI / S. Schimanke).

 

 

Фиг. 2 Многогодишни средни стойности на HDD (първи ред) и CDD (втори ред) за периодите 1961-1990 и 1989-2018 в първата и втората колона съответно. Единиците са 100°D. В третата колона е показана относителната (в %) разлика между тях.

 

Фиг. 3 Изменение във времето на осреднените по площта на моделния район стойности на HDD (червена линия, лява ордината) и CDD (синя линия, дясна ордината). Единиците са 100°D. Удебелените линии са пълзящите 5-годишни средни стойности.

Фиг. 4 Стойности на тренда (единици: °D/1 год.) на HDD и CDD в първата и втората колона съответно. Щриховката показва мрежовите клетки, в които трендът не е значим (при 5% ниво на значимост).

Изследването потвърждава пригодността на данните, базирани на проекта UERRA за регионален климатичен анализ, в частност количествена оценка във висока резолюция на пространствените разпределения и тенденциите на измененията във времето на HDD и CDD над Централна и ЮИ Европа в периода 1961-2018. Достойнствата на високата пространствена резолюция в район със сложна топография (разнообразен релеф, начупена брегова линия) са безспорни.

Изследването установява ясно изразен и пространствено доминиращ положителен тренд (т.е. възходяща тенденция) за CDD и, обратно, отрицателен тренд (низходяща тенденция) за HDD.

Дългосрочната редукция на отоплителните денградуси може да доведе до значително намаление на общото (особено през студеното полугодие) енергопотребление в Европа. Този положителен ефект обаче може да бъде (частично или напълно) туширан от увеличението на охладителните денградуси. Като се отчита, че отоплението се осигурява по различни начини (котли на твърдо/течно/газообразно гориво, централно топлоподаване от градски/квартални ТЕЦ и пр.), а охлаждането е предимно с електрически агрегати, то можем да очакваме съществени промени в структурата на енергопотреблението, както и сезонността му.

 

 

НИМХ