Βιομετεωρολογική μελέτη σε αστική μεσογειακή κλιματική ζώνη: συμβολή στην αξιολόγηση της θερμικής αίσθησης

Abstract

The current thesis deals with individual thermal sensation and its relationship with the Mediterranean thermal environment. The effect of weather, personal and psychological factors on thermal sensation is examined. A simple thermo-physiological predictive model of thermal sensation adjusted with psychological factors is developed while the potential of a large number of bioclimatic indices to predict thermal sensation is investigated and their assessment scales are calibrated in order to be properly used to assess thermal comfort in outdoor spaces in Athens, Greece and in Mediterranean climates as well. Data were obtained by field questionnaire surveys carried out simultaneously with weather measurements, in public outdoor urban areas in Athens. The respondents appeared to be tolerant to the variability of thermal environment and preferred warmer thermal conditions indicating a potential underestimation of risks due to heat exposure. Thermal sensation was defined by weather, personal and psychological factors. The most important factors determining thermal sensation were air temperature, wind speed, clothing insulation and season. A simple thermo-physiological model of outdoor thermal sensation adjusted with psychological factors was developed aiming to predict thermal sensation in Mediterranean climates. The model based on ordinal regression reproduced extreme values of thermal sensation vote more adequately than the linear regression one. Moreover, it was revealed that thermal sensation vote could be predicted by choosing a small number of properly selected parameters as well.The analysis of thermal sensation as predicted by bioclimatic indices revealed the necessity of calibration in order to be applied in an outdoor urban Mediterranean climate. The majority of the indices predicted successfully about 35% of thermal sensation votes while only a few exceeded 40% correct predictions. According to the criteria posed in this study Universal Thermal Climate Index (UTCI), Subjective Temperature Index (STI), Actual Sensation Vote (ASV) using the equation for Europe and Equivalent Temperature (Teq) reproduced more adequately thermal sensation votes in relation to the rest of the indices.Finally, linear and polynomial regression and probit analysis were applied in order to calibrate the assessment scales of the bioclimatic indices. The calibrated assessment scales were narrower compared to the original scales, whereas the values corresponding to each class were higher compared to the original ones. The Mediterranean scales based on linear and polynomial regression were similar while significant differences were observed in relation to the scales developed by probit analysis. Probit analysis yielded better results than linear and polynomial regression, improving significantly the predictive ability of the indices.

Στην παρούσα μελέτη διερευνάται η σχέση της υποκειμενικής θερμικής αίσθησης των ανθρώπων και του θερμικού περιβάλλοντος σε εξωτερικούς αστικούς χώρους στο πλαίσιο του Μεσογειακού κλίματος, λαμβάνοντας υπόψη μετεωρολογικές, προσωπικές και ψυχολογικές παραμέτρους. Παρουσιάζεται ένα απλό θερμο-φυσιολογικό μοντέλο πρόβλεψής της, προσαρμοσμένο με ψυχολογικές παραμέτρους και εκτιμάται η ικανότητα προσομοίωσης των βιοκλιματικών δεικτών ενώ πραγματοποιείται μία προσπάθεια βαθμονόμησης της κλίμακάς τους ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν με μεγαλύτερη επιτυχία στην περιοχή της Αθήνας και γενικότερα σε Μεσογειακές κλιματικές ζώνες. Τα δεδομένα συλλέχθηκαν από έρευνα πεδίου που περιελάμβανε μετεωρολογικές μετρήσεις και συνεντεύξεις ατόμων σε αστικούς εξωτερικούς χώρους της Αθήνας, κατά την διάρκεια διαφορετικών εποχών του έτους.Από την ανάλυση των δεδομένων προέκυψε ότι οι ερωτηθέντες έδειξαν προτίμηση στις θερμότερες περιβαλλοντικές συνθήκες και παρουσίασαν μεγαλύτερη ανοχή καθώς και πιθανότητα υποεκτίμησης του κινδύνου έκθεσης σε αυτές. Οι βασικές παράμετροι που καθορίζουν την θερμική αίσθηση είναι η θερμοκρασία του αέρα, η ταχύτητα του ανέμου, η θερμική μόνωση της ενδυμασίας και η εποχή. Από την δημιουργία του θερμο-φυσιολογικού μοντέλου πρόβλεψης της θερμικής αίσθησης διαπιστώθηκε ότι η διατακτική παλινδρόμηση προσομοίωσε με μεγαλύτερη επιτυχία την θερμική αίσθηση ιδιαίτερα στην περίπτωση των ακραίων βαθμίδων της κλίμακάς της, σε σχέση με την γραμμική παλινδρόμηση.Η σύγκριση της προβλεπόμενης από τους βιοκλιματικούς δείκτες θερμικής αίσθησης με την ψήφο θερμικής αίσθησης ανέδειξε την ανάγκη βαθμονόμησης της κλίμακας των δεικτών για την εφαρμογή τους στο Μεσογειακό κλίμα. Η πλειοψηφία των δεικτών προσομοίωσε επιτυχώς περίπου το 35% των ψήφων θερμικής αίσθησης. Σύμφωνα με τα κριτήρια που τέθηκαν, οι δείκτες που προσομοιώνουν με μεγαλύτερη επιτυχία την θερμική αίσθηση είναι ο Παγκόσμιος Θερμικός Κλιματικός Δείκτης (Universal Thermal Climate Index, UTCI), ο Δείκτης Υποκειμενικής Θερμοκρασίας (Subjective Temperature Index, STI), η Ψήφος Πραγματικής Αίσθησης (Actual Sensation Vote, ASV) χρησιμοποιώντας την εξίσωση που ισχύει για την Ευρώπη και η Ισοδύναμη Θερμοκρασία (Equivalent Temperature, Teq).Οι βαθμονομημένες κλίμακες παρουσίασαν μικρότερο εύρος σε σύγκριση με τις αρχικές ενώ διαπιστώθηκε μετατόπιση της Μεσογειακής κλίμακας προς υψηλότερες τιμές των δεικτών. Η γραμμική και η πολυωνυμική παλινδρόμηση κατέληξαν σε παρόμοια αποτελέσματα παρουσιάζοντας σημαντικές διαφορές με τις κλίμακες που προέκυψαν από την ανάλυση probit. Από την σύγκριση των τριών μεθόδων διαπιστώθηκε ότι η ανάλυση probit αποτελεί την καλύτερη μέθοδο βαθμονόμησης, βελτιώνοντας αρκετά την εφαρμοσιμότητα των δεικτών.