Горный климат, климат горных местностей — климатические условия в горах на больших высотах.
Общие особенности горного климата: пониженное атмосферное давление, повышенная интенсивность солнечной радиации, чистота воздуха (вне межгорных котловин) (видимость, мутность), пониженная температура и абсолютная влажность воздуха, рост с высотой количества осадков, горно-долинные ветры.
Разновидность горного климата — высокогорный климат — формируется на высоте 2-3 тысячи метров.
МИКРОКЛИМАТ ГОРОДА. Понятие, составляющее значительную часть понятия климата города: особенности в режиме нижнего слоя атмосферы в различных фациях ландшафта большого города: на площадях, улицах, в парках и т
Микроклимат городской среды коренным образом отличается от микроклимата природных экосистем. Особенно сильной деградации подвергается в крупных городах воздушная среда. В связи с этим особое значение приобретает состояние лесов зеленой зоны и городских посадок, так как лес является одним из мощных факторов защиты и очистки атмосферы от промышленных загрязнений. В условиях промышленного города леса выполняют санитарно-защитную и рекреационную функцию, способствуют оптимизации микроклимата города. Однако интенсивное развитие промышленности и высокая плотность населения приводят к техногенной и рекреационной дигрессии всего природного комплекса и в первую очередь такого ее компонента, как зеленая зона
Значение почвы для микроклимата города велико, так как солнечная лучистая энергия, падая на почву, частично отражается (в зависимости от альбедо поверхности), большая же часть ее поглощается, превращаясь в тепловую энергию. От нагретой почвы излучением и конвекцией нагревается и прилегающий слой воздуха
Задымление воздуха ведет к ухудшению микроклимата города: увеличению числа туманных дней, уменьшению прозрачности атмосферы и обусловленному им снижению видимости, освещенности, ультрафиолетовой радиации
Неотъемлемой составной частью системы озеленения города также являются пригородные леса, лесопарки, луго- и гидропарки, градозащитные, мелиоративные посадки, способствующие улучшению микроклимата города и санитарного состояния воздушного бассейна, создающие благоприятные условия для населения
Природные компоненты связаны с конкретными физико-географическими условиями города. Методически на практике важно различать измененные и не измененные человеком природные компоненты (например, чистая вода — загрязненная вода, природный климат — микроклимат города, ненарушенная литосфера — нарушенные территории и др. Здесь речь идет о компонентах качественной характеристики состояния окружающей среды, обусловленной воздействием определенных факторов (соответственно загрязнение воды, горные выработки и др. Основное различие понятий «фактор» и «компонент» заключается в том, что характеристика фактора обусловлена спецификой его воздействия на среду (движущая сила какого-либо процесса), а характеристика компонента — признаками изменения среды
Однако свободная застройка, обводнение, озеленение, борьба с задымлением могут значительно улучшить микроклимат города: снизить летние температуры воздуха с окружающих поверхностей, повысить влажность, уменьшить потери солнечной радиации, сделать более благоприятным ветровой режим
АНЕМОМЕТРИЧЕСКАЯ СЪЕМКА. Исследование распределения ветра на некоторой территории. Применяется, в частности, при изучении микроклимата городов или местности
Птицы из городских популяций сохраняют все видовые черты. Сроки размножения у кряквы и ворон совпадают с аналогичными показателями в разных частях ареала каждого видов, а их вариации связаны с локальной мозаичностью микроклимата города и погодными особенностями текущего сезона
В зависимости от рельефа, наличия водоемов, лесов, открытых ’пространств, характера почв, режима грунтовых вод перечисленные выше основные климатические показатели в отдельных районах могут довольно значительно изменяться, создавая микроклимат данного района. На формирование микроклимата города влияют и такие факторы, как характер застройки, т. этажность зданий, система их размещения, ширина, ориентация городских лроездов, тротуаров и тип их покрытий
По итогам 2021 года Владивосток получил 193 балла в индексе качества городской среды среди крупных городов с условно комфортным климатом – на 7 баллов больше, чем в 2020-м. За это время улучшились показатели общественно-деловой инфраструктуры и общегородских пространств. А социально-досуговая инфраструктура получила самые низкие оценки за последние четыре года.
Индекс качества городской среды рассчитывается ежегодно Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации. На формирование индекса влияют 36 индикаторов, которые характеризуют шесть самых востребованных типов городских пространств: жильё, общественно-деловая и социально-досуговая инфраструктура и прилегающие к ним пространства, зелёные территории, набережные, уличная инфраструктура и общегородское пространство.
Каждый показатель оценивается по 10-балльной шкале, значения суммируются и формируют итоговый индекс качества. Максимальное количество баллов, которое может набрать город, – 360. При этом городская среда считается благоприятной, если индекс качества составляет более 180 баллов. По итогам 2021 года среднее значение индекса составило 184 балла.
Города страны различаются как по размеру, так и по климатическим условиям. Именно поэтому в индексе они делятся на группы в зависимости от численности населения и климата. Соответственно, сравнивать города можно только в рамках их размерно-климатических групп.
В Приморском крае рассматривалось 12 городов. Владивосток (193 балла среди крупных), Уссурийск (181 балл среди больших, почти как у Южно-Сахалинска – 183) и Фокино (187 баллов среди малых) и Дальнереченск (181 балл среди малых) вошли в число городов с благоприятной городской средой. В остальных восьми городах, среда считается неблагоприятной.
Большие города – Находка и Артём – набрали 170 и 149 баллов соответственно. Арсеньев оценили на 171 балл среди средних городов. В малых городах с разной численностью населения (50 тысяч и менее) у Дальнегорска – 170 баллов, Спасска-Дальнего – 161, Большого Камня – 160, Лесозаводска и Партизанска – по 132.
Владивосток не дотянул даже до половины от среднего балла в таких индикаторах, как улично-дорожная сеть (29 баллов), озеленённые пространства (27 баллов) и социально-досуговая инфраструктура (24 балла). В то же время оценки выше среднего получили общественно-деловая инфраструктура (40 баллов), жильё (38 баллов) и общегородское пространство (35 баллов).
Индикатор/Год2021202020192018
Жильё и прилегающие пространства
38393937
Улично-дорожная сеть
29302732
Озеленённые пространства
27242526
Общественно-деловая инфраструктура и прилегающие пространства
40343030
Социально-досуговая инфраструктура и прилегающие пространства
24273334
Общегородское пространство
35323037
Итоговый балл
193186184196
Итоговая оценка у Владивостока в 2021 году выше, чем в 2020-м, но всё же ниже, чем в 2018-м. В общем рейтинге крупных городов средний балл – 200 (от 170 до 233). У соседей из Хабаровска – 202.
За год заметно выросла оценка общественно-деловой инфраструктуры (учитывается доля освещённых улиц; площади города, убираемой с помощью коммунальной техники; внешнее оформление городского пространства) – с 34 до 40 баллов.
Жильё держится на уровне 37-39 баллов все эти четыре года (учитывается доля аварийных домов; доля направленных на переработку ТКО; разнообразие жилой застройки).
Общегородское пространство (доступность остановок общественного транспорта; количество ДТП; доля населения, обеспеченного качественной питьевой водой; доля населения от 14 лет, вовлечённых в решение вопросов городского развития) ни разу не показывало неудовлетворительные оценки. В 2021-м, напомним, сдали первую очередь Нагорного парка, благоустроили сквер Комсомольцев и Матросский сквер, набережную на Второй Речке, пляж на Татарской, сопку Бурачка, начали реконструкцию парка Минного городка, проекты которых обсуждались с горожанами.
Стабильно низкие баллы у озеленения (учитывается доля озеленённых территорий и их привлекательность; состояние зелёных насаждений; доля населения, имеющего доступ к паркам, скверам и лесам). На состояние деревьев в частности, оказали влияние тайфун «Майсак» и ледяной шторм, которые обрушились на город в 2020 году и с последствиями которых боролись в 2021-м.
Последние два года ниже среднего (а в 2021-м это худший показатель) оценивается социально-досуговая инфраструктура (учитывается разнообразие культурно-досуговой и спортивной инфраструктуры; доля детей на очереди в детский сад; сервисы для маломобильного населения; обеспеченность спортивной инфраструктурой).
У улично-дорожной сети (учитывается доля погибших в ДТП; загруженность дорог; пешеходная доступность и доступная среда для инвалидов) переменные успехи – год через год. В этот раз оценка всего на балл ниже, но это уже меньше среднего показателя по крупным городам.
Российские ученые с немецкими коллегами объяснили закономерности увеличения температуры в мегаполисах. Ранее считалось, что пространственная неоднородность температуры в городе связана, главным образом, с чередованием локальных климатических зон — участков с однородным типом поверхности и застройки протяженностью порядка первых сотен метров. Но оказалось, что каждая из таких зон вносит свой вклад в формирование острова тепла на масштабе всего города.
Это можно сравнить с эффектом синергии, когда результат взаимодействия нескольких факторов оказывается мощнее, чем сумма вызванных фактором эффектов. Благодаря открытию эксперты смогут точнее прогнозировать изменения климата мегаполисов и осуществлять правильное городское планирование.
В мегаполисах температура воздуха на несколько градусов выше, чем за городом — такое явление называют островом тепла. При этом городская среда крайне неоднородна: она включает многоэтажные жилые застройки, промышленные зоны, парки и другие объекты.
При исследовании островов тепла ученые часто сравнивают между собой разницу температур небольших однородных участков протяженностью менее одного километра, называемых локальными климатическими зонами. Такой подход позволяет объяснить основные особенности городского климата, например, почему в зоне многоэтажной застройки теплее, чем в «частном секторе» и парках. Однако он не дает представлений о городском острове тепла как о целостном явлении, которое создается всей территорией города и оказывает влияние на региональные циркуляции атмосферы, облачность и осадки.
Ученые из Российского университета дружбы народов, Московского государственного университета имени М. Ломоносова, Московского центра фундаментальной и прикладной математики с коллегами из Рурского университета в Бохуме, Фрайбургского университета и Берлинского технического университета установили, что в формирование острова тепла значительный вклад вносят не только чередование локальных климатических зон, как считалось ранее, но и неоднородность городской среды на масштабах нескольких километров.
Исследование проводилось на примере Москвы — крупнейшего российского мегаполиса. Здесь проживает более 17 миллионов человек и наблюдается ярко выраженный эффект городского острова тепла: среднегодовая температура на 2°С превышает значения, характерные для Московской области, а в отдельные дни контраст достигает 10°С. Для сбора данных ученые использовали данные государственных сетей мониторинга, а также «народные метеостанции» сети Netatmo. Это позволило проанализировать температуру более полутора тысяч точек в Москве и окрестностях.
Далее распределение температуры сопоставили с типами локальных климатических зон, включающих такие классы как многоэтажные и одноэтажные дома, промышленные объекты, лесопарковые зоны и другие.
Наиболее ярко эффект острова тепла оказался выражен в районах плотной среднеэтажной застройки и многоэтажных жилых комплексов. При этом климат похожих территорий отличался в зависимости от окружения и расположения в пределах города. Например, в зоне многоэтажной застройки в центре города теплее, чем в окруженной зелеными массивами.
Чтобы определить вклад неоднородности городской среды в формирование острова тепла, ученые использовали детализированные данные о плотности застройки и запечатанности территории, другими словами, степени ее заасфальтированности.
Оказалось, что климат отдельно взятой точки определяется свойствами городской среды в ее окрестностях не только на локальном масштабе — в радиусе сотен метров, но и на мезомасштабе — в радиусе до 10 км. Это связано с тем, что тепловые эффекты небольших однородных участков аккумулируются и переносятся воздушными потоками над городом. В результате формируется мезомасштабный остров тепла, который выражен наиболее ярко в центральных районах Москвы, но за счет атмосферного переноса может распространяться к окраинам мегаполиса и даже в пригороды.
«Наше исследование показало, что наравне с особенностями застройки отдельных кварталов и микрорайонов, необходимо учитывать неоднородность территории на масштабах всего города или его крупных округов. Это позволяет лучше понимать и предсказывать пространственную картину острова тепла в задачах прогноза погоды, оценки термического комфорта и градостроительного планирования. В дальнейшем мы планируем исследовать, как влияет на остров тепла скорость и направление атмосферного переноса», — рассказал, кандидат географических наук, научный сотрудник Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ и научного центра Smart Urban Nature Аграрно-технологического института РУДН Михаил Варенцов
Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Frontiers in Environmental Science.
Ученые смоделировали влияние формы города и его близость к побережью на частоту и интенсивность осадков. Оказалось, что в круглых городах дожди идут чаще и интенсивнее, чем в квадратных и треугольных, наиболее выражен этот эффект в прибрежных городах. Исследование опубликовано в Earth’s Future.
Города оказывают огромное влияние на климат. Помимо прочего, застройка зданиями влияет на то, насколько часто интенсивно идут дожди как в самом городе, так и в его окрестностях. Массивы высотных домов меняют шероховатость рельефа, что сказывается на воздушных и тепловых потоках. Кроме того, город влияет на баланс влаги между землей и атмосферой.
При этом сами города остаются уязвимы для проливных дождей, поскольку непроницаемость асфальта и бетона увеличивает риски наводнений. Глобальное изменение климата в будущем лишь усилит эту проблему. Поскольку глобальная тенденция к урбанизации сохранится в обозримом будущем, важно исследовать влияние городской среды на характер осадков и учитывать полученные выводы при планировании застройки. Большинство работ оценивают влияние размера и скорости роста городов на количество дождей, в то время как о влиянии формы городов известно мало.
Группа климатологов из Гонконга, Китая и США под руководством Цзячуань Ян (Jiachuan Yang) из Гонконгского университета науки и технологии решила обратить внимание именно на этот аспект проблемы. В своем исследовании ученые смоделировали образование осадков в городах одинаковой площади, но разной формы: треугольной, квадратной и круглой. Оказалось, что в последнем типе городов осадки выпадают чаще, а их интенсивность существенно выше, чем в двух других. Эффект более выражен для прибрежных городов, где контраст между морским и городским воздухом приводит к более сильной конвекции.
Авторы использовали для симуляций ставшую уже традиционной модель исследования и прогноза погоды (Weather Research and Forecast, WRF), разработанную в Национальном центре атмосферных исследований США. В ее основе лежит численное решение уравнений гидротермодинамики атмосферы, учитывающее процессы в верхнем слое суши и воды. Для этого моделируемое пространство разбивается на сетку с адаптивной системой координат. При этом процессы подсеточного масштаба учитываются неявно с помощью параметризации. Одним из таких приемов параметризации стал метод крупных вихрей (Large Eddy Simulation, LES), который использовали авторы.
В каждом случае ученые рассматривали вычислительный домен размерами 120 × 120 × 20 километров (последний параметр — высота) с шагом полкилометра, в центре которого располагался город. Площади городов были одинаковыми и равными 400 квадратным километрам. Это соответствовало квадратному городу со стороной 20 километров, круглому — с диаметром 23 километра и городу в виде равностороннего треугольника — со стороной 30 километров. Для симуляции прибрежности городов юго-восточная часть домена была покрыта водой.
Шесть конфигураций доменов, использованных в вычислениях. Белым цветом обозначены города, синим – водоемы.
Домены имели координаты 30 градусов северной широты и 0 градусов восточной долготы для воспроизведения количества осадков в субтропическом климате. Модель предполагала, что сельский район, окружающий город, покрыт орошаемыми пахотными землями и пастбищами, а сами города обладают низкой плотностью, зданиями высотой пять метров и улицами шириной восемь метров. Доля непроницаемой поверхности составила 50 процентов, а удельная мощность антропогенной генерации тепла — 20 ватт на квадратный метр. Кроме того, авторы учитывали суточный цикл солнечной радиации, соответствующий таковому 22 июля, а также не включали в модель ветер.
В результате симуляции показали, что для городов, расположенных внутри суши, их форма, хоть и влияет на суточные осадки, но довольно несущественно. По-иному обстоит ситуация с прибрежными городами. Авторы обнаружили, что в этом случае в круглых городах выпадает осадков на 22 процента, а в квадратных — на 8 процентов больше, чем в треугольных. Также они выяснили, что утренний пик интенсивности дождей в круглых городах на 78 процентов выше, чем в треугольных. В последних, однако послеобеденные дожди проливаются раньше, чем в других конфигурациях.
Ученые объясняют результаты тем, как именно в рассмотренных городах происходит встреча различных потоков воздуха, приводящая к дождю. Если круглый город позволяет воздушным массам, поступающим со всех направлений, сходиться в центре, то в городах с углами эта картина нарушается. В них часть потоков встречается раньше, а потому и интенсивность дождей в целом не настолько пиковая. Авторы, однако, подмечают, что в реальности на погоду в конкретном городе влияет множество факторов, роль части из которых еще предстоит выяснить в будущем.
Количество осадков, выраженное в миллиметрах в час, для городов в глубине суши (a) и на побережье (b). Данные по круглым городам обозначены синим цветом, треугольным – черным, квадратным – красным.
Ранее мы рассказывали, как физики изучили влияние стохастичности избыточных зарядов в водных каплях на их притяжение друг к другу. Оказалось, что этот механизм способен ускорить образование дождя в среднем на одну минуту.
Города – относительно молодые создания на теле Земли в историческом масштабе жизни планеты. Но, как и многие другие появившиеся в последние века и десятилетия творения человека они уже оказывают большое влияние на планету в целом и отдельные экосистемы в частности, сами, при этом, находясь под воздействием глобальных процессов, в том числе, климатических изменений и сокращения биоразнообразия.
Города – крупнейшие “потребители” энергии, воды, других ресурсов и материалов, а также важнейшие “производители” разных видов отходов – от бытового мусора до парниковых газов. В то же время города, как центры концентрированного образа жизни и инфраструктуры, и их жители сами страдают от негативных последствий загрязнения окружающей среды, разрушения экосистем, климатических изменений. Именно поэтому традиционные подходы к проектированию и планированию городов уже не работают. Нельзя продолжать мыслить освоенными территориями, сданными квадратными метрами жилья, построенными километрами автодорог и энергосетей. Сейчас наступает время расширенного и вдумчивого взгляда на город и его дальнейшее развития, взгляда, который охватывает историю происхождения строительных материалов и их экологический след, историю сохранения или восстановления природных экосистем на урбанизированных территориях, и историю негативных (или позитивных) внешних воздействий, эффектов, экстерналий.
Приоритетами городского планирования и развития сейчас становятся вопросы комплексного и системного подхода, которые базируются на 17 Целях устойчивого развития, и включают экологические, социальные и экономические составляющие.
Городская повестка сейчас – это и вопросы социальной справедливости, в частности права женщин, вопросы благосостояния животных и растений, и вопросы адаптации к климатическим изменениям, в том числе, с использованием природных решений (таких, как водно-зеленая инфраструктура). Это и вопрос реального “включения” горожан в процессы размышлений и разговоров о городе, а также в деле конкретных преобразований и дальнейшего развития городов. Это и мысли о том, должен ли город расти вверх или вширь, или внутрь. Это и вопросы ответственности – перед будущими поколениями, перед социально-незащищенными категориями, перед невидимыми ранее “нечеловеческими акторами”.
Город сейчас – это вопрос баланса, в том числе, баланса интересов, позиций, мнений, но также и баланса ресурсов, источников энергии, баланса социально-экономических потребностей горожан, с одной стороны, и планетарных границ, с другой.
Именно поэтому, Архитектурная школа МАРШ, университет Баухауз в Веймаре, фонд имени Фридриха Эберта, эксперты инициатив других организаций – призывает к переосмыслению городов, в том числе подходов к созданию, проектированию и планированию городов в России, в Германии и в других странах мира.
Необходимо изучить мировой опыт в области новых приоритетов городского развития, узнать и поговорить о теориях – циклической и регенеративной экономики, водно-зеленой инфраструктуры, городов, достигающих целей нулевых выбросов парниковых газов, но также изучить практику реализации всех этих теорий, уже сейчас, на примерах успеха и неудач. Архитектурная школа МАРШ видит своей задачей узнать о международном опыте, и обсудить реалии России, Германии и других стран, чтобы понять, насколько теории и практики “зеленого”, низкоуглеродного, социально-справедливого и инклюзивного городского развития могут дать успешные ростки и в 20х годов 21 века. Архитектурная школа замечает многие точечные изменения, происходящие в разных регионах, инициированные самыми разными акторами – представителями федеральных органов власти, частными компаниями-девелоперами и застройщиками, архитекторами, урбанистами, городскими исследователями, общественными объединениями и просто жителями.
Необходимо организовать диалог для теоретиков, исследователей вопросов городских трансформаций, практиков, архитекторов, урбанистов и планировщиков из России и других стран, в том числе, Германии, Австрии, Швейцарии.
В 2021-2022 году Архитектурная школа МАРШ запускает серию дискуссий, и приглашает вас к ним присоединиться.
Удачи всем нам на пути этого процесса осознания и создания новых трансформаций.
Куратор Ангелина Давыдова
Со-куратор Даниэла Зупан, университет Баухауз в Веймаре Никита Токарев, Директор МАРШ
29 сентября: Как изменение климата влияет на вопросы городского планирования и архитектуры
В рамках первого разговора участники попробуют довольно широко посмотреть на проблематику городского развития в настоящем и будущем, прежде всего, примерив на себя “климатическую” оптику. Города – важнейшие источники выбросов парниковых газов, но также и первые “жертвы” негативных последствий климатических изменений. Как можно снижать выбросы парниковых газов в городах, как можно адаптироваться к изменению климата, как можно сделать городскую инфраструктуру и жизнь в городе в целом “резилиентной” или жизнестойкой к потенциальным угрозам и рискам будущего. Что города могут и должны делать уже сейчас.
13 октября: Города в эпоху пост-роста
Вопрос роста и развития городов сейчас переживает существенную трансформацию. Все больше разговоров идет о концепциях пост-роста, роста городов “внутрь”, оптимального и сбалансированного городского развития, в том числе, использования ресурсов.
Кристиан Ламкер и Данияр Юсупов (?) расскажут о практическом применении концепции пост-роста к практикам планирования и строительства городов в Германии и России.
3 ноября: Экологическая партиципация
В последние несколько лет наблюдается существенный рост запроса горожан на участие в вопросах городского развития, в том числе, в области экологии. Именно вопросы охраны окружающей среды, а также экологически устойчивого городского развития оказываются в центре общественного интереса, зачастую становясь причиной для само-организации инициативных групп городских активистов.
Эти тренды присутствуют по всему миру, в том числе, в Германии и России. Жители, с одной стороны, хотят иметь больше информации о состоянии окружающей среды, в том числе, данные о качестве воды, воздуха, почвы, здоровья зеленых насаждений, с другой стороны, они также хотят все больше участвовать в вопросах природоохранной политики в городах – создавать собственные парки, общественные сады, инициировать и поддерживать практики в области совместного пользования, эффективного потребления ресурсов, циклической экономики.
Именно об этих тенденциях участники обсудят с практиками сектора – Франциска Энерт из Дрездена расскажет о конкретных механизмах городской “зеленой” трансформации путем учета мнения жителей, а архитектор, урбанист и практик соучаствующего проектирования Надежда Царенок расскажет об аналогичных опытах в пост-советских городах.
1 декабря: Энергоэффективность – в чьих интересах?
Вопросы генерации, транспортировки и потребления энергии приобретают все больше социальной значимости, выходя из исключительного поля экспертизы технических специалистов. Энергия сейчас – это не только технологии, это и политика, и рынок, и социальная ответственность, и этика.
Вопросы снижения выбросов парниковых газов, сокращения энергопотребления в целом, а также повышения энергоэффективности становятся важнейшими драйверами для определения курса дальнейшего развития сектора энергетики в городах в целом.
Уже буквально везде энергоэффективность признается в качестве одного из ключевых приоритетов для секторов энергетики, ЖКХ и экономики города в целом. Вместе с тем, у вопроса есть и социальный аспект – кто должен платить за энергоэффективную реновацию, замену оборудования, утепление и модернизацию домов, энергогенерирующего оборудования, котельных, сетей? Приводят ли программы повышения энергоэффективности к росту стоимости недвижимости – и повышению арендных ставок? Как мы можем найти баланс потребностей в постоянном и бесперебойном энергообеспечении, доступных цен на электро- и тепловую энергию, а также минимального воздействия на окружающую среду, в том числе, выбросов парниковых газов?
Именно о социальных аспектах эколого-энергетических трансформаций расскажет профессор Катрин Гроссман из Университета прикладных наук Эрфурта и директором “Центра Энергоэффективности – XXI век”, член Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) Игорь Башмаков (TBC) или Директор Центра Исследований Энергетической Политики Европейского Университета (Санкт-Петербурга) Максим Титов (TBC).
В городе формируются особые микроклиматические условия, присущие отдельным участкам городской территории. На формирование микроклимата города, помимо природных условий, оказывают влияние условия, создаваемые городской застройкой, а также функционированием автотранспорта, теплоэлектростанций, промышленных и других предприятий.
Городская застройка изменяет природный рельеф: увеличивает шероховатость подстилающей поверхности (например, формирует котловинные условия на фоне равнинного рельефа), включает множество вертикальных поверхностей, создает пересеченную местность. Кроме того, теплофизические свойства (теплоемкость и отражательная способность) элементов городской застройки (стен зданий, крыш, дорог, мостовых) отличаются от теплофизических свойств элементов природного отражения.
Почва города скрыта под строениями и дорожными (асфальтовыми) покрытиями. В природных условиях часть влаги уходит в почву. В городе значительная часть осадков не попадает в нее. Стоки городских осадков отводятся в ливневую или городскую канализацию. При работе автотранспорта, отоплении зданий города, функционировании предприятий в атмосферный воздух поступают потоки тепла, выбрасываются газообразные загрязняющие вещества, жидкие и твердые взвешенные частицы.
Перечисленные особенности городской территории определяют факторы формирования микроклимата города:
– изменение рельефа, обусловленное городской застройкой;
– различие теплофизических свойств поверхностей элементов городской застройки и природного окружения;
– различие в альбедо подстилающих поверхностей территории города и окрестностей;
– искусственные потоки тепла;
– снижение испарения из-за асфальтовых покрытий и зарегулированности стока атмосферных осадков;
– резкое уменьшение площади поверхности с растительным покровом и естественной почвой.
Эти факторы влияют на микроклимат города одновременно, но их вклад в разное время и в различных климатических условиях весьма различен. Он вызывает изменения естественного радиационного баланса, условий тепло- и массообмена, нарушение естественного круговорота влаги. Все это определяет микроклиматическую изменчивость общеклиматических режимов в отдельных районах крупного города:
а) радиационный режим микроклимата города. Вследствие загрязнения атмосферного воздуха твердыми частицами и аэрозолями происходит уменьшение его прозрачности. Поэтому часть солнечной радиации не проникает на территорию города. В зависимости от степени загрязнения атмосферного воздуха, времени года и суток наблюдается снижение ее интенсивности до 20 %. Инсоляционный режим – режим облучения городских территорий и помещений зданий прямыми солнечными лучами. Инсоляцию городской застройки уменьшают облачность и загрязнение атмосферного воздуха. солнечное облучение необходимо для жизни. Оно оказывает оздоровительное и положительное психологическое влияние на человека. Нормы инсоляции зависят от климатической зоны размещения городской территории. В соответствии с СанПиНом на территориях игровых площадок, спортивных площадок жилых домов, групповых площадок дошкольных учреждений, спортивных зон, зон отдыха общеобразовательных школ и школ – интернатов, зоны отдыха лечебно-профилактических учреждений стационарного типа продолжительность инсоляции должна составлять не менее 3 часов на 50 % площади участка, независимо от географической широты;
б) температурный режим микроклимата городов. Температура воздуха в крупном городе по сравнению с его окрестностями выше на от 1 ?С до 4 ?С, иногда эта разница достигает 8 ?С. Повышение температуры обусловлено нагревом элементов застройки за счет поглощения ими солнечной радиации и отражением радиации городскими поверхностями, а также уменьшением эффективного излучения тепла над городом. Величина отражательной радиации зависит от наклона и ориентации поверхностей, а также от альбедо строительных и дорожных материалов. При этом может происходить взаимооблучение элементов застройки, а вблизи инсолируемых поверхностей городского окружения может значительно возрасти температура воздуха. Из-за загрязнения атмосферного воздуха, а так же неоднородностей подстилающей поверхности, обусловленных застройкой, ослабляется эффективное излучение над городом и соответственно уменьшается его ночное охлаждение. Кроме того, на испарение влаги асфальтным покрытием и другими городскими поверхностями тратится значительно меньше энергии, по сравнению с энергией, необходимой для испарения влаги растительным покровом. Поэтому в приземном слое воздуха городской территории, за счет малого расхода энергии на испарение влаги, остается значительно больше тепла по сравнению с территорией окрестностей.
Дополнительное поступление тепла в атмосферный воздух происходит при сжигании топлива. Тепловые выбросы транспортных средств, промышленных и энергетических предприятий могут вызвать локальное повышение температуры воздуха над отдельными участками территории городской застройки – транспортной магистралью, промышленной зоны, ТЭЦ. Так, по данным космического мониторинга, тепловые аномалии занимают четвертую часть территории города Москвы.
Повышение температуры воздуха внутри города по сравнению с температурой окружающей местности приводит к образованию так называемого «острова тепла» над городом – области повышенной температуры воздуха, которая имеет вид купола. Размер «острова тепла» и другие его показатели зависят от метеорологических условий и особенностей города. «Остров тепла» разрушается ветром и атмосферными осадками, но устойчив в безветрие. На высоте до нескольких сот метров по границам «острова» происходит циркуляция масс теплого и холодного воздуха. Вертикальная скорость воздушных потоков сравнительно небольшая. В «острове тепла» давление атмосферного воздуха понижено. Это способствует притягиванию облаков верхних слоев атмосферы. Поэтому облака над городом расположены значительно ниже, чем над открытой местностью. Восходящие потоки воздуха образуют кучевую облачность. Образование «острова тепла» вызывает уменьшение притока солнечной радиации на территорию крупного города, увеличение количества атмосферных осадков, увеличение повторяемости туманов;
в) ветровой режим микроклимата города. Элементы городской застройки и зеленые насаждения изменяют скорость ветра и его направление. Обычно скорость ветра в городе меньше, чем за его пределами. Усиление ветра возможно при расположении города на холмах или при совпадении направления ветра с направлением улиц. Для городов, где скорости ветра незначительны, характерны местные циркуляции воздуха. Причиной их возникновения может быть разная инсоляция отдельных участков городской территории. Движение воздуха называемое термическим проветриванием, возникает между городом и его окрестностями, между зеленным массивом и территорией застройки, между нагретой солнцем и затененной частью улиц. Наличие водоемов способствует формированию местной циркуляции, подобной бризам.
Ветровой режим приземного слоя воздуха в условиях городской застройки принято называть аэрационным режимом. Аэрационный режим считается комфортным, если скорость ветра на территории застройки находится в пределах от 1 до 5 м/с. Участки городской территории, где скорость ветра меньше 1 м/с, относится к непроветриваемым, а более 5 м/с – к зонам продувания. Непроветриваемые участки городской территории, или зоны застоя воздуха, создают антисанитарное состояние. Зоны продувания дискомфортны для человека;
г) влажностный режим микроклимата города. Влажность города в крупных городах ниже по сравнению с окрестностями. Это связано с повышенными температурами атмосферного воздуха и меньшим содержанием в нем влаги за счет снижения количества испарений. Наибольшая разница по влажности воздуха между городом и его окрестностями в течение года наблюдается летом, а в течение суток – в вечерние часы. Зимой в городе выпадает меньше снега, а летом выпадает больше дождей.
Образованию облачности в городе при высокой влажности способствует повышенная конвективная неустойчивость и загрязнение воздушных масс. Образованию облачности при недостаточной влажности также способствуют конвективные потоки над городом. Они препятствуют горизонтальному перемещению воздушных масс, поступающих с наветренной стороны, вовлекают их в восходящий поток воздуха. Вследствие этого образуется облачность и выпадают осадки. При значительном загрязнении атмосферного воздуха и ослаблении скорости ветра туманов в городе может быть больше. С повышением температуры и понижением относительной влажности туманов в городе становиться меньше, чем за его пределами.
Погодные условия могут оказывать негативное влияние на самочувствие человека или вызывать чувства комфорта. Погодой называется состояние атмосферы в данном месте в определенный момент или за ограниченный промежуток времени (сутки, месяц). Погода обусловлена физическими процессами, происходящими при взаимодействии атмосферы с космосом и земной поверхностью. Погоду характеризуют метеорологические показатели: атмосферное давление, температура и влажность воздуха, скорость и направление ветра.
Специалистами по медицинской климатологии разработан ряд биоклиматических показателей по восприятию человеком погодных условий. Эти показатели получены на основе параллельных физиологических и метеорологических наблюдений. Наибольшее применение получили показатели, отражающие тепловое состояние человека.
Тепловое состояние человека определяется его физиологическими показателями, физической нагрузкой, теплозащитными свойствами одежды, но в первую очередь комплексом метеорологических факторов: температурой и влажностью воздуха, солнечной радиацией и скоростью ветра. Установлено, что человек испытывает тепловой комфорт в том случае, когда его теплорегуляторная система находится в состоянии наименьшего напряжения. Так, низкая температура воздуха вызывает ощущение холодного дискомфорта, который возрастает с увеличением скорости ветра и повышением влажности. В жарком климате при температуре воздуха, близкой к температуре тела или превышающей ее, даже ветер не всегда приносит ощущение свежести. Сочетание высокой температуры и высокой влажности воздуха вызывает состояние духоты.
К биоклиматическим показателям, отражающим тепловое состояние человека, относятся: эквивалентно-эффективная температура (ЭЭТ) и радиационноэквивалентно-эффективные температуры (РЭЭТ). ЭЭТ учитывает комплексное воздействие температуры, влажности воздуха и скорости ветра на теплоощущение человека. РЭЭТ дополнительно учитывает солнечную радиацию. Комплексное воздействие на человека температуры воздуха, скорости ветра и относительной влажности вызывает такой эффект теплоощущения, который соответствует воздействию неподвижного, полностью насыщенного влагой воздуха при определенной температуре, называемой эквивалентно-эффективной температурой. Для оценки биоклимата городов, расположенных в разных климатических районах, даются следующие рекомендации по использованию системы температурных шкал.
В качестве зоны комфорта принимается интервал ЭЭТ:
– для южных городов – от 17 ?С до 21 ?С;
– для городов средней полосы, Сибири и Приморья – от 13,5 ?С до 18 ?С.
ЭЭТ ниже указанных пределов характеризуют состояние охлаждения, а выше – перегрева. При расчетах ЭЭТ, помимо средних многолетних показателей, следует использовать и ежедневные метеорологические данные. Человек адаптируется к средним климатическим условиям. Экстремальные условия (их повторяемость, интенсивность, продолжительность) могут вызвать негативную реакцию организма, и прежде всего у людей с ослабленным здоровьем.
Данные по ЭЭТ и РЭЭТ позволяют оценить биоклиматические ресурсы конкретного города: определить среднюю продолжительность комфортного и дискомфортного периодов в течение года, рассчитать повторяемости погодных условий, обеспечивающих состояние перегрева, комфорта и охлаждения, и рассмотреть распределение их степени дискомфортности в аномально жаркие и холодные годы.
С помощью ЭЭТ и РЭЭТ можно определить особенности формирования биоклимата в зависимости от особенностей застройки, неоднородности рельефа, наличия лесных массивов, близости водных объектов и в итоге выделить зоны с различной степенью комфортности для проживания и отдыха горожан. Методы ЭЭТ и РЭЭТ могут быть использованы в любых климатических районах и обеспечивают сравнимость результатов.
К атмосферным явлениям, опасным для жизнедеятельности человека в городе, относятся инверсии температуры и смог. Инверсии температуры создают задерживающие слои воздуха. Приземные инверсии обуславливают отсутствие аэрации жилых кварталов и тем самым способствуют скоплению загрязняющих веществ в приземном слое. Низкие приподнятые, как «крыша», закрывают город и препятствуют рассеиванию вредных примесей. Инверсии в городах обуславливают увеличение концентрации загрязняющих веществ в воздухе и способствуют образованию неблагоприятной экологической обстановки.
При проявлениях инверсии температуры участки застройки на холмистом рельефе располагают выше верхней границы инверсионного слоя, на средних и верхних частях склона или плато. При этом непригодными для жилой застройки являются территории, расположенные в котловине или долине.
Смог – токсический туман. Он возникает при неблагоприятных метеорологических условиях и высоких концентрациях вредных веществ в приземном слое воздуха. Выделяют три типа смога – восстановительный (смог лондонского типа), окислительный или фотохимический, и смог ледяного типа:
– восстановительный смог характерен для крупных промышленных центров. Он представляет собой воздушную смесь частиц сажи и оксидов серы и азота. Оксиды при взаимодействии с водой атмосферы образуют аэрозоли серной и азотной кислот. За счет раздражающего действия кислот на бронхи и дыхательные пути смог оказывает отрицательное влияние на здоровье людей;
– фотохимический смог наблюдается в городах с высокой интенсивностью радиации солнца. Он образуется при взаимодействии солнечного света с оксидами азота и углеводородами, содержащимися в выхлопных газах автотранспорта и промышленных выбросах. Фотохимический смог – это комплексная воздушная смесь, состоящая из оксидантов, в основном озона, смешанного с другими окислителями, включая слезоточивый газ – пероксиацетилнитрат (ПАН). Фотохимический смог – это сильное загрязнение воздуха. При воздействии смога на дыхательную и кровеносную системы человека возникает стойкая неспособность крови к усвоению и переносу кислорода. Образованию смога способствует интенсивная солнечная радиация и безветрие. Предвестником образования фотохимического смога является озон. Поэтому особое внимание при контроле атмосферного воздуха города необходимо уделять мониторингу озона;
– ледяной смог возникает в городах северных широт при неблагоприятных климатических условиях под воздействием пыли, оксидов серы и азота, высокой влажности и низкой температуры. Воздействие аэрозолей кислот на органы дыхания человека усиливается механическим действием мелких кристалликов льда. На твердых взвешенных частицах загрязненного воздуха могут скапливаться электрические заряды. Их совокупность составляет атмосферное статическое электричество, называемое «электрическим смогом». Статическое электричество оказывает отрицательное влияние на здоровье человека, вызывая нарушения работы сердечно-сосудистой и других систем организма.
Для оценки территории города также используется экологомикроклиматическая оценка. Выделяют три основных экологических критерия для оценки микроклимата различных частей территории города. Микроклимат должен способствовать:
– уменьшению техногенного загрязнения атмосферы;
– повышению комфортности биоклиматических условий для человека;
– улучшению условий роста и развития растительности.
Экологическое состояние земной атмосферы определяется как прямодействующими метеорологическими факторами (температура и влажность воздуха, скорость ветра и др. ), так и опосредованными эколого-географическими факторами (местоположение территории, характер ее рельефа, наличие водоемов и растительности и др.
Установлено влияние на эколого-микроклиматические условия города геоморфологического состояния подстилающей поверхности. Типы местоположений подстилающей поверхности ранжированы по комфортности микро- и биоклимата, а также по потенциальным условиям рассеяния атмосферных загрязнителей (таблица 1). Комфортность климатических условий ухудшается с I по V ранг, то есть самым комфортным является I ранг.
Таблица 1 – Ранжирование типов микроклимата по степени комфортности и потенциальным условиям рассеяния примесей (РП)
Потенциальные условия рассеяния примесей ухудшаются в рангах в алфавитном порядке от А до Д, то есть наилучшие условия соответствуют рангу А. Как видно из таблицы, комфортным микро- и биоклиматическим условиям не всегда соответствуют лучшие условия рассеяния загрязнителей.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
ГОРОДСКО́Й КЛИ́МАТ
ГОРОДСКО́Й КЛИ́МАТ, климатические условия крупного современного города, создаваемые самим городом. Формируется как в пределах всего города, так и на отд. улицах и площадях под влиянием гор. застройки, покрытий улиц, распределения зелёных насаждений и др. Города с развитой пром-стью и интенсивными транспортными потоками загрязняют атмосферу, уменьшая приток солнечной радиации, высокая застройка и узкие улицы усиливают этот процесс (может теряться до 20% солнечной радиации). Ночное выхолаживание снижается за счёт пелены дыма и пыли. Крыши и стены гор. построек и искусств. покрытия улиц нагреваются больше, чем естеств. поверхность, и повышают темп-ру воздуха в городе. В среднем темп-ра воздуха большого города на 1–2 °C выше, чем окружающей местности. Поле темп-ры над городом характеризуется наличием одной или нескольких замкнутых изотерм, получивших название городского острова тепла. В тихую антициклонич. погоду в связи с этим над перегретой территорией города днём наблюдается приток воздуха от окраин к центру (городской бриз), а также усиление восходящих движений воздуха над городом с соответствующим образованием облаков. В городе меньше дней со снегом, длиннее безморозный и вегетац. периоды. Относит. влажность воздуха понижена в среднем на 6%, облачность и годовая сумма осадков увеличены на 10–15%. Повышенное содержание ядер конденсации в воздухе и ослабление скорости ветра в городе (в ср. на 25%) приводят к увеличению повторяемости туманов (в городах США на 30% летом и на 100% зимой), смогов и к возрастанию их интенсивности.
Ученые МГУ объяснили, как отдельные тепловые пятна в городе формируют остров тепла
2022-04-29 15:08
Мозг
Наука
Представители НОШ МГУ «Мозг» совместно с немецкими коллегами объяснили закономерности увеличения температуры в мегаполисах. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Frontiers in environmental science.
Ученые из МГУ имени М. Ломоносова, РУДН, Московского центра фундаментальной и прикладной математики совместно с немецкими коллегами из Рурского университета в Бохуме, Фрайбургского университета и Берлинского технического университета установили, что в формирование городского острова тепла значительный вклад вносят не только чередование локальных климатических зон, как считалось ранее, но и неоднородность городской среды на масштабах нескольких километров.
«Ранее считалось, что пространственная неоднородность температуры в городе связана, главным образом, с чередование локальных климатических зон — участков с однородным типом поверхности и застройкой протяженностью порядка первых сотен метров. Но оказалось, что „большое видится на расстояньи“, и каждая из таких зон вносит свой вклад в формирование острова тепла на масштабе всего города. Это можно сравнить с эффектом синергии — результат взаимодействия нескольких факторов оказывается мощнее, чем сумма эффектов, вызванных этими же факторами по отдельности. Открытие поможет более точно прогнозировать изменения климата мегаполисов и осуществлять правильное городское планирование», — рассказал Михаил Варенцов, кандидат географических наук, научный сотрудник Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ.
В мегаполисах наблюдается увеличение температуры воздуха на несколько градусов по сравнению с загородными территориями. Это явление называют городским островом тепла. При этом городская среда крайне неоднородна: она включает многоэтажные жилые застройки, промышленные зоны, парки и т. Поэтому при исследовании островов тепла ученые часто сравнивают между собой разницу температур небольших однородных участков протяженностью менее одного километра, называемых локальными климатическими зонами. Такой подход позволяет объяснить основные особенности городского климата — например, в зоне многоэтажной застройка теплее, чем в «частном секторе» и парках. Однако он не дает представлений о городском острове тепла как о целостном явлении, который создается всей территорией города и оказывает влияние на региональные циркуляции атмосферы, облачность и осадки.
Исследование проводилось на примере крупнейшего российского мегаполиса — города Москва. Здесь проживает более 17 миллионов человек и наблюдается ярко выраженный эффект городского острова тепла: среднегодовая температура на 2 °C превышает значения, характерные для Московской области, а в отдельные дни контрасты превышают 10 °C. Новизна исследования заключается в использовании не только данных государственных сетей мониторинга, но и «народных метеостанций» сети Netatmo. Это позволило ученым проанализировать измерения температуру в более чем полутора тысячах точках в Москве и окрестностях. Далее распределение температуры сопоставили с типами локальных климатических зон, включающих такие классы как многоэтажные и одноэтажные дома, промышленные объекты, лесопарковые зоны и т.
Наиболее ярко эффект острова тепла выражен в районах плотной среднеэтажной застройки и многоэтажных жилых комплексов. При этом климат схожих по типу застройки и землепользования территорий может различаться в зависимости от их окружения и расположения в пределах города.
Например, в зоне многоэтажной застройки в центре города будет теплее, чем в зоне такой же застройки в окружении зеленых массивов и «частного сектора» на окраине. Чтобы определить вклад неоднородность городской среды на различных масштабах в формирование острова тепла, ученые использовали детализированные картографические данные о параметрах городской среды и земельного покрова, такие как плотность застройки и запечатанность территории.
Оказалось, что климат отдельно взятой точки определяется свойствами городской среды в ее окрестностях не только на локальном масштабе (в радиусе первых сотен метров), но и на мезомасштабе (в радиусе до 10 км). Это связано с тем, что тепловые эффекты небольших однородных участков аккумулируются и переносятся воздушными потоками над городом. В результате формируется мезомасштабный остров тепла, который выражен наиболее ярко в центральных районах Москвы, но за счет атмосферного переноса может распространяться к окраинам мегаполиса и даже в пригороды.
«Наше исследование показало, что наравне с особенностями застройки отдельных кварталов и микрорайонов, необходимо учитывать неоднородность подстилающей поверхности на масштабах всего города или его крупных округов. Это позволяет лучше понимать и предсказывать пространственную картину острова тепла в задачах прогноза погоды, оценки термического комфорта и градостроительного планирования. В дальнейшем мы планируем исследовать, как влияет на остров тепла скорость и направление атмосферного переноса», — добавил Михаил Варенцов.