Содержание:

1. Особенности климата и биоклимата города

2. Факторы, влияющие на формирование городского климата

3. Мероприятия для улучшения микроклимата городской среды

 

1 Особенности климата и биоклимата города

У метеорологов есть замечательное определение погоды: погода – это сиюминутное состояние атмосферы. Климат – это многолетний режим погод, характерный для определенной территории.

Климат региона формируется под влиянием трех основных климатообразующих факторов:

Все эти факторы определяют мезо- и микроклиматические особенности местности.

Биоклимат –оценивается по степени влияния климата на биосферу и, в частности, на организм человека.

В соответствии с этим биоклиматические параметры отличаются от обычных метеорологических характеристик, т.к. они:

  1. Не количественные, а качественные параметры, отвечающие на вопрос «как?» температура, давление и другие характеристики земной погоды влияют на человека.
  2. Комплексные характеристики (сравним температуру (метеопараметр) и теплоощущение человека или эффективную температуру (биоклиматический параметр), складывающийся из статистической оценки совместного влияния температуры и влажности воздуха, скорости ветра и других метеорологических величин.

В оценке биоклиматических параметров применяется физиологический подход, т.е. оценка степени комфортности условий окружающей среды. А степень комфортности зависит от того, насколько легко (или тяжело) люди привыкают к изменившимся условиям окружающей среды.

2 Факторы, влияющие на формирование городского климата

На формирование городского климата оказывают влияние:

Сами города могут располагаться в естественных котловинах. Перечисленные факторы действуют комплексно, хотя и неодинаково в разных условиях климата и погоды.

2.1 Солнечная радиация

Солнечная радиация в условиях крупных промышленных центров оказывается пониженной вследствие:

По этим причинам особенно заметно понижается поступление ультрафиолетовой радиации (УФ). С другой стороны, в городе к рассеянной радиации присоединяется радиация, отраженная стенами и мостовыми. Этим обстоятельством обусловлено чувство зноя и духоты, характерное для городов летом.

Режим ультрафиолетовой радиации влияет на жизненно важные для человека процессы. Под влиянием ультрафиолета в организме человека вырабатывается витамин D. При недостатке ультрафиолета у детей развивается рахит, а у взрослых авитаминоз.

Избыток ультрафиолета приводит к не менее негативным последствиям - к раку кожи вплоть до образования самой опасной формы - миланомы, к ожоговой катаракте и мутационным процессам.

Величина ультрафиолетового излучения определяется высотой солнца над горизонтом, режим которой связан с географической широтой местности. По характеру УФ режима территория земного шара делится на зоны. Из-за загрязнения воздушного бассейна в городах снижается эффективное излучение и, соответственно, ночное охлаждение.

Изменение радиационного баланса, дополнительное поступление тепла в атмосферу при сжигании топлива и малый расход тепла на испарение приводят к повышению температуры внутри города, по сравнению с прилегающей местностью. Загрязнение атмосферы, изменения радиационных (альбедо) и теплофизических характеристик городских строений влияют на радиационный и тепловой баланс атмосферы города, часто формируя над городом «Острова тепла» (рисунок 1).

Рис.1 Формирование радиационного и теплового баланса городской подстилающей поверхности

Таким образом, указанные выше факторы являются причиной образования так называемого "острова тепла" над городом. Размер "острова тепла" и его показатели изменяются во времени и пространстве под влиянием фоновых метеорологических условий и местных особенностей города. Закономерности изменения температуры воздуха при переходе от сельской местности к центральной части города представлены на рисунке 2.

Рис. 2. Вертикальное строение "острова тепла" над городом

На границе раздела "город - сельская местность" возникает значительный горизонтальный градиент температуры, соответствующий "утесам острова тепла", достигающий иногда 4°С /км. Большая часть города представляет собой "плато" теплого воздуха с повышением температуры по направлению к центру города. Термическая однородность "плато" нарушается "разрывами" общего характера поверхности в виде областей холода — парки, водоемы, луга и областей тепла — промышленные предприятия, плотная застройка зданиями.

Над центральной частью больших городов располагается "пик острова тепла", где температура воздуха максимальна. В крупных агломерациях может наблюдаться несколько таких "пиков", обусловленных наличием промышленных предприятий и плотной застройкой. Указанные выше факторы являются причиной образования так называемого "острова тепла" над городом.

Размер "острова тепла" и его показатели изменяются во времени и пространстве под влиянием фоновых метеорологических условий и местных особенностей города. По данным метеорологических исследований, тепловое влияние городов проявляется в пределах 100 - 500-метрового слоя атмосферы, а иногда и 1 км.

Большая аэродинамическая шероховатость подстилающей поверхности и наличие "островов тепла" определяют особенности ветрового режима города.

2.2 Ветровой режим города

Ветровой режим города характеризуется существованием местной циркуляции. Например, при слабых ветрах до 2-3 м/с у поверхности земли может возникнуть поток холодного воздуха, направленного к "острову тепла", а у вершины "острова тепла" формируется поток теплого воздуха к окраинам города.

В самом городе различия в нагреве освещенных и затененных частей улиц и дворов также обусловливает местную циркуляцию воздуха. В ней восходящий поток образуется над поверхностью освещенных стен, а нисходящий — над затененными стенами и частями улиц или дворов.

Наличие водоемов способствует формированию дневной местной циркуляции, подобной бризам, от водоема к застройке, что весьма желательно жарким летом. Одновременно такая циркуляция может способствовать захвату загрязняющих примесей. Зеленые насаждения снижают скорость ветра и способствуют осаждению примесей.

Скорость ветра в городе, как правило, снижается по сравнению с открытой территорией. Но в некоторых случаях возможно усиление ветра, например, в городах, располагающихся на холмистой местности или при совпадении направления ветра с направлением улицы - "эффект аэродинамической трубы".

2.3 Влажность воздуха

Влажность воздуха в крупных городах ниже, чем в окрестностях, что связано с повышением температуры и общим снижением содержания влаги в атмосфере над городом, как результат уменьшения испарения. Наибольший контраст влажности в системе город - окрестности наблюдается летом, а в суточном - в вечернее время.

В климатических зонах, где зимой выпадает снег или поверхность земли замерзает, воздух в городе может быть более влажным за счет техногенных источников пара. Влияние города на выпадение жидких и твердых осадков различно. Зимой отмечается снижение до 5% в выпадении снега, летом наибольшие суммы осадков выпадают над городом, но не в центре, а на окраине.

При высокой влажности воздуха повышенная конвективная неустойчивость и загрязненность воздушных масс над городом благоприятствуют образованию облачности. В процессе преобразования облаков из кучевых в мощные кучевые и кучево-дождевые происходит их смещение под влиянием преобладающего переноса воздушных масс. Осадки выпадают преимущественно в подветренных районах города и за его пределами.

Если влажность воздуха недостаточна для образования облаков, мощные конвективные потоки, образующиеся над центром города, являются препятствием для горизонтальных воздушных потоков, поступающих в наветренную часть города. Приходящие массы воздуха испытывают дополнительный вынужденный подъем, вследствие чего образуется облачность и выпадают осадки.

Различия в температурно-влажностном режиме города и прилегающих окрестностей влияют и на распределение атмосферных явлений. Так, туманов в городе может быть больше при ослаблении скорости ветра или значительной загрязненности воздуха. С повышением температуры и понижением относительной влажности воздуха туманов в городе становится меньше, чем за городом. При одновременном образовании тумана в городе и его окрестности продолжительность городского тумана больше, чем в чистой атмосфере окрестности.

Таким образом, особенности климата и биоклимата города определяются следующими факторами:

3 Мероприятия для улучшения микроклимата городской среды

Результаты исследования одновременной изменчивости метеорологического режима атмосферы в городах и их окрестностях, в среднем, можно представить в виде таблицы 1.

С учетом реально сформировавшихся климатических условий города и условий природно-климатической зоны проводят мероприятия по улучшению городского климата, которые условно могут быть разделены на следующие группы:

  1. Мероприятия по регулированию скорости ветра и вентиляции города — планировка городской застройки и улиц, ориентация зданий, создание древесно-кустарниковых и травянистых насаждений различного типа, систем водоемов и т.д..
  2. Мероприятия по уменьшению потерь тепла зданиями — конструкция окон, ориентация зданий, планировочные решения, касающиеся взаимного расположения зданий и групп зеленых насаждений.
  3. Мероприятия по регулированию относительной влажности воздуха — создание водоемов и водотоков, увеличение площади поверхности с естественным проницаемым покровом, полив зеленых насаждений, мойка улиц и площадей и т.п..
  4. Мероприятия по борьбе с загрязнением воздушного бассейна путем расположения загрязняющих объектов вне городской черты или в подветренной части городов, созданием высоких дымовых труб (до 250 м), способствующих рассеиванию примесей, эффективным использованием газоочистного оборудования, переходом на менее токсичные виды топлива, использованием более экономичных установок для сжигания топлива, регулированием или прекращением выбросов вредных веществ при неблагоприятных метеоусловиях вплоть до приостановки работы предприятий, переходом на безотходные или замкнутые циклы производства, предотвращением пыления в промышленности, строительстве, транспорте.
  5. Мероприятия по регулированию поступления солнечной радиации — планировка улиц и кварталов, зеленых насаждений, использование разноуровневой застройки, окраска стен, крыш и мостовых, конструкция зданий и их элементов и т.п.).

Все эти мероприятия должны использоваться интегрировано. Использование лишь отдельных элементов не может значительно улучшить условия проживания людей в городах. Решение проблем улучшения микроклимата городской среды позволит сделать города привлекательными и безопасными для жизни и деловой деятельности, подлинными центрами развития современной цивилизации.