Микроклимат городской среды

     Содержание

     Стр.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение

     Важнейшая характеристика городской среды  – микроклимат города, состояние которого определяется в значительной мере антропогенным воздействием на окружающую среду и прежде всего ее загрязнением. Оно оказывает влияние на освещенность, количество поступающей от Солнца ультрафиолетовой радиации, влажность, частоту образования тумана.

       Один из важных компонентов микроклимата, оказывающих заметное влияние на организм человека - температурный режим воздуха. Средняя годовая температура в городе на несколько градусов выше, чем за его пределами. В целом тепловая энергия, выделенная крупным городом, весьма значительна и достигает 5% солнечной энергии, поступающей на территорию города.

     В городах снижается величина ультрафиолетовой радиации (что отрицательно влияет на людей – повышенная усталость, раздражительность, ухудшенный обмен веществ и т.д.). Повышается бактериальная загрязненность воздуха. Понижается относительная влажность.

     В городах больше безветренных дней, ниже атмосферное давление и скорость ветра, что ведет к застойным явлениям, сильному загрязнению воздушного бассейна и повышенной заболеваемости населения болезнями органов дыхания.

     Неорганизованно размещенные автостоянки в ценре  городов создают дополнительный эффект шума и загрязнения. Значительно  и размещение промышленных предприятий  в пределах городов и их неправильное местоположение по отношению к господствующим ветрам. Особенно страдают города, расположенные  в плохо проветриваемых ущельях, с часто повторяемыми низкими  температурными инверсиями.

     Автотранспорт является основным источником загрязнения  воздуха. Растущий уровень автомобилизации, увеличивающаяся мобильность населения  все более расширяют зоны доступности  человеком природных ландшафтов, но, с другой стороны,  эти процессы способствуют строительству автомобильных  дорог и более равномерному распределению  рекреационных нагрузок на природную  среду.

1. Микроклимат городской среды

     Город  создает свой местный климат, а на отдельных его улицах и площадях создаются микроклиматические условия, определяемые городской застройкой, покрытием улиц, распределением зеленых насаждений, водоемов.

     На  формирование городского климата оказывают  влияние:

     • прямые выбросы тепла и изменения  режима солнечной радиации;

     •  пылегазовые  выбросы  промышленных  предприятий  и  транспорта;

     • изменения теплового баланса  за счет уменьшения испарения,  малой  проницаемости  подстилающей  поверхности,  способствующей быстрому стоку воды и значительной теплопроводности покрытий (крыш, стен зданий, мостовых и т. д.);

     •  пересеченность местности, создаваемая городской застройкой, большая доля вертикальных поверхностей, что приводит к взаимному затенению  домов  и  образованию  котловинных условий на фоне равнинного рельефа. Нередко сами города располагаются в естественных котловинах.

     Таблица 1.

     Различия  климата в крупных городах  и прилегающей сельской местности  в средних широтах

     Солнечная радиация в условиях больших промышленных городов оказывается пониженной вследствие уменьшения прозрачности из-за дыма и пыли. За счет увеличения мутности атмосферы в среднем может теряться до 20 % солнечной радиации, особенно сильно ослабляется приход ультрафиолетовой радиации. Одновременно в городе к рассеянной радиации добавляется отраженная стенами и мостовыми.

     Изменение радиационного баланса, дополнительное поступление тепла в атмосферу за счет сжигания топлива и малый расход тепла на испарение приводят к более высоким температурам внутри города по сравнению с окрестностями.

     Над городом существует "остров тепла". Интенсивность и размеры острова  тепла изменяются во времени и  пространстве под влиянием фоновых  метеорологических условий и  местных особенностей города. Наиболее характерные закономерности изменения температуры воздуха при переходе от сельской местности к центральной части города показаны на рис.1.  На границе город ─ сельская местность возникает значительный горизонтальный градиент температур, который может достигать 4° С/км.

     

     Рис. 1. Обобщенное сечение характерного «острова тепла» над городом

     Большая часть города представляет собой "плато" теплого воздуха с небольшим  повышением температуры по направлению  к центру города. Термическая однородность этого плато нарушается влиянием парков и озер (области холода) и  плотной застройкой промышленных и  административных зданий (области тепла). В центральной части больших городов располагается "пик

     По  данным различных авторов, тепловое влияние городов четко проявляется  в пределах 100─500-метрового слоя. Одновременно с этим в климате города обнаруживается много общих признаков иногда и до высоты 1 км. Большая шероховатость подстилающей поверхности и остров тепла обусловливают особенности ветрового режима в условиях города. При слабых ветрах (1-3 м/с) может возникнуть городская циркуляция. У поверхности земли течения направлены к центру, где располагается остров тепла, а наверху наблюдается отток воздуха к окраинам города.

     В городе различия в нагреве освещенных и затененных частей улиц и дворов определяют местную циркуляцию воздуха. Восходящие движения формируются над поверхностью освещенных стен, а нисходящие - над затененными стенами. Наличие в городах водоемов способствует развитию дневной местной циркуляции от водоема к городским участкам, а ночью наоборот.

     

     Рис. 2. Городская циркуляция, развивающаяся при слабых ветрах 

     Ветровой  режим крупных городов характеризуется снижением скорости ветра в городе по сравнению с пригородом. В некоторых случаях в городе возможно усиление скорости ветра: при направлениях ветра, совпадающих с направлением улицы, ограниченной многоэтажными зданиями. Зеленые насаждения снижают скорость ветра и способствуют осаждению примесей.

     Влажность воздуха в крупных городах  ниже, чем в окрестностях, что  связано с повышением температуры и общим понижением влаги в атмосфере над городом вследствие уменьшения испарения. Различия в абсолютной влажности могут достигать 2,0-2,5 гПа и относительной влажности 11 ─ 20 %.

     Контрасты влажности города ─ окрестностей в годовом ходе имеют максимальные значения в летний период, а в суточном ходе ─ в вечерние часы. Ранним вечером воздух в сельской местности охлаждается быстрее, и стратификация делается более устойчивой по сравнению с условиями в городской застройке. В нижних слоях воздуха происходит увеличение влаги, поскольку испарение у земли превосходит отток влаги в верхние слои из-за ослабленного турбулентного обмена. В течение последующей ночи выпадающая роса уменьшает влажность у поверхности земли. В городах, наоборот, сочетания слабого образования росы, наличия антропогенных источников водяного пара и областей застойного воздуха обеспечивают большую влажность в городских застройках. Днем развитая термическая неустойчивость обеспечивает обмен влагой между нижними и верхними слоями воздуха, и различие между городом и его окрестностями сглаживается.

     В широтных зонах, где зимой поверхность  земли покрывается снегом или  замерзает, воздух в большом городе может быть более влажным и днем, за счет антропогенных источников, обеспечивающих значительное поступление водяного пара в атмосферу. При рассмотрении влияния города на осадки необходимо раздельно рассматривать твердые и жидкие осадки, поскольку влияние города на каждый из названных видов будет различным. В зимний период года различия в суммах осадков обычно незначительны. В летнее время наибольшие суммы осадков выпадают над городом, но не в центральной его части, а на окраинах. Если влажность воздуха достаточно высокая, то повышенная конвективная неустойчивость и загрязненность воздуха над городом способствуют образованию облачности.

     Имеющиеся различия в температурно-влажностном  режиме города ─ пригорода проявляются и в распределении атмосферных явлений. Туманов в городе в связи с повышением температуры и понижением относительной влажности может быть меньше, чем за городом. 
 

2.Мероприятия по улучшению городского климата

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:

• 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.);
• мероприятия по уменьшению потерь тепла зданиями (конструкция окон, ориентация зданий, планировочные решения, касающиеся взаимного расположения зданий и групп зеленых насаждений);
• 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.);
• 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;
• 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.