Мікроклімат міста в контексті глобальної зміни клімату
1. Мікроклімат міста в
контексті глобальної
зміни клімату
Шевченко О.Г.,
к.геогр.н.,
кафедра метеорології та кліматології,
Київський національний
університет ім.Т.Шевченка
2. Глобальне зростання температури повітря та океану,
зменшення площі морського льоду,
підвищення рівня світового океану,
збільшення частоти глибоких відлиг у районах вічної мерзлоти,
зростання кількості випадків хвиль тепла,
менша кількість морозних днів у середніх широтах,
тенденція до зростання ризику посух,
зростання частоти прояву стихійних гідрометеорологічних явищ
зміна кількості та режиму опадів
?
3. Географічна широта
Рельєф
Кількість населення
Наявність водних об´єктів
Викиди забруднюючих речовин
Надходження
антропогенного тепла
Розміри міста та особливості
його забудови
Характер підстильної
поверхні
Мікроклімат міста
4. 1. Сонячна радіація
Радіаційний баланс:
B=S´+D-R-EЕФ
S´ - пряма сонячна радіація на горизонтальну поверхню; D - розсіяна
радіація; R – відбита радіація; EЕФ – ефективне випромінювання земної
поверхні.
Радіаційний баланс →
тепловий баланс →
термічний режим міста
5. Вплив великого міста на радіаційний баланс в його
атмосфері проявляється у трьох основних напрямках:
1. Забруднена атмосфера над містом призводить до
послаблення потоку прямої сонячної радіації, що
надходить до діяльної поверхні.
2. Штучні поверхні, на які потрапляють потоки сонячної
радіації у місті, характеризуються значно нижчим
альбедо, відповідно поглинають більше сонячної
радіації та більше нагріваються.
3. Вплив геометрії міської забудови.
6. Геометрія великого міста
• Щільність забудови (текстура середовища)
• Висота будинків
• Однорідність висоти міської забудови
• Орієнтація вулиць
7. Геометричні дескриптори
міської забудови
• Співвідношенням висота/ширина (Height/Width (H/W) ratio – англ.),
що відображає секційні пропорції міського каньйону;
• Орієнтація каньйону ;
• Фактору відкритого неба (ФВН) (Sky view factor – SVF – англ.) - для
характеристики закритості/відкритості горизонту.
8. Температурний режим
Острів тепла (Urban Heat Island (UHI) – англ.) – температурна
аномалія над центральною частиною міста, що
характеризується підвищеною порівняно з периферією
температурою повітря (термін “острів тепла” був введений
Л. Говардом у 1820 р.).
Для характеристики острову тепла використовуються
наступні поняття:
•загальна просторова форма острову тепла,
•інтенсивність острову тепла в градусах (фактично – це
різниця температур між містом та прилеглими територіями),
•характеристика поверхонь міста.
9. Чинники, що впливають на існування та інтенсивність острову тепла:
1. Погода. З характеристик погоди на формування острову тепла найсуттєвіше
впливають вітер та хмарність.
2. Географічне положення впливає на острів тепла опосередковано – через клімат
даного регіону.
3. Час доби та сезон.
4. Функції міста та переважаюча людська діяльність в місті.
5. Форма та розміри міста.
6. Рельєф міста.
Острів тепла не є стаціонарним – він зазнає
періодичних та неперіодичних флуктуацій.
10. Острів тепла
• Острів тепла кожного конкретного міста
має особливу структуру в горизонтальній
площині, що залежить від структури
самого міста.
• Вертикальна протяжність острову тепла в
різних містах може варіюватися: в
окремих містах до 100–500 метрів, в
інших до 500–1500 м.
12. Вітровий режим
• Вплив на поле швидкості вітру біля поверхні землі у великому місті
зумовлений:
• Наявністю «острова тепла».
• Зміною шорсткості поверхні. Структура міської забудови, що збільшує
шорсткість поверхні, спричинює зміни характеристик турбулентності,
швидкості і напряму вітру.
• Повітряні потоки всередині міського шару тертя значною мірою
залежать від особливостей місцевості і розміщення перешкод.
Підвищення шорсткості, завдяки висотній забудові, трансформує
напрямок та швидкість вітру. В окремих частинах деяких міст можуть
бути мікрорайони, в яких швидкість вітру є значно вищою, ніж в
цілому по місту та в прилеглих сільських територіях. Це пов’язано з
орієнтуванням щільної висотної забудови в таких місцях по
відношенню до переважаючого напрямку вітру в місті.
13. Вологість повітря
Чинники, що можуть призвести до змін
вологості повітря у великих містах
• Водонепроникні поверхні
(сприяють швидкому
стіканню вологи і знижують
випаровування);
• Зменшення
евапотранспірації;
• Підвищення температури в
місті за рахунок існування
острова тепла
В багатьох промислових
процесах, які відбуваються в
місті, вивільняється водяна
пара і випаровується значна
кількість води, а на рівні
поверхні землі водяна пара
утворюється з викидів
автомобілів в результаті
спалювання вуглеводнів)
Відносна вологість в місті порівняно з заміськими територіями
як правило на кілька відсотків нижча – сухий острів
14. Вологість повітря
Усереднені значення різниці відносної вологості між містом та
околицями можуть бути дуже незначними.
Сезон Весна Зима Літо Осінь Рік
Відносна вологість
повітря, %
Київ 83 69 70 79 75
Бориспіль 84 71 71 80 76
Відносна вологість повітря в Києві та Борисполі (за Кліматом
Києва [3])
Відмінності добових циклів характеристик вологості в місті та
сільській місцевості спостерігаються в ясні дні. В хмарні дні,
вологість протягом доби як в місті, так і в сільській місцевості
змінюється мало.
Відмінності у значеннях вологості повітря найчастіше
спостерігаються влітку в ясну безвітряну погоду.
16. Відмінності в режимі хмарності визначаються:
1.Більш розвинутою конвекцією (відіграє
головну роль в хмароутворенні влітку).
2.Величезною кількістю гігроскопічних ядер
конденсації, що викидаються в атмосферу
(сприяє швидшій конденсації вологи в шарах
з інверсією взимку).
Хмарність у великому місті
18. Опади
У великих містах відмічається зростання кількості опадів.
Найважливіші чинники, що можуть призводити до цього:
1. Острів тепла. Наявність острова тепла призводить в містах до
інтенсивнішого руху повітря по вертикалі, що в свою чергу є однією з
основних умов утворення опадів.
2. Ефект перешкоди. Аеродинамічна шорсткість структури міста
перешкоджає просуванню синоптичних систем. Якщо в такій системі
відбуваються опадоформуюючі процеси, то сповільнення її руху призведе до
збільшення кількості опадів над територією міста.
3. Забруднення атмосфери. Забруднюючі речовини, виступаючи як ядра
конденсації, можуть стимулювати утворення опадів у переохолоджених
хмарах.
Місто впливає не лише на частоту випадання опадів, а у помірних широтах у
холодний період – також на їх агрегатний стан та тривалість залягання
снігового покриву.
19. Висновки
• Отже, великі міста суттєво впливають на перебіг атмосферних процесів,
що відбуваються в нижньому шарі атмосфери над ними.
• В сучасних містах, змінене значення альбедо та висотна забудова
призводять до змін в надходженні та відбиванні сонячної радіації, що є
однією з причин для подальших мікрокліматичних міських змін.
• В загальному випадку мікроклімат великого міста характеризується
зміною співвідношення складових радіаційного балансу, підвищеною
температурою повітря, зміною вітрового режиму, зниженими значеннями
відносної вологості, особливостями формування хмарності над містом,
зростанням кількості опадів, проте в конкретних містах окремі прояви
мікрокліматичних особливостей можуть бути виражені яскравіше, а деякі
можуть взагалі не спостерігатися.
• Знання особливостей формування мікроклімату великого міста є дуже
важливим, адже, з їх урахуванням можна підвищити точність
прогнозованих змін клімату для конкретного міста, а відповідно, вжити
належних заходів адаптації до цих змін.
