close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Микроклиматические особенности различных районов Санкт-Петербурга.

код для вставкиСкачать
130
городская среда
УДК 551.584.2
ББК 26.8
Г.Б. Пигольцина
Микроклиматические особенности различных
районов Санкт-Петербурга
Дана количественная оценка микроклиматических условий трёх районов Санкт-Петербурга, которая позволила дать сравнительную оценку
экологических условий этих районов. Результаты исследования показали, что даже на равнинной территории в пределах города существуют
значительные микроклиматические различия, учёт которых очень
важен при решении экологических проблем строительного проектирования, особенно при размещении промышленных предприятий повышенной вредности.
Terra Humana
Ключевые слова:
бризовая циркуляция, географическая изменчивость микроклимата,
город, загрязнение воздушного бассейна, инверсионное распределение
температуры воздуха, мезоклимат, микроклимат, облачность, прозрачность атмосферы, солнечное сияние
Каждый город как урбанизированная система создаёт свой особый мезоклимат, отличный от естественного природного. Мезоклиматические особенности
города определяются как физико-географическими условиями региона, так и величиной города, характером застройки, спецификой промышленности и т.д. [2].
В пределах города метеорологические условия неоднородны, и различные его
районы в зависимости от параметров застройки и особенностей ландшафта могут
иметь различный микроклимат [1].
Анализ данных сети метеорологических станций не даёт возможности для
детализации территории города по климатическим характеристикам. Но эти
данные определяют общий фон, тот уровень отдельных элементов климата, к
которому можно привязать микроклиматические расчёты [6]. Установленные
закономерности географической изменчивости микроклимата под влиянием деятельной поверхности позволяют в настоящее время дать количественную оценку особенностей мезо- и микроклимата ограниченных территорий [3, 5]. Мезоклиматическая характеристика территории отличается от микроклиматической
131
Cреда обитания
степенью детализации (масштабом); мезоклимат – это по сути доминирующий по
площади тип микроклимата.
При оценке микроклиматических особенностей различных районов города необходимо учитывать эффект урбанизации, т.е. искажающее влияние
самого города на естественный для данного района ход метеорологических
элементов. В зависимости от градостроительных решений урбанизированный
микроклимат может отличаться от естественного как в сторону ухудшения
микро- и биоклиматических условий, так и в сторону их улучшения, т.е. экологическая обстановка в городах, особенно больших и крупных, может в значительной степени регулироваться градостроительными решениями, которые
должны находиться в полном соответствии с естественными особенностями
микроклимата.
Таким образом, количественная оценка микроклиматических особенностей
различных районов города даёт возможность разработать эффективную систему
мелиорации экологических условий городской застройки, снижения уровня загрязнения воздушного и водного бассейнов, оптимального использования положительных и минимизации воздействия негативных факторов погоды.
Вариации микроклиматических условий различных районов Санкт-Петербурга рассмотрим на примере двух производственных зон, расположенных в
противоположных концах города в контрастных местоположениях. Выбор этих
зон связан с перспективным планом их промышленного развития. Это «Конная Лахта» и «Металлострой», входящие в состав Приморского и Колпинского
административных районов соответственно. Конная Лахта находится на северо-западной окраине города на побережье Финского залива и в значительной
степени подвержена влиянию большой акватории залива. Металлострой расположен в крайней юго-восточной, сравнительно более «континентальной», части
города. В качестве опорной станции для расчёта микроклиматических различий выделенных участков использовались данные метеорологической станции
«Санкт-Петербург», расположенной в Петроградском районе (рис. 1). Район
расположения метеостанции по микроклиматообразующим факторам занимает промежуточное положение между Конной Лахтой и Металлостроем. Метеостанция находится внутри городского квартала, но за пределами «ядра» острова тепла, охватывающего непосредственно центр города, т.е. к северо-западу от
него, ближе к Финскому заливу, поэтому эта территория испытывает достаточно
существенное влияние Финского залива, но в значительно меньшей степени, чем
Конная Лахта.
Как известно, главной особенностью климата города является существование внутри него «острова тепла». Интенсивность и размеры острова тепла изменяются во времени и пространстве под влиянием фоновых метеорологических
условий и местных особенностей города. В центральной части больших городов
располагается «ядро» острова тепла, где температура воздуха максимальна [4].
Особенности расположения выбранных участков относительно крупного водного объекта и центральной части города обусловливают возникновение между
ними существенных микроклиматических различий.
Радиационный режим и условия инсоляции. Акватория Финского залива
оказывает большое влияние на пространственно-временное распределение всех
климатических показателей, в том числе и на продолжительность солнечного
сияния, которая зависит как от астрономических факторов, длины дня и высоты
солнца, так и от циркуляционных, проявляющихся через облачность и прозрачность атмосферы.
132
Terra Humana
Рис. 1. Схема расположения исследуемых микроклиматических участков на территории
Санкт-Петербурга. 1 – Конная Лахта, 2 – Металлострой; 3 – метеостанция С-Петербург;
4 – ядро городского острова тепла.
На территории Санкт-Петербурга, подверженной сильному влиянию циклонической деятельности атлантических воздушных масс, почти в течение всего
года преобладает большая облачность, которая значительно уменьшает возможную продолжительность солнечного сияния, однако побережья крупных водоёмов (Финского залива, Ладожского озера) в тёплый период года характеризуются
некоторым уменьшением облачности и увеличением прозрачности атмосферы,
особенно летом. В летнее время над водоёмами и их плоскими берегами (такими,
как территория «Конной Лахты») количество облачности меньше, что объясняется бризовой циркуляцией и связанной с ней инверсией, препятствующей образованию конвективной облачности. Зимой облачность над водоёмами несколько
увеличена.
В связи с этим в Конной Лахте действительная продолжительность солнечного сияния (ss) в тёплый период года выше, чем в Металлострое, а в холодный период – ниже (рис. 2). Таким образом, годовая амплитуда ss в прибрежных районах
в 1,3 раза больше, чем в юго-восточных районах Санкт-Петербурга. Максималь-
ные разности продолжительности солнечного сияния между рассматриваемыми
микроклиматическими участками наблюдаются в июне и январе и составляют
64 и 17 часов соответственно. В районе метеостанции С.-Петербург ss в летний
период меньше, чем в Конной Лахте, и больше, чем в Металлострое. Зимой это
соотношение меняется на обратное.
133
Отмеченные различия имеют хорошо выраженный годовой ход с максимумом
в середине лета (рис. 3). Почти в течение всего года наибольшие различия ss наблюдаются между Конной Лахтой и Металлостроем, т.е. между районами, наиболее
контрастными по микроклиматическим условиям. Соотношение продолжительности солнечного сияния между рассматриваемыми микроклиматическими участками
и ст. С.-Петербург в течение года меняется. В тёплый период года абсолютная величина разностей больше между Конной Лахтой и ст. С.-Петербург, зимой – между
Металлостроем и ст. С.-Петербург (рис. 3). В результате в целом за год продолжительность солнечного сияния в Конной Лахте на 175–180 часов больше, чем в Металлострое и на ст. С.-Петербург, различия между последними невелики.
Отношение наблюдавшейся продолжительности солнечного сияния к теоретически возможной (ss/ssо) имеет аналогичное ss пространственно-временное распределение, поскольку возможная продолжительность солнечного сияния (ssо),
зависящая от астрономических факторов, для рассматриваемых районов практически одинакова. В распределении по территории поступающей к земной поверхности солнечной радиации много общего с распределением солнечного сияния,
так как обе эти характеристики тесно связаны и определяются в основном одними и теми же факторами, поэтому рассмотренные выше закономерности формирования микроклиматических различий продолжительности солнечного сияния
найдут своё отражение в пространственно-временной изменчивости характеристик солнечной радиации.
Количественные значения приходящей коротковолновой солнечной радиации на окраинах и в окрестностях С.-Петербурга в целом за год будут несколько
выше, чем в центре города, что объясняется большой запылённостью атмосферы
над крупным городом. Понижение прозрачности атмосферы уменьшает приход
как прямой, так и суммарной радиации.
Cреда обитания
Рис. 2. Действительная продолжительность солнечного сияния (ss)
в различных районах Санкт-Петербурга.
134
Terra Humana
Рис. 3. Годовой ход разности продолжительности солнечного сияния (Δss)
между различными районами Санкт-Петербурга.
1 – Конная Лахта – Металлострой, 2 – Конная Лахта – ст. С.-Петербург,
3 – ст. С.-Петербург – Металлострой.
В рассматриваемых районах больше всего радиационного тепла получает территория Конной Лахты. Превышение радиации в Конной Лахте по сравнению с
Металлостроем и ст. С.-Петербург составляет за год для прямой радиации (S) 190
МДж/м2, для суммарной радиации (Q) – 230 и 240 МДж/м2 соответственно. Годовые суммы радиации в районе Металлостроя и на ст. С.-Петербург различаются
незначительно (≤10 МДж/м2).
В годовом ходе прямой и суммарной радиации, так же как и продолжительности солнечного сияния, прослеживается основная закономерность, обусловленная
«морским» влиянием Финского залива, а именно: район Конной Лахты в тёплый
период года получает больше, а зимой – меньше солнечной радиации, чем Металлострой и ст. С.-Петербург. Максимальные различия между рассматриваемыми
микроклиматическими участками отмечаются в середине лета, причём различия
между Конной Лахтой и Металлостроем превышают различия между Конной
Лахтой и ст. С.-Петербург и составляют соответственно для прямой радиации
55 и 34 МДж/м2, для суммарной – 93 и 70 МДж/м2. Зимой абсолютная величина
разностей не превышает 20 МДж/м2 (рис. 4, 5).
Таким образом, район Конной Лахты, как и другие прибрежные районы, в том
числе и курортные, находится в более благоприятных условиях инсоляции по
сравнению с «материковыми» окраинами города, расположенными вне зоны бризовой циркуляции, и тем более по сравнению с центральными районами города,
подверженными сильному загрязнению воздуха.
Термический режим. Микроклиматические различия термического режима
рассматриваемых районов обусловлены главным образом двумя факторами, одним из которых является влияние самого города как острова тепла, другим –
влияние акватории Финского залива. Интенсивность проявления этих факторов
в конкретном районе зависит от расположения района относительно объектов
воздействия, т.е. от различного расстояния от большого водоёма и очага острова
тепла, а также от времени года.
135
Рис. 4. Годовой ход разности прямой (ΔS) и суммарной (ΔQ) радиации между районами
Конной Лахты и Металлостроя.
К термическим характеристикам, наиболее чутко реагирующим на микроклиматические особенности подстилающей поверхности, в первую очередь относятся минимальные температуры и длительность безморозного периода. Однако
на рассматриваемой территории, испытывающей влияние таких мощных микроклиматообразующих факторов, как акватория залива и крупный город, микроклиматические различия достаточно чётко прослеживаются даже по средним
месячным температурам воздуха (рис. 6).
Под воздействием холодной воды Финского залива весна на побережье относительно холодная и затяжная, поэтому на территории Конной Лахты в это время
года (III–V) средняя месячная температура воздуха ниже, чем в Металлострое.
Cреда обитания
Рис. 5. Годовой ход разности прямой (ΔS) и суммарной (ΔQ) радиации между районами
Конной Лахты и ст. С.-Петербург.
136
Terra Humana
Рис. 6. Разность средних месячных температур воздуха между
различными районами Санкт-Петербурга.
1 – Конная Лахта – Металлострой, 2 – Конная Лахта – ст. С.-Петербург,
3 – Металлострой – ст. С.-Петербург.
Максимальная разность отмечается в апреле и составляет -1,1 ˚С. В районе
ст. С.-Петербург этот эффект усиливается отепляющим влиянием центра города и
разность температур между Конной Лахтой и ст. С.-Петербург возрастает до -1,4 ˚С.
В осеннее-зимний период (IX–XII) в районе Конной Лахты средние месячные
температуры несущественно отличаются от центральных районов С.-Петербурга – сказывается отепляющее влияние прогретой за лето акватории залива на
прибрежные территории. Однако район Металлостроя, значительно удалённый
как от залива, так и от городского ядра острова тепла, во второе полугодие холоднее, чем Конная Лахта и ст. С.-Петербург на 0,6–0,8 ˚С и 0,8–1,0 ˚С соответственно (рис. 6).
В целом за год температура воздуха в районе ст. С.-Петербург выше на 0,5 ˚С,
чем в Конной Лахте, и на 0,7 ˚С, чем в Металлострое.
Для характеристики температуры наиболее холодной части суток используется средняя минимальная температура воздуха, а наиболее тёплой – средняя максимальная. Годовой ход разностей средних максимальных температур между районами Конной Лахты и Металлостроя аналогичен различиям
средних месячных температур воздуха, а изменение разностей средних минимальных температур имеет противоположный годовой ход (рис. 7). Как указывалось выше, минимальные температуры воздуха более чувствительны к
микроклиматическим изменениям, чем максимальные. Эта закономерность отчётливо прослеживается и на примере рассматриваемых микроклиматических
участков. Наибольшая разность средних максимальных температур воздуха
между районами Конной Лахты и Металлостроя составляет 0,8 ˚С, а разность
средних минимальных температур достигает 1,4 ˚С. Почти в течение всего года
(кроме января) минимальные температуры воздуха выше на побережье (Конная Лахта). Максимальные температуры, также как и средние месячные, в прибрежных районах в весенний период ниже, а зимой – выше, чем на остальной
территории (рис. 7).
137
Рис. 7. Разность средних минимальных и средних максимальных
температур воздуха между районами Конной Лахты и Металлостроя.
Рис. 8. Разность средних минимальных температур воздуха между районами:
ст. С.-Петербург – Конная Лахта (1), ст. С.-Петербург – Металлострой (2).
Cреда обитания
Различия средних минимальных температур воздуха между районом расположения ст. С.-Петербург и рассматриваемыми производственными зонами, приведённые на рис. 8, наглядно показывают степень влияния городского острова тепла и акватории залива, а также преобладание того или другого фактора в течение
года, на термический режим различно удалённых от очагов воздействия районов.
В годовом ходе разностей средних минимальных температур между районами
ст. С.-Петербург и Конной Лахты, прослеживается преобладание влияния тёплой
водной акватории в осенний период, когда температура выше в Конной Лахте, и
городского острова тепла в остальное время года (особенно зимой), когда теплее
район ст. С.-Петербург. Поскольку оба района находятся под комплексным воздействием указанных микроклиматообразующих факторов, различия средних
минимальных температур между ними в течение года невелики (0,1–0,4 ˚С), за
исключением января–февраля (0,7–0,9 ˚С), когда на первый план явно выступает
отепляющее влияние города (рис. 8).
138
Совсем иная закономерность наблюдается в соотношении средних минимальных температур воздуха между ст. С.-Петербург и районом Металлостроя.
Район Металлостроя находится на значительном расстоянии как от акватории залива, так и от ядра городского острова тепла, в результате средние минимальные
температуры воздуха в этом районе в течение всего года гораздо ниже, чем на
ст. С.-Петербург. Даже минимальные различия, наблюдаемые весной (III–IV), составляют 0,6 ˚С, а в летний период (VI–VIII) различия достигают 1,3–1,5 ˚С (рис. 8).
В целом за год район расположения ст. С.-Петербург теплее как прибрежной
территории (Конная Лахта), так и периферийных «материковых» районов (Металлострой), что подчёркивает аномальные температурные условия его как «острова
тепла» (табл. 1). Очевидно, что различия термических характеристик рассматриваемых микроклиматических участков с районами, находящимися непосредственно в пределах ядра городского острова тепла, будут несколько больше.
Таблица 1
Разности средних за год месячных, максимальных и минимальных
температур воздуха между различными районами Санкт-Петербурга
Разность средних температур, ˚С
Районы
минимальных максимальных
месячных
ст. С.-Петербург – Конная Лахта
0,2
0,3
0,5
ст. С.-Петербург – Металлострой
1,0
0,3
0,7
В соответствии с микроклиматическими особенностями распределения средних температур самый короткий период с устойчивыми морозами наблюдается
на ст. С.-Петербург, наиболее продолжительный – в районе Конной Лахты (за
счёт более холодной весны на побережье, о чём свидетельствует более поздняя
дата прекращения устойчивых морозов – см. табл. 2).
Влияние крупного водоёма и городского острова тепла на формирование микроклиматических особенностей различных районов Санкт-Петербурга наиболее
чётко прослеживается в изменении длительности безморозного периода. Эта характеристика лучше других термических характеристик климата связана с ландшафтом местности и хорошо отражает изменение подстилающей поверхности на
близких расстояниях.
По сравнению с фоновым (мезоклиматическим) значением продолжительности безморозного периода на открытом ровном месте в окрестностях города,
составляющем в среднем 120–130 дней, в районе ст. С.-Петербург безморозный
период увеличивается примерно на месяц и достигает 156 дней (табл. 2).
Таблица 2
Средние даты наступления, прекращения и продолжительность
устойчивых морозов; длительность безморозного периода
Устойчивый мороз
Terra Humana
Район
наступление прекращение
Безморозный
продолжитель- период (дни)
ность (дни)
ст. С.-Петербург
23 XI
7 III
105
156
Металлострой
21 XI
7 III
107
138
Конная Лахта
24 XI
12 III
109
150
Сухие, незаболоченные участки в условиях морского климата узкой полосы
побережья Финского залива (порядка 2–3 км от берега) также характеризуются
сравнительно высокими значениями длительности безморозного периода – более
150 дней. Однако эти благоприятные микроклиматические условия слабо проявляются на избыточно-увлажнённых или заболоченных участках побережья, к
которым относится и рассматриваемый район Конной Лахты. Здесь в условиях
естественного ландшафта длительность безморозного периода не превышает 100
дней. Урбанизация территории (промышленная и жилая застройка, асфальтовое
покрытие и др.) приводит к существенному увеличению длительности безморозного периода. В результате в промзоне Конной Лахты безморозный период составляет 150 дней.
Самый короткий безморозный период (138 дней) отмечается в наиболее «континентальном» из рассматриваемых районов – промзоне Металлостроя (табл. 2).
Таким образом, в пределах города микроклиматическая изменчивость длительности безморозного периода достигает 2–3 недель.
Основными климатическими показателями, используемыми при теплотехнических расчётах и проектировании различных зданий и сооружений, являются
расчётные температуры наружного воздуха, продолжительность отопительного
периода и его средняя температура. Эти характеристики термического режима
также изменяются в зависимости от микроклиматических особенностей территории. Расчётная температура самой холодной пятидневки в Конной Лахте на
3 °С выше, чем в Металлострое, и даже на 1 °С выше, чем на ст. С.-Петербург
(табл. 3). Расчётная зимняя вентиляционная температура (средняя температура наиболее холодной части отопительного периода) в периферийных районах
на 2 °С ниже, чем в центральной части города. Самый короткий отопительный
период и, соответственно, его самая высокая средняя температура также относятся к центральным районам – ядру городского острова тепла. На ст. С.-Петербург продолжительность отопительного периода на 6–7 дней короче, чем в Металлострое и Конной Лахте (табл. 3).
Таблица 3
Расчётная температура самой холодной пятидневки (Тп), расчётная
зимняя вентиляционная температура (Тв), средняя температура
отопительного периода (Топ) и его продолжительность (τ)
в различных районах Санкт-Петербурга
Конная Лахта
ст. С.-Петербург
Металлострой
Расчётная температура, ˚С
Тп
Тв
-23
-24
-26
-9,3
-7,3
-9,3
Отопительный период
Топ, ˚С
τ, сутки
-2,1
-1,9
-2,2
224
217
223
Инверсии. Экологическая обстановка в городах и степень локального загрязнения воздуха в значительной степени зависят от метеорологических факторов
и в первую очередь от стратификации атмосферы. Инверсионное распределение температуры воздуха, т.е. повышение её с высотой, является препятствием
для развития вертикального движения в атмосфере и способствует концентрации вредных примесей, поступающих в воздушный бассейн города с выбросами
предприятий и автотранспорта.
Вертикальная структура поля температуры и средние параметры инверсионного слоя: величина инверсии (Δt), характеризующая повышение температуры
Cреда обитания
Район
139
Terra Humana
140
воздуха с высотой, и мощность инверсии (ΔН) – толщина слоя воздуха, в котором
наблюдается повышение температуры, также как и рассмотренные выше показатели, зависят не только от климатических, но и от микроклиматических особенностей территории.
Для оценки влияния местоположения исследуемых районов на формирование
инверсий определена вертикальная структура поля температуры над данными
районами в слое воздуха до 300 м за различные периоды года.
В районе Металлостроя в тёплый период (V–IX) минимум температуры воздуха в нижнем слое атмосферы (до 50 м) наблюдается в 3–4 часа (рис. 9). По мере
увеличения высоты минимум температуры сдвигается на более позднее время и
на высоте 300 м он наблюдается в 7–8 час. Затем начинается повышение температуры, особенно быстрое в нижних слоях, которое продолжается до 15 час., далее
происходит понижение температуры. Суточная амплитуда температуры на высоте 2 м составляет 7,0°, на высоте 200 м – 3,4°, на высоте 300 м – 2,1°.
В период с 9 до 17 час. наблюдается неустойчивое состояние атмосферы со
средним вертикальным градиентом температуры (γ) в нижних слоях более
-0,8 °/100м. С 19 час. вблизи земной поверхности начинает развиваться инверсия
температуры, достигающая к 3 час. максимального развития с повышением температуры на 3,0° в слое 2–200 м (рис. 10).
Наибольшие изменения вертикального градиента температуры наблюдаются
в нижнем 100-метровом слое. Средние характеристики инверсионного слоя (градиенты температуры и мощность инверсии) в отдельные месяцы тёплого периода
года на данной территории меняются в сравнительно небольших пределах.
Летом в ясные дни в слое до 50 м инверсия начинает развиваться примерно за
1–1,5 часа до захода солнца, размывается спустя 1–1,5 часа после восхода солнца.
Сроки начала инверсии в слое 0–2 м и в слое 2–50 м примерно совпадают, т.е. охлаждение воздуха почти одновременно начинается в относительно большом слое,
поскольку в момент начала инверсии ещё хорошо развито турбулентное перемешивание и начавшееся охлаждение от земли быстро передаётся в более высокие слои.
Рис. 9. Суточный ход средней за тёплый период года (V–IX)
температуры воздуха на разных высотах в районе Металлостроя.
141
350
Высота, м
300
250
200
150
100
50
0
9.0
11.0
13.0
15.0
17.0
о
t С
но ч ь , 3ч .
д е нь , 15ч .
В утренние часы окончание инверсии в слое 0–2 м происходит раньше примерно на 2 часа по сравнению со слоем 2–50 м. Это смещение в сроках окончания
инверсии происходит из-за того, что начавшийся прогрев земной поверхности
происходит при очень слабой турбулентности и передача тепловой энергии в
верхние слои в первое время осуществляется замедленно. Размывание инверсий
происходит одновременно как от земной поверхности, так и сверху вниз и продолжается от 1 до 3 часов. При усилении скорости ветра процесс разрушения
инверсии протекает быстрее.
Сроки начала и конца инверсии могут значительно колебаться под влиянием
микроклиматических условий. Например, в зелёных зонах (городских парках)
инверсия в слое до 25 м начинается за 2,5–3 часа до захода солнца (т.е. примерно
на 1,5 часа раньше, чем на прилежащих открытых участках), а размывание инверсий происходит спустя 2–2,5 часа после восхода солнца (т.е. примерно на 1 час
позже, чем на окружающей территории). Уменьшение турбулентного перемешивания в нижнем слое среди зелёных насаждений и затраты тепла на испарение
и транспирацию создают условия, благоприятные для более продолжительного
(до 2–3 часов) сохранения инверсии.
При ночных инверсиях вертикальные градиенты температуры в нижних слоях (до 150 м) в теплый период года больше, чем в холодный (рис. 11). Мощность
инверсии (ΔН), напротив, больше в холодный период, когда инверсия захватывает весь рассматриваемый слой воздуха (300 м), в то время как в тёплый период
инверсия распространяется в среднем до высоты 150 м, затем следует слой изотермии (до 200–250 м) и далее – падение температуры с высотой.
В холодный период года (X–IV) минимум температуры воздуха в нижних
слоях (до 100 м) отмечается около 5 час., в верхних слоях (150–300 м) – около
9 час. Наиболее интенсивное повышение температуры имеет место с 7–9 до 13
час. Суточная амплитуда температуры на высоте 2 м составляет 4,4 °С, на высоте
100 м – 2,5 °С, выше 150 м – 2,0–2,1 °С.
Инверсия температуры начинается с 17 час. и сохраняется у поверхности земли до 7 час., а на высотах более 50 м – до 9 час. Максимального развития инверсия температуры достигает к 3 час. с повышением температуры на 3,7 °С в слое
Cреда обитания
Рис. 10. Вертикальная структура поля температуры воздуха в тёплый период года (V–IX)
над районом Металлостроя.
142
2–300 м (рис. 12). Наибольшие изменения температуры с высотой наблюдаются в
нижних слоях атмосферы. В слое 2–100 м градиент температуры при ночных инверсиях в холодный период составляет 1,9 °С (рис. 11, 12). Градиенты, близкие к
сверхадиабатическим, могут наблюдаться в данном районе во все периоды года.
Разрушение инверсии идёт снизу и в слое до 50 м, например, в марте, инверсия
разрушается через 4–4,5 часа после восхода солнца.
В районе Конной Лахты величина и мощность инверсий, а также продолжительность периодов года, характеризующихся устойчивыми средними параметрами инверсионного слоя, будут отличаться от рассмотренных выше показателейдля района Металлостроя. Основной причиной этих различий является большое
влияние акватории Финского залива на территорию Конной Лахты.
300
Высота, м
250
200
150
100
50
0
0
1
2
3
о
� С
хо ло д ны й пе р ио д
4
тё плы й пе р ио д
Рис. 11. Вертикальные градиенты температуры (γ) (абсолютные значения) при ночных
инверсиях в тёплый (V–IX) и холодный (X–IV) периоды года над районом Металлостроя.
300
250
Высота, м
200
150
100
50
Terra Humana
0
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
о
но ч ь , 3ч .
t С
д е нь , 15ч .
Рис. 12. Вертикальная структура поля температуры воздуха
в холодный период года (X–IV) над районом Металлостроя.
Период года
Величина инверсии Δt,
°С
Мощность инверсии ΔН,
м
XI – II
3,7
300
III
3,1
150–160
IV – VIII
2,6
130
IX – X
–
–
В сентябре и октябре сказывается сильное отепляющее влияние Финского залива. В ночное время происходит усиление бризовой циркуляции, способствующее более интенсивному выносу холодного воздуха с суши на акваторию залива
и опусканию из верхних слоёв сравнительно тёплого воздуха, поступающего с
залива. Утром над берегом будет наблюдаться инверсия, однако определить количественно величину и мощность инверсии не представляется возможным, поскольку экспериментальные данные для таких условий в данном климатическом
регионе отсутствуют, а определить теоретически сложно.
В марте, наоборот, водная поверхность оказывает охлаждающее действие на
побережье, и величина и мощность инверсии увеличиваются по сравнению с
тёплым периодом, но остаются меньше, чем зимой.
В холодный период (XI–II) структура ночных инверсий над районом Конной
Лахты будет аналогична структуре над районом Металлостроя (рис. 13), т.е. величина вертикальных градиентов температуры воздуха в обоих районах будет
практически одинакова. Различия заключаются в абсолютных значениях средней за период температуры, поскольку холодный период, характеризующийся
определённой закономерностью вертикального распределения температуры воздуха, в Конной Лахте короче, чем в Металлострое.
Приведённые данные по формированию приземных инверсий в различных
районах Санкт-Петербурга показывают, что особо неблагоприятные условия,
при которых большую часть времени сохраняется застой воздуха и накапливаются вредные вещества в атмосфере, создаются во «внутриматериковых» районах
(Металлострой) в период с октября по апрель, в прибрежных районах (Конная
Лахта) – с ноября по февраль.
Бризовая циркуляция при благоприятных условиях может распространяться
до 8–10 км вглубь суши, т.е. захватывать всю территорию района Конной Лахты.
Дневной бриз – ветер со скоростью 2–3 м/с, – в приземном слое направлен с про
143
Cреда обитания
В табл. 4 для района Конной Лахты приведены величина (Δt) и мощность (ΔН)
инверсий для различных периодов года, полученные расчётным методом.
В тёплый период года c апреля по август на данной территории средние характеристики инверсионного слоя в отдельные месяцы меняются незначительно. Ночью в ясную безветренную погоду, т.е. при условиях, благоприятных для
образования инверсий, в районе Конной Лахты имеет место горизонтальное перемешивание воздуха – бризовая циркуляция, которая препятствует образованию мощных приземных инверсий. В связи с чем величина (Δt) и мощность (ΔН)
инверсии в тёплый период года в районе Конной Лахты (Δt = 2,6 °С; ΔН = 130
м) меньше, чем в районе Металлостроя, где соответствующие значения инверсии
составляют 3,0 °С и 200 м.
Таблица 4
Строение ночных инверсий температуры воздуха над районом
Конной Лахты
144
300
Высота, м
250
200
150
100
50
0
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
о
t С
но ч ь , 3ч .
д е нь , 15ч .
Рис. 13. Вертикальная структура поля температуры воздуха
в холодный период года (XI–II) над районом Конной Лахты.
хладной водной поверхности на прогретое солнцем побережье, в более высоких
слоях атмосферы имеет место обратное направление, что способствует выносу загрязняющих веществ из данного района на акваторию залива. Ночной бриз имеет противоположную циркуляцию и вынос загрязняющих веществ происходит за
пределы района на территорию, занятую лесным массивом. Благодаря бризовой
циркуляции в прибрежных районах даже в тихую погоду (при условиях, способствующих усилению загрязнения) происходит уменьшение уровня загрязнения
воздуха. При сильных ветрах, когда бризовая циркуляция отсутствует, воздушный бассейн освобождается от вредных выбросов естественным путём.
В данном регионе в холодный период года скорости ветра в среднем больше,
чем летом, а повторяемость штилей в полтора раза меньше, к тому же в прибрежных районах скорости ветра выше, что также способствует очищению воздуха в
этих районах.
Таким образом, районы, расположенные на побережье Финского залива вообще, и район Конной Лахты, в частности, являются экологически более благоприятными, чем территории, находящиеся вне зоны влияния акватории залива, в
том числе и район Металлостроя.
Terra Humana
Список литературы
1. Климат Ленинграда. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982. – 252 с.
2. Ландсберг Г.Е. Климат города / перевод с англ. А.Я. Фертмана. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – 248 с.
3. Микроклимат СССР / Под ред. И.А. Гольцберг. – Л.: Гидрометеоиздат, 1967. – 286 с.
4. Оук, Т.Р. Климаты пограничного слоя (перевод с англ. А.С. Дубова). – Л.: Гидрометеоиздат, 1982. – 359 с.
5. Пигольцина Г.Б. Радиационные факторы мезо- и микроклимата. – СПб., 2003. – 200 с.
6.Романова, Е.Н., Гобарова Е.О., Жильцова Е.Л. Методы использования систематизированной климатической и микроклиматической информации при развитии и совершенствовании градостроительных концепций. – СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. – 159 с.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
20
Размер файла
1 539 Кб
Теги
особенности, санкт, районов, петербург, различных, микроклиматических
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа