Климат города и самочувствие населения

Print PDF Е.П.Малинина ВведениеСодержание1 Введение2 Температурный режим в городе3 Режим ветра в городе4 Вода в атмосфере города5 Городская биоклиматология6 Рекомендуем прочесть! На настоящий момент более половины населения Земли проживает в […]

Print Friendly Version of this pagePrint Get a PDF version of this webpagePDF

image48

Е.П.Малинина

Введение

На настоящий момент более половины населения Земли проживает в городах, по прогнозам ООН доля городского населения уже к 2050 г. составит две трети от населения планеты. В России на сегодняшний день урбанизованность более 73% и имеется тенденция роста числа городского населения. Хорошо известно, что крупные города оказывают заметное влияние на атмосферные процессы, поэтому изучение городского климата является крайне важным вопросом. Люди заметили, что климат в городе отличается от климата в других ландшафтных единицах, еще в 19 веке, тогда же и началось изучение этого явления. Очень долго городской климат не был в чести у исследователей, и его не рассматривали как отдельную ветвь климатологии, но начиная со второй половины 20 века эта область науки стала очень сильно развиваться, были написаны основные работы Оке и Ландберга.

В настоящее время, городская климатология является полноправной прикладной ветвью климатологии, проводятся огромные международные конференции по городскому климату, издаются отдельные журналы. В реферате будут освещены только самые основные вопросы: городской остров тепла, ветровой режим в городах, влажность в городской атмосфере, а также городская биоклиматология. На самом деле, тем в городской климатологии гораздо больше: загрязнение воздуха, аэрозоли в городской атмосфере, радиационный режим в городе и др., но на них останавливаться не будем.

Температурный режим в городе

Наиболее ярко влияние урбанизации на климат прослеживается в тенденции к возрастанию температуры воздуха. Образующиеся на территории городов устойчивые положительные аномалии температуры воздуха получили название «островов тепла». Это явление, впервые описанное еще в XIX веке, возникает по нижеследующим основным причинам. Поступающие в атмосферный воздух различные примеси от производственных объектов, транспорта и других источников загрязнения атмосферы снижают прозрачность атмосферы, что приводит к уменьшению прямой солнечной радиации. В то же время увеличивается рассеянная радиация, что в сочетании с техногенной эмиссией тепла приводит к появлению местного «парникового эффекта».

В результате застройки интегральное альбедо территории городов, как правило, уменьшается и, следовательно, увеличивается доля поглощенной солнечной радиации по сравнению с естественными ландшафтами. За счет сокращения площадей с открытым почвенным покровом и зелеными насаждениями снижается расход тепла на испарение, что приводит к росту теплового баланса.

В городах на нужды теплоснабжения, транспортное обслуживание и  технологические процессы расходуется большое количество энергоресурсов. Большая часть вырабатываемой тепловой энергии на территории города диссицируется в окружающее воздушное пространство и почвогрунты, приводя к их нагреванию.

Внутри застроенных территорий формируются зоны застоя воздуха, которые препятствуют турбулентному перемешиванию приземного слоя атмосферы и выносу избыточного тепла в ее вышележащие слои. За счет ухудшения  условий турбулентного перемешивания теплоотдача застройки уменьшается по сравнению с незастроенными территориями.

Интенсивность островов тепла, образующихся над городами, зависит от их размеров, количества жителей, плотности застройки и естественных  природно-климатических условий местности, на которой расположены эти города. В общем случае — чем больше город, тем значительнее в нем положительная аномалия температуры воздуха. В климатическом выражении для малых и средних городов умеренной зоны контраст температуры город—пригород составляет величину 1—2° С в среднем за год (рис. 1). Для крупных и крупнейших городов («мегагородов», таких как Москва или  Лондон) интенсивность островов тепла увеличивается.

Рис. 1. Максимальная интенсивность острова тепла ∆Тмах в европейских городах.

Рис. 1. Максимальная интенсивность острова тепла ∆Тмах в европейских городах. Здесь и далее иллюстрации из «Город, архитектура, человек и климат«, кроме относящихся к МГУ

Особенности развития острова тепла имеют города, расположенные в различных географических зонах (рис. 2). Эти особенности обусловлены как природно-климатическими факторами, так и преобладающим морфотипом застроек, уровнем потребления энергоресурсов, социально-демографическими особенностями разных частей света.

Рис. 2. Интенсивность ночного острова тепла в зависимости от населения городов Северной Америки, Европы и Южной Америки.

Рис. 2. Интенсивность ночного острова тепла в зависимости от населения городов Северной Америки, Европы и Южной Америки.

Наблюдаемая разница температур между городом и пригородом зависит от времени суток (рис. 3). Максимальная разница, как правило, наблюдается около полуночи, минимальная — в утренние дополуденные часы. Однако в определенных погодных условиях при отсутствии ветра и облачности, когда температурный режим определяется только режимом инсоляции, температура воздуха в застройке в течение 2—3 часов после восхода может быть даже несколько ниже, чем в пригороде. Это происходит за счет затенения  поверхности земли в городе зданиями и сооружениями и, как следствие, менее интенсивного прогревания воздуха.

Рис. 3. Зависимость интенсивности острова тепла (∆Т) от времени суток в Москве.

Рис. 3. Зависимость интенсивности острова тепла (∆Т) от времени суток в Москве.

В В годовом ходе остров тепла получает максимальное развитие в весенние месяцы, минимальное — в конце осени и начале зимы. Рост аномалий температуры в весенние месяцы связан с более ранним сходом снежного покрова в городах по сравнению с естественными ландшафтами и, как следствие, более ранним и интенсивным прогревом подстилающей поверхности. В предзимье на фоне сезонного похолодания разность температур город-пригород нивелируется активностью синоптических процессов, в которых температура воздуха определяется, в основном, адвективными факторами и, в меньшей степени, разницей в величине радиационного и теплового балансов.

Пространственная неоднородность температуры воздуха в пределах территории города связана с неоднородностью распределения по его территории факторов, определяющих характер и интенсивность трансформации приземного слоя воздуха — неоднородностью теплофизических свойств подстилающей поверхности и термодинамических процессов, на ней протекающих. Неоднородность этих свойств и процессов на территории городов выше, чем в естественных условиях, т.к. к природно-климатическим условиям трансформации воздуха добавляется техногенное воздействие на приземный слой атмосферы.

В большинстве городов к центру увеличивается плотность застройки, а следовательно, и плотность потребителей тепловой и других видов энергии. Площадь зеленых насаждений — наоборот, снижается. Поэтому типичным считается распределение положительных аномалий температуры воздуха, при котором максимум наблюдается в центре, минимум — на наветренной периферии. На подветренной периферии, куда шлейфом распространяется нагретый в центре города воздух, температура несколько выше.

Наиболее ярким экологическим следствием эффекта «острова тепла» является «смещение» местоположения города по своим климатическим характеристикам в южном направлении. Для Москвы такое «смещение» оценивается в 300—400 км. Это дает возможность интродуцирования в городе древесных и кустарниковых пород, характерных для более южных широт, например — каштана конского, тополя серебристого, акации белой, липы крупнолистной. Многие из этих пород деревьев в силу своих физиологических особенностей являются более устойчивыми к загрязнению атмосферы такими примесями как пыль, сернистый ангидрид, оксиды азота, что является чрезвычайно важным для крупных городов, где наблюдаются наибольшие концентрации именно этих ингредиентов.

Примером косвенного отрицательного воздействия «острова тепла» на экологическую ситуацию крупных городов умеренных широт, в том числе Москвы, является увеличение количества дней с оттепелями. В холодное полугодие переход температуры воздуха через 0°С создает проблемы не только хозяйственным и дорожно-эксплуатационным службам города, но и состоянию компонентов его природной среды. Это относится, в первую очередь, к зеленым насаждениям. При оттепелях происходит полный или частичный сход снежного покрова с территорий, под которыми проходят теплотрассы, линии метрополитена неглубокого заложения, другие инженерные коммуникации. В результате обнажается зимующая под снегом растительность, которая повреждается следующими за оттепелями возвратами холодов.

Еще одно следствие — увеличение расхода антигололедных реагентов,  которые городские службы вынуждены применять после оттепелей. В результате происходит засоление почв на примагистральных территориях, угнетаются зеленые насаждения. Гидроаэрозоль, поднимающийся с  поверхности улиц и содержащий антигололедные реагенты, раздражает слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей жителей города.

В теплое полугодие к экологически опасным метеоусловиям относятся заморозки, сильные ветры и приземные инверсии. В апреле—мае происходит быстрое нарастание тепла за счет положительного радиационного баланса. К более раннему, чем в пригороде, наступлению вегетационного периода приводит более низкое значение альбедо городской территории за счет уборки с улиц и тротуаров загрязненного осаждающимися из атмосферы веществами снежного покрова, поглощение солнечной радиации зданиями и атмосферным аэрозолем, концентрация которого в Москве выше, чем на незастроенных территориях.

Все это приводит к относительно более раннему росту температуры воздуха и началу вегетации растений. В то же время до конца июня сохраняется вероятность заморозков адвективного происхождения. В результате преждевременно раскрывшиеся листья и цветы могут погибнуть.

Режим ветра в городе

Изменение ветрового режима под влиянием городской застройки, с одной стороны, является достаточно очевидным, с другой стороны, подчиняется довольно сложным законам гидротермодинамики, а потому далеко не тривиально. Сама по себе городская застройка, имея более высокий коэффициент шероховатости, чем большинство природных ландшафтов, снижает скорость воздушного потока у земли, хотя за счет повышенной теплоотдачи в атмосферу город создает мезомасштабную термическую конвекцию, что может усиливать скорость ветра на фоне штилевых условий. Есть и более сложные механизмы косвенного влияния городов на скорость ветра, например — стимулирование образования кучевой облачности за счет эмиссии ядер конденсации и, как следствие, усиление скорости ветра при прохождении этих облаков над городскими районами.

Таким образом, неправильно было бы говорить только о снижении скорости ветра в городах, но утверждать обратное тоже было бы ошибкой. Сравнение характеристик скорости ветра, по данным наблюдений в городах и их пригородах, показывает, что средние значения в городе, как правило, ниже. В среднем за год снижение скорости ветра в крупных городах по сравнению с их окрестностями составляет 30%, а количество штилей возрастает на 20%. Городская застройка оказывает на ветер динамическое и термодинамическое воздействие, о чем говорилось выше. В реальных городских условиях вертикальный профиль ветра отличается от распределения скоростей ветра над ровной территорией. Эти различия не одинаковы на разных участках и зависят от плотности застройки, ее высотности, контрастности и других морфометрических показателей и характера благоустройства (рис. 4).

Рис. 4. Обобщенная схема вертикального профиля скорости ветра над центром города, его периферией и в пригороде.

Рис. 4. Обобщенная схема вертикального профиля скорости ветра над центром города, его периферией и в пригороде.

В большинстве случаев воздействие городской застройки на скорость ветра выражается в увеличении числа безветренных и маловетреных (V < 2 м/с) дней в городе и снижении максимальной скорости ветра в среднем на 10—30% по сравнению с незастроенной пригородной территорией. На территориях с застройкой повышенной плотности и внутри групп зданий, образующих замкнутые и полузамкнутые внутридворовые пространства, скорость ветра снижается на 70% и более.

С другой стороны, за счет образования на территории города «острова тепла» город формирует свою мезомасштабную атмосферную циркуляцию по циклоническому типу. За счет этого на фоне размытого барического поля над территорией Москвы, например, летом образуется барическая депрессия, в которой скорость ветра может быть выше (1—3 м/с), чем на окружающих город территориях. На окраинах города также может наблюдаться мезомасштабная циркуляция «бризового» типа: днем и вечером ветер дует из пригородов к центру города за счет возникающей над городом термической конвекции. В связи с этим на территории города, особенно его окраинах, также может наблюдаться усиление скорости ветра по сравнению с ближними пригородами.

При обтекании отдельных зданий за счет аэродинамического сопротивления возникает перераспределение давления в приземном слое атмосферы (рис. 5). В зонах торможения перед препятствиями давление воздуха увеличивается. В тылу препятствий, там, где возникают вихревые движения, давление, наоборот, падает. Этот перепад давления и является основной причиной отклонения препятствий (например — деревьев или рекламных щитов) в сторону по направлению потока.

Рис. 5. Результаты моделирования перепада давления и скорости движения воздуха в застройке.

Рис. 5. Результаты моделирования перепада давления и скорости движения воздуха в застройке.

В условиях застройки высокой плотности ветровой режим над кровлями зданий и внутри застройки может иметь весьма существенные различия, зависящие от соотношения высоты зданий к расстоянию между ними и их взаимного расположения (рис. 6). Слой от уровня земли до высоты, на которой ветровой поток начинает обтекать застройку как единое препятствие, в литературе по городской климатологии получивший название «полог города», стал объектом самостоятельного изучения.

Рис. 6. Примеры обтекания воздушным потоком различных типов застройки:  а — отдельно стоящие здания (соотношение расстояния между зданиями Ш к их средней высоте В составляет Ш/В > 0,4 для кубической формы и Ш/В > 0,3 для вытянутой формы зданий); б — среднеплотная застройка (В/Ш >0,7 для кубической формы и В/Ш > 0,65 для вытянутой формы зданий); в — высокоплотная застройка

Рис. 6. Примеры обтекания воздушным потоком различных типов застройки: а — отдельно стоящие здания (соотношение расстояния между зданиями Ш к их средней высоте В составляет Ш/В > 0,4 для кубической формы и Ш/В > 0,3 для вытянутой формы зданий); б — среднеплотная застройка (В/Ш >0,7 для кубической формы и В/Ш > 0,65 для вытянутой формы зданий); в — высокоплотная застройка

Надежных количественных оценок изменения параметров воздушного потока (изменение средней скорости в приземном слое и высоты слоя перемешивания) при его прохождении через городскую застройку в зависимости от ее морфологических параметров (высоты, плотности, контрастности) до сих пор не найдено. Натурными наблюдениями и по результатам натурного и математического моделирования установлено, что для получения достоверных теоретических оценок изменения характеристик потока воздуха в застройке требуется такой объем детальной информации о морфометрии застройки, что для практических целей применение существующих физически обоснованных методов нецелесообразно.

Вода в атмосфере города

В атмосферном воздухе всегда содержится водяной пар, играющий важную роль не только в глобальном круговороте вещества и энергии, но во многом определяющий физиологическое состояние живых организмов. Влажность воздуха выражается в абсолютных (весовых) и относительных единицах (процентах). Абсолютной влажностью воздуха называется количество водяного пара в граммах, содержащееся в единичном объеме воздуха. Чаще всего влажность измеряется парциальным давлением (упругостью) водяного пара. Упругость водяного пара (е), как и атмосферное давление, выражается в гектопаскалях или в миллиметрах ртутного столба.

Для определенных сочетаний температуры воздуха и давления имеется предельно возможное содержание водяного пара, с повышением температуры воздуха его максимально возможное влагосодержание повышается. Отношение количества находящегося в воздухе водяного пара к предельно возможному для его: данного физического состояния называется относительной влажностью и измеряется в процентах. Для человека относительная влажность воздуха 30—60% является гигиенической нормой. Воздух с относительной влажностью менее 30% оценивается как сухой, от 71 до 85% — как умеренно влажный, более 85% — как сильно влажный.

Поле влажности воздуха, являющейся функцией его температуры, водного баланса подстилающей поверхности и ветрового режима, в городе изменяется под воздействием нескольких факторов, которые как повышают, так и понижают влагосодержание атмосферы. Поступление влаги в городские ландшафты, не связанные непосредственно с водными объектами, формируется за счет ее атмосферного переноса на территорию города, выпадения осадков в самом городе и поступления влаги из техногенных источников.

Техногенное поступление влаги в городской ландшафт и, в том числе, атмосферу города происходит за счет утечек из водонесущих коммуникаций, размер которых составляет 10—20% от водоподачи, и за счет сжигания органического топлива, одним из основных продуктов сгорания которого является водяной пар. Радикальное снижение проницаемости для осадков подстилающей поверхности и создание канализационных сетей по отводу поверхностного стока с территории города, напротив, уменьшает количество испарившейся влаги и приводит к понижению влагосодержания приземного слоя воздуха в городах.

Соотношение факторов, повышающих и понижающих влагосодержание  атмосферы городов, не определено, но находится в зависимости от плотности застройки, интенсивности хозяйственной деятельности и природно-климатических условий. Для городов, расположенных в умеренном климате, считается, что отведение атмосферных осадков доминирует над техногенным приходом влаги в экосистему урбанизированной территории, приводя к снижению абсолютной и относительной влажности приземного слоя атмосферы.

Примерно половину величины снижения относительной влажности в городе связывают с существованием на территории города «острова тепла». Вторая половина снижения в городских условиях происходит из-за уменьшения испарения с поверхности рельефа, а также растительностью. Есть и еще одна особенность влажностного режима: в холодное время года абсолютная влажность в черте города такая же или немного выше, чем за городом. Это объясняется повышенной температурой воздуха в городе и, как следствие, повышением испарения снежного покрова, а также максимальной в годовом цикле техногенной эмиссией водяного пара.

Формирование облачности и осадкообразование над городом, как и все другие метеорологические процессы и явления, происходят под влиянием антропогенного воздействия. Своеобразие этого процесса в городе определяется, в основном, двумя факторами. Во-первых, более развитой вертикальной конвекцией и, во-вторых, огромным количеством выбрасываемых в атмосферу гигроскопичных частиц, служащих ядрами конденсации. Первый из этих двух факторов, в свою очередь, является следствием двух причин. С одной стороны, развитие вертикальной конвекции возникает как следствие обтекания расположенных на территории города крупномасштабных препятствий (зданий и сооружений).

Такая конвекция называется «динамической». С другой стороны, вертикальная конвекция возникает за счет более интенсивного прогревания приземного слоя воздуха и называется «термической». Она играет главную роль летом, стимулируя образование внутримассовых кучевых и кучево-дождевых облаков, из которых и выпадают осадки.

Присутствие в воздухе ядер конденсации антропогенного происхождения может по-разному отражаться на выпадении осадков. Чаще всего эти аэрозоли стимулируют процесс осадкообразования в возникающих облаках, так что с подветренной стороны может наблюдаться заметное (на 2—3 мкм) уменьшение диаметров облачных и дождевых капель, т.е. образование облаков и дождя над городом «опережает» естественное развитие событий.

Этот фактор в зимнее осадкообразованием, время даже доминирует способствуя более быстрой над летним конденсации конвективным влаги в слоях, характеризуемых инверсией температуры, поскольку зимой влаги в  городском воздухе больше, чем в сельской местности. В отдельных случаях техногенная эмиссия гигроскопических частиц в атмосферу может приводить к уменьшению количества осадков. Это происходит в результате того, что в облаках вместо отдельных крупных капель, осаждающихся под действием гравитации в виде осадков, образуется большое количество мелких облачных частиц, которые могут удерживаться во взвешенном состоянии, не выпадая на землю.

Таким образом, выбрасываемый в атмосферу с территории города аэрозоль оказывает заметное влияние на процесс осадкообразования и может как увеличивать, так и уменьшать количество осадков в зависимости от типа облачности, сезона года и орографических особенностей территории города, включая высоту застройки.

Городская биоклиматология

Биоклиматология – это наука, которая изучает насколько комфортна жизнь человека в тех или иных климатических условиях. Оценить степень биоклиматического комфорта можно при помощи биоклиматических индексов, которые в физическом отношении характеризуют особенности тепловой структуры среды и являются индикатором состояния теплового поля, окружающего человека.

Существует много подходов к типизации биоклиматических индексов, например, А.А. Исаев разделяет индексы на группы в зависимости от сочетания метеорологических величин, входящих в биоклиматические индексы. Таким образом, он выделяет температурно-влажностные, температурно-ветровые, температурно-влажностно-ветровые и т.д. типы индексов.

Такая типизация применима для индексов, используемых в российской практике. Данные индексы используют только информацию об окружающей среде, но никак не учитывают физиологию человека. Зарубежный же опыт исследований в области биоклиматологии включает в себя индексы, которые учитывают информацию и о погодных условиях, и о физиологических особенностях человека. Поэтому, возможно разделить индексы на две большие категории: те, которые учитывают только метеорологические величины, и те, в которых есть физиологическая составляющая.

Нельзя точно сказать, сколько биоклиматических индексов используется или использовалось в научной практике: практически каждая школа  биоклиматологии создавала свой особенный индекс, который, по сути, является модификацией какого-то другого индекса, притом не всегда удачной, поэтому далее будут рассматриваться наиболее употребительные индексы. В связи с тем, что биоклиматических индексов насчитывается великое множество, стоит критически подходить к выбору того или иного индекса, если ведутся какие-либо исследования, ведь универсального индекса пока не существует. При расчете биоклиматической комфортности в Москве в период аномальной жары летом 2010 г., было установлено, что наиболее показательными индексами для Центральной России в летний период могут служить три индекса PET, WBGT и EET, о которых речь пойдет ниже.

Эквивалентно-эффективная температура (ЕЕТ) часто используется в отечественных исследованиях. Ее смыл можно определить следующим образом: в подвижном воздухе (при V> 0,2 м/с) интенсивность теплоотдачи усиливается, порядок уровня и структура теплоощущения изменяется. Возможны самые разные сочетания T ̊, V м/м, f%, при которых степень теплоощущения будет одинакова и соответствовать при полном насыщении воздуха влагой и полном отсутствии ветра.

По Б.А. Айзенштату расчет индекса производится по следующей формуле:

ЕЕТ = T[1 − 0,003(100 − f)] − 0,385v 0,59 [(36,6 − T) + 0,622( V − 1)] + [(0,0015V + 0,008)(36,6 − T) − 0,0167](100 − f) , где T, V, f – температура, скорость, относительная влажность воздуха.

Ценность ЕЕТ, как биоклиматического показателя, состоит в том, что его можно использовать как для теплого, так и для холодного сезонов года. В условиях умеренных широт зона комфорта в градусах ЕЕТ для раздетого человека составляет 17,3-21,7, а для одетого 16,7-20,6. Эту зону можно определить, как совокупность метеорологических условий, в которых человек получает субъективно хорошее теплоощущение, удерживает нормальный теплообмен, сохранят нормальную температуру тела и не выделяет пота. По повторяемости оценок ЕЕТ в пределах от 17-22 ̊ С определяют потенциальные климатолечебные ресурсы местности.

Существует ещё один широко используемый индекс: WBGT (Wet-bulb Globe Temperature), определяющий наличие теплового перегрева. Этот индекс является функцией от температуры сухого термометра (tсух ), температуры смоченного термометра (tвл ) и температуры излучения (tизл ), и имеет вид:

- в зданиях и вне зданий без солнечной нагрузки:

WBGT = 0.7tвл + 0.3tизл

— вне зданий с солнечной нагрузкой:

WBGT = 0.7tвл + 0.1tсух + 0.2tизл

WBGT показывает хорошую корреляцию с уровнем потоотделения, поэтому он предпочтительнее эффективной температуры. Данный индекс  используется морским корпусом США при проведении боевых учений на открытом пространстве, также он используется различными областями промышленности для оценки теплового воздействия. На показателе WBGT основывается расчет тепловой нагрузки на работающего человека, прописанной в ГОСТ Р ИСО 7243 – 2007.

Эквивалентно-физиологическая температура для данного места (PET) — температура воздуха, при которой для обычных комнатных условий тепловой баланс человеческого тела остается неизменным со значениями температуры внутренних органов и температуры кожи для данной ситуации. За обычные комнатные принимается следующая совокупность условий: средняя радиационная температура принимается равной температуре воздуха (Tmrt=Ta), скорость ветра – 0,1 м/с, парциальное давление водяного пара – 12 гПа.

Процедура подсчета PET [10] состоит из следующих шагов:

- расчет термических параметров тела человека с помощью модели MEMI для рассматриваемых метеорологических параметров;

— подстановка получившихся значений средневзвешенной температуры кожи и внутренней температуры, решение системы уравнений, состоящей из o уравнения теплового баланса человека

M + W + R + C + E D + E Re + E Sw + S = 0

где M- скорость обмена веществ, W- теплоотдачи при физической работе, C- конвективный поток тепла, E D — поток скрытого тепла, расходующегося на потоотделение, E Re — сумма потоков тепла, направленных на нагрев и увлажнение вдыхаемого воздуха, E Sw — поток тепла, идущий на испарение пота, S- аккумуляция энергии, используемой для нагревания или охлаждения организма o уравнения, описывающего поток тепла F SC , направленный через слой одежды от кожи к поверхности одежды

F SC = (1/I cl ) × (T sk − T cl ) где I cl — термостойкость одежды (К∙м2/Вт), T cl — средневзвешенная температура поверхности одежды, T sk — средневзвешенная температура кожи, для температуры воздуха Ta (v=0,1 м/с, VP= 12 гПа, Tmrt=Ta).

Получившееся значение температуры воздуха эквивалентно PET. Вообще, с помощью индекса PET можно оценивать термическую нагрузку. В качестве примера расчетов этих биоклиматических индексов приводятся графики суточного хода этих индексов в самый жаркий зафиксированный день в Москве (29.07.2010). Расчеты проводились для городского каньона (рис. 7), находящегося на территории МГУ им. М.В. Ломоносова, в четырех точках: посередине Мичуринской аллеи (между двумя домами) (1), на стене, обращенной на северо-запад (2), на крыше одного из зданий (3) и на стене, обращенной на юго-восток (4).

Также по данным Метеорологической обсерватории МГУ им. М.В. Ломоносова были рассчитаны индексы биоклиматической комфортности на метеорологической площадке (5), на которой ведутся измерения, и для точки, находящейся рядом с площадкой: в Ботаническом саду (6).

Рис. 7. Расположение точек, для которых производился расчет  биоклиматических индексов 29.07.2010.

Рис. 7. Расположение точек, для которых производился расчет биоклиматических индексов 29.07.2010.

Из графиков, приведенных на рис. 8-10 видно, что индекс эквивалентно-эффективной температуры не отражает биоклиматических различий, хорошо показанных другими индексами: графики по всем точкам за исключением стены, обращенной на юго-восток, практически одинаковы. Это доказывает, что лучше использовать при расчетах индексы, в которых каким-либо образом включается физиологическая составляющая.

Рис. 8. Суточный ход биоклиматического индекса РЕТ в разных точках на территории МГУ 29.07.2010.

Рис. 8. Суточный ход биоклиматического индекса РЕТ в разных точках на территории МГУ 29.07.2010.

Рис. 9. Суточный ход биоклиматического индекса WBGT в разных точках на территории МГУ 29.07.2010.

Рис. 9. Суточный ход биоклиматического индекса WBGT в разных точках на территории МГУ 29.07.2010.

Рис. 10. Суточный ход биоклиматического индекса ЕЕТ в разных точках на территории МГУ 29.07.2010.

Рис. 10. Суточный ход биоклиматического индекса ЕЕТ в разных точках на территории МГУ 29.07.2010.

Данный день очень интересен для рассмотрения: так из графиков на рис. 8-10 видно, что что только в двух исследуемых точках не было отмечено экстремального теплового воздействия: на балконе, находящимся на стене, обращенной на северо-запад, и в ботаническом саду. Связано это с тем, что балкон, обращенный на северо-запад, получает меньше солнечной энергии, чем другие точки, расположенные в каньоне, а тем самым радиационная температура гораздо меньше. В ботаническом саду весь день отсутствует прямая радиация, вследствие чего радиационная температура мала. Во всех же остальных точках на протяжении как минимум трех часов наблюдалось экстремальное тепловое воздействие, имеющее практически губительное действие на человеческий организм.

В  такие часы крайне опасно находиться на улице, особенно,  продолжительное время. Вообще, наибольшая продолжительность экстремального теплового воздействия наблюдалась на крыше — 4.5 часа, на метеорологической площадке и на стене, обращенной на юго-восток, — 4 часа и три часа на середине аллеи, притом четко видны различия между периодами экстремального теплового воздействия на организм человека. Довольно примечательный факт – несовпадение наибольшей продолжительности теплового воздействия на организм человека и максимальных значений по всем индексам. Связано это с тем, что крыша и метеорологическая площадка – открытые участки поверхности, а потому подвержены воздействию солнечных лучей гораздо дольше, чем, например, стена, обращенная на юго-восток, которая бывает затенена некоторую часть светового дня.

В течение всего дня во всех точках, даже ночью наблюдалось хотя бы легкое тепловое воздействие. Только в небольшой период с 03:00 до начала сильного роста значений биометеорологических индексов (промежуток 7:00-8:00) наблюдались комфортные условия, во все остальное время отмечалось тепловое воздействие на организм человека разной степени: от легкого до экстремального. Последствие такого теплового воздействия выражается, в основном, в печально известном увеличении числа смертельных исходов преимущественно среди лиц пожилого возраста, страдающих хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой системы и/или органов дыхания.

Заметим, что такое увеличение числа умерших от сердечно-сосудистых заболеваний или от хронических заболеваний нижних дыхательных путей, связанное именно с тепловым воздействием, а не с так называемым «эффектом жатвы», наблюдается при наличии тепловых волн.

Источник ВКонтакте

Об авторе wolf_kitses