Мезо- и микроклимат Мезоклимат. Климат большого города

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

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.

На территории города вследствие загрязнения воздушного бассейна снижено эффективное излучение и ночное выхолаживание. 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 (рис. 9.1). На границе город - сельская местность возникает значительный горизонтальный градиент температур, который может достигать 4°С/км.

Рис. 9.1. 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" острова тепла, где температура воздуха максимальна.

Представление о разности температур между городом и пригородом в различных физико-географических районах дают кривые годового хода этих разностей. Для Москвы и С.Петербурга разность температур го­род-пригород в среднем за год составляет около 1⁰C - температура в городе выше. В южных городах (Ашхабад и Харьков) в летние месяцы температура ниже, чем в пригороде. Это в первую очередь связано с озеленением городов, днем прохладнее, а в ночное время теплее, чем в пригородной зоне.

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. 9.3. 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.

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 город - окрестности 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 город-пригород проявляются и в распределении атмосферных явлений. Тума­нов в городе в связи с повышением температуры и понижением относи­тельной влажности может быть меньше, чем за городом.

Исследования грозовой деятельности в различных районах показа­ли, что средняя суммарная продолжительность всех гроз за год в горо­де в 1 ,5-2,5 раза меньше, чем в его окрестностях.