Російські вчені з німецькими колегами пояснили закономірності збільшення температури в мегаполісах. Раніше вважалося, що просторова неоднорідність температури в місті пов’язана, головним чином, з чергуванням локальних кліматичних зон — ділянок з однорідним типом поверхні і забудови протяжністю близько перших сотень метрів. Але виявилося, що» велике бачиться на відстані”, і кожна з таких зон вносить свій внесок у формування острова тепла на масштабі всього міста. Це можна порівняти з ефектом синергії, коли результат взаємодії декількох факторів виявляється потужнішим, ніж сума ефектів, викликаних цими ж факторами окремо. Відкриття допоможе більш точно прогнозувати зміни клімату мегаполісів і здійснювати правильне міське планування. Результати дослідження, підтриманого грантом президентської програми російського наукового фонду (рнф), опубліковані в журналі frontiers in environmental science.
У мегаполісах спостерігається збільшення температури повітря на кілька градусів у порівнянні з заміськими територіями-таке явище називають островом тепла. При цьому міське середовище вкрай неоднорідна: вона включає багатоповерхові житлові забудови, промислові зони, парки і безліч інших об’єктів. Тому при дослідженні островів тепла вчені часто порівнюють між собою різницю температур невеликих однорідних ділянок протяжністю менше одного кілометра, званих локальними кліматичними зонами. Такий підхід дозволяє пояснити основні особливості міського клімату, наприклад, в зоні багатоповерхової забудови тепліше, ніж в «приватному секторі» і парках. Однак він не дає уявлень про міський острів тепла як про цілісне явище, яке створюється всією територією міста і впливає на регіональні циркуляції атмосфери, хмарність і опади.
Вчені ізросійського університету дружби народів( москва), московського державного університету імені м. В. Ломоносова (москва), московського центру фундаментальної і прикладної математики (москва) з колегами з рурського університету в бохумі (німеччина), фрайбурзького університету (німеччина) і берлінського технічного університету (німеччина) встановили, що у формування міського острова тепла значний внесок вносять не тільки чергування локальних кліматичних зон, як вважалося раніше, але і неоднорідність міського середовища на масштабах декількох кілометрів.
Дослідження проводилося на прикладі найбільшого російського мегаполісу — міста москви. Тут проживає більше 17 мільйонів чоловік і спостерігається яскраво виражений ефект міського острова тепла: середньорічна температура на 2°с перевищує значення, характерні для московської області, а в окремі дні контраст досягає 10°с.для збору даних вчені використовували дані державних мереж моніторингу, а також «народні метеостанції» сетіnetatmo. Це дозволило проаналізувати температуру понад півтори тисячі точок в москві і околицях. Далі розподіл температури зіставили з типами локальних кліматичних зон, що включають такі класи як багатоповерхові та одноповерхові будинки, промислові об’єкти, лісопаркові зони та інші.
Найбільш яскраво ефект острова тепла виражений в районах щільної середньоповерхової забудови і багатоповерхових житлових комплексів. При цьому клімат територій, схожих за типом, розрізнявся в залежності від їх оточення і розташування в межах міста. Наприклад, в зоні багатоповерхової забудови в центрі міста тепліше, ніж в аналогічній, але оточеній зеленими масивами. Щоб визначити внесок неоднорідності міського середовища на різних масштабах у формування острова тепла, вчені використовували деталізовані картографічні дані таких параметрів, як щільність забудови і запечатаність території, іншими словами, ступінь її заасфальтованості. Виявилося, що клімат окремо взятої точки визначається властивостями міського середовища в її околицях не тільки на локальному масштабі (в радіусі перших сотень метрів), але і на мезомасштабі (в радіусі до 10 км). Це пов’язано з тим, що теплові ефекти невеликих однорідних ділянок акумулюються і переносяться повітряними потоками над містом. В результаті формується мезомасштабний острів тепла, який виражений найбільш яскраво в центральних районах москви, але за рахунок атмосферного перенесення може поширюватися до околиць мегаполісу і навіть в передмістя.
” наше дослідження показало, що нарівні з особливостями забудови окремих кварталів і мікрорайонів, необхідно враховувати неоднорідність території на масштабах всього міста або його великих округів. Це дозволяє краще розуміти і передбачати просторову картину острова тепла в завданнях прогнозу погоди, оцінки термічного комфорту і містобудівного планування. Надалі ми плануємо дослідити, як впливає на острів тепла швидкість і напрямок атмосферного перенесення», — розповів михайло варенцов, кандидат географічних наук, науковий співробітник науково-дослідного обчислювального центру мду і наукового центру smart urban nature аграрно-технологічного інституту рудн.
Малюнок 1. Локальні кліматичні зони на території москви. Джерело: varentsov et al. / frontiers in environmental science, 2021.
Малюнок 2. Інтенсивність ефекту міського острова тепла на території москви. Varentsov et al. / frontiers in environmental science, 2021.
16.12.2021
