3. 2. 2. Городской климат

Пространство над городом в виде ареала, окружающего его территорию, принято называть градосферой. (рис.3.3). Это приземная часть атмосферы, внутри которой ощутимо влияние города на климатические и санитарно-гигиенические условия окружающей среды [49]. Границы градосферы зависят от размеров территории города, характера и интенсивности производственно-технологических процессов, используемых в нём. С некоторой долей условности границы градосферы можно принять по высоте – до 5 км над поверхностью земли, территориально – в границах города, включая пригородные лесопарковые зоны [49]. По другим данным, “пятно” влияния крупного города и городской агломерации на окружающую среду может иметь радиус в 40-50 раз больший, чем радиус самого города [18].

Рис.3.3. Схема обмена веществ в градосфере [49]

Городская среда – это приземная часть градосферы, территория и пространство, в пределах которых размещаются жилые, производственные, научно-просветительские и оздоровительные комплексы. Технические процессы, работа городского транспорта, создающего выбросы отработанных газов, изменяют газовый состав атмосферы. В связи с этим над городом существенно меняется метеорологический режим и образуется свой особый местный (мезо-) климат. Здесь:

• на 10-25 % уменьшается приток прямой солнечной радиации;

• образуются “острова тепла” вследствие излучения отдельных участков поверхности города, энергетических установок, причём доля технического тепла может доходить до половины солнечной радиации;

• температура воздуха в городе в связи с этим может быть выше, чем в пригороде на 7-15 С;

• количество атмосферных осадков над городом увеличивается зимой на 50 %, летом на 15 % вследствие наличия ядер конденсации, аэрозолей в воздухе;

• поверхностный сток атмосферных осадков с территории города в несколько раз превышает сток с почвенных покровов пригородов из-за широкого применения в городе искусственных покрытий, занимающих до 50 % территории;

• воздух над городом в среднем суше на 5-10 %, достигая величин влажности до 30-40 % в летнее время;

• повторяемость туманов в промышленных городах в 1,5-2 раза больше, чем в его окрестностях [49].

Вследствие перепада температур воздуха в городе и пригороде, в городской застройке формируются “городские бризы” – относительно постоянные потоки перемещения воздуха [83]. В Новосибирске, например, разница температур достигает 4-6 С, а разница в скорости ветра между городом и пригородом может отличаться в 3 раза.

В условиях городской застройки образуются зоны резкого усиления ветра и образования микровихрей. Особенно это заметно в многоэтажной (9 этажей и более) застройке, где у торцов зданий, в “коридорах”, образуемых строчной застройкой, скорость ветра может увеличиваться в 2-3 раза по сравнению с открытой местностью (рис.3.4).

Рис.3.4. Аэродинамические эффекты в застройке [89].

А – эффект Вентури: 1-3 – критические ситуации; 4, 6 – “закупорка” угла; 5 – повышение пористости фасадов; 7 – увеличение угла раскрытия. Б – эффект связи: 1 – задержка и рассеивание потока в коридоре связи; 2, 5 – условия взаиморасположения башенных зданий; 3 – расчленение застройки с наветренной стороны; 4 – частный случай – сокращение площади необщего (для противоположных фасадов) ветра. В – эффект канализации: 1, 2 – критические ситуации; 3, 5 – повышение расчленённости фланкирующей застройки; 4 – расположение застройки под углом 45-90 град.

При наличии “городских бризов” в ясную тихую погоду над городом может образовываться тепловой “колпак”, состоящий часто из грязного воздуха, который затягивается с периферии города (из промышленных районов) в его центральную зону (рис.3.5).

Рис.3.5. Схема циркуляции атмосферного воздуха в крупном городе при разном типе погоды и объёмно-планировочной структуре [101]: 1, 4 – антициклональная погода (ясно, тихо); 2 – температурная инверсия; 3 – циклональная погода (пасмурно, ветер); 1, 2, 3 – компактная структура; 4 – расчленённая.

При неблагоприятных погодных условиях грязный воздух циркулирует из промышленных районов в центр города и обратно, существенно ухудшая состояние городской атмосферы.

Для устранения подобных эффектов предлагается отделять жилую часть города от промышленных районов санитарно-защитной зоной с интенсивным озеленением, препятствующим проникновению потоков загрязнённого воздуха в центр города (рис.3.5: п. 4) [101].

В качестве мер по улучшению городского климата рекомендуется:

• выносить источники загрязнения атмосферы, почв и вод за пределы жилой зоны;

• использовать средства коррекции мезоклимата (на уровне города) и микроклимата (на уровне элементов жилой застройки): ветро-, снего-, солнце-, газо- и пылезащиту, шумозащиту с помощью специальных приёмов озеленения и особых видов застройки;

• значительно увеличить долю водопроницаемых покрытий тротуаров, площадей, автодорог, организовать сбор и использование дождевых и талых вод.

Как важнейшее средство, позволяющее эффективно решать все эти задачи, многими специалистами выдвигается переход к формированию целостной экологической инфраструктуры города, или, другими словами, его экологического каркаса [17; 25; 84; 83]. Основными элементами этой системы должны стать элементы городских ландшафтов, водоёмов, озеленения.