Мікроклімат та його дослідження

Звичайно, як радіаційний, так  і тепловий режим у лісі залежить від віку і зімкнутості лісу, від  порід дерев і інших біологічних  чинників. Влітку в лісі вдень холодніше, ніж у полі, уночі тепліше. Узимку умови складніше, але в загальному різниця температур між лісом і поле майже відсутня. У середньому річному ліс декілька холодніше, ніж поле. Річні амплітуди температури в лісі трохи зменшені.

Відносна вологість у  лісі підвищена в порівнянні з вологістю в полі на декілька відсотків. Улітку ця різниця найбільша, взимку вона майже відсутня. Як відносна, так і абсолютна вологість улітку найбільша в кронах дерев. При зустрічі вітрового потоку з лісом повітря в більшій частині обтікає ліс зверху. Тому над кронами швидкість вітру сильніше, ніж на тій же висоті у відкритій місцевості. Усередині лісу, у міру видалення від узлісся, швидкість вітру зменшується. У вертикальному напрямку швидкість вітру особливо сильно убуває в межах крон. Під кронами вітер рівномірно слабкий, а в межах нижнього метра над земною поверхнею швидкість убуває до нуля.

Ліс випаровує не сильніше, а, мабуть, слабкіше, ніж добре розвинута лучна рослинність або польові культури. Однак випар із крон лісу відбувається більш тривалий час. Безпосередній випар із ґрунту в лісі невеликий; головну роль грає транспірація крон, а також випар опадів, затриманих кронами. Важливо, що ліс випаровує воду, отриману коренями дерев із досить глибоких горизонтів; тому верхній шар ґрунту в лісі більш вологий, ніж у полі.

У всякому разі, ліс не може істотно збільшувати внутрішній вологообмін і збільшувати кількість  опадів, що випадають на суші. Але, мабуть, ліс може дещо збільшувати опади  над даним лісовим районом  і в його околиці іншим шляхом. Наприклад, збільшуючи шорсткість підстилаючої поверхні, ліс викликає підйом повітря, що переходить із поля на ліс, збільшує турбулентність, а тим самим підсилює і конденсацію. По деяких розрахунках, збільшення опадів лісом може складати десятки міліметрів за рік. Мабуть, відіграє роль не тільки загальна площа заліснення, але і протяжність лісових узлісь. Іншими словами, чим більш плямистий розподіл лісу, тим більше його вплив на випадання опадів.

Сніг розподіляється в  лісі рівномірніше, ніж на відкритому місці, і щільність його в лісі менше внаслідок ослаблення тут вітру. Правда, у густих хвойних лісах багато снігу залишається на кронах дерев, а потім випаровується з них або зноситься вітром. Танення снігу в лісі уповільнено, а ґрунт під високим і пухким сніговим покривом промерзає на меншу глибину, ніж у полі.

7. Мікроклімат міста  

Велике сучасне місто  сильно впливає на клімат. Воно створює  свій місцевий клімат, а на окремих його вулицях і площах створюються своєрідні мікрокліматичні умови, обумовлені міською забудовою, покриттям вулиць, розподілом зелених насаджень і ін.

За рахунок збільшення мутності може втрачатися до 20 % сонячної радіації. Це зниження ще підсилюється високою забудовою у вузьких вулицях. Внаслідок тієї ж пелени диму і пилу на території міста знижене ефективне випромінювання, а відповідно, і нічне вихолоджування. З іншого боку, у місті до розсіяної радіації приєднується радіація, відбита стінами і бруківкою.

Дахи і стіни будинків, бруківка й ін., поглинаючи радіацію, нагріваються протягом дня сильніше, ніж ґрунт і тому віддають тепло повітрю, особливо ввечері. Тому температура повітря в містах у 70-80% випадках вище, ніж у сільській місцевості; у великих містах середні річні температури вище на 1 °С і більше. Особливо підвищує місто мінімальні температури. Різниця мінімальних температур на міській і заміській станціях може досягати декількох градусів. З ростом міста, тобто зі збільшенням його забудови, температура в місті зростає.

Випар, а відповідно, і  вологість у місті зменшені внаслідок покриття вулиць і стоку води в каналізацію. Тому що територія міста нагріта більше, ніж навколишня місцевість, і має більшу шорсткість, над містом підсилюється конвекція і більше розвиваються хмари, що також зменшує число годин сонячного сяйва і кількість ясних днів. Спостерігається і збільшення опадів над містом.

Система міських вулиць і  площ приводить до змін напрямку вітру  в місті. Вітер переважно направляється уздовж вулиць. У загальному швидкість вітру в місті слабшає, але у вузьких вулицях підсилюється; на вулицях і перехрестях легко виникають пилові вихори і поземки.

У тиху антициклонічну погоду на перегрітій території міста спостерігається  явище так званого міського бризу. Слабкі вітри спрямовані вдень від  навколишньої місцевості до центру міста при посиленні висхідного руху повітря над містом. Якщо загальний перенос повітря досить сильний, це явище непомітно.

При стійкій стратифікації атмосфери, особливо при інверсіях температури, дим може накопичуватися в приземному шарі атмосфери в такій кількості, що робить шкідливу фізіологічну дію. Відоме задимлене повітря великих портових і промислових міст. Отруйні дими і гази, що є відходами виробництва, можуть накопичуватися в нижніх шарах, особливо якщо цьому сприяє рельєф місцевості, і приводити до масових отруєнь, як це траплялося, наприклад, у містах Рурської області.

Автомобільний транспорт  вносить найбільший внесок у забруднення  повітря міст. У Лос-Анджелесі, дуже великому місті з розвитою промисловістю і величезною кількістю автомобілів (понад 3 млн.), за добу надходить у повітря до 40 т твердих часток, 450 т окису сірки і 190 т окису азоту.

8. Тумани і смоги в містах 

Під впливом домішок, концентрація яких у повітрі міст різко збільшена, у містах частіше (до 2-3 разів) спостерігаються  погіршені умови видимості (менше 10 км) - явище називане серпанком. Вуглеводні й азотисті з'єднання, що викидаються в першу чергу автотранспортом, під впливом опромінення сонячною радіацією нерідко, особливо в низьких широтах, перетерплюють хімічні зміни і набувають коричневого забарвлення. Так виникає явище, називане фотохімічним смогом, що робить особливо шкідливий вплив на людину (насамперед, на очі), тварин і рослинність.

У ряді міст США, Японії, Західної Європи, Туреччини й ін. фотохімічний смог спостерігається по декілька десятків днів у році (у Лос-Анджелесі, наприклад, у середньому 70 днів).

Широко поширена думка  про те, що не тільки повторювальність серпанків, але і туманів у  містах більше, ніж в округах. У дійсності, як випливає з аналізу спостережень, повторювальність туманів (метеорологічна дальність видимості в котрих, відповідно до визначення, менше 1 км) у великих містах не тільки не більше, але й істотно менше (до 2-3 разів), ніж у їхніх околицях. Підкреслимо, що мова йде про міста, у яких сформувався стійкий «острів» тепла з різницею температур повітря між містом і околицями в середньому більше 1 °С.

Таким чином, як дані спостережень за туманом, так і за дальністю  видимості вказують на те, що у великому місті тумани і сильно погіршена видимість (котра й обумовлена переважно утворенням туману) спостерігаються до 2-3 разів рідше, ніж в околицях його.

Чим пояснюється це дещо парадоксальне (по традиційних уявленнях) явище? Забруднення атмосфери міста, звичайно ж, сприяє погіршенню видимості. Однак під впливом домішок збільшується, як сказано вище, лише повторювальність серпанків і видимості від 1 до 10 км. Що стосується ядер конденсації (котрі, нібито, сприяють більш частому утворенню туманів у місті), те їх більш ніж досить в атмосфері не тільки міст, але і будь-якого іншого району Землі: навіть на невеликій частини ядер утворяться краплі. Відомо, далі, що вже при утворенні серпанку відбувається обводнювання ядер. При цьому, чим вище відносна вологість повітря, тим менше частка ядер конденсації в загальній масі капель (у тумані менше 0,1 %). Тиск насиченої пари над краплею радіусом більше 1 мкм (а в тумані такі краплі складають переважну більшість) практично не відрізняється від тиску насичення над плоскою поверхнею води. Умови існування і росту таких крапель визначаються зміною відносної вологості повітря, зокрема, під впливом температури.

В тому випадку, коли повітря  на околицях міста досягло стана  насичення, відносна вологість у  місті складе 92-94 % при температурі в місті на 1 °С вище, ніж в околицях, і 84-88 % при різниці температур 2°С. Природно, що при такій вологості туман у місті відсутній, у той час як в околицях при цих метеорологічних умовах він утвориться. Для виникнення туману в місті температура повітря в околицях повинна впасти значно нижче точки роси При цьому в околицях утвориться сильний (із великою водністю) туман, у місті ж - помірний або слабкий. Розсіюються в місті насамперед слабкі тумани.

Підкреслимо, що підвищення температури не робить помітного впливу на утворення туманів у тих містах, де різниця температур повітря між містом і околицями не перевищує декількох десятих частин градуса. У таких містах визначальний вплив на зміну умов видимості робить забруднення атмосфери.

Аналіз даних спостережень показав, що різниця температур повітря в місті й околицях змінюється в широких межах (від 12 до -9 °С), причому місто тепліше околиць (різниця температур більше нуля) у 70-80 % випадків; різниця температур більше вночі, ніж удень. Визначальну роль у формуванні острова тепла (область, що окреслюється ізолініями різниці температур повітря між містом і околицями) грає не тепло, що виділяється підприємствами, житловими будинками і транспортом (така думка достатня широко поширено і знайшла відбиток у літературі), а геофізичні чинники, у першу чергу зменшення ефективного випромінювання земної поверхні хмарою домішок і водяною парою, що утворюється при спалюванні різних видів палива. Відому роль грають поглинання сонячної радіації хмарою домішок, зміна режиму випару, альбедо поверхні (взимку - за рахунок забруднення снігу) і деякі інші чинники. У містах переважають підняті інверсії температури, у сільській місцевості - приземні. Основна роль у створенні піднятих інверсій належить турбулентному обміну.

 

 

 

 

 

 

ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА

1. Агроклиматический атлас  Украинской ССР. - Киев: Урожай, 1964.-37 с.

2. Агроклиматический справочник  по Харьковской области. - Л.: Гидрометеоиздат, 1957.-179 с.

3. Александров Э.Л., Израэль  Ю.А., Кароль И.Л., Хргиан А.Х. Озонный  щит Земли и его изменения.- С.-Пб., Гидрометеоиздат, 1992. - 288 с.

4. Архангельский А.М. и  др. Методика полевых физико-географических  исследований. Учебное пособие для  университетов и педвузов. - М.: Высшая  школа, 1972. - 304 с.

5. Астапенко П.Д. Вопросы  о погоде. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 240 с.

6. Атлас облаков. - Л.: Гидрометеоиздат, 1957.

7. Атлас составляющих  теплового и водного баланса  Украины. -Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 170 с.

8. Баранов А.М., Соломин  С.В. Авиационная метеорология. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 391 с.

9. Басманов Є.І. Друковані  праці.

10. Басманов Е.И. Климатология  озона и возможность его долгосрочного  прогнозирования. - Атмосферный озон.-Л.:ЛГМИ, 1988.- С. 36-42.

11. Басманов Е.И. Экологические  проблемы атмосферного озона. - Современные  направления географических исследований: Тем. сб. науч. тр. - Харьков: ХГУ, 1991. - С. 49-56.

12. Басманов Є.І. та ін. Географія України: Навч. посібник. - Харків, 1993. - 184 с.

13. Борисенков Е.П., Пасецкий  В.М. Тысячелетняя летопись необычайных  явлений природы. - М.: Мысль, 1988. - 522 с.

14. Будыко М.И. Климат  в прошлом и будущем. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 351 с.

15. Волошина А.П., Евневич  Т.А., Земцова А.И. Руководство  к лабораторним занятиям по  метеорологии и климатологии. - М.: Изд-во МГУ, 1985. - 82 с.