Ленинград, как было указано выше, располагается на обширной территории в дельте р. Невы. Город оказывает существеное влияние на атмосферные процессы в пограничном слое атмосферы.
Особенности мезо- и микроклимата города определяются рядом факторов:
1 ) наличием над городом пелены дыма и пыли, изменяющей радиационный режим и условия конденсации водяного пара;
2) своеобразием подстилающей поверхности с преобладанием камня, асфальта и металла, отличающихся хорошей теплопроводностью и уменьшением испарения;
3) резко пересеченным «рельефом» города с целой сетью улиц, площадей, парков, дворов и вертикальных стен застроек, что приводит к изменению скорости и направления ветра, изменению интенсивности турбулентного обмена и дополнительно создает некоторые особенности радиационного режима;
4) выделением городом в атмосферу дополнительных количеств тепла за счет сжигания топлива.
Все это приводит к созданию в Ленинграде особого метеорологического режима, отличающегося от климата окрестностей, где антропогенное влияние сравнительно мало. Да и в пределах города метеорологические условия неоднородны, и различные его районы могут иметь свой мезоклимат. Кроме того, в зависимости от плотности застройки и особенностей ландшафта проявляются более мелкие — микроклиматические — неоднородности.
Каждый город создает свой мезо- и микроклиматический режим, особенности которого определяются как физико-географическими условиями, так и характером застройки, спецификой промышленности и т. д. Поэтому необходимо детальное изучение мезо- и микроклиматических характеристик Ленинграда, знание которых дает возможность разработать эффективную систему мелиорации климатических условий в городе, снижения уровня загрязнения воздушного и водного бассейна Ленинграда, использования положительных и уменьшения воздействия отрицательных факторов погоды.
8.1. Мезоклиматические особенности города и его окрестностей
Разнообразие физико-географических условий окрестностей Ленинграда приводит к большой изменчивости климатических характеристик приземного слоя воздуха [21, 75].
Многочисленные исследования показывают, что крупные го рода являются «островами тепла», температура воздуха в которых в среднем на 0 ,5... 1,0 °С выше температуры воздуха окрестностей. Не составляет исключения в этом плане и Ленинград. Сравнение осредненных за 80 лет (1881— 1960 гг.) температурных данных города и окрестностей (табл. 92) показывает, что в Ленинграде средняя годовая температура была примерно на 1 °С выше, чем в восточных и северных пригородах, и на 0 ,2... 0,5 °С выше, чем в районе станций, расположенных на берегу Финского залива. На станциях, расположенных вдали от побережья, годовой ход разностей температуры станция—Ленинград отчетливо не проявляется. На береговых же станциях летом холоднее, чем в Ленинграде (сказывается влияние прохладного Финского залива), а в осенне-зимний период различие температуры на прибрежных станциях и па станциях Ленинграда практически исчезает — на температурном режиме прибрежных станций сказывается отепляющее воздействие моря. З а последнее десятилетие температура воздуха в Ленинграде по сравнению с температурой воздуха в окрестностях стала выше еще на 0,2 °С. При этом наибольший вклад в потепление внес холодный сезон. Это позволяет сделать вывод о том, что отмеченное увеличение отепляющего влияния города связано в основном с выделением дополнительного количества тепла в холодное время года.
Суточный ход температуры в Ленинграде выражен меньше, чем в пригородах, так как отепляющее влияние города сказывается в большей степени ночью. Поэтому разности ночных температур пригород—город существенно больше дневных. Так, например, в среднем за год различие средних минимальных температур, характеризующих ночные температуры, между Воейково и Ленинградом составляет — 1,1 °С, а средних максимальных (дневные температуры) —0,5 °С; соответствующие разности Пушкин—Ленинград составляют — 1,0 и —0,3 °С.
Мезоклиматические различия между городом и окрестностями прослеживаются не только в приземном слое, но и на высотах. Для получения количественных оценок влияния города на режим температуры и ветра проведено сравнение между данными телебашни Ленинградского телецентра и данными стандартного радиозондирования на аэрологической станции Воейково, расположенной в 20 км к востоку от города [17, 68, 78].
Различие температур на высотах между городом и пригородом существенно зависит от погодных условий (табл. 93). При слабом ветре и неустойчивой температурной стратификации, что характерно для дневных сроков наблюдений, разница температур пригород—город невелика. При устойчивой стратификации (mt меньше нуля), которая наблюдается в ночные часы, воздух над городом в нижнем стометровом слое оказывается на 2 ... 3°С теплее, чем в пригороде. Это связано с большим выхолаживанием приземного слоя воздуха вне города.
Как и следовало ожидать, различия пригород—город уменьшаются с высотой. Обращают на себя внимание положительные разности в средней части пограничного слоя атмосферы. Эти разности довольно велики и вряд ли могут быть объяснены различными методами измерений. Приведенные данные подтверждают отмечаемое некоторыми авторами ранее более сильное охлаждение воздуха в средней части пограничного слоя над городом, обусловленное, по-видимому, радиационными эффектами. Такой ход температуры отмечается и по материалам наблюдений на башне в Останкино.
Анализ средних профилей скорости ветра при других значениях определяющих параметров показал, что аналогичный характер изменения разности температур с высотой сохраняется при всех условиях. При этом подтверждается существенная зависимость различий температуры от характера стратификации и слабая зависимость от барического градиента и характера адвекции
Полученные данные позволили определить уровень, на котором температура воздуха за городом и в городе практически совпадает. В условиях Ленинграда этот уровень составляет примерно 200 м, причем по осредненным данным колебания этого уровня (в рассмотренных условиях) невелики.
Два основных фактора — большая шероховатость и наличие «острова тепла» — обусловливают особенности ветрового режима города. В связи с наличием «острова тепла» в условиях . Ленинграда пограничный слой стратифицирован более неустойчиво, чем в сельской местности в течение всего года. Таким образом, в противоположность динамическому тепловое влияние города приводит к усилению скорости ветра над городом по сравнению с окрестностями. Однако динамическое влияние при всех условиях преобладает над тепловым, т. е. при всех условиях скорость ветра в городе меньше, чем в окрестностях.
Изменение скорости ветра с высотой в условиях города рассматривалось в разделе 2.2. Представляет интерес сопоставле ние характера изменения скорости ветра с высотой в городе и его окрестностях. Как отмечалось выше, различия в. распределении ветра с высотой в городе и на открытой местности обусловлены не только влиянием шероховатости, но и характером стратификации. В большинстве случаев влияние шероховатости оказывается более существенным, хотя в некоторых случаях противоположные влияния шероховатости и стратификации приводят к тому, что различия в величинах vz/vw в городе и пригороде в нижнем слое практически отсутствуют.
Для сравнительного анализа зависимости v-Jv\o от высоты, кроме данных наблюдений на телевизионной башне в Ленинграде, использовались данные радиозондирования на ст. Воейково и данные градиентных наблюдений на ст. Колтуши, расположенной в трех километрах от пункта радиозондирования. Из приведенных на рис. 38 данных следует, что наибольшие различия между ветровыми коэффициентами в городе и пригороде имеют место при очень устойчивой стратификации. При неустойчивой стратификации различия практически отсутствуют.
Такой вывод нарушает общепринятые представления о существенно большей скорости нарастания ветра над городом по сравнению с окрестностью. Это справедливо лишь при рассмотрении одинаковых условий по характеру стратификации.
Динамическое влияние города обычно характеризуется коэффициентами ослабления ветра, т. е. отношением скорости ветра в пригороде vz к скорости ветра в условиях города vz. Анализ одновременных наблюдений за ветром в городе и окрестностях производился [17, 68] при разных значениях определяющих параметров и при разных значениях шероховатости в сельской местности (т. е. для теплого и холодного периодов). Исследования показали, что барический градиент и характер адвекции слабо влияют на соотношение ветра в городе и пригороде. Влияние же стратификации в пределах нижнего стометрового слоя оказалось существенным. Зависимость vj/vz от стратификации и высоты представлена на рис. 39.
Существенное различие в величинах vz/ vz при неустойчивой и устойчивой стратификации в нижнем стометровом слое (при сравнительно малых различиях в параметрах mqt в городе и за городом), свидетельствуют о том, что динамическое влияние города существенно зависит от характера стратификации (оно усиливается с ростом устойчивости).
В отличие от скорости ветра существенные различия в направлении ветра на высотах в городе и в окрестностях могут быть только при слабых скоростях, когда из-за наличия «острова тепла» возникают воздушные течения, направленные к центру города.
Сопоставление режимных данных Ленинграда и Воейково показывает, что суточный ход ветра на высотах в городе и за его пределами аналогичен (см. рис. 27). В среднем скорость ветра за городом в теплый период на 1,5... 2 м/с, а в холодный на 3 м/с больше, чем в Ленинграде на тех же высотах. Сезонное изменение этой разности является следствием уменьшения шероховатости подстилающей поверхности в сельской местности в холодный период, в то время как в городе она в течение всего года практически не меняется.
Различия в метеорологических условиях между городом и окрестностями, а также между большими районами города (мезоклиматические различия) не всегда одинаковы: они зависят от сезона, времени суток и характера погоды (облачность, ветер, влажность, запыленность, осадки и т. д.). Поэтому следует рассматривать особенности пространственного распределения метеорологических величин дифференцированно по сезонам и погодным условиям.
Обычно выделяют несколько типов погоды с разными сочетаниями скорости ветра и количества облаков. Эти сочетания, конечно, не характеризуют весь комплекс погодных условий, но все же позволяют оценить основные особенности мезоклимата.
В табл. 94 представлена повторяемость типов погоды в Ленинграде в центральные месяцы сезонов утром и днем, а также температурный фон, соответствующий выделенным типам.
Осенью и зимой преобладает пасмурная погода (8 ... 10 баллов нижнего яруса), суточный ход облачности в эти сезоны не велик. Весной и летом существенно возрастает повторяемость малооблачной погоды, которая утром превышает 50% ; в дневные часы наблюдается увеличение процента переменной облачности за счет развития к середине дня облаков конвективных форм. Во все сезоны наибольшую повторяемость имеет ветер скоростью 2 ... 5 м/с.
Хотя один и тот же тип погоды может наблюдаться в воздушных массах различного происхождения, все же каждому типу соответствует определенный термический фон. Так, в январе в утренние часы при тихой ясной погоде температура в среднем оказывается около — 18°С, а при ветреной пасмурной погоде почти на 15°С выше. Днем различие средних температур этих типов несколько уменьшается. Летом различие средних температур при разных типах погоды в дневные часы доходит до 7°С. В переходные сезоны оно не превышает 3 ... 5°С.
Разность между температурой воздуха в 14 и 8 ч в известной мере характеризует дневной ход температуры при данном типе погоды. Максимальные различия утренней и дневной температуры отмечаются во все сезоны в тихую ясную погоду и составляют зимой 3°С, а в остальные сезоны 6 ... 7°С. В пасмурную погоду они, естественно, намного меньше.
Сравнение термических различий между городом и окрестностями показывает, что они меняются в зависимости от типа погоды, сезона, времени суток и физико-географических условий.
Так, сопоставление данных станций Лисий Нос и Ленинград, И ЦП [18] показывает, что летом в Лисьем Носу сказывается влияние вод Финского залива, уменьшающее суточный ход температуры воздуха (табл. 95). Благодаря этому в ночные часы температура в Лисьем Носу отличается от температуры воздуха в Ленинграде лишь на десятые доли градуса при всех типах погоды, вследствие того, что отепляющий эффект города и залива ночыо примерно одинаков. Днем же больший прогрев воздуха в городе приводит к относительному повышению температуры в Ленинграде. В январе, когда залив покрыт льдом и высота солнца в полдень едва достигает 10°, т. е. радиационный прогрев отсутствует, в Ленинграде теплее, чем в Лисьем Носу и ночыо, и днем при всех типах погоды. В среднем зимой разность температур составляет 1,0... 1,5°С в тихую погоду и снижается до 0 ,2... 0,5 °С в ветреную.
Иной характер имеют термические различия между городом и расположенной к югу от него в аэропорту Пулково станцией Ленинград, АМЦ (табл. 96). Летом наблюдается четкий суточный ход разностей температуры, противоположный ходу разностей между станциями Лисий Нос и Ленинград, ИЦП. .В ясные тихие ночи в пригороде оказывается на 3°С холоднее,чем в Ленинграде, а днем различия температуры уменьшаются до нуля.
Наименьший ход разностей температуры отмечается в пасмурную погоду, когда облачность уменьшает суточный ход тем пературы в городе сильнее, чем в окрестностях. Зимой также заметен суточный ход разностей температуры воздуха, но он меньше, чем летом, а в пасмурную погоду, особенно при сильном ветре, эти разности малы и суточный ход их выражен нечетко.
На других пригородных станциях, удаленных от Финского залива, также холоднее, чем в Ленинграде, величина и суточный ход разностей температуры в сравнении с городом на них аналогичны описанным для аэропорта, хотя в зависимости от физико-географического положения могут несколько варьировать. Например, разница средних суточных температур между станциями Пушкин — Ленинград, ИЦП, во все сезоны в ясную тихую погоду составляет 2 ... 3°С, а при других типах погоды ; уменьшается, достигая минимума осенью в пасмурную ветреную погоду, когда термические различия практически не прослеживаются.
8 .2. Мезоклиматические различия районов города
Существенные различия в метеорологическом режиме могут наблюдаться и в разных районах города. Для изучения особенностей пространственного распределения метеорологических величин в течение 1975— 1976 гг. были проведены специальные микроклиматические съемки в Ленинграде и его окрестностях. Пункты наблюдений выбраны таким образом, чтобы можно было выявить основные мезоклиматические особенности города (рис. 40). В дни микросъемок наблюдения проводились в утренние, околополуденные и предвечерние часы, что позволило уточнить изменение распределения величин во времени. Всего было проведено 34 серии (дня) микросъемок в разные сезоны при различной погоде.
Погодные условия были разбиты на четыре типа, которые определялись по сочетанию облачности и ветра, наблюдаемых на базовой точке (И Ц П ):
тип I — ясно, тихо (ветер менее 3 м /с);
тип II — пасмурно, тихо;
тип III — ясно, ветрено (ветер 3 м/с и более);
тип IV — пасмурно, ветрено.
Во время микросъемок измерялись температура и относительная влажность воздуха на высоте 1,5 м, ветер на высоте 2 м. В нескольких сериях съемок на ограниченном числе точек (пять—семь пунктов) проводились также актинометрические наблюдения Данные актинометрических съемок показывают, что в городе по сравнению с окрестностями имеет место ослабление как прямой, так и суммарной радиации. Существенных различий интенсивности рассеянной радиации между городом и пригородами в ясную солнечную погоду отмечено не было. В пасмурную погоду при сплошной облачности нижнего яруса к подстилающей поверхности приходит лишь рассеянная радиация причем интенсивность ее в центральных районах города оказывается существенно меньше, чем в окрестностях.
Наиболее полно по результатам микросъемок можно оценить особенности распределения температуры и относительной влажности воздуха при разных типах погоды в различные сезоны.
Для того чтобы результаты микросъемок были сопоставимы, рассмотрены не абсолютные значения метеорологических величии, а разности отсчетов на точках наблюдений и на базовой точке — Информационный центр погоды (ИЦП ). Это позволяет обобщать данные нескольких съемок, проведенных в один и тот же сезон при одинаковых типах погоды, так как распределенне очагов пониженных и повышенных значений метеовеличин оказалось подобным на разном фоне их абсолютных значений.
Летом велика повторяемость ясной тихой погоды, поэтому большая часть летиих микросъемок пришлась на погоду типа I. Все съемки при этом типе за 9 и 10 ч объединены в утреннюю группу (10 съемок), за сроки с 12 до 15 ч — в дневную (20 съемок), за 17, 18 ч — в предвечернюю (11 съемок). Утром и днем в ясную, тихую погоду над центральным районом города прослеживается небольшой очаг тепла, а вдоль побережья Финского залива проходит полоса холода (рис. 41). В удаленных от залива пригородах температура несколько ниже, чем на базовой точке (ИЦП ). Таким образом, поздним утром и днем при погоде типа I центральная часть города оказывается на 2 ... 3°С теплее побережья Финского залива, на температуру которого водные массы оказывают охлаждающее влияние, и на 1,0... 1,5 °С теплее остальных пригородов. К 16... 17 ч эти контрасты уменьшаются. Относительная влажность в центре города в течение всего дня остается на 15... 20% ниже, чем в пригородах (рис. 42). Лишь в районе ст. Токсово, расположенной на возвышенности, относительная влажность близка к наблюдаемой на территории города.
В отдельные дни летних микросъемок при погоде типа I распределение очагов повышенной и пониженной температуры и относительной влажности воздуха, а также их интенсивность могут несколько варьировать, но основные особенности полей этих величин сохраняются. Наибольшие термические различия_между центром города и пригородами, составляющие 6 ...7 °С. отмечались в ряде случаев с 12 до 15 ч.
При пасмурной тихой погоде контрасты температур гораздо меньше. Суточный ход этих контрастов практически не прослеживается, поэтому данные микросъемок за разные сроки можно осреднить и получить обобщенную картину температурных различий (рис. 43). Центральная часть города оказалась в среднем на полградуса теплее окраинных районов и на 1,0... 1,5°С теплее пригородов. В городе пониженный фон температуры наблюдается в районах, прилегающих к Финскому заливу, который оказывает охлаждающее влияние в дневную половину суток. Осредненная по всем срокам карта распределения относительной влажности (рис. 44) показывает, что в центральных районах города, как и при ясной погоде, располагается очаг пониженной влажности воздуха, а область более влажного воздуха— на северном побережье Финского залива.
В ветреную малооблачную погоду (тип III) конфигурация и положение очагов тепла и холода, пониженной и повышенной относительной влажности несколько изменяются. Так, например, 24 июня 1975 г., когда Ленинград располагался в теплом секторе циклона в зоне устойчивых южных и юго-западных ветров, очаг тепла сместился к северо-востоку, а относительно прохладный воздух распространился на юго-западную и северо- западную части города и на северное побережье Финского залива. Соответственно деформировались очаги пониженной и повышенной относительной влажности.
В ясную тихую погоду (тип I) горизонтальные контрасты температур город — пригород могут достигать больших значений, особенно в ночные и утренние часы. Так, в конце декабря 1978 г., когда район Ленинграда находился в области антициклона под воздействием арктических воздушных масс, температура воздуха в окрестностях в ночные и утренние часы была на 8 . .. 12 °С ниже, чем в центре города. В аналогичной ситуации при антициклонической погоде были проведены микросъемки 24 февраля 1978 г. В 9 ч утра в центре города было на 5... 6°С теплее, чем на его окраине, и на 10... 12°С теплее, чем в пригороде (рис. 45). Днем ветер несколько усилился; хотя на высоте 2 м скорость его не превышала 1... 2 м/с, на уровне 25 м скорость южного потока достигала 5... 7 м/с. Это привело к сглаживанию температурных контрастов, которые к 17 ч уменьшились до 1... 2°С, и смещению значительно ослабленного очага тепла на 2... 3 км к северу. Этому очагу тепла соответствовала область пониженной относительной влажности.
В ветреную погоду перемешивание воздуха приводит к уменьшению температурных различий и сглаживанию их суточного хода (особенно при наличии облачности). Слабый очаг тепла и в этих условиях прослеживается над городом, несколько смещаясь в подветреную сторону. Поле ветра в городе деформируется в зависимости от микроклиматических условий каждой точки, скорость ветра, как правило, уменьшается на 30 ... 50 %.
Осенью в Ленинграде, как и зимой, преобладает пасмурная погода. Результаты наблюдений показали, что дневной ход температуры и относительной влажности воздуха при погоде типа II не выражен, контрасты температуры и влажности малы и распределяются во всех случаях аналогично: центр города примерно на 1 °С теплее окраинных районов и пригородов, а относительная влажность в городе ниже, чем в окрестностях всего на несколько процентов. Результаты осенних съемок при ясной ветреной погоде (тип III) показывают, что из-за перемешнвания воздуха различия температуры город— окрестности уменьшаются и составляют в этот сезон доли градуса.
В весенний сезон контрасты температуры в среднем невелики и ход их в течение дня не является достаточно четким.-В дневные часы прослеживается пониженный фон температуры на берегах Финского залива. При слабом ветре на высоте 2 м очаг тепла над городом смещается по направлению потоков на высоте 25 м. Так, например, при юго-западном ветре очаг тепла оказывается сдвинутым к северо-востоку, а при северо-восточном — соответственно в противоположном направлении.
Таким образом, в течение всего года в приземном слое воздуха над городом существует очаг тепла, интенсивность которого определяется конкретными погодными условиями. Наибольших значений контрасты температуры достигают в тихую ясную погоду. Зимой остров тепла выражен лучше, чем в другие сезоны. Относительная влажность в городе, как правило, несколько понижена. Под действием воздушных течений очаги тепла и пониженной влажности смещаются в подветреную сторону.
Осадки по территории города и окрестностей распределяются, как правило, неравномерно. Д ля Ленинграда детальное исследование особенностей режима осадков приведено в работе О. А. Дроздова и Ц. А. Швер [32], где показано, что на распределении осадков сказывается сочетание воздействия самого города и особенностей его расположения в устье Невы и на побережье Финского залива. Это влияние обостряется еще и в связи с тем, что в течение всего года здесь адвективные осадки преобладают над местными конвективными. Количество осадков, выпадающих в разных частях города и окрестностях, существенно различается. В городе были выделены его северная, южная и западная части, в окрестностях— побережье Финского залива и более континентальная часть (северная, восточная и южная).
Сравнение, проведенное по средним многолетним данным, показывает, что в северной части города (Ленинград, Лесной) и в северной зоне окрестностей (Левашово) осадков выпадает больше, чем в центре (Ленинград, ИЦП) па 11 и 21% соответственно (табл. 97). В устье Невы (Невская), на побережье Финского залива, а также на южной окраине города (Фарфо- ровский пост), наоборот,осадков выпадает меньше, чем в центре (на 5 ... 7 % )- В южных пригородах в районе Пулковских высот количество осадков примерно такое лее, как и в центральной части города, а далее на юг, на границе Ордовикского плато превышает его на 7 ... 8 % . Таким образом, в среднем за год различие между количеством осадков в северной и южной частях города составляет 16%.
Суточный ход осадков также существенно зависит от местоположения пункта. Так, например, на станциях Пушкин, Лисий Нос и Невская увеличение количества осадков наблюдается от 12 до 15 ч, а на станциях Ленинград, ИЦП и Кронштадт — от 15 до 18 ч. По-видимому, влияние города проявляется в сдвиге дневного максимума осадков на более поздние часы.
Особенно неоднородно по территории, в том числе и города, распределение ливневых осадков. Например, во время ливня днем 27 июля 1979 г. на ст. Ленинград, ИЦП выпало 34 мм осадков, на ст. Невская — 40 мм, а на станциях Фарфоровский пост и Ленинград, АМЦ осадков вообще не было.
Снег на территории города также в ряде случаев выпадает неравномерно. Д ля получения данных о свежевыпавшем снеге были организованы с осени 1965 г. специальные наблюдения в разных районах города. В каждом пункте наблюдений изме рение высоты слоя выпавшего снега производится дважды в сутки с помощью специального снегомерного планшета. Данные этих наблюдений используются для более рационального распределения снегоуборочного транспорта и оценки объема выполняемых работ, а также для режимных обобщений.
Среднее число дней с выпадением снега по данным 14-летнего ряда наблюдений снегомерных постов представлено в табл. 98.
Более половины случаев приходится на слабые снегопады, при которых высота слоя выпавшего за сутки снега не превышает двух сантиметров (табл. 99).
Материалы наблюдений над высотой свежевыпавшего снега показывают, что число случаев, когда снег выпадал во всех районах, составляет менее половины (около 4 0% ) общего числа дней со снегом. Нередко высота выпавшего в разных районах снега оказывается различной. При сильных снегопадах эта разница доходит до 10... 14 см. При этом более заснеженными, как правило, оказываются южные и юго-восточные районы города.
За период наблюдений на сети снегомерных постов (с 1965 г.) наибольшая толщина выпавшего за сутки слоя снега была зарегистрирована 31 декабря 1974 г. и составила по городу в среднем 23 см (в южной части Ленинграда этот снегопад образовал слой толщиной 29 см). По вероятностным оценкам такие снегопады возможны в Ленинграде один раз в 10... 15 лет.
8.3. Микроклиматические особенности районов новой застройки и зеленых массивов города
Наряду с мезоклиматическими различиями между городом и пригородом и между крупными районами города имеют место и микроклиматические различия метеорологических величин между площадью и сквером, берегом водоема и улицей, между улицами разной ширины и ориентации и т. д. Такие различия, как правило, прослеживаются лишь в приземном слое воздуха толщиной несколько метров или несколько десятков метров, но могут в этом слое быть существенными.
Весьма наглядными в этом плане являются результаты микроклиматических наблюдений, проведенных в 1965— 1966 гг. ленинградскими метеорологами под руководством Р. М. Коронатовой и Е. Н. Романовой. Результаты этих наблюдений показывают, что летом в малооблачную погоду разность температур на освещенной и теневой сторонах улиц достигает днем 5°С. При поливе улиц относительная влажность возрастает на 30 ... 40 %- Скорость ветра на подветренной стороне улиц может быть в два-три раза меньше, чем на наветренной.
Микроклиматические особенности районов свободной застройки.
В Ленинграде ведутся большие строительные работы как в центре города, так и в новых районах. Получившая в настоящее время широкое распространение в районах новостроек свободная застройка создает нередко в жилых кварталах сквозное проветривание (гипервентиляцию). Особенно сильные сквозняки возникают в тех случаях, когда группировки домов ориентированы таким образом, что господствующие ветры могут свободно проникать в глубь жилых территорий через фронтальные и торцовые разрывы между зданиями. Своеобразный микроклимат создается на участках застройки, расположенных на краю города. Здания на таких участках являются как бы «ветроломными», и здесь скорости ветра оказываются несколько большими, чем во внутренних районах города.
В одном из таких элементов застройки в северной части Ленинграда летом 1966 г. были организованы микроклиматические наблюдения, результаты которых описаны в [20]. В районе застройки было выбрано 12 пунктов наблюдений с таким расчетом, чтобы охватить возможные микроклиматические различия в температуре и влажности воздуха, скорости ветра в пределах микросъемок. В качестве контрольной для сравнения использовалась точка, расположенная за пределами городской застройки на расстоянии около одного километра от домов. Полученные при микросъемках данные по ветровому режиму в районе застройки позволили выявить ряд особенностей поля ветра. В жилом массиве в условиях свободной застройки без зеленых насаждений в среднем по территории не наблюдается существенное снижение скорости ветра. В ряде случаев, наоборот, отмечается его усиление по сравнению с невозмущенным потоком. Отношение скорости ветра на точках к скорости невозмущенного потока (коэффициент К) оказывается максимальным (1,2... 1,5) на торцовых разрывах между зданиями, где происходит сильное сужение потока.
Вдоль фасадов зданий ветровые характеристики меняются следующим образом. При перпендикулярных к фасаду ветрах воздушный поток поворачивает вблизи здания на 90°, т. е. направляется вдоль фасада. При этом модуль скорости существенно не меняется {К= 1). При ветрах, дующих вдоль фасада, скорости ветра несколько увеличены (K = 1,1 ... 1,2), направление ветра всегда совпадает с основным.
В центральной части застройки ветровые характеристики весьма изменчивы как по величине, так и по направлению.
Съемки показали, что наличие древесно-кустарниковой растительности у фасада здания снижает скорость ветра на 25 ... 35 % в центральной части фасада и на 2 0 ... 25 % на торцовом разрыве. Эти данные показывают, что под влиянием зеленых насаждений микроклиматические условия в нижнем слое воздуха улучшаются.
Меняется в районе застройки также режим температуры и влажности. В малооблачные летние дни температура воздуха на открытых участках застройки примерно на 1,5... 2,0 °С выше, чем вне городской застройки, а температура на солнечной стороне около здания при отсутствии зеленых насаждений примерно на 1 °С выше, чем на теневой. В дни с переменной облачностью эти различия оказались примерно в два раза меньше. Наличие древесной и кустарниковой растительности вдоль фасада сглаживает различие между температурами воздуха возле освещенной солнцем и теневой стороной зданий.
Различия влажности воздуха на разных участках застройки имеют место лишь в малооблачную погоду, когда на покрытых растительностью местах относительная влажность на 5 ... 10% выше, чем на других участках застройки.
Таким образом, в районе застройки создается своеобразный микроклиматический режим.
Влияние зеленых насаждений на микроклимат.
Существенное влияние на микроклимат города оказывают зеленые насаждения. Уже упоминалось о благотворном влиянии зеленых насаждений в районах свободной застройки.
Зеленые насаждения влияют на радиационный баланс и скорость ветра, на режим температуры и влажности приземного слоя воздуха, на его аэрозольный состав.
Особенно велики температурные различия между озелененными и неозелененными районами города в южных областях страны, но и в Ленинграде они могут быть довольно существенными.
Влияние зеленых насаждений определяется как их площадью, так и плотностью (полнотой). Наибольшее влияние на микроклиматический режим оказывают насаждения с сомкнутыми кронами, полнота которых составляет 1,0... 0,9, меньшее— с ажурными кронами (полнота 0 ,8... 0,7) н наиболее слабое — со сквозными кронами (полнота не более 0,6).
Так, по данным Г. Ю. Березкиной, исследовавшей микроклиматическое влияние зеленых насаждений [12], в Ленинграде наибольшие различия температуры воздуха в зеленых насаждениях и в застройке наблюдаются летом при ясной тихой погоде в околополуденные часы. В это время температура воздуха в насаждениях полнотой 1,0... 0,9 на 2 ,0... 2,5 °С ниже, чем на псозелененных улицах; при полноте 0 ,8 ... 0,7 разница температуры составляет 1,5 °С, а при сквозных насаждениях различия температуры воздуха не превышают 0,5°С.
Относительная влажность в зеленых насаждениях выше, чем в застройке, а скорость ветра понижена (особенно существенно в больших зеленых массивах с плотными насаждениями).
Зеленые насаждения улучшают комфортное состояние человека. В Ленинграде комфортные условия формируются в массивах, площадь которых достигает 5 ... 8 га; влияние малых по площади массивов проявляется слабо.