Город греет?

Воздух загрязняется – температура растет

Минск – крупнейший город Беларуси. Его площадь составляет 348,84 км², население – 1974,8 тыс. человек (на 1 января 2017 г.). Развиваясь, столица изменяет природный ландшафт и первоначальный климат территории. Многочисленные промышленные предприятия, скопление жилых и общественных зданий, асфальтовое покрытие улиц и площадей, транспортные средства – все это приводит к формированию местного климата, который подчас значительно отличается от климата окрестностей и близлежащих малых городов.

Город – мощный источник загрязнения воздуха аэрозолем и газообразными примесями. Солнечная радиация в условиях больших населенных пунктов понижается в среднем до 20% вследствие уменьшения прозрачности из-за дыма и пыли. За счет увеличения мутности атмосферы особенно сильно ослабляется ультрафиолетовое излучение. Одновременно в городе к рассеянной радиации добавляется отраженная – стенами и мостовыми.

Из-за загрязнения воздушного бассейна на территории города 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 большого населенного пункта по сравнению с окрестностями. Особенностью городского климата является также и застройка, трансформирующая скорость и направление ветра. Здания образуют дополнительную закрытость горизонта, уменьшая продолжительность солнечного сияния, создают локальные области застоя воздуха.

Особенности климата Минска хорошо видны в сравнении с климатом ближайших небольших городов и поселков. Общность физико-географических условий и атмосферной циркуляции создает одинаковые «внешние» условия для формирования климата столицы и ее пригородов. Но в большом городе появляются свойственные только ему климатические особенности.

«Остров тепла»

Для анализа некоторых характеристик городского климата приведены сравнительные данные по метеостанции «Минск», которая находится в районе обсерватории, и метеостанции «Колодищи», расположенной в 10 км на северо-восток от Минска. Высота метеоплощадок – 222 и 250 м соответственно. Для сравнения выбран период 1982-2013 гг., охватывающий наблюдения на метеостанции Колодищи.

К основным отличиям городского климата следует отнести повышение температуры воздуха в городе по сравнению с окружающей местностью. Над городом существует «остров тепла». Его интенсивность и размеры изменяются во времени и пространстве под влиянием фоновых метеорологических условий и особенностей населенного пункта.

В Минске средняя годовая температура воздуха на 0,5ºС выше, чем в Колодищах. В разрезе года эти различия составляют 0,5-0,6ºС как в теплый, так и в холодный периоды.

Ниже приведена динамика изменения разности температур между Минском и Колодищами. Наблюдающееся увеличение разности свидетельствует об усилении влияния «минского острова тепла»: за последние 20 лет температура в районе Минской метеостанции выросла на 0,2ºС больше, чем в Колодищах.

Средние разности температуры воздуха (ºС) между Минском и Колодищами за последовательные периоды

 

	1982-1993	1994-2003	2004-2013
Январь	0,5	0,6	0,7
Июль	0,6	0,5	0,7
Год	0,5	0,7	0,7

Для характеристики температуры наиболее холодной части суток используется средняя минимальная температура воздуха, а наиболее теплой – средняя максимальная.

Разности средней минимальной температуры воздуха между Минском и Колодищами колеблются от 0,6ºС в декабре до 0,9ºС в летние месяцы и в среднем за год составляют 0,8ºС.

Наиболее четко особенности температурного режима в теплый период года прослеживаются в тихую и ясную погоду в вечерние и ночные часы. В это время с ослаблением ветра уменьшается турбулентное перемешивание в приземном слое атмосферы, и город, прикрытый дымкой, в отличие от окрестностей, еще долго сохраняет накопленное за день тепло.

Разности средней максимальной температуры воздуха между Минском и Колодищами не так значительны: наименьшие в мае и июле – 0,2ºС и наибольшие в декабре – 0,6ºС.

В суточном ходе температур и летом, и зимой в ясные дни максимальная разность наблюдается в ночные часы. После восхода солнца сельская местность прогревается быстрее, и разность температур уменьшается, так как общая теплоемкость города больше. К середине дня разность становится минимальной. При этом в летние месяцы в околополуденное время температура в деревнях и поселках может оказаться даже выше, чем в Минске. А зимой знак разности сохраняется – город остается теплее сельской местности в течение всего дня, так как приход солнечной радиации и время дневного прогрева значительно меньше, и температура в сельских населенных пунктах не успевает повыситься. Кроме того, в городе зимой выделяется большое количество тепла, используемого на отопление. После достижения максимальных температурных значений начинается выхолаживание. При этом за городом оно происходит значительно быстрее, разности увеличиваются. В пасмурные дни разности температур невелики и не носят систематического характера.

Одно из следствий повышенного по сравнению с сельской местностью температурного режима – уменьшение в городе повторяемости низких температур воздуха, наблюдаемых в безветренную малооблачную погоду зимой. Так, если в Минске повторяемость дней с минимальной температурой воздуха ≤-25ºС составляет 0,8 дней в году, то в Колодищах – 1,1 день. Ярким примером является 1987 год, когда в Колодищах было отмечено 10 таких дней, а в Минске – 7.

Влаги становится меньше

Влажность воздуха в крупных городах несколько ниже, чем в окрестностях, что связано с повышением температуры и общим понижением влаги в атмосфере над городом вследствие уменьшения испарения. Максимальных значений различия средней месячной относительной влажности достигают в летние месяцы, минимальных – в зимние и весенние. Наиболее существенны различия относительной влажности в вечерние часы и ночью.

В городе в среднем на два дня увеличивается количество сухих дней (при относительной влажности в один из сроков наблюдений не более 30%), в отдельные годы разница может достигать 5 дней. Соответственно, в Минске по сравнению с Колодищами меньше и влажных дней. Влажным считается день, в который относительная влажность в срок, имеющий наименьшее среднее значение за месяц, была более 80% или равна этой величине. В Минске в среднем за год бывает 118 таких дней, в Колодищах – 132. Наиболее значительная разность отмечается в ноябре (3 дня). Весной среднее число дней с относительной влажностью не менее 80% в Минске соответствует числу дней в Колодищах.

А на небе – облака

Наличие в городском воздухе большого количества ядер конденсации способствует дополнительному образованию облачности. В Минске в среднем отмечается 153 пасмурных дня в году. Это на 14 дней больше, чем в Колодищах, где в среднем за год бывает 139 таких дней. Пасмурным считается день с количеством облачности за все восемь сроков наблюдений не менее 66 баллов. В годовом ходе наибольшая разность прослеживается в ноябре и декабре – три дня. В мае, июне и сентябре разность отсутствует.

В городе по сравнению с пригородом уменьшается число ясных дней. Ясным считается день, когда количество облачности за все восемь сроков наблюдений не превышает 14 баллов и ни за один срок не отмечается более 5 баллов. За год в Минске наблюдается 15 ясных дней, в Колодищах – на 3 больше. В годовом ходе разность на один день отмечается лишь в мае, июле и сентябре.

Где осадков больше?

За рассматриваемый период (1982-2013 гг.) было проанализировано количество выпавших осадков в Минске, Колодищах и Марьиной Горке. В столице в среднем за этот период выпадает 692 мм осадков, в Марьиной Горке – 595 мм, в Колодищах – 758 мм. Увеличение осадков в Минске по сравнению с Марьиной Горкой связано не столько с усиленным выносом влажного приземного воздуха в верхние слои, но в основном с торможением влажных воздушных масс, приходящих с Атлантики, и конденсацией содержащегося в них водяного пара.

Зона увеличенного количества осадков не ограничивается городом, а тянется на восток. Кроме того, метеоплощадка в Колодищах расположена на 28 м выше, чем в Минске, поэтому годовое количество осадков там больше. Увеличение этого параметра в пригородном населенном пункте отмечается во все месяцы, но наиболее сильно выражено в холодное время года. Годовое количество осадков в каждый из рассматриваемых лет периода 1982-2013 гг. в Колодищах больше, чем в Минске, причем разность эта в отдельные годы достаточно велика. Так, например, в 2000 году она достигла 127 мм.

В связи с этим можно считать, что увеличенное количество осадков распространяется и на пригороды, находящиеся с подветренной стороны на расстоянии как минимум 10-15 км.

Елена КОМАРОВСКАЯ,

начальник отдела климата ГУ «Республиканский центр по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды»