Почему в городе теплее чем за городом
Почему в городах всегда теплее, чем в деревнях?
В городе всегда теплее, чем в деревне. Этому есть объяснение
Погода в городах и деревнях
Изучением тепловых аномалий в городах впервые занялся британский ученый Люк Ховард (Luke Howard) в 1833 году. Именно благодаря ему научное сообщество официально признало, что в обставленных большими зданиями городах формируется свой микроклимат. Для каждого крупного населенного пункта характерны собственная средняя температура воздуха и особенности дуновения ветра. Особенности климата во многом зависят от количества зданий, их размеров и близости их расположения между собой. В больших и хорошо развитых городах всегда теплее, чем в маленьких — сооружения больше, выше, многочисленней и все они расположены максимально плотно.
Чем крупнее город, тем больше в нем теплее
Асфальт и каменные дома на протяжении солнечного дня сильно нагреваются и вечером, некоторое время, испускают тепло обратно. А вот в деревнях покрытых асфальтом дорог почти нет, а дома в основном сделаны из древесины. Такие сооружения не могут сильно нагреться и излучать столько же тепла, как и городские дома. Конечно, сегодня многие деревенские дома обшиты камнем, а крыши покрыты металлом. Только вот сооружения там состоят максимум из 2-3 этажей и расположены относительно далеко друг от друга. Поэтому накопленное в течение дня тепло очень быстро исправился и жители деревень вынуждены теплее одеваться, в то время как городские обитатели вечером долго не замечают спада температуры воздуха.
Асфальт — одна из причин, по которой в городах тепло
На температуру воздуха также сильно влияет ветер. Если на улице +25 градусов Цельсия, но при этом дует очень холодный ветерок, комфортной такую погоду никак не назовешь. В городе, благодаря плотно расставленным высоким сооружениям, гораздо легче найти безветренное место. Ну а в деревнях, как вы уже могли понять, ветер дует практически везде. Высокие здания также влияют на то, в каком количестве выпадают осадки в определенных частях города. Каменные сооружения, будто горные хребты, могут сделать так, что дороги одной части улицы будут полны луж, а другой — остаться идеально сухими.
Последствия урагана в Москве (1998 год)
Но иногда здания располагаются так, что в некоторых районах города ветра дуют гораздо сильнее, чем обычно. Это очень опасное явление, потому что сильные ветра могут с легкостью сорвать деревья и рекламные щиты. В 1998 году Москва сильно пострадала от урагана, потому что билборды будто бы превратились в паруса и уронили столбы, к которым были прикреплены. При всем этом это совершенно не значит, что в деревнях от ветра меньше бед. Во время сильных ураганов у деревенских домов часто сносит крыши. Как в городах, так и деревнях, из-за сильных ветров люди постоянно рискуют погибнуть.
Самый жаркий город в мире
В 2019 году самыми жаркими городами мира были признаны австралийские Таркула, Порт-Огаста и Ок-Валли. В середине января отметки термометров в этих населенных пунктах показали больше 50 градусов Цельсия. В то время жителям пришлось нелегко и они спасались от жары либо на пляжах, либо в помещениях с кондиционерами. Издание Daily Mail рассказывало, что местные дети даже поливали друг друга из ведер, но это их особо не спасало. Напомним, что впоследствии в Австралии вспыхнули большие пожары, которые уничтожили миллионы гектаров леса и лишили животных естественной среды обитания. Подробнее о тех ужасных событиях можно почитать в этом материале.
А самый по-хорошему теплый город в мире это — Бангкок (Таиланд). Среднегодовая температура там равна +29 градусам Цельсия
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш Telegram-канал. Там вы найдете анонсы свежих новостей нашего сайта!
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Ученым удалось найти окаменелость первого многоклеточного существа в истории Земли. 🌍 Это большое открытие, потому что раскрывает больше информации о развитии жизни на нашей планете. Рассказываем, что нового смогли узнать ученые.
Во время рискованных прогулок по вьетнамским лесам ученые нашли светящиеся в темноте осиные гнезда. 🐝 Некоторые из них были видны даже с расстояния 20 метров. Рассказываем, что об этих гнездах на данный момент известно.
За всю историю человечества, на нашей планете жило огромное множество различных цивилизаций. У представителей каждой из них было свое видение происхождения З…
Почему в городе теплее чем за городом
Любому жителю мегаполиса известно, что в центре города всегда теплее, чем на окраинах, а на природе легче дышится, чем на улицах даже самого благополучного из городских районов.
Работа огромного количества автомобильных двигателей, заводов и электро- и теплостанций, отопительных и вентиляционных систем и другие антропогенные процессы приводят к выбросу в атмосферу большого количества тепла и газов. При этом здания, дороги и другие объекты городской инфраструктуры поглощают и повторно излучают солнечное тепло гораздо интенсивнее, чем природные ландшафты. Явление, которое получило название «тепловой остров», появилось и было описано задолго до нашего экологически неспокойного времени.
Эффект городского теплового острова (Urban Heat Island) был замечен и открыт в 1810-х годах британским ученым-метеорологом Люком Говардом.
Измеряя температуру в столице и ее окрестностях для описания в книге «Климат Лондона», будущий член Лондонского королевского общества по развитию знаний о природе заметил, что в городе значительно теплее в любое время года.
Ученые обнаружили, что повышенное тепловыделение даже нескольких городских районов может нагревать атмосферу удаленно, за тысячи километров от регионов повышенного выделения энергии.
Прогрессирующий рост городского населения и разрастание мегаполисов постоянно испытывают на прочность возможности природной среды.
В среднем в центре мегаполиса во все сезоны теплее, чем в области, на 2,5— 4,3 °С, а также теплее, чем на окраинах и в ближних сателлитах, на 2–2,8 °С. Наименьшая разница в температурах отмечается осенью — на 1–2 °С.
Учитывая сопутствующее им повышение содержания в воздухе оксида углерода, углекислого газа и аэрозольных выбросов, результатом такого взаимодействия, при определенных погодных условиях, становится температурная инверсия.
Часто это явление возникает в течение дня и становится более выраженным после захода солнца из-за медленной отдачи тепла объектами городской инфраструктуры.
Инверсия препятствует вертикальным перемещениям воздуха и рассеиванию загрязняющих веществ в атмосфере, что чревато образованием парникового эффекта или смога. В связи с этим над городом существенно меняется метеорологический фон, который может оказывать негативное влияние на здоровье.
Над выявлением температурной инверсии работают специальные службы Мосэкомониторинга. Разработанные в России уникальные метеорологические приборы — профилемеры МТР-5 позволяют получить данные о температуре воздуха на различных высотах.
Городские острова тепла образуются в результате нескольких факторов:
На сегодняшний день в мире выработан стандартный набор мер и экологических стратегий, применение которых позволяет защитить город от эффекта локального перегрева.
Первая станция метеорологических наблюдений появилась в Москве при Межевом институте еще в 1853 году, но сравнительный анализ температур в городе и за его пределами стал постоянно вестись только с 1879 года, когда появились уже две таких станции.
Согласно истории метеонаблюдений остров тепла, сформировавшийся в центре Москвы к 1950-м годам, вплоть до конца XX века практически не менялся. Несмотря на интенсивный прирост городских территорий и численности населения, не росла его плотность — существенный фактор, оказывающий не меньшее влияние на формирование теплового острова, чем количество личных авто.
И несмотря на то, что у нас еще не слишком распространены зеленые крыши или покрытие ограждающих конструкций зданий краской на основе диоксида титана, москвичам определенно повезло с местом жительства.
Москва не относится к числу чрезмерно загрязненных мегаполисов — более 50% территории столицы покрыто зелеными насаждениями, включая особо охраняемые природные территории (ООПТ), которых нет ни в одном крупном городе мира. И число озелененных территорий в черте города каждый год только растет.
Помимо заботы о подведомственных ему зеленых насаждениях, московский Департамент природопользования и охраны окружающей среды ежедневно информирует москвичей о составе воздуха, а все другие параметры, в том числе и данные о температурной инверсии, можно в режиме реального времени увидеть на сайте Мосэкомониторинга.
Почему в городе теплее
Вы не замечали, что стоит зимой уехать из города, как вам становится заметно холоднее? Это не иллюзия: в заставленных бетонными зданиями и покрытых асфальтом городах — свой микроклимат, со своей температурой, ветровым режимом и особенностями рассеивания загрязняющих веществ. Об этом географ Павел Константинов рассказывает в первом выпуске подкаста Terra Cognita, подготовленном при поддержке Русского географического общества.
Что такое городской остров тепла?
Город — это искусственно построенная трехмерная среда. Нагреваясь за день и переизлучая тепло после захода солнца, она поддерживает более высокую температуру, чем в пригороде, где все объекты имеют другую конфигурацию и теплоемкость и быстро охлаждаются. В средней полосе России это легко почувствовать на себе летним вечером: в центре Москвы человеку допоздна комфортно в футболке, а на даче хочется накинуть теплую одежду уже во время ужина. Разница температур в Москве и области может достигать 10 градусов по Цельсию.
Изучение этого явления началось около 200 лет назад, когда в 1833 году британский ученый Люк Ховард описал остров тепла в Лондоне. Сейчас любой город с населением более 10 тысяч человек и значительной площадью заасфальтированной территории создает такие тепловые аномалии. Похожие явления можно наблюдать даже над взлетными полями крупных аэропортов.
Как это связано с загрязнением воздуха?
Обычно температура воздуха падает с высотой. Но в городе крыши в течение дня находятся на солнце и нагреваются сильнее, чем поверхности улиц, которые значительную часть времени затенены. Из-за инверсии температуры конвекции воздуха не происходит, и загрязнение оказывается «запертым» у поверхности. Явление запирающего слоя крыш стало известно около 50 лет назад с появлением качественных тепловых карт, построенных по данным спутниковых наблюдений.
Сейчас экологи активно изучают городские «острова загрязнения». В городе много источников загрязнения воздуха, а кроме того, скорости протекания химических реакций в высоких температурах часто тоже повышаются.
Остров ветра
Повышенная температура в городе приводит к формированию острова влажности. С одной стороны, в городе нет естественных поверхностей, поэтому обычно более сухо. С другой, за счет высокой температуры в городе раньше начинаются процессы таяния, растет относительная влажность. В России этот вопрос пока практически не изучался — не хватает измерительных технологий.
Кроме того, в городе специфически перераспределяется поле осадков. Высокие здания работают как непроницаемые горные хребты, осадки выпадают на их наветренной стороне, а уже через улицу может быть совсем сухо. В Москве один и тот же холодный фронт в одних районах иногда выливает в 5-6 раз больше дождя, чем в других. Картина осложняется большим количеством мелких турбулентных циркуляций воздуха между постройками. Все это очень трудно прогнозировать.
Два года назад в Нидерландах открыли городской остров ветра, который связан с турбулентными потоками, отрывающимися от краев зданий.
Городской прогноз
Сейчас качественные прогнозы погоды основаны преимущественно на компьютерных симуляциях. Привычное «равнение на метеостанции» часто играет злую шутку в случае городов. Во многих регионах сеть метеостанций очень редкая, а нередко она вообще вынесена за пределы населенного пункта. Например, в Арктике зимой разница температур между городом и ближайшей метеостанцией может легко достигать 10-15 градусов.
В крупных городах есть свои станции, но их пока недостаточно. Даже в столице современная сеть городских наблюдений, которые необходимы для качественного прогноза, пока существует только в проекте метеорологической безопасности Москвы и на данный момент не реализована.
Сейчас прогнозы погоды внутри городов в России негосударственные, это усилия отдельных производителей. Они улавливают тренд на запрос населения, но ответить на него могут не всегда. Только за последние пять лет многие обещали сделать прогноз до каждого дома, но пока никто не реализовал.
Опасности городской погоды
Одним из доказанных следствий глобального потепления является рост частоты опасных явлений. Городская инфраструктура часто на это не рассчитана. В Москве на первое место выходит ветровая безопасность — люди в столице регулярно гибнут под падающими деревьями и рекламными щитами. Если бы в Москве были широкие проспекты как в Минске, возможно, чрезвычайных ситуаций, связанных с погодой, было бы меньше.
Нередко возникающие опасности связаны с конфликтом интересов. Зеленые насаждения — это легкие города, и люди протестуют, когда городские службы убирают деревья, хотя эти деревья могут стать опасными при ветровых шквалах. Рекламные щиты экономически эффективны, но не всегда безопасны, у них высокая парусность. Например, во время урагана в Москве 1998 года все рекламные растяжки через Ленинский проспект были сорваны и повалили столбы, к которым крепились.
Чтобы снизить число ЧС, городу нужна система, которая регулировала бы застройку и инфраструктуру с точки зрения опасных погодных явлений. Сейчас на государственном или муниципальном уровне ее не существует. Высокая температура и смог в Москве в августе 2010 года унесли жизни 11 тысяч человек и стоили 1,5% годового ВВП. Работающих решений об опасности волн жары после этого не появилось. Максимум, чего можно ожидать на данный момент, — штормовое предупреждение для всего города.
Чтобы городская погода была достаточно безопасной для населения, нужен комплексный подход. Важна не только метеорологическая оценка ситуации, но и экономическая, экологическая, также необходимо подключать службы здравоохранения.
В 2020 году в лаборатории Smart urban nature РУДН был реализован проект по предсказанию опасности жары в 30 крупнейших городах России.
В проекте используется физиологическая модель организма человека, а на вход подаются открытые данные прогноза погоды американской метеослужбы. Для городов эти данные обновляются каждые сутки и показывают, как меняется температура в течение дня. К ним добавляется городская довеска на остров тепла в каждом конкретном городе.
На выходе получается прогноз самоощущения человека. Его можно использовать для планирования дня — например, в какое время небезопасно выйти на пробежку. За осенний период апробации проекта нам удалось поймать волну жары в Краснодаре, когда ощущаемая температура воздуха превысила 50°С.
Эволюционно это шаг к индивидуальному прогнозу. В будущем такие модели будут интегрированы в смартфоны. Можно будет корректировать личные планы, чтобы снизить малейшие негативные эффекты погоды на здоровье с учетом личных особенностей — возраста, веса, истории болезней.
В планах — реализовать новый формат прогноза погоды для города, пока на примере кампуса МГУ с детальностью вплоть до здания. С таким прогнозом можно спроектировать даже маршрут передвижения — как сохранить по пути прическу, под каким деревом лучше подышать воздухом и так далее.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Вопрос не сложный конечно, но есть несколько факторов.
Разница городских и загородных условий
Для того, чтобы найти разницу, необходимо в первую очередь сравнить городские и загородные условия. Стоит отметить, что в городах всегда теплее. Причин тому можно насчитать немало, и начать имеет смысл с того, что каждый город постоянно находится под облаком смога. Люди, живущие в крупных населенных пунктах, привыкли не замечать этот факт, но на практике он налицо.
Смог и угарные газы создают парниковый эффект, удерживают тепло, а дым из многочисленных заводских труб сам по себе является теплым. Но это еще не все. Тепло и выхлопные газы, создающие тот же эффект, выделяются автомобилями, которых год от года все больше. Создает их и городской транспорт.
Цвет снега и его нюансы
Белый цвет снега имеет светоотражающее свойство. А следовательно, большая часть попадающих на него солнечных лучей отражается, не нагревая саму поверхность. В природе снег, как правило, имеет чистый белый оттенок, ведь загрязняться им нечем. Зато в городе чисто белый снег – роскошь. В большинстве своем снежные массы в населенных пунктах подвержены интенсивному загрязнению. Дым, копоть, пыль и другие загрязнители оседают на нем в виде мельчайших частиц, и остаются до финальных этапов таяния. Черный цвет и любые темные оттенки способствуют интенсивному нагреванию поверхности, что существенно ускоряет процесс таяния. Каждый весенний день с восходом солнца темная поверхность грязного снега нагревается и начинает таять интенсивнее, чем чисто белая, отражающая свет – оттуда и возникает разница в скорости таяния.
Нагреваются также бетонные, асфальтовые поверхности, имеющие темный цвет – и они тоже активно способствуют таянию.
Почему в городах всегда теплее, чем в других местностях
Все знают, что в городах температура всегда выше, чем в сельских окрестностях. В этом нет ничего нового, поскольку соответствующие исследования появились еще в 1810 году. Проще говоря, вырубанием всех деревьев, покрытием бетоном каждого квадратного метра земли, прокладкой ливневых стоков для ручьев и строительством огромных сооружений достигается повышение температуры в городе.
Кому-то это может даже нравиться. Но жарким летом или в городах, расположенных в теплом климате, излишне высокая температура становится проблемой. Есть примеры, когда меняется даже вегетационный цикл растений, и весна приходит в город на две недели раньше, чем в близлежащие районы. За последние 50 лет темп роста температуры в городах вырос до такой степени, что если он сохранится, то к концу столетия она станет запредельной.
Есть много причин, по которым города нагреваются. Самые очевидные:
Крыши и дороги чаще темного цвета. Черный цвет поглощает тепло. По данным НАСА, темные крыши в летний период при пиковой мощности теплового потока могут быть на 43⁰C выше, чем аналогичные белые.
Эти поверхности непроницаемы для воды, а это означает, что они лишают города охлаждающей влаги, которую могли бы дать открытые участки земли. С поверхностей стекает нагретый дождь и дополнительно поднимает температуру местных водных течений. Сами здания блокируют бризы и излучают тепло в узкие улицы, создавая мощные конвективные нагретые потоки.
Более высокие температуры ведут к тому, что люди в этих зданиях чаще используют кондиционеры, которые тоже сбрасывают наружу тепло. Использование кондиционеров означает увеличение потребляемой мощности, что приводит к более интенсивной выработке тепла электростанциями.