Методи дослідження мікроклімату

Для виявлення мікрокліматичних особливостей ділянок земної поверхні створюється досить густа мережа пунктів спостереження на невеликій відстані. Ця мережа не може діяти довго, для цього досить 3-5 років залежно від особливостей території та характеру погоди. Завданням мережі є виявлення різниці метеорологічного режиму ділянок по відношенню до постійно діючої метеорологічної станції в даній місцевості. У тому випадку, коли мікрокліматичні особливості потрібно виявити на віддалених від метеорологічної станції ділянках, тоді на рівному відкритому місці встановлюється додаткова тимчасова точка спостереження. У цьому випадку матеріали спостереження на окремих мікрокліматичних ділянках порівнюються з умовами відкритого рівного місця.

Для проведення мікрокліматичних спостережень використовують переносні метеорологічні прилади, у першу чергу аспіраційні психрометри, ручні анемометри, барометри анероїди, альбедометри та балансоміри. Спостереження на різних ділянках проводять одночасно. Можна проводити і маршрутні спостереження, в тому числі і за допомогою автомобіля. До мікрокліматичних спостережень відносять також виявлені особливості пошкодження рослин на різних ділянках після нічних приморозків та особливості розподілу снігового покриву на даній місцевості.

Спостереження за температурою, вологістю повітря та вітром проводять на кількох висотах над поверхнею грунту. Як правило, температуру і вологість повітря вимірюють на висотах 0,5 і 2,0 м, 0,5 і 1,5 м, або 0,2 і 1,5 м. Температуру грунту вимірюють на його поверхні, а вітер на висоті 1 і 2 м. На основі цих спостережень визначають вертикальні градієнти метеорологічних величин у приземному шарі повітря. Тому ці спостереження називаються градієнтними. Вони дозволяють виявити особливості нагрівання та охолодження приземного шару повітря.

Ми знаємо, що добова амплітуда температури поверхні грунту більша, ніж у метеорологічній будці. Тому й у повітрі безпосередньо над грунтом вона більша, ніж у будці. Оскільки повітря нагрівається і вихолоджується безпосередньо від поверхневого шару грунту, то на поверхні грунту і в найнижчому шарі повітря можуть бути приморозки, а в будці температура залишається позитивною. Тобто при ясній погоді вночі, як правило, спостерігаються приземні інверсії температури.

Вдень при ясній погоді максимальна температура безпосередньо над поверхнею грунту настає на 1 год. раніше і тут вона вища, ніж у будці. При перерахунку різниці температури у приземному шарі на кожні 100 м висоти виходять величезні вертикальні градієнти температури, які інколи можуть досягати сотень градусів. Звичайно вони спостерігаються у нижньому шарі повітря товщиною кілька десятків сантиметрів. Ця особливість зміни температури є поштовхом для розвитку конвекції.

Мікрокліматичні спостереження відносно короткочасні. Тому матеріали спостереження детально аналізують окремо при різних типах погоди. Основними типами погоди є такі:

1) ясно, тихо (хмарність 0-2 бали, вітер 0-2 м/с);

2) ясно, вітряно (хмарність 0-2 бали, вітер 3 м/с і більше);

3) змінна хмарність, тихо (хмарність 3-7-балів, вітер 0-2 м/с);

4) змінна хмарність, вітряно (хмарність 3-7 балів, вітер 3 м/с і більше);

5) хмарно, вітряно (хмарність 8-10 балів, вітер 3 м/с і більше).

Отже, в результаті мікрокліматичних досліджень ми отримуємо відмінності метеорологічних величин при різних типах погоди.

У попередньому розділі ми вже розглядали місцеві особливості клімату під впливом рослинності. У наступному розділі розглянемо місцеві зміни клімату під впливом меліоративних та агротехнічних заходів. Тут ми розглянемо місцеві особливості клімату міст.

Мікроклімат міста

Великі сучасні міста створюють свої місцеві особливості клімату завдяки великій кількості багатоповерхових будівель, заасфальтованих площ та вулиць, зелених насаджень тощо.

У першу чергу слід звернути увагу на те, що у великих промислових центрах у повітрі накопичується багато пилу та диму. Тому тут значно зменшується пряма сонячна радіація (до 20 %), особливо зменшується ультрафіолетова радіація. Навпаки, збільшується кількість розсіяної радіації, до якої приєднується радіація, відбита стінами будинків. В основному з цим влітку пов’язане відчуття задухи у містах.

За багатьма дослідженнями у містах наявні “острови тепла”, тобто у містах вища температура ніж у позаміській зоні. У першу чергу це пояснюється тим, що дощова вода швидко стікає в каналізацію і тому на випаровування води витрачається мало тепла. Крім того, у містах в атмосферу надходить багато тепла при спалюванні палива. Нарешті, через забруднену атмосферу в містах зменшується ефективне випромінювання, а значить і нічне вихолоджування земної поверхні та атмосфери.

Характеристики островів тепла залежать від місцевих особливостей міст. При переході від сільської місцевості до міста горизонтальний градієнт температури може досягати 4⁰ С на кожен кілометр відстані. У самому місті термічний режим неоднорідний, оскільки міські парки та водойми є відносно холодними місцями.

Різниця температури між містом і сільською місцевістю має добовий хід. Найбільшою вона є через кілька годин після заходу сонця, а найменшою в середині дня. Справа в тому, що після заходу Сонця у сільській місцевості запаси тепла витрачаються швидко за рахунок ефективного випромінювання, а запаси тепла в місті зменшуються повільно. Протягом ночі різниця температур поступово зменшується, особливо швидко вона зменшується після сходу Сонця. Посилення вітру та збільшення хмарності вдень призводить до зменшення різниці температури між містом і селом. Середня річна температура повітря у багатьох містах на 1⁰С вища, ніж у позаміській зоні. При хмарній вітряній погоді вона може повністю нівелюватись. Острів тепла над містом проявляється до висоти 100-500 м, а інколи навіть до 1 км.

При слабких вітрах (до 2-3 м/с) у містах може виникати місцева циркуляція. Біля поверхні землі вітер дме до центру, тобто до острова тепла, а зверху до окраїн міста. У самому місті освітлені й затінені вулиці й двори обумовлюють місцеву циркуляцію між цими ділянками. Водойми в місті обумовлюють перенесення повітря вдень до будинків, а вночі навпаки – до водойм. Середня швидкість вітру у містах менша, ніж у позаміській зоні. В окремих випадках, коли напрямок вітру співпадає з напрямком вулиць, може спостерігатись значне посилення вітру у цих „коридорах”.

Вологість повітря у містах менша. Зменшення парціального тиску водяної пари може досягати 2,0-2,5 гПа, а відносної вологості 11-20 %. Це пояснюється меншим випаровуванням та підвищеною температурою повітря. Найбільша різниця спостерігається увечері, а протягом року – влітку. У помірних широтах зимою у містах протягом доби вологість може бути більшою за рахунок антропогенних джерел вологи.

Розподіл атмосферних опадів у містах складний. Зимою кількість опадів у містах та в приміській зоні відрізняються мало. Влітку над містом опадів випадає більше, але не в центрі, а на околицях. Справа в тому, що у містах інтенсивніші конвективні рухи повітря, які сприяють розвитку потужних хмар. Але поки хмара перетвориться у купчасто-дощову, то вона за напрямком перенесення повітря досягає околиць і опади випадають на підвітряних околицях, а інколи на відстані кількох кілометрів від міста.

У містах змінюється також кількість атмосферних явищ. Так, кількість днів з туманами у містах зменшується у зв’язку з підвищенням температури та зменшення вологості повітря. Те ж саме можна сказати і про грози. Сумарна тривалість гроз у містах протягом року в середньому у 1,5-2,5 рази менша, ніж на околицях. Причина та ж сама, що і при формуванні опадів: поки хмара досягне стадії купчасто-дощової, то потік повітря над містом її переносить за околицю.

Отже, сукупність будівель, заасфальтованих площ, водойм тощо змінюють особливості метеорологічного режиму цієї місцевості, завдяки чому і формується особливий мікроклімат міст.

Питання для самоперевірки

1. Завдання класифікації кліматів.

2. Перші класифікації кліматів.

3. Описові класифікації. Класифікація кліматів В.Кеппена.

4. Класифікація кліматів Л.С.Берга.

5. Характеристика кліматичних зон Л.С.Берга.

6. Класифікація кліматів Б.П.Алісова.

7. Характеристика кліматичних зон (поясів) Б.П.Алісова.

8. Мікроклімат, мезоклімат.

9. Методи дослідження мікроклімату.

10. Мікроклімат великих міст.