Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Характеристики туманов в городской среде и их микроклиматическое районирование

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Характеристики туманов в городской среде и их микроклиматическое районирование"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ч/.';-г*

На правах рукописи

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТУМАНОВ В ГОРОДСКОЙ СРЕДЕ И ИХ МИКРОКЛИМАТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ

Специальность: 11.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат

Работа выполнена в Главной геофизической обсерватории имени А.И.Воейкова

Научный руководитель:

доктор географических наук, профессор Е.КРоманова Официальные оппоненты:

доктор географических наук НАЕфимова

канд идат технических наук А.П.Вершинин

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный педагогический

университет имени АИ-Герцена

Защита состоится " 1998 г. в/У^ч на заседании

Диссертационного совета Д 063.57. li/при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199 178, Санкт-Петербург, 10-я линия В. острова, д. 33.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199 034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д.7/9.

Автореферат разослан "_£6_" /Л.еуР/тъл 1998 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

кандидат географических наук Г.И.Мосолова

Общая характеристика работы.

Актуальность темы исследования. Среди атмосферных явлений в городской среде особого внимания заслуживают туманы, которые наблюдаются во все сезоны года. Они представляют собой опасное явление погоды (ОЯП), ввиду сокращения горизонтальной дальности видимости до 1 км и менее капельками воды, ледяными ядрами или сочетанием капелек воды с дымом (смог). При сокращении дальности видимости менее 50 м продолжительности более 12 ч и охвате в населенном пункте или акватории порта более 30% территории, туманы характеризуются, как особо опасное явление погоды (ООЯП).

Кроме сокращения дальности видимости, что практически опасно для всех видов транспорта, во время туманов может ухудшаться экологическое состояние городского воздуха, вследствие превышения концентрации загрязняющих веществ (ЗВ) и примесей предельно допустимых норм в десятки и сотни раз. Эта ЗВ и примеси представляют собой химические соединения, которые вступая в реакцию с капельками воды в туманах формируют, как правило, кислотные или щелочные соединения, имеющие иногда свойства отравляющих веществ. Высокая концентрация подобных соединений оказывает вредное воздействие на окружающую среду в самом городе, в пригороде и на здоровье человека , а так же на памятники искусства и архитектуры.

Ухудшение экологического состояния, во время туманов при частой их повторяемости, в конкретных районах города, приводит к снижению стоимости земли и объектов недвижимого имущества.

В связи с большой пространственной изменчивостью туманов в пределах ограниченных территорий, количественная оценка повторяемости туманов приобретает особую значимость. Учет микроклимата туманов важен для принятия оптимальных решений при проектировании планов развития города, особенно в городах с высокой повторяемостью туманов, где среднее число дней превышает 1215 за месяц (туманонасыщенные города).

Дели и задачи. 1) исследование режима туманов, в городах, расположенных в различных физико-географических и климатических условиях; 2) анализ особенностей пространственного распределения туманов по территории города; 3) микроклиматическое районирование туманонасыщенных городов но режиму туманов (на примере Владивостока и Якутска).

Для выполнения поставленных целей необходимо было решил, следующие

задачи:

- исследовать факторы (метеорологические, климатические, антропогенные и др.), способствующие формированию туманов в городских условиях,

- выполнить физико-географический анализ местоположения метеостанций и постов, используемых для оценки режима туманов,

по данным ежедневных метеорологических наблюдений оценить климатостатистический режим туманов в пределах конкретных городов и прилегающих к ним территорий,

- выявить основные факторы обуславливающие пространственную неоднородность различных по генезису туманов.

- провести типизацию территорий туманонасьпценных городов в зависимости от типов неоднородностей подстилающей поверхности в соответствии с их ролью в процессе формирования микроклиматического режима туманов по методике, разработанной Е.Н.Романовой в лаборатории микроклимата ОПК ГТО им.А.И.Воейкова.

Предметом защиты являются выявление закономерностей пространственной изменчивости туманов охлаждения (адвективных), испарения (парения) и антропогенных (сгорания топлива), и районирование территории города по режиму туманов.

Методология исследований. Методы исследования, направленные на достижение поставленных целей опираются на взаимосвязь природных процессов, происходящих в геостистеме (Сукачев В.Н.,1966). Данный принцип подхода благодаря своей комплексности позволяет более полно рассмотреть вопросы взаимодействия урбасистемы (города) с опасными явлениями погоды, в частности, с туманами Комплексность проявляется прежде всего качественным и количественным подходами в оценке условий формирования режима туманов и микроклиматической неоднородности в городских условиях. В качестве основы приняты ранее разработанные методы (ИА. Гольцберг, Е.Н.Романова, З.А.Мшценко и др.) по оценке условий формирования мезо-и микроклиматов в зависимости от типов неоднородностей подстилающей поверхности.

Фактическим материалом послужили данные стандартных ежедневных метеорологических наблюдений на метеостанциях и постах, а также результаты микроклиматических наблюдений в конкретных городах. Полученные данные были обработаны с применением методов климатической обработай.

Практическая значимость. Предлагаемые в диссертации подходы микроклиматического районирования туманов в городских условиях, с использованием выявленных особенностей и факторов, способствующих пространственному распределению различных типов туманов, направлены на оценку процессов взаимодействия опасного явления, в частности тумана, с урбасистемой. Основные результаты могут быть использованы для выявления неблагоприятных экологических условий жизнедеятельности человека и возможных материальных потерь в отдельных районах города, где часто наблюдаются туманы, что будет учтено при совершенствовании градостроительных концепций и приведет к оптимизации городской среды.

Научная новизна. В работе определена зависимость числа дней с туманом от высоты местности (г.Владивосток), аппроксимируемая показательной двухпараметрической функцией.

Определены факторы, обуславливающие пространственное распределение адвективных туманов и туманов парения в условиях сложного рельефа и близости моря.

Произведена оценка условий, благоприятствующих возникновению городских туманов сгорания топлива при резко ^континентальном типе климата Восточной Сибири.

Выявлена роль различных факторов (рельефа местности, метеорологических и антропогенных условий) оказывающих влияние на

пространственное распределение туманов сгорания топлива в городской среде (г.Якупж).

Установлено наличие обратной линейной связи между числом наблюдаемых туманов, в течение холодного сезона и температурой воздуха. За период с 1970 по 1990 гг., для зимних месяцев выявлено наличие положительных трендов в многолетаем ходе температуры, влажности воздуха и продолжительности туманов в г, Якутске.

Определенные закономерности пространственного распределения различных по генезису туманов позволили впервые оценил, микроклиматческие особенности распределения туманов и представить полученные результаты в виде микроклиматических карт.

Апробапия работы. Данный кандидатский проект получил

положительную оценку экспертного совета по присуждению "Грантов для молодых ученых" при Санкт-Петербургском государственном университете в 1995 г. Теоретические положения и практические результаты докладывались на XV Международной конференции по метеорологии Карпат (Ужгород, 1991 г.), Всероссийской научной конференции - "Современная география и окружающая Среда" (Казань, 1996 г.) , на итоговых Сессиях ученого совета Российского государственного гидрометеорологического института (РГТМИ, СПб, 1995,1997 гг), а так же на научном семинаре кафедры прикладной метеорологии РГГМИ.

По теме диссертации опубликовано 5 работ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Диссертация содержит 136 машинописных страниц текста, 27 рисунков, 32 таблиц , приложения. Список литературы включает 141 наименований.

Содержание работы.

Во введении рассматривается актуальность проводимых исследований, сформулированы цели и задачи работы, определяется предмет защиты диссертации, ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе анализируется степень изученности городских туманов, рассматриваются общие вопросы микроклиматологии, оценена роль различных типов подстилающей поверхности в формировании пространственного режима наиболее часто наблюдаемых туманов. Проводится обоснование значимости исследования микроклиматического режима туманов.

Отличие городского климата от пригородных районов и естественных условий было обнаружено еще в начале XIX веке (Goward L., Renoy Е., Kremser V.). В'Виду того, что туманы наблюдаются в течение всего года и их образование обусловлено множеством факторов (естественных, антропогенных), составляющих климат города, то и режим их отличается в городе, от режима в естественных условиях.

В городских условиях количество наблюдаемых туманов может быть больше, чем в его окрестностях и сельской местности, и наоборот. Подобные свойства в режиме туманов обусловлены, прежде всего, физико-географическими особенностями города, степенью его урбанизированное™, а так же различием типов

туманов (по условиям их образования): физико-географические особенности городов характеризуются большим разнообразием природных и климатических условий -приморские и континентальные, сложный тип рельефа или равнинный; по степени урбанизированное™, характеризующийся в известной степени, численностью населения - малые города (менее 100 тыс.чел.), средние (100-300 тыс.чел.), большие (более 300 тыс.чел.); по генезису, наиболее часто наблюдаются туманы охлаждения (адвекции), испарения (парения) и туманы сгорания топлива (антропогенные),

В городах, в течение исторического времени количество наблюдаемых туманов существенно изменяется. В некоторых происходит уменьшение повторяемости туманов, а в некоторых - повышение. В первом случае в качестве примера можно привести многолетние изменения числа дней с туманами в Париже с 1876 по 1980 гг., (Escourrou G., 1983).

Столетний временной промежуток можно разделить на три периода. Для первого периода с 1876 по 1925 гг. характерно увеличение количества наблюдаемых туманов от 30 до 105-110 дней с туманом за год. Этот процесс совпадает интенсивным ростом промышленности и города. Второй с 1926 по 1950 гг., характеризуется дальнейшим ростом города, что приводит к повышению температуры ("остров тепла") и к снижению относительной влажности воздуха, вследствие которых наблюдается сокращение количества дней с туманом в течение года до 50-80. Третий период определяется процессом субурбанизации - это перенос промышленных предприятий и переселение часта жителей города в окраины, что обуславливает снижение выбросов аэрозолей в центре города, но усиление и расширение "острова тепла". Эти причины приводят к дальнейшему сокращению числа дней с туманом к 1980 году до 15-68, по территории г.Парижа. Снижение количества наблюдаемых туманов вызвано малой повторяемостью зимних туманов.

Характерным примером увеличения повторяемости туманов в городской среде, в течение времени, можно привести г.Лос-Анджелес (Boissari-Vinau М.,1987). Здесь процессы роста города и субурбанизации привели к увеличению повторяемости туманов, и к формированию смога, что обусловило ухудшение экологической обстановки города и окружающей среды.

В настоящее время на территории России имеется несколько крупных городов - хт. Москва (Клинов Ф.Я., Гаева Л.Я.,1988), Санкт-Петербург и другие, расположенные в основном, в Северо-западном регионе , где туманы наблюдаются реже, чем в естественных условиях. Но в большинстве городов, в особенности - в конпшенгальных, с ростом их урбанизированное™ происходит увеличение повторяемости туманов. Максимальные разности между показателями количества туманов в областных центрах и окружающей их территории наблюдаются в Красноярском крае, Иркутской области, в Якутии и др.(Хайрушшн К.ILL и др.,1993)

По приведенным примерам можно отметил., что с ростом города сокращение количества туманов происходит в тех, которые расположены в регионах с преобладающей циклонической деятельностью, на равнинных участках, в результате уменьшения повторяемости туманов в холодное полугодие. В городах, находящихся под преобладающим влиянием антициклонов, расположенных в долинах и котловинах, с увеличением урбанизированное™ происходит рост количества туманов, в особенности - в зимние месяцы.

Туманам, свойственна пространственная изменчивость распределения на близких расстояниях и чем разнообразнее физико-географические особенности территории, тем больше эта изменчивость. В отличие от естественных ландшафтов, города характеризуются более разнообразными типами подстилающей поверхности. Кроме местных особенностей пространственное распределение туманов зависит от их генезиса: адвективные более всего приурочены к прибрежным районам и повышенным участкам рельефа, открытым, по отношению к туманонесущим потокам; радиационные - к низинным участкам; антропогенные - к объектам ангропосферы.

Исследование изменений пространственного режима различных метеоэлементов, на ограниченной территории, приводится в литературе по климатологии - микроклиматологии. Работы А.И.Воейкова, О.А.Дроздова, С.А.Сапожниковой, Р.Гейгера (Geiger), Джонсона (Johnson), Торнтвейта (Thomtwait) и других ученых заложили основу для возникновения микроклиматологии. В настоящее время благодаря работам сотрудников Главной геофизической обсерватории им А.И.Воейкова (Гольцберг И.А., Мищенко З.А., Романовой E.H. и др.) разработаны методы по оценке микроклиматического режима основных метеорологических элементов (солнечной радиации, температуры воздуха, скорости ветра, влажности почвы и т.д.). По этим методам и подходам можно оценить условия формирования микроклиматического режима туманов, ранее практически, не исследованных. Важность подобных исследований велика, в особенности для городской среды.

Во второй главе исследуется режим туманов адвекции и парения, и особенности их пространственного распределения в туманонасьпценных городах, расположенных в приморских районах

Наиболее часто адвективные туманы на территории России наблюдаются в дальневосточном районе, обусловленные действием летнего муссона. Объектами для исследования режима городских туманов в подобных климатических условиях были -г.Влад ивосток и г.Петропавловск-Камчатский.

Возникновение туманов парения в приморских условиях характерно для Кольского залива Баренцева моря (г.Мурманск). Надо отметить, что эти туманы в последнее время стали формироваться и в районах водоемов-охладителей ТЭЦ и АЭС.

При исследовании режима туманов, в приморских городах, необходимо было проанализировать условия их формирования. В таких городах адвекция туманов осуществляется туманонесущими потоками, характеризующимися определенным температурно-влажностным режимом, скоростью и направлением воздушного потока.

Туманонесущие потоки в Приморском крае в период действия летнего муссона характеризуются пониженной температурой воздуха, повышенной влажностью, значительными скоростями ветра и преобладанием ветров южных румбов.

Во Владивостоке, адвекция туманов распространяется, в основном, от цешра туманообразования, расположенного в Японском море и сопровождается скоростями ветра в диапазоне 3-10 м/сек. В Петропавловске-Камчатском

адвективные туманы формируются в прибрежных водах Тихого океана (Авачинский залив) при южных направлений ветра, повторяемость которых в теплое полугодие более 50% и скоростях - 2-6 м/сек. Летняя адвекция туманов на г.Мурманск происходит при северных ветрах (повторяемость- 55%) с Баренцева моря и скоростях - 2-6 м/сек. Здесь теплое Нордкапское течение встречается с холодными водами Северного Ледовитого океана, что способствует формированию туманов охлаждения.

В Петропавловске-Камчатском и во Владивостоке годовой ход числа дней с туманом характеризуется одномодальным типом кривых, с максимумом в июле, когда туманы, в среднем за месяц, наблюдаются 4 и 22 дня, соответственно. В Мурманске наблюдается двумодальный характер годового хода количества дней с туманом. Первая мода наблюдается в августе-сентябре, в период адвекции туманов с Баренцева моря. За этот период среднее число дней с туманом достигает 3 дней за месяц. Вторая мода вызвана туманами парения над незамерзающими водами Кольского залива, наблюдаются в период ноябрь - март и достигают максимума в январе - 5 дней.

Рис. 1. Изменение числа дней с туманом с высотой за теплый период года (город Владивосток).

На пространственное распределение туманов существенное влияние оказывает рельеф местности. В случае открытости участка местности по отношению к туманонесущему потоку, наблюдается увеличение повторяемости туманов с ростом высоты местности. Это характерно, как при адвекции туманонесущих потоков (гг.Владивосток и Петропавловск-Камчатский), так и при туманах парения (г.Мурманск).

Во Владивостоке, благодаря данным режимных материалов и микроклиматических наблюдений удалось определить зависимость числа дней с туманом от высоты местности, которое аппроксимируется двухпараметрической функцией У=а*Ьх, где У-высота над уровнем моря, Х-число дней с туманом, а=5,82, Ь=1,04 коэффициент корреляции г=0,83 (Рис.1). Из (Рис.1) видно увеличение числа дней с туманом с ростом высоты местности. Па участках, закрытых от туманонесущих потоков - долины, ровные районы, прикрытые сопками и подветренные склоны, число дней с туманами в течение теплого сезона сокращается на 20-25 дней.

В Пегропавловске-Камчатском с преобладанием адвекции туманов со стороны Авачинского залива, они чаще всего наблюдаются в восточных окраинах и повышенных районах города. В центр города туманы проникают по Халактырской долине, выходящей перпендикулярно к береговой линии залива. В северных районах, закрытых от южных потоков, число туманов резко сокращается.

В Мурманске, в августе-сентябре наибольшее количество туманов наблюдается на склонах сопок, примыкающих к западному берегу Кольского залива и в южной оконечности залива, в связи их открытости туманонесущим потокам с Баренцева моря. В холодное полугодие, когда преобладают южные направления ветра, туманы парения над Кольским заливом, переносятся в сторону среднего колена залива и северные районы города.

В третьей главе исследуется режим антропогенных туманов (сгорания топлива) и их пространственное распределение в городах Якутск и Чита, расположенных в суровом континентальном климате Восточной Сибири. Рассматриваются туманы в поселках городского типа (пгт) Намцы и Покров ск, расположенные в долине р.Лены и удаленные, соответственно, от Якутска на 100 км к северу и 70 км к югу.

В условиях сурового континентального климата Восточной Сибири в городской среде формируются антропогенные туманы (сгорания топлива), наблюдающиеся, в основном, в холодное полугодие в виде ледяных туманов, образующихся в результате выброса в атмосферу города добавочной влаги и ядер конденсации (в виде аэрозолей) от сжигаемого топлива. Процессу туманообразования в этом регионе способствует антициклон, господствующий в течение всего холодного периода.

Значительную роль в процессе туманообразования играет температурно-влажносгаый режим. В выше перечисленных городах, туманы обычно формируются при температуре воздуха -40° С и ниже. В г. Якутске наблюдается обратная линейная зависимость (корреляция г=-0,88) между числом дней с туманом и температурой воздуха (Рис.2), характеризующаяся уравнением регрессии -

Y=a«(X +b), где Y- температура воздуха, Х- число дней с туманом, а=-0.55 и Ь=52.45.

Установлено, что за период с 1970 по 1990 пг. туманы сгорания топлива в Якутске образуются на фоне положительных трендов зимних температур и влажности воздуха, полученных методом 3-х и 5-тилетних скользящих средних. Если положительные тренды температуры воздуха характерны также для Покров ска и Намцы, что говорит о региональном характере процесса повышения зимних температур, вследствие усиления зональных переносов, то тенденция к увеличению относительной влажности сохраняется только в г.Якугске. Увеличение числа жителей в Якутске в течение 20 лет (в 1970 - 108 тыс. чел., в 1993- 221 тыс. чел.) привело к росту объемов потребляемого топлива, что вызвало повышение влажности воздуха, поскольку дым на 90% состоит из парообразной воды. Зимой в течение суток в атмосферу города выбрасывается до 3 тыс. тонн парообразной воды.

Т,°С

число дней

Рис. 2. Зависимость числа дней с туманом от температуры воздуха в г.Ягутсхе

Якутск является наиболее туманонасьпценным городом в Восточной Сибири. В течение холодного сезона, в среднем, наблюдается 57 дней с туманом (максимум, в январе - 20 дней), со средней продолжительностью 712 ч (по данным с 1970 по 1990 гг.). До 1963 г.,среднее число дней с туманом достигало - 52 дней за сезон (17 дней в январе), с суммарной продолжительностью -486 ч.

Покровск и Намщл, расположенные в некоторой удаленности от Якутска, характеризуются меньшим количеством наблюдаемых туманов и их суммарной

продолжительности, при сохранности характера кривого годового хода. Причина этого, в уменьшении роли антропогенного фактора в процессе формирования ледяных туманов, в виду малочисленности населения (не более 10 тыс.чел.). О различие степени антропогенного пресса в Якутске и например, в Покровске, можно судить по следующим данным: за 1987 год в Якутске в воздух было выброшено 33 тыс.тонн примесей, при численности населения 188 тыс.чел., (24 тыс.тонн-автотранспортом); в Покровске, при численности населения 8.1 тыс.чел., в атмосферу было выброшено 1.2 тыс. тонн и лишь 0.1 тыс.тонн - автотранспортом. В Покровске, с 1970 по 1990 гг., в среднем, за холодное полугодие наблюдалось 24 дня с туманом, с продолжительностью 138 ч, а в Намцы - 36 дней и 289 ч. В пгт Покровск, в многолетнем режиме туманов не наблюдаются значительные перемены. За период с 1936 по 1963 гг., среднее число дней с туманом, в течение холодного сезона, составил 23 дня.

В Якутске, расположенном в широкой террасированной долине р. Лены, в центре города формируется "остров тепла" характеризующийся повышенной температурой воздуха, значительными выбросами примесей и дополнительной влаги, по сравнению окраинами и пригородами: в течение холодного сезона число дней с туманом здесь может достигать 90 дней, с суммарной продолжительностью более 1300 часов. Этому так же способствует сток туманов с северной окраины Якутска , где расположены промышленные предприятия. В виду того, что холодный воздух стекает в низменные участки, туман из центра города медленно перемещается в сторону восточной окраины, в наиболее низменную пойменную часть города. Но по причине отсутствия в этом районе условий для туманообразования, их количество уменьшается до 40-45 дней, с продолжительностью 500 ч. Минимальное количество туманов в Якутске наблюдается в западной и юго-западной окраинах (24-26 дней за сезон, продолжительность 240 ч.) и в пригородах (10-12 дней, 80 часов).

В Чите проживает около 400 тыс. человек, что уже способствует формированию зимних туманов. В центре города, расположенного на более повышенных участках, нет выраженного "острова тепла", что способствует туманообразованию. Туманы из центра стекают на дно котловины, к долинам рек Чита и Ингода, где происходит застаивание холодного воздуха и наличие Читинской 1ТЭС , также способствуют росту повторяемости количества туманов. Больше всего туманов наблюдается в низинной части города (30 дней за холодный сезон), несколько меньше (12 дней) в центре города на более повышенных участках и меньше всего (6 дней) на окраинах, расположенных на склонах хребта Черского и Яблоневого хребта.

Город Чита характеризуется двумодальным типом кривой годового хода числа дней с туманом. Первый максимум наблюдается летом в июле-августе с 5-6 днями в месяц. Обусловлен выпадением обильных осадков после которых, на склонах хребтов образуются туманы, впоследствии стекающие на дно Читино-Ингодинской котловины, где и располагается город.

Более всего интересно рассмотреть второй, зимний максимум (январь, среднее число дней с туманом по городу колеблется от 1 до 7 дней), когда наблюдаются ледяные туманы, образующиеся воздействием тех же процессов, что и в Якутске. В течение холодного сезона среднее число дней с туманом по городу

колеблется от 6 до 31 дня (в теплый сезон - от 8 до 12 дней). Пространственная неравномерность распределения туманов обусловлена сложным рельефом Читы (колебание высот превышает 100 м) и разной степенью урбанизированное™ районов города.

В четвертой главе проводится микроклиматическое районирование территорий, таких типичных и весьма различных туманонасыщенных городов, как Владивосток и Якутск. Микроклиматическое картирование туманов производится на основе выявленных закономерностей их распространения по территории названных городов.

Во Владивостоке при адвекции туманов на сушу туманонесущими потоками летнего муссона, который имеет в качестве преобладающего - южное и юго-восточное направления, микроклиматическое распределение туманов зависит от рельефа местности и особенностей гидротермического режима прилегающих водных объектов (Амурского и Уссурийского заливов, бухты Золотой Рог). По указанным признакам то территории города выделены следующие типы неоднородностей подстилающей поверхности: низкие (до 50 м) и высокие (выше 50 м) берега, прилегающие - а) к Амурскому, б) к Уссурийскому заливам и в) к бухте Золотой Рог, низменные, ровные участки (ниже 50 м), закрытые от южных, юго-восточных и восточных ветров склоны сопок; вершины и склоны сопок выше 150 м, открытые туманонесущим потокам.

Используя данные метеорологических станций и постов, которые репрезентативны выделенным типам неоднородностей подстилающей поверхности, а так же результаты специальных микроклиматических наблюдений и полученных зависимостей между числом дней с туманом с высотой местности (Рис.1), во Владивостоке, выделено пять микроклиматических районов (Рис.3), характеризующихся существенными различиями в режиме туманов. Первый район - число дней с туманом в течение сезона в пределах 6-26 дней. Эти территории с высотой над уровнем моря ниже 50 м охватывают низкие участки города, прилегающие к Амурскому заливу, закрыты от туманонесущих потоков, так же как входящие в этот район - долины, ложбины и равнины Второй - число дней с туманом достигает 27-50, высоты над уровнем моря 50- 100 м. Этот район занимает закрытые от южных, юго-восточных и восточных ветров склоны сопок высотой до 100 м, участки, прилегающие к бухте Золотой Рог и к Уссурийскому заливу.

Третий - число дней с туманами увеличивается до 50-70. На высоких берегах (100150 м) Уссурийского залива, склона сопок южных, юго-восточных и восточных экспозиций. Этому же району относятся и закрытые от туманонесущих потоков склоны, высотой более 100 м.

Четвертый - число дней с туманом 70-85. Отмечается на вершинах сопок высотой 100-150 м, склонах сопок открытым южным, юго-восточным и восточным потокам. В этот район входят и закрытые от туманонесущих ветров склоны, но высотой более 150 м.

Пятый район - выше 150 м, где число дней с туманом может достигать 100. Сюда относятся все верхние части высоких склонов и вершины сопок.

Рис. 3. Микроклиматическое районирование Владивостока по числу дней с туманом за теплый сезон года.

Результаты районирования, с точки зрения научного и практического использования, имеют большое значение. По этим данным определим районы города, с разной степенью туманонасьпцешюсти - во Владивостоке к наиболее неблагоприятным участками относятся 4 и 5 районы. По причине частой повторяемости туманов, в этих районах резко сокращается продолжительность светлого времени суток, что приведет к большим энергетическим потерям, в связи с удлинением осветительного периода. Ухудшаются биоклиматические показатели, что отражается на здоровье человека. Длительно сохраняющаяся высокая влажность приводит к появлению плесени на стенах зданий и к усилению коррозийного эффекта.

В'следствии приведенных причин, целесообразно выглядит строительство новых домов и кварталов в 1, и во 2 районах.

В Якутске зимние антропогенные туманы обусловлены иными причинами по сравнению с Владивостоком. В первую очередь, это резко континентальный климат Восточной Сибири, где потребляется огромное количество топлива при высокой степени урбанизации. Рельеф местности и температурно-влажностный режим воздуха обуславливают особенности распространения туманов в пределах города. При проведении типизации территории города по указанным признакам, выделены: окраинные районы, центр города, участки расположенные на пойме, а так же на первой и второй террасах р. Лены; пригороды.

Для проведения микроклиматического районирования Якутска по режиму туманов использовались данные нескольких метеостанций и постов - Якутск "ГМО", Якутск "аэропорт", Покровск, Намцы, Якутск "тслемачта" и Маган. Эти пункты наблюдений репрезентативны для изложенной типизации города. Учтены также закономерности формирования туманов сгорания топлива (Рис.2).

В Якутске и в пригороде, по количеству наблюдаемых туманов и их продолжительности, в течение холодного периода, выделено 8 районов (Рис.4): Первый - в котором отмечается число дней с туманом равным 50-55, с суммарной продолжительностью в течение сезона 700 ч. Этот район занимает северную, западную и южную окраины, расположенные на 2-й террасе.

Второй район охватывает северную, восточную и южную окраины Якутска, расположенные на 1-й террасе. Здесь наблюдается 55-60 дней с туманом, с продолжительностью 750 ч.

Третий район занимает центральную часть города, расположенную на 2-й террасе. Число дней с туманом увеличивается до 80-85, с продолжительностью 1250 ч. Четвертый - занимает часть центра города, которая находится на 1-й террасе. В этой части города наблюдается самое большое число дней с туманами 85-90 дней, продолжительность 1360 часов.

Пятый район приурочен к западному пригородному району, расположенному на 2-й террасе, где наблюдается всего 10-12 дней с туманом, продолжительностью 80 ч., Шестой район - это южный пригород, расположенный на 1-й и 2-й террасах р.Лены с числом дней с туманом 24-26, продолжительностью 240 ч.. Седьмой район, расположен в северном пригороде im 1-й и 2-й террасах, где число дней с туманом составляет 30-34, продолжительностью 300 ч..

Рис. 4. Микроклиматическое районирование Якутска по числу дней с туманом за холодный период года.

Восьмой - занимает пойменную часть пригорода, число дней с туманом 40-45, продолжительность туманов 500 ч.

Проведенное районирование указывает на крайне неоднородные условия в городе по числу туманов и их продолжительности. В центре города по режиму туманов наблюдаются наиболее неблагоприятные условия. Вследствие их высокой повторяемости, в этом районе резко ухудшается экологическая обстановка, что приводит к повышению дискомфортного состояния населения.

К наиболее приемлемым градостроительным решениям можно отнести строительство широких прямых проспектов, направленных с севера на юг и с запада на восток, что будет способствовать выносу туманов из центра города, вследствие усиления интенсивности воздухообмена, между центром города и прилегающими территориями. Данный процесс будет усиливаться из-за растущей разницы температуры воздуха между городом и сельской местности. Для строительства новых районов наиболее предпочтительны более возвышенные районы 2-й террасы.

Основные выводы.

1_. Режим туманов адвекции и парения, а так же их пространственное распределение в приморских городах, обусловлены циркуляционными факторами, гидротермическими характеристиками водных объектов и морфомегрическими особенностями территории города и прилегающих районов. При адвекции туманонесущих потоков и при туманах парения, наблюдается возрастание повторяемости количества туманов с увеличением высоты местности. В южной части Приморского края (г.Владивосток) данный процесс описывается показательной двух ^-параметрической функцией (коэффициент корреляции г=0,83).

Во Владивостоке, в закрытых от туманонесущих потоков районах, туманы наблюдаются реже, чем на открытых. Число дней с туманом в течение теплого полугодия в закрытых участках (долины, ложбины, ровные территории, подветренные склоны сопок и горных хребтов, ориентированных перпендикулярно по отношению к южным, юго-восточным и восточным потокам), сокращается на 20-25 дней по сравнению с открытыми, но это характерно для высот не выше 120-150 м. При этих высотах и выше, на подветренных склонах наблюдается повышенная повторяемость туманов (разница числа дней с туманом между закрытыми и открытыми склонами не превышает 10 дней за сезон. 4^ Наибольшее число дней с туманами наблюдается на возвышениях и на склонах сопок, обращенных в сторону моря, высотой более 100 м. Количество наблюдаемых туманов может здесь достигать 100 дней за сезон.

5. В районах сурового континентального климата Восточной Сибири (в Якутии), формирование антропогенных туманов (при выбросе влаги от сжигаемого топлива) и их пространственная неоднородность определяется инверсионным состоянием приземного слоя воздуха, особенностями рельефа и степенью урбанизации города (или района).

6. Для ледяных городских туманов в суровом континентальном климате характерна их взаимосвязь с температурой воздуха. Для Якутска, данная связь

характеризуется обратной линейной зависимостью (коэффициент корреляции г=-0,88).

7. В центре Якутска в течение 20 лет (1970-1990 гг.) наблюдается увеличение средней суммарной продолжительности зимних туманов от 486 ч (до 1963 г.) до 712 ч, которое сопровождается ростом повторяемости непрерывных туманов, с продолжительностью более 48 ч. В начале 1970-х годов доля таких туманов составляла 3%, к концу 80-х годов - 18%.

8, В Якутске число жителей за последние 20 лег возросло в 2 раза, что привело к формированию "острова тепла" в центре города, росту объемов сжигаемого топлива, следовательно к росту выбросов в городской воздух примесей и дополнительной влаги. Возрастающий выброс парообразной воды привел к появлению положительного тренда в многолетнем ходе относительной влажности и к увеличению средней месячной влажности в зимний период, на 4-6% к 1990 году, по сравнению с 70-ми годами. Роль этих процессов так велика, что несмотря на обратную зависимость количества наблюдаемых туманов от температуры воздуха (Рис.2), они компенсируют рост зимней температуры воздуха и приводят к значительному увеличению продолжительности туманов.

^ Формирование микроклиматического режима туманов в Якутске определяется мощными очагами туманообразования: промышленные предприятия на северной окраине и центр города с многоэтажной застройкой, с большим количеством автомобильного транспорта.

Северная окраина кроме огромного количества выбросов аэрозолей характеризуется более низкими значениями температуры воздуха и по этим причинам в холодный период года (Рис.2), здесь наблюдается 50-60 дней с туманом, с суммарной продолжительностью 750 ч.

В центре города, помимо автомобильного транспорта, другим источником ядер конденсации и дополнительной влаги являются костры, используемые в ходе прогрева земли для проведения земляных работ. Для этого района Якутска характерна большая повторяемость штилевой погоды, вследствие которой происходит застаивание образовавшегося тумана, а так же наблюдается сток туманов из северных районов. Поэтому, в центре число дней с туманом в течение холодного сезона может достигать 90 дней, с возможной продолжительностью до 1360 ч.

Западная и южная окраины, а так же пригороды, несмотря на пониженные значения температуры воздуха, по сравнению с центром, по причине малой урбанизированности характеризуются сокращением количества дней с туманом до 10-24, с продолжительностью 80-240 ч.

Полученные в работе результаты были использованы при

комплексном микроклиматическом районировании туманонасыщенных городов Владивосток и Якутск, в ходе разработки методов микроклиматического обоснования градостроительных концепц ий развития больших и крупных городов России.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Абанников В.Н. Анализ пространственного распределения туманов в г.Владивостоке.- Вестник СПбГУ, сер.7,1995, вып. 1 (7), с. 106-110.

2. Наумова Л.П., Абанников В.Н. Влияние водохранилищ на образование туманов и облачности в горной долине. II XV Междунар. конф. по метеорол. Карпат, 16-21 ceirr. 1991, Ужгород, Доклад. /Тр.УкрНИГМИ, Киев, 1991, с.130-135.

3. Абанников В.Н. Микроклиматическое районирование туманов на территории городов Владивостока и Якутска. // Итог. Сессия учен.совета, СПб, 24-25 янв. 1995, Тез. докл. / Рос. гос. гидрометеорол.инст,- СПб, 1995, с.8.

4. Абанников В.Н. Исследование режимов тумана с учетом их микроклиматической вариабельности в приморских и континентальных городах России. // Всерос. научн. конф." Современная география и окружающая среда", секция - Климат и экология атмосферы, Казань, 24-26 сент.1996, Тез. докл. I Изд.Казанского университ., 1996, с.109-110.

5. Абанников В.Н., Савиных O.A. Многолетние колебания температуры и влажности воздуха в Якутске в зимние месяцы. // Итог. Сессия учен, совета, СПб, 28-29 янв. 1997, Тез. докл. / Рос. гос. гидрометеорол. инст. - СПб, 1997,0.27.

Лицензия ЛР № 020578 от 04.07.97.

Подписано в печать с оригинал-макета 17.02.98. Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №30. С 4а.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издательско-полиграфический отдел СПбЛТА 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 3