Интервью на портале «Научная Россия»

0 комментариев 2343

Что влияет на климат Москвы?

Что влияет на климат Москвы?
Научный сотрудник НИВЦ МГУ Михаил Варенцов о городском климате, о влиянии плотной застройки и градостроительных решениях

Сегодня более половины населения Земли проживает в городах. По данным Организации Объединенных Наций рост городского населения будет только продолжаться, а к 2050 году составит уже 2/3 от населения планеты. Известно, что крупные города оказывают заметное влияние на атмосферные процессы. Поэтому, изучение городского климата - важная задача. Наиболее ярко влияние урбанизации прослеживается в возрастании температуры воздуха. Подобные тепловые аномалии получили название "остров тепла". О том, почему он образуется, и что особенно влияет на городской климат рассказывает научный сотрудник НИВЦ МГУ Михаил Варенцов.

Михаил Иванович Варенцов научный сотрудник НИВЦ МГУ, кандидат географических наук.

- Чем занимается ваша лаборатория суперкомпьютерного моделирования  в НИВЦ МГУ?

- Сфера деятельности лаборатории разнообразна. Главным образом, сотрудники работают над совершенствованием описания различных физических процессов в моделях, которые используются для прогноза погоды и климата.

- А над чем работаете вы?

- Конкретно я занимаюсь проблемами городской метеорологии и климатологии. Здесь также требуется описание необходимых физических процессов в моделях погоды и климата. Это комплексная проблема, требующая кооперации различных организаций и коллективов. Я ей занимаюсь в рамках совместной работы с географическим факультетом МГУ, Гидрометцентром России, Институтом физики атмосферы РАН.

Название изображения

- Расскажите о городском климате. Что на него влияет?

- Каждый городской житель имеет небольшое представление о городском климате. Достаточно лишь сравнить ощущения от прогулки летним вечером в городе и от вечера, проведенного за городом, где значительно прохладнее. Это самый наглядный пример городского «острова тепла», который как раз и проявляется  в том, что вечера и ночи в городе намного теплее, чем за городом.

- От чего это зависит?

- Во-первых, город эффективнее поглощает солнечное тепло днем и, как аккумулятор, медленно отдает его ночью, в то время как естественные ландшафты остывают значительно быстрее. Это связано с особенностями геометрии застройки, а также с теплофизическими свойствами материалов. Даже в учебнике по физике указано, что теплофизические свойства асфальта и бетона отличаются от теплофизических свойств почвы или растительности. Конечно, большое влияние оказывают и антропогенные потоки тепла – выбросы тепла от автомобилей и заводов. А зимой огромную роль играют отопительные системы зданий, которые нагреваются сами и нагревают воздух вокруг себя.

- Это также влияет на климат?

- Да, безусловно. Именно поэтому, например, в центре Москвы может быть на 10 градусов теплее, чем в пригородах. Это большая разница, которая, конечно же, оказывает влияние на экосистемы, на различные  аспекты жизни и хозяйственной деятельности людей. Эти особенности нужно обязательно изучать и учитывать при разработке математических моделей погоды и климата и при применении этих моделей для практических задач.

- Как вы создаете подобные модели и как используете суперкомпьютеры?

- Здесь важно пояснить, зачем в контексте городских проблем нужны математические модели. Как известно, город очень неоднороден – есть районы плотной застройки, есть парки, городские водные объекты, спальные районы, сильно отличающиеся от других территорий Москвы. В самых различных задачах, начиная от прогноза погоды и заканчивая долгосрочным градостроительным планированием и адаптацией городов к климатическим изменениям, необходимо учитывать, насколько различаются метеорологические условия внутри города.

При этом проведение метеорологических наблюдений в городской среде – очень непростая задача, да и сколько бы метеостанций мы не ставили, их все равно будет недостаточно. Поэтому моделирование – это единственный инструмент, который позволяет полноценно решать подобные задачи. А поскольку речь идет о высокой пространственной изменчивости, важно проводить моделирование с высоким пространственным разрешением. Сейчас мы с коллегами занимаемся моделированием климата и метеорологического режима Москвы, используя шаги сетки порядка одного километра. В ближайшей перспективе запланирован переход к значительно более мелким шагам сетки, что позволит учитывать особенности отдельных небольших кварталов, парков и т.д. Но чем меньше шаг сетки по пространству, тем больше нужно вычислительных ресурсов. Без мощных современных суперкомпьютеров обойтись невозможно.

- А что особенно влияет на температуру – плотная застройка?

- Безусловно. Но этот вопрос, в самом деле, сложный и многофакторный. Локальное влияние отдельного парка или отдельно взятой группы домов создает свой уникальный микроклимат. При этом если мы сравним климат парковой зоны в центре города с парком где-нибудь на окраине, то заметим, что температура парка в центре города будет выше, несмотря на то, что домов и явных источников антропогенного тепла там нет.

То же самое можно сказать про жилую застройку. Если взять плотно застроенную территорию в центре Москвы и, например, в центре Зеленограда, то в центре Москвы будет также теплее. Ведь Москва – это огромный мегаполис, и локальное влияние от различных частей города как бы аккумулируется и концентрируется в центре города за счет атмосферных процессов переноса – адвекции  и диффузии. И это также необходимо учитывать в моделях.

- Наблюдаются ли резкие скачки температуры в определенных районах города?

- Естественно, между городом и окружающими территориями, как и внутри города, наблюдаются большие температурные контрасты. И как я уже сказал, в условиях сильных морозов, например, разница может достигать 10 градусов и более.

Яркий пример – морозы в январе 2017 года. В Москве тогда проходил велопарад, и участники ехали по Садовому кольцу в тулупах. Тогда в центре Москвы температура была около -25-ти градусов, а за городом падала до -35-ти.

- Как подобные скачки температуры могут влиять на человека?

- Множество исследований говорят о том, что колебания температуры оказывают серьезное влияние на здоровье людей. Например, в 2010 году в России была катастрофическая жара. Тогда же по стране выросла смертность. Многие пожилые люди, в квартирах которых не было кондиционеров, попали под удар. При этом в крупных городах, в первую очередь в Москве, смертность выросла значительно сильнее, чем за городом. На это, естественно, повлияли не только особенности городского климата. Но с большой вероятностью и они внесли свой вклад.

"У НАС НЕТ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ДЛЯ ДИАЛОГА С ВЛАСТЬЮ И ОРГАНАМИ, ПРИНИМАЮЩИМИ РЕШЕНИЯ. ЭТО ОТЛИЧАЕТ НАШУ СТРАНУ ОТ СТРАН ЕВРОПЫ, НАПРИМЕР, ГДЕ БОЛЬШОЙ ИНТЕРЕС К ПОДОБНЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ ИДЕТ ИМЕННО СО СТОРОНЫ МЕСТНОЙ ВЛАСТИ"

- Есть ли возможность уравновесить показатели температуры в разных районах?

- Безусловно, возможности есть. Существует комплекс мер, которые можно применять при благоустройстве территории, при планировании новых районов и жилых домов. Сегодня эти меры применяются в Европе. К ним относится озеленение крыш, стен и даже трамвайных путей. Также крыши и стены домов можно красить в белый цвет. За примерами далеко ходить не надо – достаточно вспомнить греческие или марокканские города, расположенные в жарком климате. С древних времен люди учились приспосабливаться к жаркому климату.

Решений много, и чтобы просчитать эффективность каждого из них как раз и нужны методы моделирования. Задавая различные условия в модели, мы можем увидеть, как это скажется на температуре и на показателях метеорологической комфортности. В рамках диссертации я проводил эксперимент – что будет, если увеличить площадь Москвы в два раза.

- Что же?

- Будет жарче.

- Куда еще жарче?

- Летом этого года мы так не думали.

- А что с этажностью?

- Повышение этажности может на локальном уровне привести к некоторому понижению температуры за счет затенения. Но в целом, конечно, плотная застройка  − это территория, отнятая у естественной среды, к тому же, сделанная из искусственных материалов.

Строительство многоэтажного дома предполагает также строительство парковок, придомовых территорий. Если не применять специальные меры, учитывающие влияние застройки на микроклимат и климат города в целом,  то станет  только хуже.

- Учитывают ли строительные компании эти меры? Есть ли спрос на исследования ученых в этой сфере?

- Конкретно у наших исследований спроса пока нет. Насколько я знаю, наиболее продвинутые строительные компании и агентства используют некоторые простые модели. Но применяют их, в лучшем случае, на масштабе отдельно взятых зданий. И, в основном, на этих моделях рассматриваются другие проблемы, например, проблема устойчивости зданий к ветровой нагрузке или соответствие зданий требованиям по освещенности. А проблемы метеорологической комфортности вряд ли учитываются в масштабе города.

Город необходимо развивать комплексно, ведь если плотно застроить одну часть города, она будет влиять и на остальные. Вспомним 2010 год – аномальную жару и ветер, который дул не с запада, а с востока. Считается, что именно на западе Москвы экологическая ситуация намного лучше, чем в восточных районах. Это связано с тем, что преобладающий западный ветер обычно приносит на запад города более свежий и прохладный воздух. Далее воздушная масса проходит через весь город, вбирает тепло и загрязнения, и естественно, на востоке экологическая и метеорологическая обстановка может быть хуже.

Летом 2010 года произошла обратная ситуация: воздух приходил с востока, вбирал все выбросы и городское тепло, а затем попадал в западные районы Москвы.

- Как привлечь местную власть к этой проблеме? Почему они не интересуются этим?

- Скорее всего, они просто не слышали о подобных проблемах. У нас нет возможностей для диалога с властью и органами, принимающими решения. Это отличает нашу страну от стран Европы, например, где большой интерес к подобным исследованиям идет именно со стороны местной власти. Есть и небольшие подвижки – недавно благодаря совместной работе с Гидрометцентром России влияние особенностей города стали учитывать в модели при прогнозе погоды для Москвы. Но в контексте градостроительного планирования диалога пока нет. 

- Как людям справляться со скачкообразными изменениями погоды в городах?

- Когда у нас стоит сильная жара, а кондиционера нет, по возможности, лучше на время уехать из города, хотя бы в Подмосковье. Это позволит минимизировать все негативные последствия теплового стресса.

 

городская среда городской климат изменение климата климат мгу мегаполис моделирование климата московский государственный университет имени ломоносова нивц мгу суперкомпьютерное моделирование суперкомпьютеры

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.