Российские ученые с немецкими коллегами объяснили, как формируются городские «островки тепла» — участки с повышенной температурой воздуха — и как они влияют на температуру всего города. Открытие поможет точнее прогнозировать изменения климата мегаполисов и осуществлять правильное городское планирование.
В мегаполисах температура воздуха на несколько градусов выше, чем за городом. При этом городская среда крайне неоднородна: она включает в себя многоэтажные жилые застройки, промышленные зоны, парки и множество других объектов. Обычно при исследовании островков тепла ученые сравнивают между собой разницу температур небольших однородных участков протяженностью менее одного километра — локальных климатических зон. Такой подход позволяет объяснить основные особенности городского климата — например, в зоне многоэтажной застройки теплее, чем в «частном секторе» и парках — однако он не дает представлений о городском острове тепла, который создается всей территорией города.
Группа ученых из Российского университета дружбы народов, Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, Московского центра фундаментальной и прикладной математики с коллегами из Рурского университета в Бохуме, Фрайбургского университета и Берлинского технического университета установила, что в формирование городского острова тепла значительный вклад вносит не только чередование локальных климатических зон, как считалось ранее, но и неоднородность городской среды на масштабах нескольких километров.
Команда провела исследование на примере Москвы, где эффект городского острова тепла виден особенно ярко: среднегодовая температура в самом городе на 2°С выше, чем в среднем в Московской области, а в отдельные дни контраст достигает 10°С. Исследователи проанализировали температуру более чем полутора тысяч точек в Москве и окрестностях, сопоставив ее с типами локальных климатических зон (многоэтажные и одноэтажные дома, промышленные объекты, лесопарковые зоны и другие).
Наиболее ярко эффект острова тепла выражен в районах плотной среднеэтажной застройки и многоэтажных жилых комплексов. При этом климат территорий, схожих по типу, различался в зависимости от их окружения и расположения в пределах города. Например, в зоне многоэтажной застройки в центре города теплее, чем в аналогичной, но окруженной зелеными массивами. Оказалось, что климат отдельной точки определяется свойствами городской среды в ее окрестностях не только на локальном масштабе (в радиусе первых сотен метров), но и на мезомасштабе (в радиусе до 10 км). Это связано с тем, что тепловые эффекты небольших однородных участков аккумулируются и переносятся воздушными потоками над городом. В результате формируется мезомасштабный остров тепла, который выражен наиболее ярко в центральных районах Москвы, но за счет атмосферного переноса может распространяться к окраинам мегаполиса и даже в пригороды.
«Наравне с особенностями застройки отдельных кварталов и микрорайонов необходимо учитывать неоднородность территории на масштабах всего города или его крупных округов. Это позволяет лучше понимать и предсказывать пространственную картину острова тепла в задачах прогноза погоды, оценки термического комфорта и градостроительного планирования», — рассказал Михаил Варенцов, научный сотрудник Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ и научного центра Smart Urban Nature Аграрно-технологического института РУДН.
