ГОРОДСКОЙ ДИЗАЙН КАК КЛИМАТИЧЕСКИЙ ФАКТОР

Быстрая урбанизация влечет за собой различные экологические проблемы, в том числе вызывает температурные перепады, что снижает комфортность проживания в городе. Существенное влияние на городской климат оказывает городской дизайн. В рамках исследования влияния сложного рельефа на теплообмен в городской черте ученые Института механики сплошных сред Пермского ФИЦ УрО РАН провели лабораторное моделирование процессов теплопередачи в идеализированных условиях городского ландшафта. По результатам этой работы опубликована статья в журнале Urban Climate.

По словам одного из авторов исследования, кандидата физико-математических наук Анны Евграфовой (лаборатория физической гидродинамики ИМСС ПФИЦ УрО РАН), одна из главных целей стратегии оптимальной городской структуры — предотвращение экстремальных температур или сокращение продолжительности их периода. Проблема эта довольно сложна, поскольку на городской климат оказывают влияние различные факторы. Численное моделирование с достаточным пространственным разрешением требует очень высокой вычислительной мощности, для полномасштабных полевых измерений также необходимы огромные ресурсы, а спутниковые наблюдения имеют сильные ограничения. Перспективный подход — экспериментальное моделирование. Контролируемые, воспроизводимые лабораторные эксперименты в идеализированной постановке могут предоставить ценную информацию об основных характеристиках процессов тепло- и массообмена в городском масштабе.

В качестве экспериментальной модели ученые использовали трехмерный макет центральной части города Перми (площадью 5 кв. км) в масштабе 1:4000. Основное внимание было уделено временной зависимости температуры от плотности застройки и рельефа поверхности в процессе ее охлаждения. Были выявлены две стадии охлаждения, а именно: относительно короткий период быстрого охлаждения и длительный период релаксации. Корреляционный анализ показал, что увеличение количества зданий оказывает существенное влияние на быструю стадию процесса охлаждения. На открытых участках (свободных от зданий) температура была более низкой по сравнению с районами с высокой плотностью застройки. Здания накапливают тепло и обеспечивают локальный тепловой максимум. Площади, покрытые травой, деревья и искусственные озера могут снизить теплоемкость городов и улучшить тепловые условия. Важную роль играют и мелкомасштабные особенности уличной архитектуры — форма крыши, размеры здания и его конфигурация с подветренной стороны).

Как видим, городской дизайн важен и для комфортного пребывания на открытом воздухе, и для улучшения его качества, поэтому оптимизация городского ландшафта — один из ключевых вопросов городской климатологии.