§10. Мезо-и микроклимат

Местные особенности климата, обусловленные неоднород­ностью строения подстилающей поверхности и существенно меняющиеся на небольших расстояниях, называют (ми к pto -климатом. ^<='~—————~—'^/ '•>-———'

В географической районе с одним типом климата наблюда­ются различные варианты микроклимата: микроклиматы леса и поляны, холмов и долин, озер и болот, города.

Наряду с понятием «микроклимат» существует понятие «мезоклимат» как промежуточное звено между макро­климатом и микроклиматом. Примеры мезо- и микроклимата представлены в таблице 4.

Таблица 4

Критерии распределения мезо-, микро- и наноклимата

Неоднородности подстилающей поверхности

тип характеристика

Холмистый рельеф Реки Озера, водохранилища Почвенно-растительный покров

Большой город

Холмистый рельеф Реки Озера, пруды Почвенно-растительный покров

Город, поселок

Микровозвышения и мик-роп снижения (бугры, кочки, гребни.борозды, выемки)

Мезоклимат Массивы площадью 100 км² Ширина более 1 км Площадь зеркала 50—100 км²

Массивы площадью более 100 км² Районы города

Микроклимат

. Отдельно стоящие холмы Ширина менее 1 км Площадь зеркала менее 50 км²

Массивы площадью менее 100 км² Элементы застройки, здания, улицы

Наноклимат

Отдельные неровности с перепадом высот, измеряемым единицами и де­сятками сантиметров

36

"• Мезоклиматические особенности формируются под действи­ем Как макромасштабных, так и мезомасштабных неоднородно-стей большой площади. К макромасштабным неоднородностям относятся возвышенности, "низтаенЯбстй,~'крупнь1е водохрани­лища, а меЗомасштаоныё характеризуют ^холмистый рельеф, реки, озера7~пёстроту почвенно-растительного"п6кр(Ятаг'боль-шие города.

Существующие в природе микронеоднородности подстилаю­щей поверхности (бугры, кочкй7~5орозды) также влияют на метеорологический~режйм'"'самого нижнего припочвенного слоя. воздуха и верхних слоев почвы. Такие изменения метеорологи­ческого режима называют ианоклиматическими.

Изменения микроклиматических характеристик (темпера­туры воздуха," почвы, влажности, скорости ветра) на близких расстояниях_могутбь1ть сильнее, чем при переходе из одной климатической -зотайСдрЗЩта—""

Для изучения микроклимата организуют специальные на­блюдения в наиболее характерных условиях местности. Наблю­дения за температурой, влажностью, ветром производятся на разных уровнях над почвой на высотах 0,2 и 1,5 м.

Мезоклимат города. Особенности климата города выявляют путем сопоставления с климатом окрестностей. Данные метео­рологических^! наблюдений на станции Казань-университет, рас­положенной в центре города, среди массива городской застрой-'ки сравним с данными станции Казань-опорная, находящейся в 7 км к юго-востоку от центра города.

Наиболее характерная черта мезоклимата города—костров тепла». Как видно из табл. 5, центральная часть города~ТГ~ ""течений всего года на 0,6—1,0° С теплее окрестностей. Наиболь-^ ший перегрев воздуха в центре города до 1°С отмечается в марте, июне, июле. Остров тепла летом существует в основном за счет более интенсивного поглощения солнечной радиации и умень­шения эффективного излучения под влиянием городской шап­ки дыма. В марте значительно увеличивается солнечная инсоля­ция, продолжается отопительный сезон, т. е. добавляются «тепловые выбросы».

Максимальные средние разности температур воздуха города • и пригорода наблюдаются в апреле, в полуденные часы—1,2°С, что объясняется различиями физического состояния и радиаци­онных свойств подстилающей поверхности на ст. Казань-уни­верситет (почва оголенная) и Казань-опорная (почва, покрытая снегом). Приземный слой воздуха в городе_11оогревается интен­сивнее. Разность температур город.—пригород зависЕгГ^т^гИпа" погоды (облачность, ветер). Наибольшие разности температур (до 2°С) наблюдаются при малооблачной погоде и слабых ветрах.

Влияние городской застройки хорошо прослеживается по Данным о сильном ветре (более 15 м/с).. В_городе_днеи^о^ ско­ростью ветраЛ^д»/с^_бодее„намного^ меньше, чем в пригороде.

37

Таблица 5

Средние месячные температуры (°С) воз^рдде и его окрестностях и их разности

Станции	Месяць
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
Казань-университет	-12,8	-12,1	-6,0	4,1	12,9	17,9	20,0	17,8	11,5	3,8	-3,9	-10,2	3,6
Казань-опорная	-13,5	-12,9	-7,0	3,3	12,1	16,9	19,0	17,1	10,7	3,2	-4,7	-11,0	2,8
Разность	0,7	0,8	1.0	0,8	0,8	1.0	1,0	0,7	0,8	0,6	0,8	0,8	0,8

Наличие в городском воздухе большого количества актив­ных ядер конденсации способствует образованию зимоитума-нов. Метели наблюдаются в городе реже вследствие"ослаоленйя

СКОРОСТИ BCTpEL""——~~~~

Меньшие значения относительной влажности воздуха в горо­де весной и летом определяют меньшую повторяемость гроз в городе.

Микроклимат различных районов города. Микроклимат города Казани определяется характером застройки, размещени­ем источников аэрозольных и тепловых выбросов, физико-географическими условиями рассматриваемого района.

Для изучения микроклиматических особенностей различ­ных районов были проведены специальные метеорологиче­ские наблюдения на 3 метеорологических станциях (Казань-университет, Казань-опорная, Ленинский район), 6 временных постах наблюдений (ул. Декабристов, Издательство, ул. Брюсо-ва, пл. 1 Мая, пл. Свободы, Советская пл.) и 4 постах контро­ля за загрязнением атмосферы (ул. Окольная, ул. Халтурина, ул. Тинчурина, оз. Нижний Кабан).

В городе существуют два очага повышенных значений темпе­ратуры: возвышенная часть в центре города, ст. Казань-универ­ситет; в кварталах (ул. Декабристов, институт физкультуры). Второстепенный очаг тепла выявляется на Сибирском тракте (Советская пл.). Очаги тепла образуют характерный для боль­ших городов остров тепла. В зависимости от сезона, времени суток, типа погоды температура воздуха в очагах тепла превы­шает температуру воздуха других районов на 3—4°С.

Широкий залив, образовавшийся при подпоре р. Казанки Куйбышевским водохранилищем, делит остров тепла на указан­ные очаги тепла. Долина р. Казанки и выходящие к ней кварталы находятся в очаге холода. Низкие значения темпера­туры воздуха определяются влиянием орографии и большого водоема (летом). Ночью долина Казанки заполняется холодным воздухом, стекающим в нее с береговых склонов. Пониженные

значения температуры днем обусловлены медленным прогревом воздуха над водной поверхностью (затраты тепла на испарение летом).

Второй очаг холода наблюдается в пониженных частях первой надпойменной террасы (оз. Нижний Кабан). Формирова­ние этого очага холода зимой обусловлено орографическим эффектом, а летом—охлаждающим влиянием системы озер Кабан и Куйбышевского водохранилища.

Восточная и юго-восточная окраины города (ГМС, опорная) в среднем на 1—1,5°С холоднее центральной части города.

ВлияниеКуйбышевского водохранилища на режим темпера­туры приземного слоя воздуха (ул.Брюсова и Тинчурина) проявляется наиболее четко. В ясную погоду летом .утром температура на 2°С выше, а днем_на^_,о^-2°С ниже, чем в центре ^:;: города^~~ " ~"

Распределение относительной влажности воздуха в Казани зависит от подстилающей поверхности (асфальт, почвы, газоны, водоемы) и таких мероприятий, как очистка улиц от снега, поливы улиц, цветников.

Наибольшие различия в распределении относительной влаж­ности в городе наблюдаются утром при ясной и тихой погоде, а наименьшие—днем и вечером в пасмурную погоду с ветром.

В городе могут наблюдаться значительные различия относи­тельной влажности (10—20%). Самыми сухими являются цен­тральные возвышенные кварталы города, где одновременно отмечаются и более высокие температуры воздуха (очаги тепла). Наиболее влажный воздух в пойме Казанки, на побережье водохранилища, на окраинах города.

Микроклимат сельской местности. Климат малого масшта­ба формируется под влиянием рельефа земной поверхности и растительного покрова. На примере градиентных измерений нижнего полутораметрового слоя воздуха в Балтасинском рай­оне рассмотрим распределение метеорологических величин в пространстве и во времени.

40

Неодинаковое прогревание различных участков подсти­лающей поверхности приводит к тому, что на небольших рас­стояниях при антициклоническом типе погоды выявляются значительные различия в распределении температуры, влажно­сти.

Наблюдения выполнены на трех участках: овсяном поле, поле подсолнечника и лесной опушке, находящихся друг от друга на расстоянии 100—150 м.

Дневной ход температуры воздуха и почвы зависит от сол­нечной радиации, характера подстилающей поверхности. Максимум суммарной солнечной радиации наблюдается в 12 ч.ЗО мин.» полдень (рис- 10), В это же время наблюдается максималь­ное значение температуры подстилающей поверхности, а темпе­ратура воздуха максимальна в 14 ч. 30 мин., т. е. происходит запаздывание во времени, связанное с передачей тепла по вертикали. Поскольку поступление солнечной радиации на всех точках практически одинаково, то разница температуры опре­деляется характером подстилающей поверхности.

Вопросы w задания, 1. Что называется микроклиматом, нзнокли-матом, мазоклмматом? 2. ^о такое «остров тепла» и каковы причины его образования'? 3. Какие районы г, Казани агзраетерк-зуются повышенными значениями температуры воздуха? 4. fio'w-му наиболее сухимк, имеющими наименьшие значений относи-•тельной влажности, Являются центральные возвышенные кварта­лы города? 5. Объясните механизм передачи тепла на яочве и в воздухе. 6. Почему максимум температуры поверхности совпада­ет с максимумом суммарной соянечной радиации м наблюдается в 12 ч. 30 мин.; а максимум температуры воздуха приходитеяв иа 14 ч. 30 мин,,?

О

?§11» Климатологические сезоны ¹¹

i - ^

^ Вопросы для повторения. 1. Какай связь существует между еезо-3;. нами года и инсоляцией? 2» С чем связано несовпадение по' ^.. времени календарных и климатологических сезонов? 3. По каким t признакам определяются фенологические сезоны?

х'

| Климатические сезоны года определяются по датам перехода |средних суточных температур воздуха через определенные пре­делы.

За начало весны принят переход температуры воздуха через 0°С, за конец ее—прекращение весенних заморозков и дата перехода температуры через +о°С. Переход средней суточной температуры воздуха через +15°С принимается за начало лета, а переход через +10°С в сентябре означает окончание лета.

41

Осенний период характеризуется переходом средней суточной температуры ниже +10°С (начало), и ниже 0°С (окончание). Зима начинается с даты перехода средней суточной температу­ры воздуха через —5°С.

Весна характеризуется значительным повышением темпера­туры, обусловленным увеличением притока солнечной радиа­ции. С апреля радиационный баланс положительный.

Сезонные изменения атмосферной циркуляции приводят к вторжению антициклонов с малой влажностью, что может привести к развитию весенних засух. Весенний период длится с апреля по май. Средняя месячная температура воздуха в апреле 2—4°С, в мае ll—13°С тепла. Осадки выпадают в основ­ном в виде дождя, в первой декаде апреля возможно выпадение снега. Снежный покров характерен для первой декады апреля, в дальнейшем происходит интенсивное его таяние.

Весной возрастает число часов солнечного сияния за счет увеличения длины дня и уменьшения облачности. Ясных дней в среднем 4—5 в месяц. При вхождении циклонов с запада, северо-запада преобладает пасмурная с осадками погода. В ап­реле отмечаются первые грозы.

Оттаивание почвы происходит в апреле. Главным источни­ком увлажнения почвы является вода тающего снега.

Погодные условия лета определяются свойствами воздуш­ных масс. Средние месячные температуры незначительно изме­няются по территории и составляют в июне -И7,+18°С, июле 18—20°С, августе 16—18°С тепла.

Сильная жара при температуре 36—39°С может наблюдаться в любой из летних месяцев. Но в первой декаде июня темпера­тура воздуха может опускаться и до отрицательных значений. Число дней со средней суточной температурой воздуха выше +15°С 84—98, выше +10°С 129—142.

Вследствие высокой влажности воздушных масс усиливает­ся влагооборот. В летние месяцы выпадают обильные атмосфер­ные осадки. Если в мае суммы осадков на территорий республи­ки составляют 85—43 мм, то в июне они увеличиваются до 45— 48 мм, в июле до 53—65 мм, в августе снижаются до 46—57 мм. Экстремальные месячные суммы осадков составляют 130— 170 мм в каждом из летних месяцев; в отдельные годы,' как, например, в 1972 г., осадков не наблюдалось. Суточные макси­мумы осадков: в Казани—121 мм, Мамадыше—75 мм, Мензе-линске—90 мм.

Преобладающими направлениями ветров являются север­ный, северо-западный, западный. Средние скорости 3—4 м/с. Максимальные скорости ветра могут достигать ураганной силы 35—40 м/с. При этом наносится большой вред сельскому хозяй­ству. Сильный ветер, интенсивные ливневые осадки приводят к полеганию и смыву посевов с полей.

42

Шквалы, грозы, град, засухи являются стихийными гидро­метеорологическими явлениями летнего периода.

Наступление осени в республике характеризуется сравни­тельно резким понижением температуры воздуха и почвы, увеличением числа облачных и дождливых дней, усилением ветров, повышением влажности воздуха.

Переход средней суточной температуры через +10°С прихо­дится на конец второй декады сентября. Средняя дата первого заморозка изменяется по территории от 10 сентября (Агрыз) до 25—28 сентября (Казань), 3 октября (Лаишево). Переход сред­ней суточной температуры воздуха через 0°С и средняя дата появления первого снежного покрова приходятся на конец ок­тября. Осенью увеличивается повторяемость ветров юго-запад­ного и южного направлений, средняя их скорость 8—5 м/с, максимальные скорости ветра при прохождении циклонов до­стигают 85—40 м/с.

j Ежегодно наблюдается период ясной, теплой, сухой погоды— i, «бабье лето». Такая погода определяется антициклонами, пере­умещающимися по югу Европы с запада на восток на нижнюю ? Волгу. На территорию республики распространяется теплый ; воздух с юга. Температура его в дневные часы повышается до 1+15—20°С.

'У- Средняя месячная температура воздуха в сентябре +10, ^+11°С, в октябре 2—4°С тепла. Заморозки в воздухе начинаются в двадцатых числах сентября, на почве—в конце первой декады. Абсолютные минимумы температуры в сентябре —6—10°С, в октябре —24—27°С.

Осенью значительно увеличивается число пасмурных дней. В наиболее дождливые осени суммы осадков за 2 месяца увеличиваются до 150 мм.

Наиболее неблагоприятным проявлением климата для хо­зяйственной деятельности осенью являются периоды значи­тельных дождей, что приводит к сильному увлажнению почвы. Все это затрудняет полевые работы.

В предзимье и особенно зимой часто входят глубокие цикло­ны с Атлантического океана. Распространение морских воздуш­ных масс в глубь континента приводит к потеплениям, сильным снегопадам, гололедам", сильным ветрам.

Большое влияние на климат республики также оказывает азиатский антициклон. Периоды малооблачной погоды с силь­ными морозами до —40°С и ниже связаны с ним.

Предзимье—период неустойчивой погоды, когда средние суточные температуры воздуха переходят через ±0°С и выпада­ют осадки в виде снега и дождя,—составляет 3—6 недель.

С переходом средней суточной температуры воздуха через —5°С (10—18 ноября) и появления устойчивого снежного покро­ва (15—22 ноября) начинается устойчивая зима. Зима с пред­зимьем продолжается 5 месяцев—с ноября по март.

43

Средняя месячная температура ноября —4—7°С. В дальней­шем происходит понижение температуры, которая достигает самых низких значений в январе, феврале. Ежемесячно отме­чается 17—20 дней со средними суточными температурами ни­же—10°С и 10—12 дней с температурами воздуха ниже —15°С. Абсолютный минимум температуры воздуха наблюдается в конце декабря—начале января —45—50°С (Агрыз, Чулпаново).

Господствующее направление ветра южное, средняя его скорость 5 м/с. При выпадении снега и сильных ветрах наблю­даются метели. При сильных метелях затрудняется работа транспорта, сложными становятся условия работы на открытом воздухе.

Количество выпадающих осадков за зиму составляет 135— 145 мм. Максимум осадков выпадает в ноябре—30—35 мм, минимум в феврале—20 мм.

Средняя из наибольших за зиму высота снежного покрова 30—40 см, максимальная 60 см. Стихийными гидрометеороло­гическими явлениями зимы являются значительные снегопа­ды, метели, гололеды, туманы, сильные морозы. Холодные зимы, принесшие значительный ущерб, отмечались в 1941— 1942 гг. и 1978—1979 гг., в эти годы сильные морозы наблюда­лись на всей территории республики.

Вопросы и задания. 1. Что является критерием для определения климатического сезона? 2. Какие сезоны характеризуются наи­большим приходом солнечной радиации? 3. Почему летом пре­обладают ветры северной, а зимой южной четверти горизонта? 4. Перечислите стихийные гидрометеорологические явления, на­блюдающиеся весной, летом, осенью, зимой. Приведите приме­ры наблюдавшихся в вашем регионе стихийных бедствий.