ПОНЯТИЕ О КЛИМАТЕ И ПОГОДЕ

Состояние атмосферы в какой-либо момент времени у земной поверхности, а также в более высоких слоях атмосферы, вовлеченных в хозяйственную деятельность (радио- и телемачты, высотные здания, воздушный транспорт), называется погодой. Как известно, в любом месте Земли погода в разные периоды времени имеет разные состояния. Это происходит в результате протекающих в атмосфере циркуляционных процессов, постоянно меняющих погоду. Характеристики погоды, такие как температура и влажность воздуха, облачность, атмосферные осадки, направление и скорость ветра, носят название метеорологических элементов. Под режимом погоды понимается смена периодов с различными типами погоды, обусловленная переносом в данный географический район воздушных масс различного происхождения и их трансформацией при взаимодействии с подстилающей поверхностью и рельефом.

Так, приходящие на Русскую равнину воздушные массы могут быть разделены на воздушные массы морского и континентального происхождения, термическое соотношение которых меняется в зависимости от времени года: в холодную часть года морские массы теплее континентальных, в теплую часть года — наоборот; в соответствии с этим меняется набор типов погоды в холодном и теплом полугодии.

Климат воздействует на человека, и человеческий организм реагирует на это воздействие. Воздействие климата происходит постоянно и повсеместно. При этом оно в значительной степени бывает опосредовано зданиями, различными сооружениями и их совокупностью в виде городского пространства. Таким образом, если считать человека и его состояние (физиологическое, духовное) субъектом архитектуры, то для архитекторов эти два вопроса являются точками отсчета на пути к созданию благоприятных, комфортных условий проживания человека в создаваемой ими архитектурной среде.

При всех различиях погоды отдельных дней, месяцев и лет в каждой местности можно различать вполне определенный климат. Согласно одному из множества существующих определений, климатом называют совокупность атмосферных условий (погод), присущую данной местности в зависимости от ее физико-географического положения. На формирование климатических условий, помимо процессов циркуляции атмосферы, влияют и другие факторы, связанные с особенностями подстилающей поверхности, — распределение суши и моря, характер растительности и почвенного покрова, орография (формы рельефа) местности.

Глобальный климат определяется состоянием климатической системы. Компоненты климатической системы, т.е. атмосфера, океан, запасы снега и льда (криосфера), поверхность суши и биомасса, непрерывно взаимодействуют и обмениваются между собой энергией и веществом. Временные масштабы этих взаимодействий различны и находятся в пределах от месяцев до сотен миллионов лет. Между компонентами климатической системы постоянно протекают процессы взаимодействия, которые влияют на формирование глобального климата и его изменения. Эти процессы можно разделить на внешние и внутренние.

К внешним процессам относятся: приток солнечной радиации и его возможные изменения; не зависящие от климатических условий изменения состава атмосферы, очертаний океанических бассейнов, солености, характеристик суши, орографии и др.

К внутренним процессам относятся: взаимодействие атмосферы с океаном, с поверхностью суши и льдом (теплообмен, испарение, осадки, напряжение ветра), взаимодействие «лед — океан», изменение газового и аэрозольного состава атмосферы, облачность, снежный и растительный покров, рельеф и очертания материков.

Режим каждого элемента климата является результатом совместного действия всех климатообразующих процессов, протекающих в конкретных географических условиях земного шара, имеющих по этой причине свою географическую специфику. Следовательно, и характеристики климата, и их распределение зависят от географических факторов климата. Основными географическими факторами климата являются: географическая широта; высота над уровнем моря; распределение суши и воды на поверхности земного шара; орография (формы рельефа) поверхности суши; океанические течения; растительный, снежный и ледяной покров.

Географическая широта является первым и главным фактором климата. От нее зависит зональность распределения климатических условий, например солнечной радиации. Поглощенная радиация распределяется гораздо сложнее, так как зависит и от облачности, и от альбедо (отражательной способности) земной поверхности, и от степени прозрачности воздуха, однако определенный зональный фон есть и в ее распределении. По той же причине широта места влияет на распределения температуры воздуха. Определенная степень зональности имеется и в общей циркуляции, в том числе в значении параметра Кориолиса.

Высота над уровнем моря также является географическим фактором климата. Атмосферное давление с высотой убывает, солнечная радиация и собственное излучение Земли возрастают, температура и амплитуда ее суточного хода, как правило, убывают, удельная влажность также убывает. С высотой меняются направление и скорость ветра.

В горах отмечаются и характерные изменения с высотой облачности и осадков. Осадки, как правило, сначала возрастают с высотой местности, но, начиная с некоторого уровня, убывают. В результате в горах создается своя высотная климатическая зональность.

Распределение суши и моря — климатический фактор, определяющий деление типов климата на морской и континентальный.

Распределение температуры, осадков и других метеорологических величин по земной поверхности — процесс, в зональном плане неравномерный, что обусловлено особенностями распределения суши и моря. Положение места относительно береговой линии само по себе в сильной степени влияет на режим температуры (а также влажности, облачности, осадков), определяя степень кон-тинентальности климата. В то же время нужно помнить, что дело не только в расстоянии от океана, но и в условиях общей циркуляции. Последняя может приносить морские воздушные массы далеко вглубь материка (или выносить континентальные воздушные массы на океан) или, напротив, исключать такую возможность.

Орография. На климатические условия в горах влияет не только высота местности над уровнем моря, но и высота и направление горных хребтов, экспозиция склонов относительно сторон света и преобладающих ветров, ширина долин и крутизна склонов и др. Воздушные течения могут задерживаться и отклоняться хребтами, а атмосферные фронты — деформироваться. В узких проходах между хребтами скорость воздушных течений возрастает. В горах возникают местные системы циркуляции — горно-долинные и ледниковые (стоковые) ветры.

Над склонами, по-разному экспонированными, создается различный режим температуры. Формы рельефа оказывают влияние и на суточный ход температуры. Задерживая перенос масс холодного или теплого воздуха, горы создают более или менее резкие разделы в распределении температуры на больших географических пространствах. На наветренных склонах гор увеличиваются облачность и осадки. На подветренных склонах, напротив, возникают фены с повышением температуры и уменьшением влажности и облачности.

Океанические течения влияют на распределение температуры воздуха и атмосферную циркуляцию. Пример — ярко выраженное отепляющее влияние Гольфстрима на климат северо-восточной части северного Атлантического океана и Западной Европы. Холодные океанические течения также обнаруживаются на средних картах температуры воздуха соответствующими возмущениями в конфигурации изотерм — языками холода, направленными к низким широтам (к экватору). Над холодными водами в пассатной зоне почти отсутствует термическая конвекция и резко уменьшается облачность, что, в свою очередь, является фактором, поддерживающим существование так называемых прибрежных пустынь.

Растительный и снежный покровы оказывают существенное воздействие на местные климатические условия, хотя и сами являются продуктами климата. Например, густой травяной покров уменьшает суточную амплитуду температуры почвы и снижает ее среднюю температуру. Тем самым он уменьшает суточную амплитуду температуры воздуха. Более значительное, своеобразное и сложное влияние на климат имеет лес, который также воздействует на температурно-влажностный режим, может увеличивать количество осадков, влияет на условия залегания снежного покрова.

Снежный (и ледяной) покров уменьшает потерю тепла почвой и колебания ее температуры. Однако сама поверхность снежного покрова хорошо отражает солнечную радиацию днем и сильно охлаждается ночью, поэтому она охлаждает находящийся над ней воздух. Таяние снежного покрова обогащает почву влагой и имеет тем самым большое значение для климатического режима теплого времени года. Высокое альбедо снежного покрова приводит к увеличению рассеянной и суммарной солнечной радиации и освещенности.

Для систематизации исследований и их применения к нуждам хозяйственной деятельности в климатологии и метеорологии используется понятие климатических масштабов. Основными являются макро-, мезо- и микромасштаб (табл. 1.3, рис. 1.2). Макромасштаб применяется в метеорологии и климатологии для изучения процессов и явлений, по размерам сопоставимых с полушарием или крупными его регионами (морями, континентами). В этом масштабе проводится классификация климатов.

Масштабы климата

Таблица 1.3

Масштаб

Характерные величины, м

Микро-

со

1

О

Местный

102—5 • 104

Мезо-

104—2 • 105

Макро-

О

СЛ

О

ос

Под мезомасштабными изменениями климата обычно понимают процессы, происходящие под влиянием какого-либо крупного участка суши, способного формировать на общем климатическом фоне специфические климатические условия, — крупного озера, долины реки, горного массива, крупного города и т.п.

11II

ґ

ппс

/

/

/

гпс

Слой

перемешивания

ІІІІ

«Факел» города

б)

ІШІІ

Пригород

Город

Приземный слои/ ПСЕУ

!????? / у

??

Пригород

ми

А

Инерционный

Приземный

слой

А

Слой

У -^шероховатости^

САВЗ

С.

слои

Масштабы климата

Рис. 1.2. Масштабы климата:

а — мезомасштаб; б — местный масштаб (субмезомасштаб); в — микромасштаб

Примечание: ППС — планетарный пограничный слой атмосферы; ГПС — городской пограничный слой; ПСЕУ — пограничный слой для естественных условий; САВЗ — слой атмосферного воздуха внутри застройки (городской «полог»).

Местный масштаб (субмезомасштаб) — масштаб, характеризующий климат в пределах кварталов с одинаковой интенсивностью градостроительного использования, сходным морфотипом застройки, рельефом, единой системой зеленых насаждений, т.е. территорию с повторяющимися схожими микроклиматическими условиями. В этом масштабе говорят также о климате небольших городов или достаточно больших участков однородной по морфотипу и физическим характеристикам застройки. Эти участки застройки в городах получили название «климатопов», о которых будет сказано ниже. Типичная размерность этого масштаба — от первых сотен метров до нескольких километров.

Каждый участок застройки и отдельные строительные объекты формируют на своей территории и в непосредственной близости от нее собственный микроклимат. Температура воздуха и отдельных поверхностей в пределах этих сравнительно небольших участков могут изменяться на несколько градусов в разных точках на незначительном удалении друг от друга, и даже небольшие препятствия могут вносить заметные возмущения в потоки воздуха. Для описания климатических процессов такой размерности используется микромасштаб.

Микроклиматический масштаб сопоставим по размерам с отдельными зданиями, деревьями и (или) их небольшими группами, садами, скверами, улицами. Характерная его размерность — от 1 м до первых сотен метров. Этот термин применяется также и к внутренней среде зданий — микроклимату помещений, параметры которого нормируются двумя стандартами — ГОСТ 30494—2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» и ГОСТ Р ИСО 7730—2009 «Эргономика термальной среды».

Микроклимат помещений занимает особое место в практике архитектурного проектирования. Он формируется под влиянием ряда условий: внешнего климата, выраженного каждый раз в определенной погоде, окружающей здание, выделений тепла людьми и бытовыми процессами (стирка, варка, потребление энергии), а также климатопреобразующих качеств здания (планировка, ограждающие конструкции, инженерное оборудование — отопление, охлаждение, вентиляция и др.).

Между помещением и внешней средой происходит непрерывный тепло-, влаго- и воздухообмен. Человек в помещении воспринимает очень небольшие изменения в микроклимате: температуры воздуха — на 0,5°С (изменение на 1—2°С очень существенно), скорости движения воздуха — на 0,1 м/с, относительной влажности воздуха — на 10%.

Например, о климате Москвы в целом говорят как о мезокли-мате; о климате отдельных районов, кварталов, городских лесопарков — как о субмезоклимате; о климате отдельных внутридво-ровых пространств — как о микроклимате.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >