С наступлением зимы учащиеся и их родители сталкиваются с проблемой разногласия метеосводки, представляемой городской авиаметеостанцией и показаний собственных термометров. Чем же вызваны данные расхождения? Вероятнее всего тем, что микроклимат города в целом и каждого двора в частности имеет свои отличительные особенности. Возникают затруднения по решению вопроса о посещении школьных занятий. Микроклимат города и микроклимат школьного двора для нас очень важны, ибо среди этих микроклиматов проходит основная часть нашей жизни.
Целью настоящей работы является изучение микроклимата школьного двора, как составляющей микроклимата города, а также выявление и определение степени влияния на него антропогенных факторов, на основании режимных микроклиматических наблюдений.
Для достижения намеченной цели мною был проведен регулярный сбор и систематическая обработка метеорологических данных (температуры, скорости ветра, облачности в черте города). Проведен анализ и сравнение полученных мною результатов с результатами городской метеостанции.
В результате исследований выяснилось, что показатели среднедневной месячной температуры воздуха школьного двора, как составляющей части города, выше в среднем на 0,9°С за весь период наблюдения, чем на авиаметеорологической станции. Показатели скорости ветра на 0,9 м/с меньше, чем на авиаметеорологической станции. Объяснение причин данных разногласий найдено в изученных мною литературных источниках.
- Введение
Современный город оказывает сильное влияние на климатические составляющие. Он формирует свой местный климат, а на отдельных его улицах и площадях создаются своеобразные микроклиматические условия, определяемые городской застройкой, покрытием улиц, распределением древесно-кустарниковых насаждений и другими факторами. Большая часть нашей жизни проходит в школе и школьном дворе, поэтому необходимо обращать внимание на этот микроклимат. Лабытнанги пока нельзя назвать крупным городом, но в настоящее время он развивается быстрыми темпами. Появляются новые жилые микрорайоны, возрастают мощности ТЭЦ, во много раз увеличилось количество автотранспорта. Безусловно, все вышеперечисленные изменения не могут не отразиться на микроклимате города в целом и школьного двора в частности.
Целью моей работы стало изучение микроклимата школьного двора, как составляющей микроклимата города, а также выявление и определение степени влияния на него антропогенных факторов на основе режимных микроклиматических наблюдений. Для достижения намеченной цели необходимо решить ряд задач:
1. Проводить регулярный сбор и систематическую обработку метеорологических данных: температуры, скорости ветра (по шкале Бофорта), облачности в черте города с февраля по март, сравнить собранные данные с данными авиаметеорологической станции за аналогичный период времени;
2. Выявить наиболее значимые факторы антропогенного влияния на микроклимат школьного двора;
3. Изучить литературу о микроклимате городов;
4. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.
Мною были использованы методы:
1. Работа с научно-публицистической литературой по данной теме.
2. Измерение температуры воздуха на школьном дворе ЛабДиском, измерение силы ветра у земной поверхности по шкале Бофорта, определение облачности в октантах.
3. Анализ полученной информации
Гипотеза: «Действительно ли микроклимат школьного двора отличается от микроклимата города?»
Микроклимат. Факторы, оказывающие влияние на формирование городского (дворового) микроклимата.
Под микроклиматом (от «микро» и «климат») понимают климат приземного слоя воздуха, обусловленный микромасштабными различиями внутри местного климата. С удалением от земной поверхности различия микроклимата быстро убывают. Они сильно зависят и от погоды, усиливаясь в ясную тихую погоду и сглаживаясь в пасмурную погоду, в отсутствии инсоляции и при ветре [1]. Изучение микроклимата требует организации густой сети метеорологических наблюдений и сопоставлении этих наблюдений с показаниями постоянно действующей, опорной метеорологической станции, характеризующей соответствующий местный климат. На формирование городского (дворового) климата оказывают влияние:
1. Прямые выбросы тепла и изменения режима солнечной радиации; пылегазовые выбросы промышленных предприятий и транспорта;
2. Пересеченность местности, создаваемая городской застройкой, большая доля вертикальных поверхностей, что приводит к взаимному затенению домов и образованию котловинных условий на фоне равнинного рельефа.
3. Микроклимат школьного двора, если не углубляться излишне в детализацию микроклиматов, в основном является производным от микроклимата нашего города.
В первую очередь от микроклимата нашего города зависит температурный режим дворов. Впрочем, и здесь могут быть свои исключения из правил. Тогда как во дворах, лежащих между двумя параллельными домами очень часто действует эффект аэродинамической трубы. Из-за этого эффекта микроклимат двора становится очень ветреным. Например, существуют дворы – колодцы, в которых последние сугробы могут растаять тогда, когда в городе уже появилась первая листва на деревьях. Во дворах – «колодцах» микроклимат отличается почти полным штилем. Отсюда и разногласия в показаниях термометров, которые особенно часто вызывают споры в дни с неблагоприятными погодными условиями [3].
II. Исследовательская часть
Наблюдения за метеорологическими параметрами (температурой наружного воздуха, скоростью ветра, облачностью) проводились мной ежедневно в 8.10 часов местного времени в период с 10 февраля по 10 марта 2015 г. В такие же сроки и такой же период наблюдений использовались обработанные метеорологические данные из дневников погоды авиаметеорологической станции.
Температура наружного воздуха на школьном дворе измерялась при помощи ЛабДиска. Устанавливала на ЛабДиске 100 измерений и проходила по школьному двору, затем в кабинете «Сколково» ЛабДиск подключала к компьютору. С помощью программы Globilad производится управление регистратором данных ЛабДиск и отображение экспериментальных данных. После проведенных измерений и обработке на ЛабДиске определялась среднедневная месячная температура. На авиаметеорологической станции используются данные автоматического финского датчика типа HP220D с диапазоном измерения от плюс 60°С до минус 60°С. Влияние солнечной радиации на значения термометра исключено, так как имеется специализированный защитный экран.
Наблюдения за скоростью ветра проводила по шкале Бофорта, визуально возле школы № 8 ул. Гиршгорна 53а. На метеостанции наблюдения производятся по приборам ветра ИПВ-01.01 установленных на метеорологических мачтах высотой 8 м, ориентированных на географический север. Полученные данные о скорости ветра сравнивались с данными метеостанции.
Количество облачности определялось также визуально по октантам, т.е. небо покрыто полностью (сплошная облачность – 8 октантов) – облачно, облаками покрыта большая часть неба (значительная – 5-7 октантов) – переменная, небо частично покрыто облаками (незначительно, рассеянная-0-4 октанта) – ясно (облаков нет).
Метеорологические данные, полученные в наблюдаемый период, обработаны с помощью компьютера по программе Globilad. В моей работе использовались обработанные данные метеостанции по направлению ветра.
По полученным мною результатам строились таблицы, графики.
Я в своей работе провела наблюдение и проанализировала три метеорологических фактора, формирующих микроклимат школьного двора: температуру, скорость ветра, облачность.
2.1. Анализ данных температуры воздуха за наблюдаемый период и их сравнение с данными городской авиаметеостанции.
1. Среднедневная температура наружного воздуха в моих наблюдениях в течение месяца выше от 0,9°С (с 10 февраля по 10 марта), чем по данным авиаметеорологической станции.
2. Лучше всего контрасты температуры между городом и школьным двором выражены в спокойную антициклональную погоду. Они исчезают при сильном ветре или сплошной облачности. Особенно повышает город минимальные температуры. Разность минимальных температур на городской и загородной станциях может достигать нескольких градусов. Так по моим данным максимальная разность между дневной минимальной температурой метеостанции и школьного двора за исследуемый период составила 2°С (рис. 1).
Рис. 1. Контрасты температуры между городом и школьным двором
За пределами города температура воздуха всегда ниже чем в городе. Причины кроются в следующим:
1. Крыши и стены домов, мостовые и другие элементы города, поглощая радиацию, нагреваются в течение дня сильнее, чем почва и трава, и отдают тепло воздуху, особенно вечером;
2. Поступление ультрафиолетовых лучей сильно ослабляется за счет мутности атмосферного воздуха и высоты застройки (с другой стороны, в городе к рассеянной радиации присоединяется радиация, отраженная стенами и мостовыми);
3. Изменение радиационного баланса, дополнительное поступление тепла в атмосферу при сжигании топлива и малый расход тепла на испарение приводит к повышению температуры внутри двора, по сравнению с температурой на метеостанции, расположенной за пределами города.
С ростом города, т.е. с увеличением его застройки, температура в городе будет расти, т.к. возрастает загрязнение окисью углерода, основным источником является автотранспорт. Количеств автотранспорта в городе Лабытнанги постоянно растет. Так зарегистрированного автотранспорта в городе Лабытнанги на 2014 г. было 12710 единиц, а на 01.01.2015г. зарегистрировано 13218 единиц, без учета автотранспорта, работающего в нашем городе из других городов.
Известно, что средний автомобиль за год сжигает около 200 кг кислорода, выбрасывает более 2 кг окиси серы и 100 кг несгоревших углеводородов и окислов азота. Не трудно подсчитать, во сколько раз увеличилось поступление вредных веществ в атмосферный воздух, которым мы дышим и без которого не сможем прожить и несколько минут.
При устойчивой стратификации атмосферы, в особенности при инверсиях температуры, дым может накапливаться в приземном слое атмосферы в таком количестве, что оказывает вредное физиологическое воздействие [5].
Указанные выше факторы являются причиной образования так называемого «острова тепла» над двором и его показатели изменяются во времени и пространстве под влиянием фоновых метеорологических условий и местных особенностей города.
2.2. Анализ данных скорости ветра за наблюдаемый период и их сравнение с данными городской авиаметеостанции.
Как видно из приложения 5 скорость ветра по моим наблюдениям по сравнению с данными метеостанции:
- Меньше на 0,2 м/с (минимальное значение) и на 1,7 м/c (максимальное значение).
Как мне стало известно из научной литературы данный вывод закономерен, так как город влияет и на ветровой режим. За пределами города повторяемость сильного ветра практически в двое больше, чем в городе – эффект плотности застройки города. Рост города вширь, строительство новых микрорайонов приводит к увеличению шероховатости подстилающей поверхности, в результате чего уменьшается скорость ветра.
- Дневная средняя скорость по моим наблюдениям и данным метеостанции составляет в среднем 3,3 м/c. (рис. 2).
Рис. 2. Дневная средняя скорость по наблюдениям исследователя и данным метеостанции
Количество дней со скоростью ветра 0,2-2 м/с – 19 дней в месяц.
2.3. Анализ данных облачности за наблюдаемый период и их сравнение с данными метеостанции.
Количество облачности определялось также визуально по октантам, т.е. небо покрыто полностью (сплошная облачность – 8 октантов) – облачно, облаками покрыта большая часть неба (значительная – 5-7 октантов) – переменная, небо частично покрыто облаками (незначительно, рассеянная-0-4 октанта) – ясно (облаков нет). При наблюдении мы не увидели большую разницу облачности города и нашего школьного двора (Таблица 1).
Таблица 1
Определение облачности (в октантах)
|
Характеристика облачности
|
Сколько октантов |
|
8 |
|
5-7 |
|
0-4 |
Заключение.
В результате выполненной работы нами получены следующие результаты:
- Установлено, что температура воздуха в школьном дворе в среднем на 0,9 0С выше, чем на метеостанции, а скорость ветра ниже на 0,9 м/с.
- По показателям наблюдаемых факторов составлены таблицы, графики.
- Усовершенствованы собственные навыки наблюдений за температурой атмосферного воздуха, направлением и скоростью ветра, облачностью в черте города.
- Я научилась обрабатывать полученные данные с помощью компьютерной программы Globilad, работать с литературными источниками, анализировать, сравнивать, делать выводы.
В начале работы я поставила гипотезу: «Действительно ли микроклимат школьного двора отличается от микроклимата города?» В процессе исследовательской работы я выяснила, что микроклимат школьного двора действительно отличается от микроклимата города.
Литература:
- Вайсберг, Дж. С. Погода на Земле. Метеорология Л., Гидрометеоиздат ,1980.
- Климатическая характеристика зоны освоения нефти и газа Тюменского Севера К.К. Казачковой. – Л., Гидрометеоиздат, 1982.
- Мильков Ф.Н. Природные зоны СССР. Ф. Н. Мильков. – М.: Мысль, 1977.
- Приходько, М.Г. Справочник инженера-синоптика Л., Гидрометеоиздат,1986.
- Хргиан, А. Х. Очерки развития метеорологии Л., Гидрометеоиздат, 1959.
