В работе описан микроклимат двора, проведен его сравнительный анализ с климатическими данными авиаметеостанции
Вложение | Размер |
---|---|
izuchenie_mikroklimata_dvora_kak_sostavlyayushchey_klimata_goroda_v_celom.rar | 24.17 КБ |
ГОРОДСКАЯ НАУЧНО - ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ШКОЛЬНИКОВ
«ШАГ В БУДУЩЕЕ»
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ХАНТЫ-МАНСИЙСКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ – ЮГРА
_____________________________________________________________________________
Изучение микроклимата двора, как составляющей микроклимата города в целом.
Исследовательская работа.
Автор:
Яковлева Татьяна Александровна
ученица 8-А класса
Муниципального общеобразовательного учреждения
«Средняя общеобразовательная школа №14»
Научный руководитель:
Фрезе Вера Викторовна
учитель географии
первой квалификационной категории
Муниципального общеобразовательного учреждения
«Средняя общеобразовательная школа №14»
Нягань 2011
Содержание:
Теоретическая часть. Глава 1. Микроклимат. Факторы, оказывающие влияние на формирование городского (дворового) микроклимата…...…………………....………….....7
Практическая часть. Глава 1. Анализ данных температуры воздуха за наблюдаемый период и их сравнение с данными метеостанции……………………………………….……8
Глава 2. Анализ данных скорости ветра за наблюдаемый период и их сравнение с данными метеостанции……………….………………………………………………...…....11
Глава 3. Способы улучшения микроклимата отдельного двора и города в целом…….….13
Изучение микроклимата двора, как составляющей микроклимата города в целом.
Яковлева Татьяна Александровна
Ханты-Мансийский Автономный Округ – Югра, город Нягань
Муниципального общеобразовательного учреждения
«Средняя общеобразовательная школа №14», 8 – А класс
Аннотация.
С наступлением морозных дней школьники и их родители сталкиваются с проблемой разногласия метеосводки, представляемой городской авиаметеостанцией и показаний собственных термометров. Возникают затруднения по решению вопроса о посещении школьных занятий. Чем же вызваны данные расхождения? Вероятнее всего тем, что микроклимат города в целом и каждого двора в частности имеет свои отличительные особенности. Микроклимат города и микроклимат двора для нас очень важны, ибо среди этих микроклиматов проходит основная часть нашей жизни.
Целью настоящей работы является изучение микроклимата моего 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 были продолжены сотрудничество с городской авиаметеорологической станцией; регулярный сбор и систематическая обработка метеорологических данных (температуры, скорости ветра, облачности в черте города). Изучена дополнительная литература по интересующему меня вопросу. Проведен анализ и сравнение полученных мною результатов с результатами городской метеостанции.
В результате исследований выяснилось, что показатели среднедневной месячной температуры воздуха моего двора, как составляющей части города, выше в среднем на 1-2°С за весь период наблюдения, чем на авиаметеорологической станции города Нягани. Показатели скорости ветра от 0,3 до 1,6 м/с меньше, чем на авиаметеорологической станции Нягани. Объяснение причин данных разногласий найдено в изученных мною литературных источниках. Узнав, ветер, какого направления имеет наибольшую повторяемость в течение года и, особенно в зимний период, определила промышленные объекты, оказывающие негативное влияние на микроклимат моего двора. Учитывая полученные результаты исследования, я разработала ряд предложений по улучшению микроклимата дворовых территорий и рекомендации школьникам по наблюдению за температурным режимом.
Статья с результатами данных исследований опубликована на сайте Ханты-Мансийского метеоагенства http://pogoda-ugra.ru.
Изучение микроклимата двора, как составляющей микроклимата города в целом.
Яковлева Татьяна Александровна
Ханты-Мансийский Автономный Округ – Югра, город Нягань
Муниципального общеобразовательного учреждения
«Средняя общеобразовательная школа №14», 8 – А класс
План исследований.
Проявляя интерес к теме метеозависимости населения, проведя в предыдущие годы обучения исследовательскую работу о возникновении метеотропных патологических изменений в организме человека, мы убедились в том, что климат оказывает влияние на самочувствие няганцев. Естественно, что в глобальном смысле климат чрезвычайно важен, но не стоит забывать о том, что большая часть нашей жизни проходит во дворах родного города, поэтому необходимо обращать внимание на этот микроклимат.
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.
Нягань пока нельзя назвать крупным городом, но в настоящее время она развивается быстрыми темпами. Появляются новые жилые микрорайоны, промышленные предприятия, возрастают мощности ТЭЦ, во много раз увеличилось количество автотранспорта. Намечена реализация программы «Урал промышленный – Урал полярный». Безусловно, все вышеперечисленные изменения не могут не отразиться на микроклимате города в целом и моего двора в частности.
Целью моей работы стало изучение микроклимата моего 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 было решить ряд задач:
Наблюдения за метеорологическими параметрами (температурой наружного воздуха, скоростью ветра, облачностью) проводились мной ежедневно в 09-00, 12-00 и 21-00 часов местного времени в период с 1 октября по 31 декабря в 2009-10 гг (дневники погоды: таблицы №7-12). В такие же сроки и такой же период наблюдений использовались обработанные метеорологические данные из дневников погоды авиаметеорологической станции (приложение: таблицы №1-6).
За температурой наружного воздуха в черте города велись при помощи бытового термометра с диапазоном от плюс 50°С до минус 50°. Термометр установлен вертикально на оконной раме первого этажа бетонного трехэтажного дома. Влияние солнечной радиации на показания термометра не исключается, так как нет защитного экрана. Но в связи с тем, что оконная рама расположена на западной стороне, мной при сравнении с данными по температуре метеостанции не использовались значения по температуре в черте моего двора при ясной погоде в 12-00 часов местного времени. После проведенных наблюдений 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 моего дома № 112 расположенного по улице Интернациональной Восточного микрорайона. На метеостанции наблюдения производятся по приборам ветра ИПВ-01.01 установленных на метеорологических мачтах высотой 8 м, ориентированных на географический север. Метеорологические мачты расположены на западе в 12 км от моего места наблюдений.
Полученные данные о скорости ветра сравнивались с данными метеостанции (приложение: дневники погоды).
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) (приложение: дневники погоды).
Метеорологические данные, полученные в наблюдаемый период, обработаны с помощью компьютера по методике климатической обработки метеорологических данных, при этом использовались указание по составлению климатической характеристики аэродрома З.М. Маховера и руководящего документа Метеоагентства Росгидромета «Требования к составлению климатического описания аэродрома» (РД-52.21.692-2007).
В моей работе использовались обработанные данные метеостанции по направлению ветра.
По полученным мною результатам строились таблицы, графики, диаграммы.
При выполнении работы мной использовалась отечественная и зарубежная литература по данной проблеме. Привожу список использованных литературных источников:
Изучение микроклимата двора, как составляющей микроклимата города в целом.
Яковлева Татьяна Александровна
Ханты-Мансийский Автономный Округ – Югра, город Нягань
Муниципального общеобразовательного учреждения
«Средняя общеобразовательная школа №14», 8 – А класс
Научная статья.
Глава 1. 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. Например, в местном климате лесного массива различают микроклимат лесных полян, опушек; в местном климате города – микроклимат площадей, переулков, скверов, дворов и прочие.
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. 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:
- прямые выбросы тепла и изменения режима солнечной радиации; пылегазовые выбросы промышленных предприятий и транспорта;
- изменения теплового баланса за счет уменьшения испарения, малой проницаемости подстилающей поверхности, способствующей быстрому стоку воды и значительной теплопроводности покрытий (крыш, стен зданий, мостовых и т.д.);
- пересеченность местности, создаваемая городской застройкой, большая доля вертикальных поверхностей, что приводит к взаимному затенению домов и образованию котловинных условий на фоне равнинного рельефа.
Нередко сами города располагаются в естественных котловинах, так мой двор (микрорайон Восточный) находится примерно на 90 м, 1-7 микрорайоны на 70 м, а район поселка на 20 м ниже аэропорта Нягань, где находится метеостанция.
Микроклимат наших дворов, 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. 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. Тогда как во дворах, лежащих между двумя параллельными домами очень часто действует эффект аэродинамической трубы. Из-за этого эффекта микроклимат двора становится очень ветреным. Отсюда и разногласия в показаниях термометров, которые особенно часто вызывают споры в актированные дни.
Практическая часть.
В моей работе были организовано наблюдение и проанализированы три метеорологических фактора, формирующих микроклимат двора: температура наружного воздуха, скорость и направление ветра (фото 1).
Глава 1. Анализ данных температуры воздуха за наблюдаемый период и их сравнение с данными городской авиаметеостанции.
Как видно из данных таблиц № 1-6 (см. приложение):
-Среднедневная температура наружного воздуха моих наблюдений во все рассматриваемые месяцы выше от 0,6°С (октябрь 2009г.) до 2,2°С (декабрь 2010г.), чем по данным авиаметеорологической станции города Нягань;
- При сравнении среднедневной месячной температуры по годам (рисунки 7-8) выявилось следующее, разность между моими значениями и значениями метеостанции по среднедневной месячной температуре в 2009 г. выше на 1°С по сравнению с данными 2010г;
- Лучше всего контрасты температуры между городом и окружающей местностью 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 моего двора за исследуемый период составила 5°С.
Я попыталась объяснить причину сложившейся ситуации. Изучив дополнительные источники информации по данной теме узнала, что учеными разных стран при проведении исследований микроклимата города и за их пределами, выявлялась ситуация подобная рассматриваемой. За пределами города температура воздуха всегда ниже внутригородской. Причины кроются в следующим:
- 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;
- солнечная радиация в условиях двора оказывается пониженной вследствие уменьшения прозрачности из-за большого количества пылевых частиц и аэрозолей;
- 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);
- из-за загрязненности воздушного бассейна в моем дворе снижается эффективное излучение и, соответственно, ночное охлаждение;
- 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.
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. Закономерности изменения температуры воздуха при переходе от метеостанции к моему двору показаны на рис.1.
На границе раздела «двор - метеостанция» возникает значительный горизонтальный градиент температуры, соответствующий «утесам острова тепла», который может достигать 1-2°С. Большая часть двора представляет собой «плато» теплого воздуха с повышением температуры к центру двора. Термическая однородность «плато» нарушается «разрывами» общего характера поверхности в виде областей холода - лесного массива, реки, болота, областей тепла-котельной (приложение: рис.2). По данным метеорологических исследований, тепловое влияние во дворе и в целом в городах проявляется в пределах 100-500-метрового слоя атмосферы, а иногда и 1 км.
Большая аэродинамическая шероховатость подстилающей поверхности и наличие «острова тепла» определяют особенности ветрового режима двора и города.
С ростом города, т.е. с увеличением его застройки, температура в городе будет расти.
При устойчивой стратификации атмосферы, в особенности при инверсиях температуры, дым может накапливаться в приземном слое атмосферы в таком количестве, что оказывает вредное физиологическое воздействие (фото 2).
Глава 2. Анализ данных скорости ветра за наблюдаемый период и их сравнение с данными городской авиаметеостанции.
Как видно из таблиц приложения № 1-6 скорость ветра по моим наблюдениям по сравнению с данными метеостанции:
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.
Такие скорости ветра способствуют загрязнению воздуха и формируют два максимума загрязнения. Первый приходится на слабые ветры (0-1 м/с) и формируется выбросами низких источников загрязнения (автотранспорт, мелкие котельные). С увеличением повторяемости слабых ветров, например, заметно возрастает загрязнение окисью углерода (фото 3). Основным источником, которого является автотранспорт количество, которого в Нягани постоянно растет. Так зарегистрированного автотранспорта в городе Нягань на 31 декабря 2005 г. было 14267 единиц, а на 05 февраля 2011г. зарегистрировано 30013 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.
Второй максимум формируется высокими источниками выброса (ТЭЦ, крупные котельные) при скоростях ветра 4-5 м/c (фото 4).
Фото 4. Распространение дыма на мой двор из котельной Восточного микрорайона
Поэтому недоучет ветрового режима города Нягани может привести к формированию своей системы ветров, которая может снижать или увеличивать содержание вредных примесей в воздухе. При затрудненном воздухообмене внутри города будут создаваться неблагоприятные условия для очищения воздушного бассейна от городских выбросов в атмосферу.
Из анализа годовой розы ветров видно, что наибольшую повторяемость имеет ветер юго-юго-восточного и южного направления. В период с октября по декабрь также преобладает ветер юго-юго-восточного и южного направления. Поэтому размещение таких крупных промышленных предприятий как ЛВЛ-Югра, завода «Полярный кварц», городской ГРЭС, НПЗ, ГПЗ, новых и увеличивающих свои мощности уже имеющихся котельных окажут влияние на экологическую и микроклиматическую ситуацию города, и, конечно же, моего двора (приложение: рисунок 2). Особенно сильно негативное влияние на мой двор оказывает котельная, расположенная в «Восточном» микрорайоне (фото 4).
Глава 3. Способы улучшения микроклимата отдельного двора и города в целом.
Любой двор нашего северного города нуждается в улучшении микроклимата. Хорошим фоном для зоны отдыха во дворе может служить сохранение и посадка хвойных и лиственных деревьев, в летний период цветочных газонов. Сохранение и организация группы насаждений улучшает микроклимат двора, способствует поглощению пыли, гасит шумы. Хорошая организация и сохранение древесно-кустарниковых и травянистых насаждений - это гордость и украшение любого двора, а в целом и города. Зеленые насаждения в черте города — самый важный инструмент в борьбе за его здоровый микроклимат. Бесспорно, зеленые зоны оказывают только положительный эффект на климат в городах и улучшают качество жизни его жителей. Только влияние зелени на качество воздуха варьируется пропорционально ее количеству, местоположению и художественному оформлению.
Исследования показали, что озеленение растительностью средней или низкой высоты лучше всего подходит для циркуляции воздуха. Крупномерные деревья обмену воздухом между городом и его окрестностями способствуют в гораздо меньшей степени. При планировании и проектировании зеленых зон важно учитывать эти факторы.
Смешанные насаждения лиственных и хвойных деревьев являются лучшим фильтром от вредных веществ, загрязняющих атмосферу. Так как такое озеленение создает небольшое перемещение воздушных потоков, обеспечивающих эффективную очистку от пыли. В летний период лиственные деревья обладают высокой способностью поглощения, в то время как хвойные сохраняют это свойство и зимой. Даже если плотное высокое озеленение не защищает от фильтрации вредных веществ, оно все равно выполняет важную задачу: они образуют, естественный барьер от частиц пыли и грязи и способствуют их свободному осаждению.
Существенный фактор в создании здорового климата — это размер зеленой зоны. Хотя небольшие площади и оказывают нужное воздействие на ближайшее окружение, они образуют так называемый оазис. Поэтому небольшие участки рекомендуется постоянно расширять дополнительными насаждениями. Ведь чем планомернее происходит этот процесс, тем эффективнее влияние на окружающую среду и качество жизни.
Для городской черты наряду с парками и скверами часто предлагаются небольшие проекты озеленения. На первый взгляд, они улучшают микроклимат, но в действительности же способствуют обогащению макроклимата. Речь идет об озеленении фасадов, крыш и внутренних дворов. Это значит, что для экологии очень важны даже маленькие зеленые островки.
Озеленение, выполненное не в произвольной форме, а как ветрозащитное, способно заметно улучшить микроклимат двора (улицы) без увеличения количества посадочного материала. В малоэтажной застройке (детский сад, школа), укрытой зеленой полосой от ветра, расходы топлива зимой снижаются на 10 - 15% (для ветра 10 м/с и t -10°С).
Ветрозащитное озеленение может изменить микроклимат пешеходной улицы или укрыть площадь глубиной до 50 м.
Немаловажное значение на оздоровление микроклимата моего двора и в целом города может оказать и ряд мероприятий по максимальному снижению отрицательного влияния автомобильного транспорта. Таких как:
-освобождение дворов от стоящих там автомашин (строительство автостоянок);
-уменьшение количества неисправных автомобилей, находящихся в эксплуатации;
-проведение мероприятий по оптимизации движения городского транспорта;
- внедрение европейских норм к экологическим качествам автомобилей.
В связи с тем, что крупные промышленные предприятия Нягани, загрязняющие его воздушный бассейн построены без учета ветрового режима города, им необходимо проводить мероприятия по борьбе с загрязняющими выбросами:
- эффективное использование газоочистного оборудования;
- переход на менее токсичные виды топлива;
-регулирование или прекращение выбросов вредных веществ при неблагоприятных метеоусловиях, вплоть до приостановки работы предприятий;
- переход на безотходные или замкнутые циклы производства;
- предотвращение пыления в промышленности, строительстве, транспорте.
Все эти мероприятия должны использоваться интегрировано. Использование лишь отдельных элементов не может значительно улучшить условия проживания людей во дворах и в целом в городе.
Заключение.
В результате выполненной работы нами получены следующие результаты:
Часто фантасты рисуют картины, на которых изображают мчащиеся по эстакадам поезда, похожие на ракеты, движущиеся по автострадам и улицам городов потоки ультрамодных автомобилей, «летящие» по морям и рекам суда на подводных крыльях и на воздушной подушке, исчерченное следами сверхзвуковых самолетов небо. Но хочется верить, что картина будет совсем иной. Грядущее поколение людей вернет Земле ее первозданную красоту и чистоту. Улицы городов окажутся всецело во власти пешеходов, исчезнут клубы отработавших газов автомобилей, дым котельных и промышленных предприятий. Коренным образом удастся усовершенствовать все виды транспорта, появятся новые очистные технологии, которые в полной мере смогут удовлетворить потребности человека, не угрожая при этом окружающей среде, моему двору и в целом нашему городу.
Литература:
Разноцветное дерево
"Не жалею, не зову, не плачу…"
Ах эта снежная зима
Три способа изобразить акварелью отражения в воде
Петушок из русских сказок