Вопросы о погоде
Шрифт:
16.2. Насколько в крупных городах теплее, чем в окрестностях?
Средние годовые температуры воздуха в больших городах, таких, как Москва или Ленинград, выше, чем в окружающей их сельской местности, на 1-2°C. Но это средние характеристики. В разное время года и суток, как и при различных условиях погоды, это различие может колебаться в широких пределах: в отдельных случаях в городах может быть даже на 8-10°C теплее, чем в окрестностях, в другие дни, например при плотной низкой облачности, разница иногда не ощущается совсем или даже приобретает противоположный знак, то есть в городе может быть на доли градуса холоднее, чем в окрестностях. В ясную, малооблачную погоду, как летом, так и зимой в городах обычно теплее, чем за городом, на несколько градусов. Это бывает особенно заметно в ночное время суток.
16.3.
Крупные города нашей страны, в том числе Москва и Ленинград, «потеплели» за последние 100 лет примерно на 2°C. В чем же тут дело?
Хотя в городах больше, чем в сельской местности, сжигается топлива и, следовательно, больше тепла отдается окружающему воздуху, – главная причина повышения температуры воздуха в городах другая. Специальные исследования этого вопроса показали, что примерно на 9/10 повышение температуры в городах связано с задымленностью воздуха городов и особенно с увеличением содержания в городском воздухе углекислого газа, водяного пара и других примесей, создающих так называемый парниковый эффект. Дело в том, что некоторые газы, в частности указанные выше, имеющие трехатомную молекулярную структуру, отличаются избирательной способностью поглощения лучистой энергии. Пропуская беспрепятственно большинство лучей коротковолновой части спектра, направленных «сверху вниз», то есть от Солнца к земной поверхности, они поглощают значительную часть излучаемой земной поверхностью длинноволновой лучистой энергии, то есть излучения, направленного «снизу вверх». Поэтому отдача тепла земной поверхностью в космическое пространство уменьшается, тепло остается в пределах нижнего приземного слоя воздуха, что особенно ощутимо в ясные ночи. Таким образом, главная причина повышения температуры воздуха в городах – в изменении условий радиационно-теплового баланса над территорией города по сравнению с территорией окрестностей. Теплоотдача городских отапливаемых построек также играет свою роль, но эта роль, вопреки сложившемуся и кажущемуся внешне вполне убедительным мнению, второстепенная: на нее приходится лишь около 10% общей разности температуры между городом и окрестностями.
16.4. Чем еще, кроме режима температуры, отличается климат больших городов от климата сельской местности?
Следует уточнить, что между городом и окрестностями существуют различия не климата вообще, а только микроклимата, так как в целом факторы, определяющие климат, для города и его окрестностей остаются одними и теми же. Помимо режима температуры воздуха в больших городах нарушается ветровой режим, затруднен воздухообмен; изменяется режим осадков, особенно слабых, – они наблюдаются в городах чаще, чем за городом; есть изменения в облачном покрове, прозрачности воздуха, пониженной за счет частых дымок, при которых дальность видимости из-за помутнения воздуха уменьшается (но сохраняется больше 1 км). Туманы с дальностью видимости менее 1 км в больших городах теперь бывают реже, чем в окрестностях, хотя еще недавно считалось, что туманы более присущи городам, чем сельской местности. Впервые привлек внимание к этому факту и дал ему научное объяснение Л. Т. Матвеев.
16.5. Как часто наблюдаются туманы в больших городах?
Для каждого большого города характерны свои цифры повторяемости туманов, и при этом в разные годы цифры эти могут сильно отличаться от средних многолетних. В Москве в среднем в году бывает 26 туманов, в Ленинграде – 29, в Минске – 67. В отдельные годы их бывает в два или даже в три раза больше. Но в окрестностях Москвы и Ленинграда за последние два десятилетия, как показали наблюдения, туманов ежегодно бывает значительно больше, чем в самих городах: повышение температуры городского воздуха по сравнению с окрестностями заметно уменьшает относительную влажность воздуха, а следовательно, и вероятность достижения воздухом состояния насыщения, необходимого для возникновения тумана. Так, повышение температуры на 1°C при том же содержании в воздухе водяного пара влечет за собой уменьшение относительной влажности почти на 10% (точнее, от 6 до 8% в диапазоне значений температуры воздуха +20… -20°C).
Но если плотных туманов с видимостью менее 1 км в Ленинграде и Москве бывает в два-три раза меньше, чем за городом, то дымок с дальностью видимости от 1 до 9 км в этих городах бывает примерно во столько же раз больше, чем в окрестностях.
16.6. Почему в большом городе прием солнечных ванн малоэффективен?
Дело в том, что энергия солнечных лучей в многомиллионном городе ослабляется по сравнению с загородной местностью примерно на одну пятую. В утренние и вечерние часы при низком положении солнца над горизонтом (как, кстати, и в дневное время зимой) количество солнечной радиации уменьшается в городе вдвое. При этом, что очень важно, городской дым и пыль задерживают самую важную для живых организмов часть солнечного спектра – ультрафиолетовую, которая как раз и образует солнечный загар.
Облака дыма и мглы сокращают продолжительность солнечного сияния над городом на 100-200 ч в год; такое сокращение наиболее заметно в зимние месяцы, но оно значительно и летом. Обилие в городском воздухе загрязняющих его мелких твердых частичек стимулирует образование облачных капелек и снежинок, так как эти частички легко аккумулируют влагу. В результате в городе больше облаков и чаще выпадают осадки (особенно небольшие – морось, слабый снег), чем за городом. Наиболее ощутимо это различие в городских районах, находящихся на подветренной стороне по отношению к преобладающим ветрам. Все это делает прием солнечных ванн в большом городе малоэффективным…
16.7. Почему за городом дышится легче, чем в городе?
Практически все городские жители, выезжая за город, чувствуют себя там лучше, чем в городе. Пассажиры самолетов, приближающихся к большим городам, имеют возможность наблюдать над городами облака дыма и копоти, из-за которых детали городской застройки практически неразличимы с борта самолета. Облака эти распространяются вверх до высоты 400-500 м. Даже с борта космического корабля облака городских загрязнений хорошо заметны. Летчик-космонавт Шаталов, трижды побывавший в космосе, делясь своими впечатлениями о наблюдениях земной поверхности с высоты полета космического корабля, отмечал, что, хотя со спутника отлично видны многие детали местности вне городов, даже след за кормой корабля в море, – различать улицы больших городов не удается из-за низкой прозрачности воздуха над городами…
Загрязнение воздуха в больших городах, особенно таких, в которых контроль за выбросом загрязнений в воздух промышленными предприятиями и транспортом поставлен плохо (например, Токио), ощущается населением этих городов непосредственно, через заметное увеличение заболеваний верхних дыхательных путей, слизистых оболочек носоглотки, глаз и т. п.
16.8. Какова природа знаменитых лондонских туманов?
Столица Великобритании – Лондон – расположена в устье р. Темзы, вблизи морского побережья, в местности с характерным влажным морским климатом. В воздухе над Лондоном всегда достаточно влаги, и условия, благоприятные для образования туманов здесь возникают часто. Загрязненность лондонского воздуха продуктами сгорания топлива на промышленных предприятиях и транспорте, дымом и газовыми отходами химических заводов способствует частой повторяемости туманов в городе, так как в воздухе всегда есть избыток мельчайших гигроскопических частиц – так называемых ядер конденсации, вокруг которых могут формироваться капельки воды, то есть тумана. Чаще всего туманы в Лондоне бывают в зимнее время – в декабре и январе; обычное время их появления – ранние предутренние часы. Температура воздуха при этом бывает близка к нулю (от -1 до 4°C). Туманы такого типа наблюдаются и в других городах, например в Копенгагене. Печальную известность лондонским туманам принес вред, причиняемый ими здоровью людей. Они получили еще название «влажный смог». В конце 70-х годов благодаря энергичным мерам городского муниципалитета воздух в Лондоне стал чище и соответственно несколько снизилась частота появления туманов.
16.9. Что представляет собой смог?
Смог – это ядовитая смесь дыма и газовых отходов химических предприятий с туманом или не менее ядовитая смесь продуктов сгорания топлива в двигателях транспорта и котельных промышленности с пылью и другими видами городских загрязнений воздуха без тумана. Смог с туманом называют еще влажным, или лондонским, смогом, а смог без тумана – сухим. От последнего страдают особенно сильно крупные города на западе США, в том числе город Лос-Анджелес, а также столица Японии Токио.
В отличие от влажного смога, образующегося обычно в сырую погоду зимой, сухой смог возникает чаще всего летом и в начале осени, в послеполуденные часы, при температуре 25-30°C.
От смога в первую очередь страдают физически слабые люди, маленькие дети, старики, больные. Но смог вреден всем живым существам, включая домашних животных – собак и кошек. Особенно опасен смог, содержащий такие ядовитые химические отходы, как окислы азота, галоидные кислоты, соединения цинка, меди, кадмия, серы, окись углерода. В Токио страдает легочными заболеваниями от смога около 35% обследованных жителей промышленных районов города; в американском городе Доноре заболеваниями, связанными со смогом, страдают до 60% лиц старше 65 лет. В Токио полицейские, регулировщики уличного движения, подолгу службы вынужденные длительное время находиться на улицах при смоге, пользуются противогазами или специальными кислородными установками.