Микроклиматы характерных типов ландшафтов

Рассмотрим типичные микроклиматические условия для характерных типов ландшафтов, а именно - для пересеченной местности, леса и города.

Микроклимат пересеченной местности. Мезо- и микрорельеф земной поверхности, т. е. неровности поверхности с разностями высот порядка метров или десятков метров, влияет на микроклимат (и местный климат) в основ­ном так же, как крупномасштабный рельеф влияет на общий климат. Однако есть и различия, обусловленные тем, что раз­ности высот в данном случае малы и потому высота над уров­нем моря не имеет существенного значения.

Основная роль в микроклимате пересеченной местности при­надлежит экспозиции, т. е. ориентировке склонов относительно стран света, а также формам рельефа. Приток солнечной радиации на ориентированные по-разному склоны холмов су­щественно различен. Поэтому склоны разной экспозиции про­греваются по-разному, что в свою очередь сказывается на температуре воздуха и может отразиться на характере расти­тельности. Разности температур на южных и северных склонах холмов в ясную погоду днем могут достигать у земной поверхности нескольких градусов.

Колебания температуры в вогнутых формах рельефа (ни­зины, лощины) больше, чем на выпуклых (вершины холмов): дневные температуры повышаются, а ночные понижаются. В связи с увеличением суточной амплитуды температуры в низких местах увеличивается на несколько процентов и суточ­ная амплитуда относительной влажности; увеличивается повто­ряемость росы, инея, поземных туманов.

Воздух обтекает препятствия. Поэтому перед холмом и на боковых его склонах скорость ветра возрастает, а за холмом убывает. Чем неустойчивее стратификация в приземном слое, тем больше возможность для воздуха перетекать через препятствие сверху.

Через ветер рельеф местности влияет на распределение снежного покрова. На вершинах холмов и отчасти на наветрен­ных склонах покров уменьшен, в низинах же откладываются сугробы. Весеннее таяние снега происходит быстрее всего на вершинах холмов и на южных склонах, где увеличен приток солнечной радиации.

Микроклимат леса. Под пологом леса создается свой микроклимат или мест­ный климат, существенно отличный от условий в окружающей открытой местности. Сквозь кроны леса солнечная радиация проникает в ослабленной степени; в густом почти вся радиация будет рассеянной, а интенсивность ее - малой. Соответственно, убывает и освещенность под пологом леса.

Роль деятельной поверхности в лесу переходит к кронам. Температура днем будет максимальной непосредственно над кронами леса. Здесь она значительно выше, чем на том же уровне в открытой местности. Внутри леса днем (в летнее время) температура значительно ниже, чем над кронами. Ночью же кроны сильно охлаждаются излучением, и потому макси­мум температуры по вертикали наблюдается в это время на высоте 1 - 2 м над ними. Минимум температуры наблюдается не на уровне крон, а внутри леса, так как холодный воздух стекает с высоты крон вниз.

Летом в лесу днем холоднее, чем в поле, ночью теплее. Зимой условия сложнее, но в общем разность температур между лесом и полем почти отсутствует. В среднем за год лес несколько холоднее, чем поле. Годовые амплитуды темпе­ратуры в лесу немного уменьшены. Относительная влажность в лесу повышена по сравнению с влажностью в поле на несколько процентов. Летом эта раз­ница наибольшая, зимой она почти отсутствует. Как относи­тельная, так и абсолютная влажность летом наибольшая в кро­нах деревьев.

При встрече ветрового потока с лесом, воздух в большей части обтекает лес сверху. Поэтому над кронами скорость ветра сильнее, чем на той же высоте в открытой местности. Внутри леса, по мере удаления от опушки, скорость ветра уменьшается. В вертикальном направлении скорость ветра осо­бенно сильно убывает в пределах крон. Под кронами ветер равномерно слабый, а в пределах нижнего метра над земной поверхностью скорость убывает до нуля.

Лес испаряет воду, полученную корнями деревьев с достаточно глубоких горизон­тов; поэтому верхний слой почвы в лесу влажнее, чем в поле. По-видимому, лес может несколько увеличивать осадки над данным лесным районом и в его окрестностях. Например, увеличивая шероховатость подстилающей поверх­ности, лес вызывает подъем воздуха, переходящего с поля на лес, увеличивает турбулентность, а тем самым усиливает и конденсацию. По некоторым оценкам, увеличение осадков ле­сом может составлять десятки миллиметров за год. Вероятно, играет роль не только общая площадь облесенности, но и про­тяжение лесных опушек. Иными словами, чем пятнистее рас­пределение леса, тем больше его влияние на выпадение осадков.

Снег распределяется в лесу равномернее, чем на открытом месте, и плотность его в лесу меньше вследствие ослабления здесь ветра. Правда, в густых хвойных лесах много снега оста­ется на кронах деревьев, а затем испаряется с них или сно­сится ветром. Таяние снега в лесу замедлено, а почва под высоким и рыхлым снежным покровом промерзает на мень­шую глубину, чем в поле.

Микроклимат города.Большой современный город сильно влияет на климат. Он создает свой местный климат, и даже на отдельных его улицах и площадях создаются разнообразные микроклиматические усло­вия, определяемые городской застройкой, покрытием улиц, рас­пределением зеленых насаждений и прочими факторами.

Большой город, особенно с сильно развитой промышленно­стью, загрязняет атмосферу над собой, увеличивает ее мутность и тем самым уменьшает приток солнечной радиации. За счет увеличения мутности может теряться до 20% солнечной радиа­ции. Это снижение усиливается высокой застройкой в уз­ких улицах. Вследствие пелены дыма и пыли на терри­тории города снижено эффективное излучение, т.е. и ночное выхолаживание. С другой стороны, в городе к рассе­янной радиации присоединяется радиация, отраженная стенами и дорогами. Именно в силу этих факторов город теплее пригорода, особенно ночью. Дело не столько в тепле предприятий, домов и транспорта, сколько в искусственном уменьшении эффективного излучения земной поверхности облаком примесей и водяным паром, образующимся при сжигании различного топлива. Сказывается также поглощение солнечной радиации облаком примесей, а также изменение альбедо поверхности снега из-за загрязнения.

Крыши и стены домов, мостовые, поглощая радиацию, нагреваются в течение дня сильнее, чем почва и трава, и от­дают тепло воздуху, особенно вечером. Поэтому средние годовые температуры в крупных городах выше на 1 °С и более, чем в окружающей сельской местности. Особенно повышает город минимальные температуры. Разность минимальных температур на городской и загородной станциях может достигать нескольких градусов. Испарение, а стало быть, и влажность в городе уменьшены вследствие покрытия улиц и стока воды в канализацию.

Так как территория города нагрета больше, чем окружаю­щая местность, и обладает большей шероховатостью, над го­родом усиливается конвекция и больше развиваются облака, что также уменьшает число часов солнечного сияния и количе­ство ясных дней. Характерно и увеличение осадков над городом.

Система городских улиц и площадей приводит к измене­ниям направления ветра в городе. Ветер преимущественно на­правляется вдоль улиц. В общем, скорость ветра в городе осла­бевает, но в узких улицах, наоборот, согласно уравнению Бернулли, усиливается; на улицах и перекрест­ках легко возникают пыльные вихри и поземки.

При устойчивой стратификации атмосферы, в особенности при инверсиях температуры, дым может накапливаться в при­земном слое атмосферы в таком количестве, что производит вредное физиологическое действие. Углеводороды и азотистые соединения, выбрасываемые в первую очередь автотранспортом, под влия­нием облучения солнечной радиацией нередко, особенно в низ­ких широтах, претерпевают химические изменения и приобре­тают коричневую окраску. Так возникает фотохимический смог, который оказывает особенно вредное воздействие на человека (прежде всего, на глаза), животных и растительность.