Влиянието на земното покритие върху климата на градовете

Защо и как се образуват градски топлинни острови в големите градове

Земното покритие в градовете е изключително разнообразно, като всеки тип повърхност (пътна настилка, застроени площи, паркове, езера, земеделски земи и т.н.) притежава специфична отражателна способност. Тя, заедно със състава на приземния въздух, обуславят топлинния баланс на града. Тъй като определени части на урбанизираните зони поглъщат и натрупват по-голямо количество топлина спрямо други, в градовете се формират „острови на топлина“. Тяхното изучаване има пряко отношение към живота на населението и икономическите дейности в града.

Днес по-голямата част от населението на света (около 55% към 2018 г., по данни на World Bank) живее в градовете. В България ситуацията е подобна като едва 26,3% или около 1,8 млн. души от жителите живеят в селата (по данни на НСИ към 2018 г.), а останалите ⅔ са регистрирани по постоянен адрес в градовете и най-вече големите областни градове. Ето защо е важно изучаването на специфичния климат на градовете и неговото влияние върху икономиката.

Урбанизацията обикновено се свързва с нарастване на градското население и увеличаване на застроените площи за сметка на земеделските земи и естествената природна среда в периферията на градовете. Атмосферата на градовете се отличава от тази на крайградските зони най-вече по концентрацията на прахови частици, аерозоли, парникови газове и други химични съединения. Замърсеността на градския въздух заедно със специфична отражателна способност (албедо) на земното покритие на градовете води до изменения на топлинния баланс на града, което от своя страна води до затопляне на урбанизираните зони. 

Земното покритие в градовете е изключително разнообразно – пътна настилка, застроени площи, паркове, езера, земеделски земи и т.н., които притежават специфична отражателна способност (табл. 1). Колкото по-голяма е стойността на албедото, толкова по-голяма е отражателна способност на повърхността. Следователно повърхностите с ниско албедо ще се затоплят по-бързо спрямо повърхностите с висока отражателна способност.

Таблица 1. Албедо (%) на някои видове повърхности (Рачев, 2018)

Както трябва и да се очаква, асфалтът и строителите материали, от които са изградени значителни площи от градовете, се затоплят сравнително бързо. Следователно градът поглъща и натрупва голямо количество топлина. Тъй като определени части на градовете поглъщат по-голямо количество топлина спрямо други, се формират  т.нар. „острови на топлината“. Градските топлинни острови (ГТО) представляват зони с повишена температура на повърхността и на приземната атмосфера спрямо съседни крайградски и селски райони (U.S. Environmental Protection Agency, 2008). Те не са постоянни, наблюдават се по-ясно през нощта, отколкото през деня и са изразени по-добре през зимата спрямо лятото.

У нас най-добре проучен остава градският топлинен остров над столичния град (фиг. 1). Това съвсем не означава, че такива острови не съществуват и в останалите областни градове. Например застрояването по българското Черноморие оказва съществено влияние върху бризовата циркулация, която в най-голяма степен обуславя топлинния режим на крайбрежните градове. Това създава различия между температурата на крайбрежните зони, периферните квартали и промишлени зони, които стават все по-осезаеми през летните месеци (Национална стратегия, Приложение 8, стр. 38). 

C:\Users\Petko\Downloads\heat island600.png
Фиг. 1 Температура на земната повърхност (°С) в София, изчислена чрез анализи на сателитни изображения от Landsat 8, към дата 12.08.2019 (12:09:50 часа местно време) (Източник: Попов и колектив, 2019)

Едно ново проучване на топлинния остров над София показва пространствения обхват (фиг. 1) и спецификата на топлините острови над столичния град (Попов и др., 2019). Очевидно е, че различните квартали в зависимост от типа земно покритие, предоставят различен комфорт на жизнената среда. Големите жилищни комплекси и централните части на града представялват градски топлинни острови, заобиколени от зони с по-ниска температура. Много добре изпъкват големите паркове и зелени зони (Борисова градина, Южен и Западен парк), които се отличават с по-ниска температура спрямо центъра на града и жилищните зони. Вижда се ясно изразен пространствен модел показващ намаляване на температурата на земната повърхност от центъра на столичния град към периферията му.

В много случаи факторът местоположение оказва по-съществено влияние върху цената на имота спрямо самата квадратура на жилището. Специфичният микроклимат на даден квартал в съчетание с други фактори (като транспортна достъпност, социална инфраструктура, близост до зелени зони и др.) може само да повиши цената на жилищата. Очакваното увеличаване на контрастите между ГТО и периферията на града могат да засегнат пряко големи групи от населението и бизнеса чрез увеличение на консумацията на електроенергия за охлаждане през летните месеци. В този ред на мисли, установяването на топлинни острови в границите на големите градове има приложен характер. Тези острови трябва да се имат предвид при изготвянето на градоустройствените планове и проектирането на паркове и зелени зони. Разширяването на последните би оказало благоприятно влияние върху микроклимата на градовете. 

Фиг. 2 Средна годишна температура през 1961–1990 г. (A); Песимистичен климатичен сценарий за средна годишна температура за 2080 г. (Б) по данни на НИМХ-БАН (Национална стратегия, Приложение 8, стр. 7)

Вследствие на изложеното до тук следва, че за смекчаването на ефектите от климатичните промени в градовете е необходимо да се вземе предвид спецификата на земното покритие. То влияе върху разпределението на слънчевата радиация падаща върху земната повърхност, която определя температурния режим и влажността на градската атмосфера. Тъй като климатичните модели на глобално, национално (фиг. 2)  и локално ниво показват ясно изразена тенденция към затопляне на земната повърхност през всички месеци и сезони на годината, следва да се очакват значителни изменения и в микроклимата на градовете. До голяма степен ефектът от очакваните промени върху градския климат може да бъде смекчен чрез развитие и защита на зелените зони, креативен градски и архитектурен дизайн и баланс между застроените и незастроените терени.  Тези мерки изискват конкретни действия на местно ниво, тъй като промените в климата са факт, а проявата на последиците от тях е само въпрос на време.


В публикацията са използвани материали от:

  1. Рачев, Г., 2018. Климатология. Въпроси и отговори. София, изд. „Парадигма“, 258 с.
  2. U.S. Environmental Protection Agency. 2008. Reducing urban heat islands: Compendium of strategies. Draft. https://www.epa.gov/heat-islands/heat-island-compendium.
  3. Национална стратегия за адаптация към изменението на климата и План за действие, МОСВ, 2018. https://www.moew.government.bg/bg/adaptaciya-kum-izmenenieto-na-klimata-9299/