Оцінка впливу запечатаності поверхні ґрунтового покриву на розподіл температури

Запечатаність асфальтобетонними покриттями змінює основні теплові характеристики поверхні, викликаючи збільшення приземної температури повітря в місті в порівнянні з передмістям, що негативно позначається на екологічній ситуації. Використання теплових знімків дозволяє виявити тенденцію підвищення температури зі зростанням запечатаності, але це не дає можливості характеризувати зв'язок кількісно.

Текст наукової роботи на тему «Оцінка впливу запечатаності поверхні ґрунтового покриву на розподіл температури поверхні в умовах міста на прикладі південно-східного округу м. Москви»

Єрмакова Є.В., Мартиненко І.А.

Московський державний університет імені М. В. Ломоносова Е-mail: [email protected]

ОЦІНКА ВПЛИВУ ЗАПІЧНОСТІ ПОВЕРХНІ ГРУШНОГО ПОКРОВУ НА РОЗПОДІЛ ТЕМПЕРАТУРИ ПОВЕРХНІ В УМОВАХ МІСТА НА ПРИКЛАДІ ПІВДЕННО-СХІДНОГО ОКРУГА Г. МОСКВИ

Запечатаність асфальтобетонними покриттями змінює основні теплові характеристики поверхні, викликаючи збільшення приземної температури повітря у місті в порівнянні з передмістям, що негативно позначається на екологічній ситуації. Використання теплових знімків дозволяє виявити тенденцію підвищення температури зі зростанням запечатаності, але це не дає можливості характеризувати зв'язок кількісно.

Ключові слова: запечатаність території, температура поверхні, острів тепла, антропогенний вплив, тепловий знімок.

У міському середовищі відбувається сильне антропогенневплив на всі компоненти ландшафтів. Одним із факторів, що значно перетворює екосистему міста, є запечатування денної поверхні ґрунтового покриву щільними слабо вологопроникними дорожніми покриттями (асфальтобетон, цементні плити, щебінь та ін.). Несприятливим і малодослідженим аспектом запечатаності поверхні є ефект «острова тепла»: накопичення тепла на території міста за рахунок значного зниження альбедо асфальтобетонних покриттів у порівнянні з природними ландшафтами. Для великих міст контрасти температур місто-передмістя становить 1-3оС. Однак за відповідних погодних умов «острів тепла» може відрізнятись від передмістя на 10оС та більше [1]. Подібні умови у приземному шарі атмосфери є несприятливими, перешкоджаючи природній циркуляції повітряних мас, що сприяє збільшенню концентрації забруднюючих речовин у міському повітрі [2,3].

Метою роботи було оцінити вплив запечатаності зміну температури у межах міста з прикладу Південно-Східного округу Москви. У зв'язку з цим було проаналізовано просторовий розподіл запечатаності досліджуваної території станом на 2007 та 2008 роки; складено картограму розподілу температури на території ПВАТ м. Москви; проведено оцінку зв'язку ступеня запечатаності території з просторовим розподілом температури та визначено точність методу оцінки температури поверхні на основі рівня її запечатаності.

Об'єкти та методи

Об'єктом дослідження була територія Південно-Східного адміністративного округу, в ко-

тором відповідно до проведеного функціонального зонування території у 2008 р. та ступенем запечатаності за даними 2000 р. (Строганова, Прокоф'єва. ) було вибрано 13 ключовихдільниць: 4 дільниці у житловій зоні, 5 дільниць належали до адміністративної зони, 3 дільниці виробничої зони та 1 дільниця природно-рекреаційного призначення.

Аналіз ступеня запечатаності ключових ділянок проводився з використанням наступних методів: польового обстеження, методів картографічного та ГІС – аналізу на основі програми Mapinfo 8.5, методів дешифрування космічних знімків на основі даних проекту Google Earth.

На початковому етапі для всіх ключових ділянок було розроблено класифікацію територій за характером запечатаності: (1) запечатані (асфальтовані стоянки та дороги, бетонні покриття, будови тощо); (2) незапечатані (газони, клумби, парки тощо); (3) умовно запечатані (покриті гравієм або плиткою ділянки, стадіони, дитячі майданчики тощо).

Далі для всіх ключових ділянок було пораховано значення загального ступеня запечатаності, а також співвідношення площ запечатаних, умовно запечатаних та незапечатаних поверхонь. Результати дослідження представлені з урахуванням належності ключових ділянок до певної функціональної зони (рис. 1)

Аналіз даних показав значну неоднорідність у розподілі рівнів запечатаності навіть у межах однієї зони (рис.1). Найбільш-

Єрмакова Є.В., Мартиненко І.А.

Оцінка впливу запечатаності поверхні.

Рисунок 1. Запечатаність поверхні ключових ділянок різних функціональних зон

шиї значення щодо частки запечатаних території мають виробнича зона (ділянки 1, 2, 3), частина ділянок громадської зони (дільниці 4,5) та райони житлової забудови (дільниця 10).

Середні рівні для запечатаних та відкритих територій дорівнюють відповідно 48% та 47%, тобто на момент дослідження (2008р.) на території Південно-Східногоадміністративного округу Москви в середньому спостерігається рівність площ незапечатаних територій та ділянок під будинками та асфальтобетонними покриттями.

Для виявлення зв'язку між температурою та ступенем запечатаності поверхні було проведено логлінійний аналіз таблиць частот, за результатами якого було виявлено, що з 95% ймовірністю збільшення температури спричинено зростанням запечатаності території асфальтобетонними покриттями.

Зважаючи на те, що при аналізі лінійного взаємозв'язку досліджуваних показників деякі ділянки на території ПВАТ не відповідали

загальної тенденції підвищення температури зі зростанням ступеня запечатаності, було вирішено провести розрахунок точності методу з прикладу ділянки з високими значеннями температури всередині паркової зони. Виявилося, що на цій ділянці площа запечатаних поверхонь становить лише 36% від загальної площі ділянки. Т.ч., на 64% території підвищені значення температури не пов'язані із запечатаністю. Це пояснюється низкою причин: низьким просторовим дозволом теплового знімка, непрозорим,

Малюнок 2. Картограма розподілу температури біля ЮВАО м. Москви (М 1:25000)

Проблеми екології Південного Уралу

рачностью атмосфери і вологістю повітря над досліджуваною територією [4,5], наявністю ділянок поверхні, що випромінюють додаткову теплову енергію за рахунок теплотрас, що проходять під ними [6].

Аналіз запечатаності ЮBAО Москви показав, що в середньому рівень запечатаних територій району становить 50%.

Температура поверхні варіює залежно від рівня запечатаності території. Максимальні значення температури характеру

1. Клімат, погода, екологія Москви // За ред. Ф.Я. Клінова. - С.-Пб.: Гідрометеоздат. 1995. 437с.

2. Прокоф'єва Т.В. Міські ґрунти запечатані дорожніми покриттями (на прикладі Москви). Автореф. дис.: канд. біол. наук. Москва, 1998, 154 с.

4. Duguay C. R., (1993), Modelling the radiation budget alpine snowfields with remotely sensed data: model formulation and validation. Ann. Glaciol, 17, 288-294.

5. Pu Bu Ci Ren, (1998) Діяльність атмосфери на сателліті-використаному фоновому режимі сфери, журналу атмосферного та територіального територіального Physics, 1, 5-15.

6. Полежаєв Ю.В. Теплопостачання: проблеми та перспективи // Енергонагляд та Енергобезпека, №4, 2008 р. стор. 62-63.

Єрмакова Катерина В'ячеславівна, аспірант кафедри фізики та меліорації ґрунтів факультету ґрунтознавства Московського державного університету ім. М.В. Ломоносова,

e-mail: [email protected] Мартиненко Ірина Анатоліївна, асистент кафедри географії ґрунтів факультету ґрунтознавства Московського державного університету ім. М.В. Ломоносова, e-mail: [email protected] 119991, ДСП-1, Москва, Ленінські гори, буд.1, стор.12, Факультет ґрунтознавства МДУ, тел. (926) 679-72-69; (495) 939-55-87

UDC 504.32/.38(1-21):631.436 Ермакова Є.У., Мартиненко І.А.

Moscow state university, e-mail: [email protected]

ESTIMATION OF INFLUENCE OF SEALING OF THE SOIL SURFACE ON THE SURFACE TEMPERATURE DISTRIBUTION IN THE CITY AS EXAMPLE SOUTH-EAST DISTRICT OF MOSCOW

Засіб за ашфальськими змінами змінює основні територіальні аспекти природного простору, спричиняючи збільшення територіальних територій в межах міста, пов'язаних з територіями, які пов'язані з екологією. За допомогою thermal imagery allows to detect tendency of increasing temperatures with increasing sealing, but does not allow toХарактеристика цінності подібних відносин.

Key words: sealing of area, surface temperature, heat island, anthropogenic impact, thermal image.

1. Klimat, pogoda, jekologija Moskvy // Pod red. F.Ja. Клінова. - S.-Pb.: Gidrometeoizdat. 1995. 437с.

2. Prokof'eva T.V. Городські почви запечатані дорозніми початками (на першому р. Москви). Avtoref. diss.: kand. biol. nauk. Москва, 1998, 154 с.

4. Duguay C. R., (1993), Modelling the radiation budget alpine snowfields with remotely sensed data: model formulation and validation. Ann. Glaciol, 17, 288-294.

6. Полешаев Ю.В. Теплоснащення: проблеми і perspektivy // Jenergonadzor i Jenergobezopasnost', №4, 2008 g. str. 62-63.

ни для виробничих районів, запечатаних більш ніж на 75%, мінімальні в парковій зоні зі ступенем запечатаності менше 10%.

Використовувана методика визначення залежності температури поверхні від ступеня її запечатаності дозволяє виявити тенденцію збільшення температури зі зростанням запечатаності, але не дає можливості характеризувати зв'язок кількісно. Неточності виникають за рахунок низької роздільної здатності теплового знімка, особливостей стану атмосфери при зйомці та наявності теплотрас, що значно збільшують температуру поверхні.