Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Исследование особенностей Острова тепла Санкт-Петербург

Работа №172790

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

география

Объем работы70
Год сдачи2021
Стоимость4295 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
1
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 3
1 Теоретические положения о климате, острове тепла 7
1.1 Понятие острова тепла 7
1.2 Причины образования 9
1.3 Влияние городского острова тепла 18
1.4 Спутниковое изучение острова тепла 23
2 Физико-географические и климатические описания города Санкт-Петербурга
и Ленинградской области 27
2.1 Физико-географическое описание Санкт-Петербурга 27
2.2 Климат Санкт-Петербурга 34
3 Анализ температурного режима и режима осадков на территории города Санкт-
Петербурга и Ленинградской области 2018-2020 гг 47
3.1 Исходные данные для анализа температурного режима и режима осадков 47
3.2 Анализ распределения и изменения острова тепла Санкт-Петербурга с
использование спутниковых данных 55
3.2.1 Методика проведения исследования 55
3.2.2 Результаты проведения исследования 59
Заключение 61
Список использованной литературы 65
Приложение

Городской климат относится к явлениям мезомасштаба, которые имеют протяжённость десятки километров по горизонтали и сотни метров - по вертикали. Поле температуры над городом характеризуется одной или более замкнутыми изотермами, получившими название городского острова тепла. В результате многочисленных исследований в разных городах получено, что среднегодовые температуры крупных городов превышают температуры в окрестностях в среднем на 1-2°С. Остров тепла проявляется по-разному в зависимости от масштабов города, климатических условий, сезона года, суток.
Актуальность данной работы выражается в том, что в городской среде происходит сильнейшее антропогенное воздействие на все компоненты ландшафта. Одним из факторов, значительно преобразующим экосистему города, является запечатывание дневной поверхности почвенного покрова плотными слабо влагопроницаемыми дорожными покрытиями (асфальтобетон, цементные плиты, щебень и др.). Весьма неблагоприятным и малоисследованным аспектом запечатанности поверхности является эффект острова тепла: накапливание тепла на территории города за счет значительного снижения альбедо асфальтобетонных покрытий по сравнению с естественными ландшафтами. Для крупных городов контрасты температур город пригород составляет 1- 3°С. Однако при соответствующих погодных условиях «остров тепла» может отличаться от пригорода на 10°С и более. Подобные условия в приземном слое атмосферы являются неблагоприятными, препятствуя естественной циркуляции воздушных масс, что способствует увеличению концентрации загрязняющих веществ в городском воздухе.
Изучение городского острова тепла очень важно не только с научной стороны, но и для учета наиболее вредных и опасных для населения и окружающей среды метеорологических условий. Новые результаты закономерностей формирования острова тепла позволят расширить возможности системы раннего предупреждения о гидрометеорологических явлениях.
Применительно к Санкт-Петербургу, в том числе по причине подверженности его территории наводнениям, было выполнено большое количество специальных климатических и гидрологических исследований, накоплены одни из самых продолжительных рядов данных о температуре приземного воздуха, количестве атмосферных осадков и уровне моря не только в России, но и в мире, представляющие ценнейший материал для специалистов, изучающих динамику глобального потепления и «городского острова тепла».
Степень разработанности проблемы. Теоретические основы изучения климата городов лежат в классических трудах отечественных ученых по климатологии и метеорологии (А.И. Воейков, М.И. Будыко, Б.В. Алисов, Л.С. Берг; Т.Р. Оке, Ю.П. Переведенцев и др.); в исследованиях по комплексной климатологии (Е.Е. Федоров, Л.А. Чубуков); архитектурной и градостроительной климатологии (М.С. Горомосов, Ю.Д. Губернский, Н.П. Былинкин, Б.М. Давидсон, В.К. Лицкевич, Ф.Л. Серебровский, С.Б. Чистякова и др. Исследователи занимающиеся пространственно-временной динамикой островов тепла: А.В. Мирнова, Т.Г. Перцева, T.C. Peterson, Q. Weng, D.A. Quattrochi.
В то же время отмечается недостаточное внимание исследователей к разработке проблем и методик анализа микроклиматической дифференциации температурных показателей городской среды, температурных аномалий и влияния архитектурной застройки на распределение показателей температуры и осадков на урбанизированных территорий, в том числе с использованием технологий геоинформационного анализа.
Объект исследований -температурные показатели и аномалии в пределах урбанизированных территорий города Санкт-Петербург, Россия.
Предметом исследования являются показатели динамики температур поверхности земли в «островах тепла» на указанной территории.
Цель работы - анализ температурных данных урбанизированных территорий в пределах города Санкт-Петербург по данным метеостанций и спутниковым данным.
Исходя из поставленной выше задачи, были определены следующие задачи:
- рассмотреть теоретические положения о климате, острове тепла;
- представить физико-географические и климатические описания рассматриваемых территорий;
- провести анализ температурного режима и режима осадков на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области 2018-2020 гг.
Методология и методы исследования. Оценка влияния современных изменений климатических условий на устойчивое градостроительное развитие Санкт-Петербурга осуществлялась с использованием системного подхода. Наблюдающиеся и прогнозируемые изменения климатических показателей на территории Санкт-Петербурга были проанализированы и оценены на основе методов обработки гидрометеорологической информации. Также используются статистические методы обработки информации.
Теоретической основой данной работы являются монографии, учебные и научные работы, статьи в периодических печатных и электронных изданиях отечественных и зарубежных авторов в области климатологии, метеорологии, экологии, таких как: С. П. Хромов, М. А. Петросянц, Т. Р. Оке, Е.А. Балдина, П.И. Константинов, А. П. Лосев, Ю.А. Израэль, Г.В. Груза, А. В. Кислов, Г. И. Пиловец, Н.Д. Голубева, С.С. Андреев, А.А. Павловский, Д. А. Гурьянов, Л.А. Куликова, G. Golany, J. M. Mitchell Jr.
Научная новизна работы связана с тем, что выявлены данные по острову тепла в городе Санкт-Петербург в зависимости от месяца, сезона года, времени суток и погодных условий.
Теоретическая и практическая значимость работы определяется прогрессом в исследовании особенностей проявления и последствий глобального потепления на урбанизированных территориях.
Практическая значимость исследования: изучение данного явления необходимо для уменьшения негативных последствий с целью улучшения качества жизни городского населения города Санкт-Петербурга.
Также полученные данные об острове тепла могут быть использованы в муниципальных структурах, таких как ЖКХ и ТЭЦ для уменьшения тепловых потерь.
В структуре данной работы можно выделить следующие составные части: введение, три главы основного содержания, заключение, список использованной литературы, приложения. Работа содержит рисунков, таблиц, приложений, список литературы состоит из наименований.
Первая глава посвящена теоретическому описанию положения о климате, острове тепла. Включает в себя освещение вопросов определения понятия острова тепла, исследуются причины его образования и влияние различных процессов на развитие городского острова тепла. Отдельный параграф посвящен описанию методов спутникового изучения островов тепла.
Во второй главе дана физико-географическая и климатическая характеристика территории города Санкт-Петербург и Ленинградской области.
В третьей главе проводится анализ температурного режима и режима осадков на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области 2018-2020 гг.: представлены исходные данные температурного режима и режима осадков, а также проанализировано распределения и изменения острова тепла Санкт- Петербурга с использование спутниковых данных.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


Тепловые аномалии, обусловленные городскими агломерациями, — распространенное явление в современном мире. В городах сосредоточены такие источники антропогенного тепла, как промышленные предприятия, транспорт, объекты, связанные с жилищно-коммунальным хозяйством. Большинство городских объектов состоит из материалов, активно поглощающих солнечную радиацию (асфальт, бетон, гранит и тому подобные плотные материалы), что приводит к накоплению тепловой энергии в пределах города и ее активному излучению в окружающую среду: городские здания и строения сами по себе становятся источниками интенсивного теплового излучения. Кроме того, высотная застройка в городах формирует особый микроклимат — так называемые «городские каньоны» (urban canyons), определяющие направление и скорость ветра, влияющие на температуру и качество воздуха. Еще одним фактором, оказывающим существенное влияние на формирование городских тепловых аномалий, являются крайне небольшие в сравнении с природной средой площади, занимаемые растительным покровом, который оказывает заметное «охлаждающее» воздействие. Солнечная энергия поглощается растениями и в процессе активной транспирации преобразуется в живое вещество, т.е. поглощенная растениями энергия не излучается.
Для описания поверхностного острова тепла и диагностирования тепловых аномалий можно довольно успешно применять спутниковые снимки ASTER/Terra, TM/Landsat-5 и ETM+/Landsat-7 (90, 120 и 60 м соответственно). На них можно проследить внутреннюю структуру подобных аномалий, также четко выявляются объекты, формирующие городской остров тепла.
Город Санкт-Петербург относится к самым северным городам мира. Он обладает специфическими физико-географическими условиями, которые проявляются прежде всего в его положении на северо - западе (59°57' с. ш. 30° 19' в. д.), РФ: в пределах Приневской низменности, в устье реки Невы и на островах Невской дельты.
Высота города над уровнем моря: для центральных районов - 1 - 5 м, периферийных районов (север) - 5 - 30 м, периферийных районов (юг и юго- запад) - 5 - 22 м. Самое высокое место в черте города - район Красного Села (70 — 110 м) с Вороньей горой (176 м).
Высокоширотным положением города объясняется явление белых ночей. В период, близкий ко дню летнего солнцестояния, Солнце в полночь опускается ниже горизонта всего на 7°, поэтому вечерняя заря практически сходится с утренней, и всю ночь длятся гражданские сумерки. Определение белых ночей условно. Считается, что в Петербурге они продолжаются с 11 июня по 2 июля, период очень светлых ночей длится с конца мая до середины июля. Исследование особенностей климата и биоклиматического режима города Санкт
— Петербург позволило реализовать цель дипломной работы, выполнив объективную климатическую и биоклиматическую оценку города.
Исследования графиков годового хода температуры воздуха для г. Санкт
— Петербурга с 1743 по 2009 гг. позволяют констатировать, что для конца XX века — начала XXI весьма заметен некоторый «разброс» значений помесячной температуры для отдельных лет.
Вероятно, данная тенденция может быть объяснена описываемой в науке ситуацией «разбалансировки или нервозности климата» по К.Я. Кондратьеву и ряду других ученых, то есть возможным влиянием природных факторов флуктуации климата и его элементов.
В результате работы сформировались следующие выводы:
1. Контрастность и многообразие рельефа города, (на юго-Западе высоты составляют 176 м, а на севере - около 60 м); близость к Финскому заливу, протекающая в пределах города р. Нева, особенности циркуляции атмосферы, характеризуют климат как переходный от континентального к морскому, с умеренно теплым летом и продолжительной умеренно холодной зимой.
2. За год в Санкт-Петербурге в среднем 62 солнечных дня, следовательно преобладают дни с облачной, пасмурной погодой и рассеянным освещением. Продолжительность дня меняется от 5 часов 51 минуты 22 декабря до 18 часов 50 минут 22 июня.
3. Средняя годовая температура воздуха на территории колеблется от 2 °C в северо-восточной части до 4,5 °C в южной. Средняя месячная температура зимних месяцев составляет около - 9°С, а летних месяцев 16-17° С. Самая высокая температура, за весь период наблюдений составляла +34,6 °C, а самая низкая -35,9 °C .
4. Наибольшее количество осадков - 825 мм в год, наименьшее - 417 мм. На долю жидких осадков приходится 65% (бывают и зимой), твердых - 19%, смешанных - 16%.
5. До 177 дней в году городу характерна пасмурная погода с общей облачностью 8-10 баллов, до 145 дней в году относительная влажность воздуха составляет не менее 80%.
6. После рассмотрения существующих в настоящее время на территории Санкт-Петербурга климатических условий представляется интересным оценить, насколько они могут измениться в XXI веке — произойдет ли на рассматриваемой территории смена климатической зоны. Отметим, что к настоящему времени как в целом для территории Северо-Запада России, так и для Санкт-Петербурга и прилегающих районов Ленинградской области имеются прогностические оценки изменения температуры приземного воздуха и количества атмосферных осадков в XXI веке. Эти оценки получены в результате специализированных климатических исследований, которые основаны на использовании данных расчетов моделей общей циркуляции атмосферы и океана (МОЦАО), рекомендованных для использования Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК).
7. Глобальное потепление способно привести к существенным последствиям для развития градостроительного комплекса Санкт- Петербургской агломерации, в том числе повлиять на ее функционально-планировочную структуру, изменить климатические строительные нормы и условия проектирования и эксплуатации городских объектов и инфраструктуры, увеличить повторяемость опасных гидрометеорологических явлений, воздействовать на биогеоценозы территории, включая фитоценозы, зооценозы, микробоценозы, эдафотопы.
8. Полученные результаты целесообразно использовать при долгосрочном стратегическом планировании развития Санкт-Петербургской агломерации в XXI веке, особенно в его второй половине. Поиск существующих и будущих пространственных аналогий Санкт-Петербурга следует определять с учетом климатического районирования.
9. Анализ смещения границ климатических зон при развитии глобального потепления в дополнение к прогностическим рядам метеорологических элементов, получаемым по результатам расчетов МОЦАО, позволяет в обобщенном виде оценивать масштаб происходящих климатических изменений.
10. В результате выполнения исследования в рамках выпускной квалификационной работы был получен ряд электронных карт, которые показывают основные тепловые острова на территории городов для каждого периода. Они позволяют проследить изменения тепловой структуры городов в течение 6 лет с 2014 по 2020 гг. Была формализована методика обработки спутниковых данных для получения карт динамики городских островов тепла.
Результаты работы могут быть применимы и для комплексной оценки условий комфортного проживания человека и повышения качества жизни населения крупных городов России.



1. Андреев, С.С. Экологические проблемы мегаполисов / С.С. Андреев // Тез. докл. конф. 200 летия Казанского гос. ун-та. - Казань: Изд. Казанского гос.Ун-та, 2019. - 18 с
2. Балдина, Е.А., Константинов, П.И., Грищенко, М.Ю., Варенцов, М.И. Исследование городских островов тепла с помощью данных дистанционного зондирования в инфракрасном тепловом диапазоне // Земля из космоса — наиболее эффективные решения. 2015. Специальный выпуск. C. 38¬42.
3. Белова, Л.Н., Булдаков, Г.Н. Санкт-Петербург, Петроград, Ленинград. —Науч. изд-во «Большая российская энциклопедия», 2018. — 687 с.
4. Блинов, Л.Н. Воздух, которым мы дышим // Тысяча вопросов и ответов / Л.Н. Блинов. - Спб., 2016. - Вып.1. - С. 12-13.
5. Воробьева, О.С., Романова, Н.И. Некоторые проблемы нормирования вредных выбросов и сокращения загрязнения атмосферы // Межвузовский сборник / О.С. Воробьева, Н.И. Романова. - Петрозаводск, 2016. - С.79-84
6. Головина, Е.Г., Русанов, В.И. Некоторые вопросы биометеорологии / Е.Г. Головина, В.И. Русанов. - СПб., 2019. - 88 с
7. Гурьянов, Д. А. Статистический анализ продолжительности сезонов года в Санкт-Петербурге // Известия РГПУ им. А. И. Герцена. 2013. №163. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/statisticheskiy-analiz-prodolzhitelnosti-sezonov- goda-v-sankt-peterburge(дата обращения: 16.01.2021).
8. Доклад о научно-методических основах для разработки стратегий адаптации к изменениям климата в Российской Федерации (в области компетенции Росгидромета). - Санкт-Петербург; Саратов : Амирит,2020. -120 с.
9. Доклад об экологической ситуации в Санкт-Петербурге в 2018 году/ Под редакцией И.А. Серебрицкого - СПб.: ООО «Сезам-принт», 2019. — 660 c.
10. Дроздов, О.А., Васильев, В.А., Кобышева, Н.В., Раевский, А.Н., Смекалова, Л.К., Школьный, Е.П. Климатология. учеб. Л.: Гидрометеоиздат, 2016. - 568 с.
11. Закон Санкт-Петербурга от 16.02.2011 № 44-20 (с изменениями на 25.12.2015) «О зеленых насаждениях в Санкт-Петербурге»
12. Израэль, Ю.А., Груза, Г.В., Катцов, В.М., Мелешко, В.П. Изменения глобального климата. Роль антропогенных воздействий // Метеорология и гидрология. - 2021. - № 5. - С. 5-21.
13. Касимов, Н.С., Никифорова, Е.М. Геохимия городов и городских ландшафтов // Экология города / Под ред. А.С. Курбатовой и др. — М.: Научный мир, 2015. - С. 234-268
14. Кислов, А. В. Климатология : учеб. / А. В. Кислов, Г. В. Суркова. — 4-е изд., испр. и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 324 с.
15. Куликова, Л.А., Еремина, А.В Режим осадков в Санкт-Петербурге при разных формах циркуляции. Ученые записки РГГМУ № 54. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.rshu.ru/university/notes/archive/issue54/maket- 54-el-28-37.pdf(дата обращения 12.02.2021)
16. Ландсберг, Г.Е. Климат города / Г. Е. Ландсберг; Перевод с англ. под ред. А. С. Дубова. - Л. : Гидрометеоиздат, 2017. - 248 с
17. Лапина, С. Н. Характеристика континентальности климата Саратова
и Санкт-Петербурга на фоне глобального потепления // Изв. Сарат. ун-та Нов. сер. Сер. Науки о Земле. 2017. №4. URL:
https://cyberleninka.ru/article/n/harakteristika-kontinentalnosti-klimata-saratova-i- sankt-peterburga-na-fone-globalnogo-potepleniya(дата обращения: 16.02.2021).
18. Эколого-климатические характеристики атмосферы Москвы в 2018 г. по данным Метеорологической обсерватории МГУ имени М. В. Ломоносова / М. А. Локощенко и др. / под ред. М. А. Локощенко. - Москва: МАКС Пресс, 2019. - 278 с.
19. Лосев, А. П. Агрометеорология [Текст] : учеб. для студентов вузов / А. П. Лосев, Л.Л. Журина. - М. : Колосс, 2016. - 301 с.
20. Оке, Т. Р. Климаты пограничного слоя - Л.: Гидрометеоиздат, 2017.
- 359с.
21. Официальный информационный сайт Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации. Электронный ресурс. Режим доступа: https://meteoinfo.ru/(дата обращения 12.03.2021)
22. Официальный сайт Администрации Санкт-Петербурга Электронный ресурс. Режим доступа: http://gov.spb.ru/(дата обращения 13.03.201)
23. Официальный сайт ПО QGIS Электронный ресурс. Режим доступа: http://qgis.org/ru/site. (дата обращения 13.05.2016)
24. Официальный сайт ФГБУ «Северо-Западное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.meteo.nw.ru/articles/index.php?id=2(дата обращения: 16.02.2021).
25. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт - Петербурге в 2018 г. / Под ред. Д.А. Голубева, Н.Д. Сорокина. - Спб., 2019. - 512 с.
26. Павловский, А.А., Менжулин, Г.В. Перспективные оценки
изменения природноклиматических условий на территории Санкт-Петербурга в XXI веке. Ученые записки РГГМУ № 51 Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.rshu.ru/university/notes/archive/issue51/UZ-51el-44-57.pdf (дата
обращения 12.02.2021)
27. Павловский, А. А., Менжулин, Г. В. Современные изменения
климатических норм и обеспечение устойчивого развития Санкт-Петербурга как крупнейшего мегаполиса Северной Европы // Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2013. №2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-izmeneniya-
klimaticheskih-norm-i-obespechenie-ustoychivogo-razvitiya-sankt-peterburga-kak- krupneyshego-megapolisa (дата обращения: 16.02.2021).
28. Пиловец, Г. И. Метеорология и климатология: учеб. пособие / Г.И. Пиловец. - Москва : НИЦ Инфра-М; Минск : Нов. знание, 2018. - 399 с
29. Погодный сайт с базами данных погоды по годам. Электронный ресурс. Режим доступа: rp5.ru(дата обращения 12.02.2021)
30. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов».
31. СП 131.13330.2012. Свод правил. Строительная климатология. Актуализированная (редакция СНиП 23-01-99)
32. Федеральный закон от 04.05.1999 № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха»
33. Хромов С. П., Петросянц, М. А. Метеорология и Климатология учеб. для университетов. М., МГУ, 2020. — 528 с.
34. Ясин, Т., Берт, Б. Феномен городского острова тепла. Здание высоких технологий. Интернет-издание. - 2015. Электронный ресурс. Режим доступа: http://zvt.abok.ru/articles/240/Fenomen_gorodskogo_ostrova_tepla(дата обращения 12.02.2021)
35. Ana-Maria Branea, Marius Stelian Gaman, Mihai-Ionut Danciu, Stefana Badescu. Challenges regarding the study of urban heat islands. Ruleset for researchers // Risk Reduction for Resilient Cities. - 2016.
36. Atwater M. A. Thermal changes induced by urbanization and pollution. - J. Appl. Meteorol., 1975. - p. 1061 - 1071
37. DMSP F19 military weather satellite declared lost after communications failure [Электронный ресурс] // Spaceflight101.com. 2016. URL: http://spaceflight101.com/re-entry/dmsp-f19-military-weather-satellite-declaredlost- after-communications-failure/. (дата обращения 13.05.2016)
38. Duckworth F. S., Sandberg J. S. The effect of cities upon horizontal and vertical temperature gradients. - Bull. Am. Meteorol. Soc., 1954. - p
39. Fukui E. The recent rise of temperature in Japan. - Jpn. Progr. Climatol. Tokyo, 1970. - P.46 - 65
40. Golany G. Urban design morphology and thermal performance. Atmos Environ, 1996; P. 30.
41. Mitchell J. M. Jr. The thermal climate of cities. - Sump. Air over Cities, U. S. Public Health Serv. Publ. SEC. Tech. Rept.,1961. - p. 131 - 143


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ