Тема: Исследование особенностей Острова тепла Санкт-Петербург
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
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
📖 Введение
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.
✅ Заключение
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.



