Цивилизация
— Что конкретно представляет собой остров тепла?
— В большинстве городов, во всяком случае в умеренных и высоких широтах, есть такое явление, как городские острова тепла. Впервые их открыл немногим более 200 лет назад применительно к Лондону выдающийся английский метеоролог-любитель Люк Говард. С тех пор это явление подтверждено и исследовано практически во всех крупных городах и во многих средних.
Город, городская урбанизированная поверхность почти всегда теплее окружающей сельской местности за его пределами.
Хотя есть исключения. В зонах тропических пустынь города-оазисы наоборот формируют острова холода — по сравнению с окружающей горячей пустыней их температура ниже. Но в большинстве регионов Земли города создают именно острова тепла. Они активно изучаются, это явление очень важно.
Вообще говоря, острова тепла присущи не только крупным городам. Они есть в любых населенных пунктах — и в маленьких городах, и в поселках, и даже в деревнях. Каждый населенный пункт создает собственный остров тепла, просто чем меньше населенный пункт, тем этот остров слабее. Но, тем не менее, он тоже есть.
Даже отдельные городские дворы создают свои локальные острова тепла.
— Как острова тепла формируются?
— Факторов, создающих острова тепла, много. Во-первых, это прямые выбросы тепла вследствие антропогенной деятельности. Прежде всего, это работа городского отопления, особенно в холодный период года. Также к ним относятся выбросы тепла движущимися автомобилями и, в довесок, метаболическое тепло, выделяемое организмами людей и животных — но это ничтожно малая доля в общем количестве антропогенного потока тепла.
Кроме того, на появление островов тепла влияют особые поверхности — бетонные, асфальтовые покрытия, у которых большая теплоемкость.
Поэтому городские острова тепла особенно сильно проявляются вечером и ночью из-за инерции остывания этих поверхностей.
Влияет и меньшее испарение осадков, потому что в городах, как правило, организован искусственный их сток, и затрат тепла на их испарение меньше, чем в загородной местности.
За городом температура также ниже за счет транспирации растениями — движения и испарения воды через стебли, листья, цветки. В городе растений мало, за исключением локальных лесопарковых территорий. Кстати, городские леса и парки создают, напротив, свои так называемые «острова холода» внутри города.
Весь город — это остров тепла, а какой-нибудь парк с деревьями формирует в нем остров холода — локальное понижение температуры. Это связано как раз с транспирацией растениями.
Кроме того, играет роль индустриальная дымка, которая создает противоизлучение — в городе, как правило, большое содержание в воздухе взвешенных частиц, и они формируют завесу, которая частично возвращает тепло.
— Слышала, что в крупных городах США и стран Европы температура в городе может быть выше, чем за его пределами, на 10—15 °C...
— Есть понятие средней интенсивности острова тепла за некоторый промежуток времени — скажем, за год, за несколько лет. А есть понятие максимальной интенсивности — разовых показателей в тех условиях, когда острова тепла очень сильно выражены. Как правило, это наблюдается при антициклонах, когда стоит затишье, штиль или наблюдается крайне слабый ветер, небо ясное, особенно ночью. В условиях ярко выраженной антициклональной погоды острова тепла очень сильно проявляются. Поэтому есть разные оценки. Максимальная интенсивность острова тепла от 10 до 15 °C наблюдается и в США, и в европейских городах, и в городах России.
За последние несколько лет максимальная интенсивность была отмечена нами в Москве ночью 23 февраля 2018 года — 11,5 °C. Это очень много, но не показательно с точки зрения средних условий.
В среднем же Москва теплее окружающей местности на 1 °C, а непосредственно центр города, где наиболее плотная застройка — на 2 °C. Это значимый показатель.
— Как он сказывается на микроклимате Москвы, погоде?
— 2 °C — это очень много.
В Подмосковье, в сельской местности весной заморозки — а в Москве их обычно нет. Цветение, плодоношение у многих растений наблюдается раньше, вегетация продолжается дольше. Вызревание сельскохозяйственных культур более активное и быстрое. Сильные морозы в Москве встречаются очень редко — в Подмосковье гораздо чаще. Такая разница в температуре воздуха на многое влияет.
Также острова тепла связаны с меньшей относительной влажностью. Во многих городах выпадает больше осадков — но бывает и наоборот, этот эффект неоднозначный. Но, в первую очередь, острова тепла влияют все-таки на температуру. Не только воздуха — температуру поверхности, температуру на глубинах в грунте, температуру на высотах.
— Москва, наверное, самый «горячий» город России?
— Возможно. В Москве очень большое население, 12 миллионов. Никакой другой российский город даже не приближается к Москве по численности населения — и, соответственно, по количеству антропогенных выбросов. Но я не исследовал этот вопрос и не могу точно утверждать, что никакой другой город не сравним с Москвой по силе своего острова тепла. Потому что играть роль могут еще и географические условия.
Кроме того, в России не так много городов изучены в этом аспекте. Есть несколько групп исследователей, которые занимаются Москвой, в том числе и я с моими коллегами и учениками. Есть группа исследователей острова тепла в Томске, кто-то изучал остров тепла в Санкт-Петербурге. К сожалению, у нас эти работы ведутся не так активно, как в некоторых других странах.
— А почему?
— Причина в том, что у нас очень холодная страна, с холодным климатом. Поэтому опасность, которую создают острова тепла в других странах — опасность дополнительного теплового стресса в условиях аномальной жаркой погоды — для нас не слишком актуальна. В России настолько холодный климат, что острова тепла как неблагоприятное явление у нас редко проявляются.
У нас наоборот, острова тепла — скорее благоприятное явление, которое позволяет, например, снизить затраты на городское отопление зимой.
А в других странах — тропических, субтропических — люди сталкиваются с очень сильным тепловым стрессом при жаре, потому что городские острова тепла его дополнительно усиливают. В России же это чрезвычайно редкие ситуации, чтобы была такая сильная жара. У нас это, как правило, короткие эпизоды. Единственный раз очень долгая катастрофическая жара произошла в 2010 году, когда над Средним Поволжьем целых два месяца существовал долгоживущий блокирующий антициклон, и 60 дней подряд держалась температура значительно выше климатической нормы. Тогда из-за жары погибло 55 тыс. человек в европейской части России, и в Москве жара была дополнительно усилена столичным островом тепла. Но это исключительное событие, ничего похожего не было ни до, ни после.
— Важно ли людям, живущих в наиболее «горячих» точках города, принимать какие-то дополнительные меры защиты, тщательнее следить за здоровьем?
— Я думаю, за исключением редких случаев аномально жаркой погоды в летние месяцы, особого значения это не имеет.
— Учитываются ли сведения об островах тепла при застройке городов, прокладывании дорог?
— Я думаю, что у нас эта информация никак не влияет на принятие решений. В некоторых других странах, там, где острова тепла могут представлять опасность, с дополнительным ростом температуры пытаются бороться. Есть проекты белого асфальта, белых крыш, зеленых крыш, чтобы уменьшить нагрев этих искусственных поверхностей. Чем больше зеленых зон в городе, тем слабее остров тепла в целом. Поэтому важно не сокращать площадь зеленых насаждений.
— Насколько велик вклад островов тепла в изменение климата?
— В масштабе регионального климата эффект, конечно, заметный. Но в глобальном масштабе он пока что невелик. Города занимают лишь около 2% поверхности планеты. В них живет примерно половина населения земли, но места они занимают мало.
Город — это просто теплое шершавое пятно на теле планеты.
— То есть, пока бороться с островами тепла не стоит?
— В странах с жарким климатом есть такая необходимость. В целом, такие решения зависят от географического расположения. Не везде с островами тепла борются и не везде это явление такое опасное. И не везде борьба приносит какой-то результат.
В Южной Корее даже открыли одну городскую реку, которая была закрыта в течение многих десятилетий, поверх нее в центре города шла магистральная дорога. Дорогу перенесли, потратили, наверное, сотни миллионов долларов. Думали, что это сильно охладит местность, а оказалось, что эффект охлаждения очень слабый. Потому что влияние открытой воды, как и зеленых зон, зачастую очень локальное и проявляется в пределах лишь нескольких десятков метров по обе стороны от ее берегов.