Городскому комфорту на открытом воздухе на протяжении многих лет уделяется значительное внимание из-за различных экологических проблем, вызванных быстрой урбанизацией. Решающей характеристикой, оказывающей сильное влияние на городской климат, является городской дизайн, поэтому понимание оптимального городского ландшафта является одним из ключевых вопросов городской климатологии.

В рамках исследования влияния сложного рельефа на теплообмен в городской черте ученые ИМСС УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН) провели лабораторное моделирование процессов теплопередачи в идеализированных условиях городского ландшафта. В качестве экспериментальной модели был использован трехмерный макет центральной части города Перми (площадь пять квадратных километров) в масштабе 1:4000.

Основное внимание было уделено временной зависимости температуры поверхности от плотности застройки и рельефа поверхности в процессе её охлаждения. Были выявлены две стадии охлаждения, а именно: относительно короткий период быстрого охлаждения и длительный период релаксации. На основе корреляционного анализа было показано, что увеличение количества зданий оказывает существенное влияние на быструю стадию процесса охлаждения. Открытые участки (свободные от зданий) характеризуются более низкой температурой по сравнению с районами с высокой плотностью застройки. Здания накапливают тепло и обеспечивают локальный тепловой максимум.

Исследования также показали, что покрытые травой площади, посаженные деревья и искусственные озера могут снизить теплоемкость городов и улучшить тепловые условия. Важную роль играют и мелкомасштабные особенности уличной архитектуры (форма крыши, размеры здания и конфигурация здания с подветренной стороны). Таким образом, можно сделать вывод, что городской дизайн важен как для улучшения комфорта на открытом воздухе, так и качества воздуха.

Евграфова Анна Валерьевна - кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории физической гидродинамики ИМСС УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН):

«Одной из главных целей стратегии оптимальной городской структуры является предотвращение образования экстремальных температур или сокращение продолжительности их существования. Проблема довольно сложная, поскольку существуют различные факторы, которые могут оказать существенное влияние на городской климат. Численное моделирование с достаточным пространственным разрешением требует очень высокой вычислительной мощности, полномасштабные полевые измерения также требуют огромных ресурсов, спутниковые наблюдения имеют сильные ограничения. Другим перспективным подходом является экспериментальное моделирование. Контролируемые, воспроизводимые лабораторные эксперименты в идеализированной постановке могут предоставить ценную информацию об основных, надежных характеристиках процессов тепло- и массообмена в городском масштабе».

Статья сотрудников ИМСС УрО РАН А.В. Евграфовой и А.Н. Сухановского «Impact of complex relief on heat transfer in urban area» была опубликована в журнале «Urban Climate».