Последовательная экологическая и социально-экономическая оценка воздействий всех этапов производства и потребления материальной продукции. Антропогенное воздействие города Челябинска. Форма границ городского острова тепла. Аномалия приземного ветра.
Проблемы экологического нормирования, описанные выше, формально решаются введением индекса экологической опасности [2], где социально-экономическая составляющая природноантропогенной системы учитывается через отношения воздействия землеемкости, ресурсоемкости и отходности (ЗРО) объекта к текущей доходности производства, а в весовых функциях а, в, у параметризуется значимость этих воздействий на природную среду. Эта система проявляется на фоне «невозмущенных» параметров окружающей среды как пространственно-временная мезо-климатическая аномалия, образующая своего рода «остров», который имеет динамические границы подобно циркуляциям в атмосфере или океане. Предполагается, что роль антропогенных факторов может быть выявлена в процессе детализации «жизненного цикла природноантропогенной системы»: выделении долговременных тенденций и короткопериодной изменчивости компонент аномалии, - что сопровождается инвентаризацией потенциальных природных и антропогенных воздействий. Возникновение так называемых островов тепла над городами, когда воздух в городской застройке становится теплее, чем в окружающей сельской местности [12], является одним из наиболее доказанных примеров существования природноантропогенной системы. В целом при сохранении сезонного температурного режима средние контрасты между городом и пригородом, наибольшие зимой, составляют ~ 2 °С и уменьшаются до 0,6 °С к лету (рис.Однако в процесс организации природноантропогенной системы кроме природных компонент (участка земной коры с присущим ему рельефом, приземным слоем атмосферы, поверхностными, например озеро Смолино, и подземными водами, почвами, растительными сообществами и др.) на равных включаются техногенные объекты и социальные процессы. Представление о природноантропогенной системе возможно получить только в процессе исследования ее жизненного цикла: пространственно-временной эволюции природных и антропогенных компонент системы и связей между ними. Одним из признаков природноантропогенной системы Челябинска, выделяющей ее на фоне природной и техногенной среды, является городская мезомасштабная термодинамическая аномалия. Интенсивность потепления в городе увеличивается до нескольких градусов в холодные периоды, что, очевидно, связано с увеличением выбросов водяного пара и теплового потока от нагретых поверхностей. Повышенные концентрации загрязняющих веществ в ночное время могут объясняться тем, что а) вклад автотранспорта в загрязнение не превышает 50 %; б) промышленные выбросы усиливаются в ночное время; в) существующий остров тепла обостряется, и наблюдается подток загрязнений со промзоны в центр города.
Вывод
Понятие природноантропогенной системы по своей сути наиболее близко к географическому понятию о природно-территориальном комплексе. Однако в процесс организации природноантропогенной системы кроме природных компонент (участка земной коры с присущим ему рельефом, приземным слоем атмосферы, поверхностными, например озеро Смолино, и подземными водами, почвами, растительными сообществами и др.) на равных включаются техногенные объекты и социальные процессы.
Представление о природноантропогенной системе возможно получить только в процессе исследования ее жизненного цикла: пространственно-временной эволюции природных и антропогенных компонент системы и связей между ними. Об этом свидетельствуют результаты, рассмотренные выше.
Одним из признаков природноантропогенной системы Челябинска, выделяющей ее на фоне природной и техногенной среды, является городская мезомасштабная термодинамическая аномалия. Локальный остров тепла Челябинска по интенсивности сопоставим с климатическим потеплением. Интенсивность потепления в городе увеличивается до нескольких градусов в холодные периоды, что, очевидно, связано с увеличением выбросов водяного пара и теплового потока от нагретых поверхностей. В теплый период года температурные контрасты снижаются. Температурное поле неоднородно, заметно разделение острова тепла на два очага. Сезонная повторяемость направлений и скоростей ветра искажена местными циркуляциями. В центре города вдоль долины реки Миасс обнаруживаются область конвергенции приземного ветра, достигающая величин > 10-4 с-1, которая может влиять на перераспределение загрязнений в погранслое. Возможно образование центральной полосы загрязнений и выноса их на «экологически чистую» периферию города.
Анализ временной изменчивости концентраций формальдегида, оксида азота и серы показывает, что выбросы промышленных источников и автотранспорта не коррелируют во времени. Повышенные концентрации загрязняющих веществ в ночное время могут объясняться тем, что а) вклад автотранспорта в загрязнение не превышает 50 %; б) промышленные выбросы усиливаются в ночное время; в) существующий остров тепла обостряется, и наблюдается подток загрязнений со промзоны в центр города. Значительное увеличение концентраций загрязняющих веществ в субботу и понедельник в сравнении с серединой недели является, возможно, следствием того, что мониторинг и контроль выбросов в выходные дни отсутствует.
Исследование химизма атмосферных осадков показало, что индивидуальной особенностью города является высокое значение водородного показателя осадков, на два порядка превышающее природное. Сопоставление погодных условий наблюдения экстремально высоких и низких значений PH, а также сравнение тенденций к изменению этого показателя в городах - «аналогах» позволяет предположить, что причиной наблюдаемой аномалии являются выбросы твердого аэрозоля металлургическими производствами. Наличием значительных концентраций аэрозоля можно объяснить ряд особенностей в суточном и сезонном проявлении острова тепла. В частности, это может приводить к значительному уменьшению максимальных температур и повышению устойчивости по- гранслоя.
Анализ тенденций и короткопериодных колебаний уровня городского озера Смолино показывает, что воздействие города на поверхностные водоемы может быть комплексным: как непосредственно изза изменения стока с водосбора, так и изза локальной температурно-ветровой аномалии (возможно и влияние аэрозоля). Сделано предположение, что главным фактором долговременного повышения уровня озера Смолино является уменьшение интенсивности испарения изза продолжающегося снижения скоростей ветра, а застройка водосбора в 80-x годах XX века является причиной его скачкообразного повышения.
Изложенные выше результаты позволяют перейти к оценке значимости воздействий землеемкости, ресурсоемкости и отходности технологических циклов, включенных в природно-антропогенную систему.
Авторы выражают благодарность сотрудникам Челябинского и Курганского центров по гидрометеорологии и мониторингу среды за предоставленные данные.
Список литературы
1. Абдуллаев, С. М. Взаимодействие полей конвергенции приземного ветра с осадками из скоплений кучево-дождевых облаков / С. М. Абдуллаев, Н. А. Арская, 2. А. А. Желнин // Метеорология и гидрология. 1994. № 8. С. 33-38.
3. Абдуллаев, С. М. Модели экологической оценки и управление природопользованием / С. М. Абдуллаев // Вестн. Челяб. гос. ун-та. № 6. 2007. С. 7-20.
4. Абдуллаев, С. М. Вопросы интерпретации мониторинга кислотности дождя и снега в Челябинске / С. М. Абдуллаев, Н. П. Галышева, Т. А. Баймлер, А. В. Балина, Е. В. Смолина // Экологическая политика в обеспечении устойчивого развития Челябинской области : сб. Челябинск, 2005. С. 132-136.
5. Браславский, А. П. Нормы испарения с поверхности водохранилищ / А. П. Бро- славский, З. А. Викулина. Ленинград : Гидрометеоиздат, 1954. 212 с.
6. Вельтищева, Н. С. Параметризация притока солнечной радиации с учетом поглощения и рассеяния аэрозолей в локальных моделях прогноза метеовеличин /
7. Н. С. Вельтищева // Тр. Гидрометцентра СССР. 1986. Вып. 284. С. 43-53.
8. Гербурт-Гейбович, А. А. Мезомасштабное районирование по температуре и ветру Москвы и пригородов / А. А. Гербурт-Гейбович // Тр. Гидрометцентра СССР. Л. : Гидрометеоиздат, 1981. Вып. 233. С. 107-110.
9. Гридэл, Т. Е. Промышленная экология / Т. Е. Гридэл, Б. Р. Алленби. 2-е изд. : пер. с англ. / под ред. Э. В. Гирусова. М. : Юнити-Дана, 2004. 527 с.
10. Кадыров, Е. Н. Исследование неоднородности острова тепла в г. Нижний Новгород с помощью мобильного дистанционного измерителя профилей температуры атмосферы / А. Е. Колдаев, Е. А. Миллер, В. В. Соколов, М. Н. Хайкин // Метеорология и гидрология. 2007. № 2. С. 54-66.
11. Кадыров, Е. Н. Остров тепла в пограничном слое атмосферы над большим городом: новые результаты на основе дистанционных данных / Е. Н. Кодыров, И. Н. Кузнецова, Г. С. Голицин // Докл. РАН. 2002. Т. 385, № 4. С. 541-548.
12. Кондратьев, К. Я. Основные факторы формирования острова тепла в большом городе / К. Я. Кондратьев, Л. Т. Матвеев // Докл. РАН. 1999. Т. 367, № 2. С. 253-256.
13. Кораблева, Е. Г. Локальное и региональное потепление на Южном Урале / Е. Г. Кораблева // Вестн. Челяб. гос. ун-та. 2007. № 6. С. 56-65.
14. Ландсберг, Г. Е. Климат города / Г. Е. Ландсберг. Л. : Гидрометеоиздат, 1983. 248 с.
15. Мазин, И. П. Облака и облачная атмосфера : справ. / И. П. Мазин, А. Х. Хргиан // Л. : Гидрометеоиздат, 1989. 647 с.
16. Матвеев, Л. Т. Формирование и особенности острова тепла в большом городе / Л. Т. Матвеев, Ю. Л. Матвеев // Докл. РАН. 2000. Т. 370, № 2. С. 249-252.
17. Соколов, С. Б. О причинах повышения уровня воды в оз. Смолино / С. Б. Соколов // Водное хозяйство. 1999. № 1. С. 84-92.
18. Плохих, Н. А. Изучение загрязненности снежного покрова на территории г. Челябинска в течение зимы 2005-2006 гг. / Н. А. Плохих, И. В. Грачева // Управление экологии и природопользования администрации г. Челябинска : отчет НИР. Челябинск, 2006. 62 с.
19. Abdoulaev, S.M. A Rapid Transgression of Suburban Lake: Anthropogenic or Natural Causes? /С.М. Абдуллаев // XXX Ассамблея Европейского геофизического союза. Вена, 2006. EGU06, HS29, Р. 1-6.
20. Wallace, J. M. Atmospheric Science / J. M. Wallace, P. V. Hobbs // Academic Press. N. Y. ; London, 1977. 467 p.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
