Локальный набор атмосферных условий, которые существенно отличаются от окружающей местности
Микроклимат (или микроклимат ) — это локальный набор атмосферных условий, которые отличаются от окружающих территорий, часто незначительно, но иногда существенно. Термин может относиться к областям размером от нескольких квадратных метров или меньше (например , клумба , под камнем или пещера) или размером во много квадратных километров. Поскольку климат является статистическим , что подразумевает пространственное и временное изменение средних значений описываемых параметров , микроклиматы определяются как статистически различные условия, которые возникают и/или сохраняются в пределах региона. Микроклиматы можно найти в большинстве мест, но они наиболее выражены в топографически динамических зонах, таких как горные районы, острова и прибрежные районы. [1]
Микроклимат существует, например, вблизи водоемов, которые могут охлаждать местную атмосферу, или в густонаселенных городских районах, где кирпич , бетон и асфальт поглощают солнечную энергию, нагреваются и повторно излучают это тепло в окружающий воздух: в результате городской тепловой остров (ГТО) представляет собой своего рода микроклимат, который дополнительно обусловлен относительной скудностью растительности . [2]
Фон
Термин «микроклимат» впервые появился в 1950-х годах в таких публикациях, как « Климат в миниатюре: исследование микроклиматической среды» (Томас Бедфорд Франклин, 1955). [3]
Примеры микроклиматов
Территория в развитом промышленном парке может значительно отличаться от лесистого парка поблизости, поскольку естественная флора в парках поглощает свет и тепло в листьях, которые крыша здания или парковка просто излучает обратно в воздух. Сторонники солнечной энергии утверждают, что широкое использование солнечного сбора может смягчить перегрев городской среды, поглощая солнечный свет и заставляя его работать вместо нагревания внешних поверхностных объектов. [4]
Микроклимат может предложить возможность в качестве небольшого региона выращивания для культур, которые не могут процветать в более обширной области; эта концепция часто используется в пермакультуре, практикуемой в северном умеренном климате. Микроклимат может быть использован в интересах садоводов, которые тщательно выбирают и размещают свои растения. Города часто повышают среднюю температуру за счет зонирования , а защищенное положение может уменьшить суровость зимы. Однако озеленение на крыше подвергает растения более экстремальным температурам как летом, так и зимой.
В городской местности высокие здания создают свой собственный микроклимат, как затеняя большие площади, так и направляя сильные ветры к уровню земли. Воздействие ветра вокруг высоких зданий оценивается как часть исследования микроклимата.
Микроклимат может также относиться к специально созданным средам, таким как в комнате или другом замкнутом пространстве. [5] Микроклимат обычно создается и тщательно поддерживается в музейных экспозициях и хранилищах. Это может быть сделано с помощью пассивных методов, таких как силикагель , или с помощью активных устройств контроля микроклимата.
Обычно, если внутренние районы имеют влажный континентальный климат , прибрежные районы остаются намного мягче в зимние месяцы, в отличие от более жаркого лета. Это касается таких мест, как Британская Колумбия , где в Ванкувере влажная океаническая зима с редкими заморозками, но внутренние районы, которые в среднем на несколько градусов теплее летом, имеют холодные и снежные зимы.
Источники и факторы влияния на микроклимат
Два основных параметра для определения микроклимата в определенной области — это температура и влажность . Источник падения температуры и/или влажности может быть отнесен к различным источникам или влияниям. Часто микроклимат формируется конгломератом различных влияний и является предметом микромасштабной метеорологии .
Бассейн с холодным воздухом
Примерами эффекта бассейна холодного воздуха (CAP) являются провал Гштетнеральм в Австрии (самая низкая зарегистрированная температура −53 °C (−63 °F)) [6] и Питер Синкс в США. Основным критерием скорости ветра для создания проникновения теплого воздушного потока в CAP является следующее:
Наличие вечной мерзлоты близко к поверхности в кратере создает уникальную микроклиматическую среду. [8]
Пещеры
Пещеры являются важными геологическими образованиями, которые могут вмещать уникальные и деликатные геологические/биологические среды. Подавляющее большинство обнаруженных пещер состоят из карбонатов кальция, таких как известняк . В этих средах растворения находят дом многие виды флоры и фауны. Смесь содержания воды в атмосфере пещеры, давления воздуха, геохимии скальной породы пещеры, а также отходов этих видов могут объединяться, чтобы создавать уникальные микроклиматы в пещерных системах. [9]
Спелеогенетический эффект — это наблюдаемый и изучаемый процесс циркуляции воздуха в пещерных средах, вызванный конвекцией. В фреатических условиях поверхности пещер подвергаются воздействию замкнутого воздуха (в отличие от погруженных и взаимодействующих с водой из грунтовых вод в условиях аэрации ). Этот воздух циркулирует в частицах воды, которые конденсируются на стенах пещер и образованиях, таких как спелеотемы . Было обнаружено, что эта конденсирующаяся вода способствует эрозии стен пещер и формированию морфологических особенностей. Некоторые примеры этого можно найти в известняковых стенах Гротта Джусти ; термальной пещеры недалеко от Монсуммано , Лукка, Италия. Любой процесс, который приводит к увеличению или уменьшению химических/физических процессов, впоследствии повлияет на окружающую среду в этой системе. Плотность воздуха в пещерах, которая напрямую связана с процессами конвекции, определяется температурой воздуха, влажностью и давлением. В закрытых пещерных средах внедрение бактерий, водорослей, растений, животных или вмешательство человека может изменить любой из этих факторов, тем самым изменяя микросреду внутри пещеры. [9] В мире существует более 750 пещер, которые доступны для посещения людьми. Постоянное движение людей через эти пещерные среды может иметь негативное влияние на микроклимат, а также на геологические и археологические находки. Факторы, которые способствуют ухудшению этих сред, включают близлежащую вырубку лесов, сельскохозяйственные работы, эксплуатацию водных ресурсов, добычу полезных ископаемых и туристические операции. [10]
Спелеогенетический эффект обычных пещер, как правило, показывает медленную циркуляцию воздуха. В уникальных условиях, где присутствуют кислоты, эффекты эрозии и изменения микросреды могут быть резко усилены. Одним из примеров является эффект присутствия сероводородной кислоты ( H 2 S ). Когда окисленная сероводородная кислота химически изменяется в серную кислоту ( H 2 SO 4 ), эта кислота начинает реагировать с карбонатом кальция с гораздо большей скоростью. Вода, участвующая в этой реакции, как правило, имеет высокий pH 3, что делает воду почти непригодной для жизни многих бактерий и водорослей. Пример этого можно найти в пещере Гротта Гранде дель Венто в Анконе, Италия . [9]
Микроклимат растений
Как отметил Рудольф Гейгер в своей книге [11], не только климат влияет на живые растения, но и противоположный эффект взаимодействия растений с окружающей средой также может иметь место, и он известен как растительный климат . Этот эффект имеет важные последствия для лесов в центре континента; действительно, если бы леса не создавали свои собственные облака и водный цикл с их эффективной эвапотранспирационной активностью, не было бы леса вдали от побережий, [12] поскольку статистически, без какого-либо другого влияния, количество осадков уменьшалось бы от побережья к внутренним районам. Посадка деревьев для борьбы с засухой также была предложена в контексте лесонасаждения . [13]
Плотины
Искусственные водоемы, как и естественные, создают микроклимат и часто влияют также на макроскопический климат.
Склоны
Другим фактором, способствующим микроклимату, является уклон или аспект местности. Склоны, обращенные на юг, в Северном полушарии и склоны, обращенные на север, в Южном полушарии подвергаются большему воздействию прямых солнечных лучей , чем противоположные склоны, и поэтому теплее в течение более длительных периодов времени, что обеспечивает склону более теплый микроклимат, чем области вокруг склона. Самая низкая часть долины иногда может замерзнуть раньше или сильнее, чем близлежащее место наверху, потому что холодный воздух опускается, иссушающий бриз может не достичь самого нижнего дна, а влажность задерживается и выпадает в осадок , а затем замерзает .
Типы почв
Тип почвы, встречающейся в регионе, также может влиять на микроклимат. Например, почвы, богатые глиной, могут действовать как мостовая, смягчая температуру вблизи земли. С другой стороны, если в почве много воздушных карманов, то тепло может удерживаться под верхним слоем почвы, что приводит к увеличению вероятности заморозков на уровне земли. [14]
Города и регионы, известные своим микроклиматом
Америка
Северная Калифорния выше залива также хорошо известна своим микроклиматом со значительными перепадами температур. [ необходима цитата ] На побережье обычно дневные температуры составляют 17 и 19 °C (63 и 66 °F) в летние месяцы вдоль этой береговой линии, но в городах, расположенных недалеко от океана, таких как Лейкпорт , в обычный летний день может быть жарко до 34 °C (93 °F), несмотря на то, что они находятся всего в 40 милях (64 км) от побережья. Даже на таком севере, как долина реки Кламат вокруг 41-й параллели северной широты между Уиллоу-Крик и Эврикой, в среднем наблюдаются такие температуры, что является чрезвычайно жарким для таких северных районов. На этой параллели температура на побережье настолько прохладна, что Уиллоу-Крик побивает абсолютный рекорд температуры Эврики в среднем 79 раз в год. И это несмотря на то, что районы находятся менее чем в 50 милях (80 км) друг от друга.
Сан-Франциско — город с различными микроклиматами. Из-за разнообразной топографии города и влияния преобладающего летнего морского слоя погодные условия могут различаться на целых 9 °F (5 °C) от квартала к кварталу и на целых 30 °F (17 °C) между прибрежным туманным поясом и островом тепла в центре города. Например, район Ноэ-Вэлли обычно теплее и солнечнее соседних районов, поскольку окружающие холмы блокируют часть прохладного тумана с Тихого океана.
Регион в целом, известный как район залива Сан-Франциско , может иметь широкий диапазон экстремальных температур. В бассейнах и долинах, прилегающих к побережью, климат подвержен большим колебаниям на коротких расстояниях в результате влияния топографии на циркуляцию морского воздуха. Район залива Сан-Франциско предлагает множество разновидностей климата в радиусе нескольких миль. Например, в районе залива средняя максимальная температура в июле составляет около 64 °F (18 °C) в заливе Half Moon на побережье, 87 °F (31 °C) в Уолнат-Крик всего в 25 милях (40 км) от побережья и 95 °F (35 °C) в Трейси , всего в 50 милях (80 км) от побережья. [15]
Районы Лос-Анджелеса и Сан-Диего также подвержены явлениям, типичным для микроклимата. [16] [17] Температура может варьироваться до 36 °F (20 °C)) между внутренними районами и побережьем, с температурным градиентом более одного градуса на милю (1,6 км) от побережья вглубь страны. Холмы и горы также могут блокировать прибрежные воздушные массы. Долина Сан-Фернандо обычно намного теплее летом, чем большая часть Лос-Анджелеса, потому что горы Санта-Моника обычно блокируют прохладные океанские бризы и туман. В Южной Калифорнии также есть погодное явление, называемое « июньским мраком » или «майским серым», которое иногда дает пасмурное или туманное небо утром на побережье, но обычно дает солнечное небо к полудню в конце весны и начале лета.
Большой остров Гавайев также известен своим микроклиматом [18], так как в Каилуа-Коне и Хило, Гавайи , выпадает 18 дюймов (460 мм) и 127 дюймов (3200 мм) осадков в год соответственно, несмотря на то, что они находятся всего в 60 милях (97 км) друг от друга.
Калгари, Альберта , также известен своим микроклиматом. [ необходима цитата ] Особенно заметны различия между центром города и речной долиной/поймой и районами на западе и севере. Это в значительной степени связано с разницей высот в пределах границ города более 1000 футов (300 м), но также может быть отчасти связано с воздействием сезонных чинуков . [19]
Галифакс, Новая Шотландия , также имеет многочисленные микроклиматы. [ необходима цитата ] Прибрежные температуры и погодные условия могут значительно отличаться от районов, расположенных всего в 5–15 км (3,1–9,3 мили) от побережья. Это справедливо для всех сезонов. Различные высоты обычны для всего города, и даже возможно испытать несколько микроклиматов, путешествуя по одному шоссе из-за этих меняющихся высот.
Ванкувер и его метрополия также имеют множество микроклиматов. [20] Северный Ванкувер и другие регионы, расположенные на склонах гор, получают в среднем более 2000 миллиметров (79 дюймов) осадков в год, в то время как другие регионы на юге получают около 1000 миллиметров (39 дюймов), хотя они находятся менее чем в 40 километрах (25 миль) от него. Температура в долине Фрейзер внутри страны может быть на 10 °C (18 °F) теплее, чем на побережье, в то время как зимой там на несколько градусов холоднее.
Чесапикский залив также известен своим субтропическим микроклиматом. [21] Он наиболее примечателен своим мягким климатическим воздействием на район к востоку и западу от низменностей Мэриленда и Делмарвы. Наличие более 64 000 квадратных миль (170 000 км 2 ) воды; (большая часть которой представляет собой смесь пресной и соленой воды) создает более высокие уровни влажности и тепла в весенние и летние месяцы. Примером этого эффекта является выживание субтропических пальм и растений, таких как водяные гиацинты [22] в этом районе. [23] [21]
Нью-Йорк и его окрестности метрополитена характеризуются обширным городским островом тепла и влиянием Атлантического океана. Эти факторы приводят к тому, что он является самым северным крупным городом в США, который Кеппен описывает как влажный субтропический , при этом город находится в зонах 7a/7b/8a USDA, по сравнению с близлежащими городами к югу от него, которые имеют более низкие зоны.
Европа
Регион Тичино в Швейцарии имеет микроклимат, в котором могут расти пальмы и банановые деревья. [25]
Гран-Канарию называют «Континентом в миниатюре» за ее богатое разнообразие микроклимата. [26]
Тенерифе известен своим большим разнообразием микроклимата. [27]
Стамбул демонстрирует множество различных микроклиматов из-за его холмистого рельефа и морского влияния. [28] В пределах города средние летние температуры колеблются от 20 до 24 °C (68–75 °F) в зависимости от близости к Черному морю , с более значительными различиями в определенные дни. Количество осадков также сильно варьируется из-за дождевой тени холмов в Стамбуле, от около 600 миллиметров (24 дюйма) на южной окраине во Флорие до 1200 миллиметров (47 дюймов) на северной окраине в Бахчекёе . [29] Кроме того, в то время как сам город находится в зонах морозостойкости USDA 9a–9b, его внутренние пригороды лежат в зоне 8b с изолированными очагами зоны 8a, ограничивая выращивание морозостойких субтропических растений побережьями. [30]
Лидс , расположенный в Йоркшире, Англия, известен своим многообразием микроклиматов из-за множества долин, окружающих центр города. [ необходима цитата ]
Центральное западное побережье Португалии, подобно Калифорнии, имеет огромные различия в летних температурах по сравнению с окружающими внутренними регионами. Менее чем в 60 км (37 миль) средние дневные летние температуры могут варьироваться в пределах до 10 градусов по Цельсию/18 градусов по Фаренгейту, от 21 °C (70 °F) в Пенише или Сан-Педру-ди-Моэле до около 31 °C (88 °F) в Сантарене или Томаре . Это явление вызвано местным подъемом глубинных вод , создаваемым северными ветрами Нортада . [31]
Прибрежные районы Андалусии в Испании имеют свой микроклимат. [ требуется ссылка ] Дальше на север вдоль побережья, в Кадисе , средняя летняя температура составляет 27 °C (81 °F) с теплыми ночами, в то время как в соседнем Херес-де-ла-Фронтера летние максимумы составляют 33 °C (91 °F), а в районах, расположенных севернее, таких как Севилья , еще жарче.
Сорана , коммуна в итальянской долине Пеша, микроклимат которой считается идеальным для выращивания фасоли сорта Сорана . [32]
Район Ницца ( Ницца ) во Франкфурте-на-Майне , Германия, представляет собой небольшую территорию на северном берегу реки Майн , где защищенность от ветра и солнечный свет, отражающийся от реки, создают средиземноморский климат и поддерживают один из крупнейших садов южноевропейских растений к северу от Альп. [33]
Азия и Океания
В Аммане , Иордания, есть примеры экстремального микроклимата, и почти в каждом районе своя погода. [34] Местные жители знают, что некоторые районы, такие как северные и западные пригороды, являются одними из самых холодных в городе и могут испытывать заморозки или снегопады, в то время как в других более теплых районах, таких как центр города, в то же время может быть гораздо более высокая температура.
В Сиднее , Австралия, микроклимат преобладает в теплые месяцы. [ требуется ссылка ] Внутри страны, в западных пригородах Сиднея , климат более сухой и значительно жарче, с температурой, как правило, около 3–7 °C (5–13 °F) над центральным деловым районом Сиднея и восточными пригородами (побережьем), поскольку морские бризы не проникают дальше вглубь страны. Летом средняя температура на побережье составляет 25,9 °C (78,6 °F), в то время как внутри страны она колеблется от 28 до 30 °C (82 и 86 °F) в зависимости от пригорода. [35] [36] В экстремальных случаях на побережье температура будет составлять 24 °C (75 °F), в то время как пригород в 20 км (12,43 мили)) вглубь страны будет запекаться при 36 °C (97 °F) жары. Однако зимние минимумы на Западе примерно на 3–5 °C (5–9 °F) прохладнее, чем в прибрежных пригородах, и могут обеспечить умеренные или умеренные заморозки. [37] В пределах города и его окрестностей количество осадков варьируется от примерно 682,5 мм (26,87 дюйма) на крайнем западе до 1213,8 мм (47,79 дюйма) в Обсерватории-Хилл (на востоке или побережье). [38]
^ Эллис, К.Дж.; Итон, С. (2021). «Микроклимат играет ключевую роль в пространственном планировании лесов в условиях изменения климата: цианолишайники в умеренных тропических лесах». Global Change Biology . 27 (9): 1915–1926. Bibcode : 2021GCBio..27.1915E. doi : 10.1111/gcb.15514. PMID 33421251. S2CID 231437285.
↑ Камю, Джон (12 ноября 2017 г.). «6 примеров городского микроклимата». Сотога. Архивировано из оригинала 2 сентября 2023 г.
^ Томас Бедфорд Франклин (2013). Климат в миниатюре: исследование микроклимата и окружающей среды . Literary Licensing, LLC. ASIN B00T3N7MTW.
^ Пизелло, Анна Лаура; Салиари, Мария; Василакопулу, Константина; Хадад, Шамила; Сантамоурис, Маттеос (2018). «Столкновение с городским перегревом: последние разработки. Потенциал смягчения и чувствительность основных технологий». Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment . 7 (4): e294. Bibcode : 2018WIREE...7E.294P. doi : 10.1002/wene.294. ISSN 2041-840X. S2CID 134267596.
^ "Микроклима - Определение - Wissenswertes" . wetter-freizeit.com .
^ J. Racovec et al. Турбулентное рассеивание холодного воздушного бассейна в бассейне: сравнение наблюдаемого и моделируемого развития. Meteorol. Atmos. Phys. 79, 195–213 (2002).
^ "Вечная мерзлота на Гавайях". NASA Astrobiology Institute . 2010. Архивировано из оригинала 2014-12-17.
^ abc Dredge, Jonathan & Fairchild, Ian & Harrison, Roy & Fernandez-Cortes, Angel & Sanchez-Moral, S. & Jurado, Valme & Gunn, John & Smith, Andrew & Spötl, Christoph & Mattey, David & Wynn, Peter & Grassineau, Nathalie. (2013). Пещерные аэрозоли: распределение и вклад в геохимию спелеотем. Quaternary Science Reviews. 63. 23–41. 10.1016/j.quascirev.2012.11.016
^ Ойос, М., Солер, В., Каньяверас, Х. и др. Микроклиматическая характеристика карстовой пещеры. Влияние человека на параметры микросреды доисторической пещеры с наскальным искусством (пещера Кандамо, северная Испания). Environmental Geology 33, 231–242 (1998). https://doi.org/10.1007/s002540050242
^ Р. Гейгер. Климат у поверхности Земли. Издательство Гарвардского университета, 1957.
^ Шейл, Дуглас; Мурдиярсо, Дэниел (2009-04-01). «Как леса привлекают дождь: исследование новой гипотезы». BioScience . 59 (4): 341–347. doi : 10.1525/bio.2009.59.4.12 . ISSN 0006-3568. S2CID 85905766. Архивировано из оригинала 24 марта 2024 г. – через Oxford Academic.
^ Эванс, Кейт (2012-07-23). «Сделай так, чтобы пошел дождь: посадка лесов может помочь регионам, пострадавшим от засухи». Новости лесного хозяйства CIFOR-ICRAF . Получено 09.02.2020 .
^ "Микроклимат". Садоводческие ресурсы, Корнелльский университет . Архивировано из оригинала 2 августа 2016 г.
^ Кеннет Чан. «Министерство охраны окружающей среды Канады разделяет Метро Ванкувер на 5 подзон прогноза погоды». DH News Vancouver . Получено 21 марта 2020 г.
^ ab Junko, Morimoto; Helena, Voinov; A., Wilson, Matthew; Robert, Costanza (14 июля 2017 г.). «Оценка биоразнообразия водораздела: эмпирическое исследование Чесапикского залива в Мэриленде, США». Журнал географической информации и анализа решений .{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
^ "Learn – Расширение Мэрилендского университета". extension.umd.edu .
^ «Больше, чем просто залив».
^ Муньос Реболледо, М. (2011). Paisajes del agua и Trayectorias del Arraigo в чилийской Патагонии. КА. Сьюдад-и-Аркитектура , (147), 44-49.
^ «Где пальмы растут на пальце Швейцарии». The St Kitts & Nevis Observer . 4 декабря 2020 г.
↑ Энди Моссак (1 июня 2013 г.). «Гран-Канария, континент в миниатюре». Trip Reporter .
^ «Сравнение среднегодовых осадков, среднегодовых осадков в координатной сетке и данных станций: пример из Стамбула, Турция Йыллык Орталама Гридленмиш Ягыш Вериси ве Истасион Ягыш Верисинин Каршилаштырылмасы, Стамбул Орнеги - УСТАОГЛУ - Мармара Кографья Дергиси». marmara.edu.tr . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 12 февраля 2016 г.
^ «İstanbul Bölge Müdürlüğü'ne Baglı İstasyonlarda Ölçülen Ekstrem Değerler» [Экстремальные значения, измеренные в Региональном управлении Стамбула] (PDF) (на турецком языке). Государственная метеорологическая служба Турции. Архивировано из оригинала (PDF) 24 мая 2011 года . Проверено 27 июля 2010 г.
^ "Bitki Soğuğa ve Sıcağa Dayanıklılık" . www.mgm.gov.tr. Проверено 28 апреля 2021 г.
^ «Прибрежные туманы, климат центрального литораля» (на европейском португальском языке). bestweather.org. 6 июля 2020 г. Получено 10 июля 2021 г.
^ Ван Каенегем, Уильям; Клири, Джен (2017-03-27). Важность места: географические указания как инструмент местного и регионального развития . Хам, Швейцария. стр. 266. ISBN978-3-319-53073-4. OCLC 980874944.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
^ "Ницца". Штадт Франкфурт-на-Майне . Проверено 24 ноября 2023 г.
^ Поттер, Роберт Б.; Хадиджа Дармам; Насим Бархам; Стивен Нортклифф (2008). «Постоянно растущий Амман, Иордания: расширение городов, социальная поляризация и современные проблемы городского планирования» (PDF) . Habitat International . 33 . www.journals.elsevier.com/habitat-international: 81–92. doi :10.1016/j.habitatint.2008.05.005 . Получено 2014-02-02 .
^ "Международный аэропорт Сидней/Кингсфорд-Смит". Статистика климата для австралийских населенных пунктов . Бюро метеорологии . Получено 27 августа 2014 г.
^ "Penrith". Статистика климата для австралийских местностей . Бюро метеорологии . Получено 19 января 2014 г.
^ «Климат Сиднея». www.livingin-australia.com .
^ "Badgerys Creek AWS". Климатическая статистика для австралийских местоположений . Бюро метеорологии . Получено 19 января 2014 г.
Внешние ссылки
Найдите понятие «микроклимат» в Викисловаре, бесплатном словаре.
Тенденции в управлении микроклиматом музейных витрин