Учёные СФУ смоделировали уровень комфорта городской среды в условиях антропогенного загрязнения. Они выяснили, как особенности застройки и расположение микрорайонов относительно возвышенностей влияют на формирование микроклимата, воздействующего на самочувствие пешеходов. Исследование проводилось с использованием микромасштабной численной модели атмосферы.
В условиях современной городской застройки специалисты отмечают изменения ветрового режима. Из-за возведения высотных жилых комплексов формируются области с опасно высокими скоростями ветра, а из-за уплотнённой застройки — с критически низкими. При таких скоростях рассеивание загрязняющих выбросов практически невозможно, и наличие источников загрязнения в этих областях может приводить к накоплению опасных для здоровья мелкодисперсных частиц и газообразных веществ.
Влияют на формирование микроклимата в районах города также и строительные материалы сооружений и дорог: многие покрытия накапливают энергию солнечного света и тем самым нарушают естественный тепловой баланс, создавая эффект «городского острова тепла». Более того, этот эффект усиливается всевозможными антропогенными тепловыми источниками. Высокие температуры и низкие скорости ветра (особенно весной и летом) негативно влияют на организм человека, увеличивая риск теплового удара.
«Чтобы изучить, как именно природные факторы в сочетании с антропогенными влияют на комфорт пешеходов, на их самочувствие и жизнедеятельность в условиях мегаполиса, мы создали микромасштабную численную модель атмосферы городской среды, в которую интегрированы уравнения температурных и сезонных индексов. Эта модель разрабатывается научным коллективом СФУ совместно с институтом теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН. Создан программный модуль „SigmaEco“ на базе программного комплекса „SigmaFlow“. В этом исследовании продемонстрированы возможности нашей численной модели на примере моделирования условий внешней среды на реальном объекте — городской застройке Красноярска», — рассказала соавтор исследования, младший научный сотрудник лаборатории физико-химических технологий разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов СФУ Виктория Мешкова.
По словам учёных, для определения уровня комфорта жителей города нужны критерии оценок, которые позволят ранжировать условия по степени их воздействия на организм. Это, например, различные биоклиматические индексы, которые описывают действие температуры, ветра и других внешних факторов. Учёные выбрали самые оптимальные показатели и интегрировали их в программу. При необходимости эти количественные оценки можно перевести в балльную систему.
Расчёты показали, что определяющие факторы для формирования микроклимата района — это именно морфология застройки и рельеф местности. Это значит, что даже в границах одного города, где природные условия и состояние окружающей среды в целом похожи, сложная структура современных микрорайонов и их застройка формируют индивидуальные условия в каждом из них.
«Помимо природных условий, естественно, на самочувствие людей влияет автотранспорт, теплоэлектростанции, промышленные объекты различного назначения. Если говорить о городской застройке, то тут ключевую роль играет именно организация жилого комплекса: как задания расположены по отношению друг к другу, какая их геометрическая форма и этажность. Эти параметры будут формировать разные ветровые зоны и определять процессы рассеивания загрязняющих веществ», — продолжила Виктория Мешкова.
Исследователи полагают, что их разработка будет востребована среди представителей строительных компаний, так как она помогает прогнозировать внешнюю среду и микроклимат современных ЖК. Программа позволит уже на предпроектной стадии выполнять всестороннюю оценку жилых микрорайонов с точки зрения их экологической безопасности и комфорта для горожан — повысится эффективность планирования и развития городского пространства мегаполисов.
Поскольку климат является определяющим в этой области исследования, для качественного прогнозирования нужно выбрать правильные параметры внешней среды: скорость ветра, направление, температуру. Такие данные можно получать путём статистической обработки метеоданных станций климатического мониторинга. Этим вопросом учёные намерены заняться в ближайшее время.
«Необходима только геометрия жилого комплекса, его месторасположение и наш программный комплекс. Выполнив расчёты, сможем дать оперативную комплексную оценку по уровню комфортности для людей того, что будет в итоге построено», — объяснили исследователи.
