Такая оценка поможет заранее провести всестороннюю проверку, как топология будущего микрорайона (расположение относительно возвышенностей и других строений) будет влиять на его микроклимат, чтобы эффективнее планировать и развивать городское пространство мегаполисов.
Чтобы построить такую модель, ученые использовали микромасштабную численную модель атмосферы в районе Красноярска.
Ветровой режим современной жилой городской застройки зависит от расположения высотных жилых комплексов, которые возводятся в спальных микрорайонах. При этом их строительство ведется без учета того, что их этажность, форма зданий и взаимное расположение могут создавать как области с опасно высокими скоростями ветра, так и зоны, где уплотненная застройка приводит к критически низким скоростям ветра.
В последнем случае не происходит рассеивания промышленных и автомобильных выбросов, а также дыма котельных и других источников загрязнения воздуха, что в конечном итоге может привести к скапливанию в такой зоне опасных для здоровья частиц и газов.
Кроме того, микроклимат в жилом комплексе зависит и от материалов фасадов зданий и сооружений, а также дорожного полотна — некоторые покрытия могут изменять естественный тепловой баланс, накапливая энергию солнечного света и различных антропогенных источников тепла.
Высокие температуры в совокупности с низкими скоростями ветра (особенно в теплый сезон) могут отрицательно сказываться на здоровье человека, создавая риск теплового удара.
Участница исследования, младший научный сотрудник лаборатории физико-химических технологий разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов СФУ Виктория Мешкова рассказала о проекте:
«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».
Ученые создали на базе программного комплекса SigmaFlow программный модуль SigmaEco. После чего провели исследование возможностей созданной численной модели на примере моделирования условий внешней среды городской застройки Красноярска.
Результаты исследования модели были представлены в статье «Современные подходы к изучению уровня комфорта пешеходов в городской застройке», опубликованной в сборнике материалов VII Международной научной конференции «Города нового времени: СТЕКЛО» (REC-2023), E3S Web of Conferences 435.
Чтобы вычислить уровень комфорта жителей города, необходимы критерии оценок, позволяющие ранжировать условия жизни по степени их воздействия на организм. Такими критериями в модели выступают различные биоклиматические индексы, описывающие воздействие на человека внешних факторов, таких как температура, сила ветра и др.
Выбрав оптимальные для комфортного самочувствия показатели, ученые интегрировали их в свою программу. Результаты расчетов показали, что определяющими факторами для формирования микроклиматических условий района выступают именно структура застройки и рельеф местности.
«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», — уточнила Виктория Мешкова.
Исследователи считают, что их модель пригодится проектно-строительным организациям для прогноза воздействия внешней среды на микроклимат будущих и соседних с ними жилых комплексов.
Качественное прогнозирование в этом случае требует правильного выбора параметров внешней среды: скорости ветров, их преобладающее направление, температура. Все эти данные можно получить из метеоданных различных станций климатического мониторинга. Разработкой соответствующей методики ученые займутся в ближайшее время.
«Необходима только геометрия жилого комплекса, его месторасположение и наш программный комплекс. Выполнив расчеты, сможем дать оперативную комплексную оценку по уровню комфортности для людей того, что будет в итоге построено», — пояснили разработчики SigmaEco.
