Любому жителю мегаполиса известно, что в центре города всегда теплее, чем на окраинах, а на природе легче дышится, чем на улицах даже самого благополучного из городских районов.

Работа огромного количества автомобильных двигателей, заводов и электро- и теплостанций, отопительных и вентиляционных систем и другие антропогенные процессы приводят к выбросу в атмосферу большого количества тепла и газов. При этом здания, дороги и другие объекты городской инфраструктуры поглощают и повторно излучают солнечное тепло гораздо интенсивнее, чем природные ландшафты. Явление, которое получило название «тепловой остров», появилось и было описано задолго до нашего экологически неспокойного времени.

Эффект городского теплового острова (Urban Heat Island) был замечен и открыт в 1810-х годах британским ученым-метеорологом Люком Говардом.

Измеряя температуру в столице и ее окрестностях для описания в книге «Климат Лондона», будущий член Лондонского королевского общества по развитию знаний о природе заметил, что в городе значительно теплее в любое время года.

Ученые обнаружили, что повышенное тепловыделение даже нескольких городских районов может нагревать атмосферу удаленно, за тысячи километров от регионов повышенного выделения энергии.

Прогрессирующий рост городского населения и разрастание мегаполисов постоянно испытывают на прочность возможности природной среды.

В среднем в центре мегаполиса во все сезоны теплее, чем в области, на 2,5— 4,3 °С, а также теплее, чем на окраинах и в ближних сателлитах, на 2–2,8 °С. Наименьшая разница в температурах отмечается осенью — на 1–2 °С.

Учитывая сопутствующее им повышение содержания в воздухе оксида углерода, углекислого газа и аэрозольных выбросов, результатом такого взаимодействия, при определенных погодных условиях, становится температурная инверсия.

Часто это явление возникает в течение дня и становится более выраженным после захода солнца из-за медленной отдачи тепла объектами городской инфраструктуры.

Инверсия препятствует вертикальным перемещениям воздуха и рассеиванию загрязняющих веществ в атмосфере, что чревато образованием парникового эффекта или смога. В связи с этим над городом существенно меняется метеорологический фон, который может оказывать негативное влияние на здоровье.

Над выявлением температурной инверсии работают специальные службы Мосэкомониторинга. Разработанные в России уникальные метеорологические приборы — профилемеры МТР-5 позволяют получить данные о температуре воздуха на различных высотах.

Городские острова тепла образуются в результате нескольких факторов:

• Тепло, выделяемое в результате деятельности человека. Транспортные средства и промышленные объекты выделяют тепло в городскую среду.
• Городская геометрия. Высокие здания имеют большую площадь поверхности фасадов, которые поглощают солнечное излучение, что увеличивает интенсивность нагрева городских территорий. Плотно застроенные города, с множеством узких улиц и высотными зданиями, превращаются в «городские каньоны», которые блокируют естественные воздушные потоки, вызывающие охлаждающий эффект.
• Непроницаемые поверхности и искусственные материалы. Асфальтированные и гидроизолированные поверхности, такие как дороги, парковки, и темные крыши могут поглощать солнечное излучение, выделяя затем большое количество тепла. Кроме того, эти поверхности водонепроницаемы, и сток воды перенаправляется в систему ливневых вод, а не поглощается почвой, растениями или водоемами, которые помогают охладить территорию за счет испарения.
• Отработанное тепло. Механическое кондиционирование воздуха отводит тепло в окружающую среду вокруг здания, что напрямую усугубляет проблему.
• Уменьшение природных ландшафтов в черте города. Деревья, растительность и водоемы имеют свойство охлаждать воздух, создавая тень, выделяя влагу из листьев растений и испаряя воду с их поверхности. Над зеленым газоном в Москве температура воздуха на 4 °С ниже, чем над асфальтовым покрытием тротуара.
• Погода. Ясная и безветренная погода создает условия для наиболее выраженных проявлений эффекта теплового острова за счет максимального увеличения количества солнечной энергии и минимизации количества тепла, которое может уноситься ветром. И наоборот — сильные ветры и облачный покров подавляют образование островов тепла.
• География. Географические особенности местности и климата также могут влиять на эффект теплового острова. Например, близлежащие горы могут блокировать ветер, либо способствовать частым осадкам, которые очищают город.

На сегодняшний день в мире выработан стандартный набор мер и экологических стратегий, применение которых позволяет защитить город от эффекта локального перегрева.

• Деревья и растительность. Увеличение древесного и растительного покрова снижает температуру, обеспечивая тень и охлаждение за счет возвращения воды в атмосферу. Деревья и растительность также могут уменьшить сток ливневых вод и защитить почву от эрозии.
• Зеленые или прохладные крыши. Выращивание зеленых насаждений на крышах снижает температуру их поверхностей и окружающего воздуха и дает возможность более эффективного использования ливневых вод. Установка прохладной крыши, изготовленной из материалов или покрытий, отражающих солнечный свет, также снижает температуру в здании, повышает комфорт жителей и уменьшает потребность в электроэнергии.
• Прохладные тротуары. Использование для мощения улиц материалов, которые остаются более прохладными, чем обычный асфальт, не только охлаждает окружающий воздух, но также может уменьшить сток ливневой воды и улучшить видимость на дороге в ночное время суток.
• Разумное планирование. Рост урбанизированных территорий, пропорциональный росту городских парков и рекреационных зон, помогает защитить природную среду и делает урбанизированную более комфортной и пригодной для жизни.

Первая станция метеорологических наблюдений появилась в Москве при Межевом институте еще в 1853 году, но сравнительный анализ температур в городе и за его пределами стал постоянно вестись только с 1879 года, когда появились уже две таких станции.

Согласно истории метеонаблюдений остров тепла, сформировавшийся в центре Москвы к 1950-м годам, вплоть до конца XX века практически не менялся. Несмотря на интенсивный прирост городских территорий и численности населения, не росла его плотность — существенный фактор, оказывающий не меньшее влияние на формирование теплового острова, чем количество личных авто.

И несмотря на то, что у нас еще не слишком распространены зеленые крыши или покрытие ограждающих конструкций зданий краской на основе диоксида титана, москвичам определенно повезло с местом жительства.

Москва не относится к числу чрезмерно загрязненных мегаполисов — более 50% территории столицы покрыто зелеными насаждениями, включая особо охраняемые природные территории (ООПТ), которых нет ни в одном крупном городе мира. И число озелененных территорий в черте города каждый год только растет.

Помимо заботы о подведомственных ему зеленых насаждениях, московский Департамент природопользования и охраны окружающей среды ежедневно информирует москвичей о составе воздуха, а все другие параметры, в том числе и данные о температурной инверсии, можно в режиме реального времени увидеть на сайте Мосэкомониторинга.