Karakteristike (gradske) klime Beograda

Klima grada se značajno razlikuje od klime okolnih područja. To je posledica u prvom redu dva faktora koji se na teritoriji grada razlikuju od okoline. Ta dva faktora su bilans zračenja i vodni bilans. Različiti bilans zračenja je posledica slabijeg reflektovanja Sunčevog zračenja zbog postojanja kanjonskih ulica. Razlike u vodnom bilansu nastaju zbog manjeg poniranja kišnice u tlo usled pokrivenosti tla, čime je pojačano oticanje, a smanjena vlažnost tla.
Razlika nastaje i u isparavanju zbog smanjene vlažnosti tla. Posledica ovih razlika je jače zagrevanje područja grada. Razlike su takođe vrlo izražene i kod nekih drugih elemenata kao što su vetar, magla i smog. Dalje, razlike se javljaju i u različitim delovima grada u zavisnosti od topografije i strukture grada. Značajan uticaj na modifikaciju klime u gradu ima i aerozagađenje.
Danas veliki deo čovečanstva živi u velikim gradovima, dakle pod modifikovanim klimatskim uslovima. Mnoge od klimatskih modifikacija koje prouzrokuje grad imaju negativan uticaj na ljudsko zdravlje, na primer visoke noćne temperature u toku leta, ili smanjena provetrenost, koja doprinosi i povišenju temperatura i aerozagađenja.
Karakteristike grada koje dovode do nepovoljnih lokalnih klimatskih uslova mogu se popraviti odgovarajućim planskim merama u izgradnji ili rekonstrukciji grada. Tu su neki konkretni elementi: gustina i visina gradnje, širina ulica, orijentacija zgrada, prilagođenost materijala, pri čemu je za klimu zgrade izuzetno važna adekvatna upotreba stakla.
Treba imati u vidu da i pored mnogih zajedničkih karakteristika svih gradova, svaki pojedini grad, pa čak i deo grada ima neke svoje klimatske posebnosti, koje se mogu utvrditi samo izučavanjem lokalnih specifičnosti.

ANALIZA KLIMATSKIH KARAKTERISTIKA BEOGRADA

Beograd se nalazi u zoni umereno kontinentalne klime. Umereni pojas se prostire od 400 do 600 N, a u njemu temperature postepeno opadaju od juga ka severu. Ukoliko se neka lokacija nalazi dublje u kontinentu – razlike između leta i zime se pojačavaju, to je klimatološka karakteristika kontinentalnosti. U našem području intenzitet kontinentalnosti raste u smeru prema severoistoku, tj. ka dubini kontinenta Azije i Sibira. Unutar te, već po sebi složene situacije, imamo specifično „košavsko“ područje čije su karakteristike diktirane planinama Srbije, Karpata i omeđenim delom Panonije. U takvom klimatskom regionu nalazi se Beograd, sa svojim lokalnim specifičnostima.

Lokalne specifičnosti Beograda se mogu podeliti na tri grupe uticaja:
– uticaj topografije (vertikalni gradijenti),
– uticaj podloge (reke, kopno, vegetacija),
– uticaj strukture grada (toplotno ostrvo grada).

Na slici su prikazane neke topografske karakteristike teritorije Beograda i mreža meteoroloških stanica iz koje su korišćeni podaci u analizi. Tamne linije predstavljaju grebene koji se pružaju iz smera ESE ka WNW. Između tih grebena su doline. Pravac pružanja dolina i grebena približno se podudara sa smerom košave.

OSNOVNE TOPOKLIMATSKE ZONE BEOGRADA

Analizom klimatskih podataka Beograda utvrđene su osnovne topoklimatske zone (prvi nivo zoniranja) koje će daljom analizom (uzimanjem u obzir i drugih parametara, npr. aeozagađenje) biti stukturirane na manje mikroklimatske zone.
Na prvom nivou zoniranja definisano je pet zona. Nazivi zona su uslovni, jer su vezani pre svega za lokacije meteoroloških stanica čiji podaci osmatranja su korišćeni. Postupak zoniranja oslanja se na sve raspoložive podatke, a osnovne karakteristike zona prezentirane su na osnovu perioda osmatranja 1971-1990. (ovo je period u kome su sve korišćene meteorološke stanice imale kompletne serije).
Osnovne karakteristike definisanih topoklimatskih zona date su na kartografskim prikazima (karta 17 – Topoklimatske zone i karakteristični parametri – KLIMAPAR, i karta 18 – Topoklimatske zone i srednje godišnje ruže vetra – KLIMAVET).

  Karta 17 – Topoklimatske zone i karakteristični parametri – KLIMAPAR

 

 

  Karta 18 – Topoklimatske zone i srednje godišnje ruže vetra – KLIMAVET

KLASE STABILNOSTI ATMOSFERE

Stabilnost atmosfere je parametar koji je izuzetno značajan za prostornu raspodelu aerozagađenja, jer utiče na intenzitet procesa turbulentnog mešanja u prizemnom sloju. U stabilnoj atmosferi ovaj proces je slab i svodi se na difuziju stranih materija, tj. aerozagađenja. Zbog sporog širenja aerozagađenja oko izvora, javljaju se visoke koncentracije. U nestabilnoj atmosferi turbulentni vrtlozi imaju dimenzije olujnih oblaka, pa je širenje aerozagađenja znatno brže, što dovodi i do brzog pada koncentracije.
Izračunavanje prostorne raspodele aerozagađenja vrši se pomoću jednačina atmosferske difuzije. Ove jednačine služe kao osnova matematičkim modelima za različite vrste izvora. Ulazni podaci za te modele sastoje se od karakteristika izvora i određenih meteoroloških podataka, uključujući karakteristike stabilnosti atmosfere. Kada postoje kontinuirana merenja u gustoj mreži tačaka (monitoring), uvođenjem ovih podataka u model može se postići precizno praćenje i prognoza prostorne raspodele aerozagađenja.

Stepen stabilnosti, odnosno nestabilnosti atmosfere, može se određivati najpreciznije pomoću određenih specijalnih meteoroloških merenja, ali na područjima gde takvih merenja nema, a takav je veći deo planete, koriste se jednostavnija sredstva. Za tu svrhu je najpodesnija metoda Paskvilovih (F. Pasquill) klasa stabilnosti. Kada se za neko područje i vremenske uslove odrede klase stabilnosti, dalji postupak se sastoji u izračunavanju odgovarajućih koeficijenata disperzije i prostorne raspodele aerozagađenja, ili procene hazarda. Drugim rečima, Paskvilove klase stabilnosti predstavljaju jedan vid klimatskih uslova bitan za procenu aerozagađenja.
Stabilnost atmosfere određena je u prvom redu zagrevanjem i hlađenjem tla. Ukoliko se tlo intenzivnije zagreva – atmosfera neposredno iznad tla biće nestabilnija. Ukoliko se tlo hladi – atmosfera postaje sve stabilnija. Ekstremni slučajevi su formiranje olujnih oblaka pri sunčanom vremenu i potpuno stabilna atmosfera u vedroj noći. Polazeći od tih uslova Paskvil je kreirao empirijsku tabelu za određivanje klasa stabilnosti (tabela). Klase stabilnosti su definisane na sledeći način:

A – veoma nestabilno
B – umereno nestabilno
C – blago nestabilno
D – neutralno
E – slabo stabilno
F – umereno stabilno
G – veoma stabilno

U originalnoj verziji određivanja klasa stabilnosti, za određivanje prihoda i rashoda energije ne koriste se merenja zračenja (jer su u to vreme ova merenja bila veoma retka), već količina oblačnosti i visina Sunca. U slučaju Beograda takav pristup nije neophodan, jer se raspolaže merenjima i kratkotalasnog zračenja Sunca i dugotalasnog zračenja tla. Podaci potrebni za klasičan postupak određivanja klasa stabilnosti po Paskvilu su: za noć količine oblačnosti i brzine vetra, a za dan pored tih elemenata i visina Sunca po mesecima.
Pošto su na Meteorološkoj opservatoriji Zeleno brdo merene sve kratkotalasne komponente Sunčevog zračenja (u toku dana) i bilans zračenja tokom 24 časa (što znači, bilans infracrvenog zračenja u toku noći), ovi podaci su iskorišćeni kao precizniji pokazatelji energetskog stanja atmosfere nego visina Sunca i oblačnost. Naime, u određivanju klasa stabilnosti, umesto podataka o oblačnosti koji se dobijaju procenama i podataka o visini Sunca kojima se procenjuje insolacija, korišćeni su podaci egzaktnih merenja zračenja i bilansa.
Klase stabilnosti određene su za mesece koji reprezentuju sezone i to posebno za dan i noć (karta 19 – Klase stabilnosti atmosfere, relativna čestina javljanja – KLIMAKLA).


Karta 19 – Klase stabilnosti atmosfere, relativna čestina javljanja – KLIMAKLA

Dobijeni rezultati za januar pokazuju odsustvo jake nestabilnosti (Klasa A) i dominaciju slabe nestabilnosti (Klasa C) i indiferentne ravnoteže (Klasa D). U toku noći suma stabilnih klasa je za oko 50% veća od čestine indiferentne ravnoteže.

Glavna karakteristika meseca aprila je simetričnost rasporeda klasa oko umerene nestabilnosti (B) u toku dana. Indiferentna ravnoteža ima znatno manju učestanost od sume čestina različitih nestabilnih klasa. U toku noći je čestina najstabilnije klase (G) nešto manja nego u januaru.

U julu izrazito dominiraju nestabilne klase (A, AB i B), dok su ostale klase sasvim marginalne. U tom svetlu zanimljiva je noćna situacija u julu, koja je upravo suprotna dnevnoj. Dominira ekstremno stabilna klasa G, dok je indiferentna ravnoteža (D) najmanje zastupljena. Ova pojava se može objasniti uslovima zagrevanja i hlađenja u julu u toku dana i noći. Ovi uslovi su posledica malih količina oblaka i slabog vetra.
Oktobarska raspodela klasa ima posebne specifičnosti. Između oktobra i aprila postoji sličnost po visini Sunca. Međutim, atmosferski procesi od kojih zavisi stabilnost i nestabilnost atmosfere imaju određenu inerciju, pa u oktobru procesi još uvek imaju neke letnje karakteristike (Miholjsko leto). Upoređenjem grafikona za oktobar sa grafikonima za april i jul, može se zaključiti da se oktobar po svojim karakteristikama stabilnosti nalazi između aprila i jula. Konkretno, najčešća klasa je danju za jul – A, za april – B, a za oktobar AB.
Klasa D danju je za oktobar po učestanosti između aprila i jula. Grafikon za noć takođe deluje kao sredina između aprila i jula.
Iz prethodnog izlaganja se vidi da u Beogradu postoji jasan godišnji hod karakteristika stabilnosti. Ovaj godišnji hod predstavlja važnu klimatsku karakteristiku, a istovremeno se može praktično iskoristiti za izučavanje prostorne i vremenske raspodele aerozagađenja.

TERMIČKE KARAKTERISTIKE

Srednja godišnja temperatura vazduha u Beogradu za period 1961-1990. iznosi 11,9 C.
Treba imati u vidu da je to temperatura merena na Opservatoriji u centru grada, gde je izražen uticaj toplotnog ostrva. Srednje godišnje temperature na periferiji grada i na višim lokalitetima su oko 11,0 C. U toku 20. veka temperatura u gradu je neprekidno rasla. Srednja temperatura prve decenije 20. veka je bila 11,3 C, dok je temperatura poslednje decenije 12,5 C. Opšte otopljavanje u Beogradu ima dva uzroka: jedan je globalno otopljavanje (na Zemlji), a drugi je porast grada (urbanizacija) i postojanje toplotnog ostrva.
Važna klimatska karakteristika je razlika između zimskih i letnjih temperatura. Srednja januarska temperatura je 0,0 C, dok je srednja julska 22,1 C. Godišnja amplituda temperature – razlika između najtoplijeg i najhladnijeg meseca, iznosila je 22,1 C. I ovde postoje značajne razlike između urbanih i ruralnih uslova zbog jakih jutarnjih mrazeva koji se javljaju u okolini grada, dok ih u gradu nema. Vremenska raspodela temperatura u toku 110 godina (period 1888-1997) detaljno je analizirana i prikazana u grafikonima koji slede.
Prostorna raspodela temperatura određena je kombinovanim uticajem topografije i toplotnog ostrva grada. Uticaj topografije dat je već u Klimatskom atlasu Jugoslavije, a uticaj grada je dobijen uporednom analizom nizova sa pojedinih stanica. Prostorna raspodela temperatura na teritoriji Beograda prikazana je na karti 20 – Srednje godišnje temperature vazduha (KLIMATEM).

Karta 20 – Srednje godišnje temperature vazduha (KLIMATEM)

VREMENSKI I PROSTORNI RASPORED PADAVINA

Padavine su meteorološki element čije se vrednosti jako menjaju na malom rastojanju, a takođe i jako variraju od godine do godine. To je jedan od razloga da je teško utvrditi uticaj grada na količine padavina. Uticaj topografije je vrlo jasan. Količine padavina se povećavaju sa nadmorskom visinom usled toga što brda prinuđuju vazdušne struje da se uzdižu, što dovodi do hlađenja vazduha i kondenzacije vodene pare. Porast godišnje količine padavina sa nadmorskom visinom na području Beograda iznosi 35 mm na svakih 100 metara visinske razlike.
Srednja godišnja količina padavina iznosi 650 mm na izohipsi 100 mnm.
Godišnji tok količina padavina ima pretežne karakteristike kontinentalnog tipa. Dok je kod maritimnog tipa maksimum padavina u novembru, kod kontinentalnog tipa je maksimum u junu. Iako se Beograd nalazi dosta duboko u kontinentu, u njemu se zapažaju i neke karakteristike maritimnog tipa. Tako Beograd ima u godišnjem toku padavina dva maksimuma i dva minimuma.
Prostornu raspodelu padavina je moguće prikazati i detaljno kartografski zahvaljujući njenoj čvrstoj vezi sa topografskim uslovima. Prostorna raspodela je prikazana na karti 21 – Srednje godišnje količine padavina (KLIMAPAD). Padavine su takođe prikazane i po topoklimatskim zonama sa ostalim elementima.

Karta 21 – Srednje godišnje količine padavina (KLIMAPAD)

VAZDUŠNA STRUJANJA

Čestina vetrova po smerovima, tzv. ruža vetra, dobijena po podacima sa Meteorološke opservatorije Vračar, ima oblik karakterističan za celo košavsko područje. Dominiraju dva smera: jugoistok i zapad-severozapad. Jugoistočni smer je opštepoznat kao košava, a zapadni-severozapadni smer naziva se gornjak. Ova dva smera tačnije je posmatrati kao sektore i to prvi kao sektor između istoka i juga, a drugi kao sektor između zapada i severozapada. Ovo zbog toga što pri „košavskom procesu“ vetar u različitim situacijama može da varira od istočnog do južnog smera. Gornjak varira od zapadnog do severozapadnog smera.
Karakteristike vetra imaju vrlo izražene varijacije u zavisnosti od topografije i karaktera podloge. Kombinacijom modeliranja profila vetra i osmatranja sa različitih stanica dobijene su ruže vetra u pojedinim topoklimatskim ili urbanim zonama.
Rezultati analize prostorne raspodele čestina smerova vetra, po topoklimatskim zonama (prvi nivo zoniranja) dati su i pojedinačno i na karti zona, koje su definisane u daljem tekstu. Dat je i godišnji hod brzina vetra.

MAGLA I SMOG

Složena topografija Beograda odražava se i na razlike u vrstama magle i smoga u pojedinim topoklimatskim zonama grada.
Na osnovu osmatranja na Meteorološkoj opservatoriji Vračar (nadmorska visina 132 m), prema Atlasu klime Jugoslavije za period 1931-1960, godišnji broj dana sa maglom u Beogradu iznosi 39. Zanimljivo je da se Opservatorija Zeleno brdo ponaša već kao „planinska“ stanica. Magla je na njoj zimi za oko 30% češća nego na Vračaru, iako je ona dosta udaljena od izvora zagađenja. Uzrok češćih zimskih magli na Zelenom brdu je u tome što se niski oblaci na toj visini javljaju deset do petnaest puta godišnje, a na samom lokalitetu se unutrašnjost oblaka registruje kao magla.
Činjenica da su u Beogradu prisutni različiti tipovi magle dovodi do toga da se na pojedinim lokalitetima magla ponaša različito. Tako je u Surčinu vidljivost najmanja u jutarnjim časovima, kada se formiraju inverzije. Na Zelenom brdu vidljivost je manja u toku dana nego u jutarnjim časovima, jer se magla podiže iz nizije, a i niski oblaci se na brdu registruju kao magla.
Sigurno je da utvrđene činjenice o prostornoj raspodeli magle i vazdušnih strujanja mogu da pomognu u upoznavanju prostorne raspodele aerozagađenja. Takođe i dnevni hod ovih meteoroloških elemenata ukazuje da postoji i dnevni hod aerozagađenja.

 

Izvor: Ekološki atlas Beograda