Атмосфере, как уже говорилось, свойственны очень широкие масштабы движений: глобально-планетарные (общая циркуляция), погодообразующие (циклоны– антициклоны), синоптические (межсуточные, от суток к суткам), мезометеорологические (среднемасштабные, межчасовые), микрометеорологические (от нескольких до немногих десятков минут). Существуют и другие виды движений, но перечисленные – наиболее наглядны. К мезо– и микрометеорологическим явлениям, которые происходят у нас в течение всего года, за исключением, пожалуй, зимы, относятся грозы, шквалы, смерчи, туманы, гололед, весенние и осенние заморозки. Пространственные различия метеорологических условий увеличиваются с сокращением масштабов движения. На расстояниях от немногих километров до нескольких десятков и немногих сотен километров, которые характерны для расстояний между городом, окрестностями и областью, как раз и проявляются местные различия метеорологических и погодных условий. Они возникают из-за разнообразия ландшафтов, то есть различий в рельефе, в растительности, в расположении относительно водных объектов. Состояние погоды может быть неодинаковым не только в городе и пригороде, но и в различных пригородах и даже в различных районах города.
Подчеркнем, что для получения надежных результатов по городской и окрестной метеорологии с последующим анализом их различий необходимо развивать сеть станций и проводить детальные измерения на ограниченных территориях. Это требует немалых затрат, специального оснащения, тщательной обработки результатов. В 1960– 1970-х гг. подобные работы были начаты в связи с экологическими проблемами, но широкого размаха они не получили. В последующие годы исследования постепенно сокращались и в настоящее время практически не проводятся, главным образом из-за финансовых трудностей.
Наиболее заметные различия в метеорологических условиях Петербурга, пригородов, окрестностей и области возникают под влиянием крупных водоемов – Невской губы, Финского залива и Ладожского озера. Хотя и в самом Петербурге немало воды – около 10% его площади, все же за пределами города находятся более обширные водные пространства. Они оказывают воздействие прежде всего на температурный режим побережий. Весной у воды холоднее: средние значения температуры воздуха в апреле-мае на прибрежных станциях Ломоносов и Лисий Нос на 1-1,5 ниже, чем на основной городской метеорологической станции, расположенной на берегу Малой Невки. Несколько меньшие различия с тем же знаком: 0,7– 1,0 наблюдаются между прибрежными и удаленными от воды станциями: Стрельна – Пушкин, Петро-крепость – Мга. Причем охлаждающее влияние Ладоги распространяется и на первый летний месяц, поскольку озерный лед постепенно тает обычно в течение всего мая. Летом и осенью водоемы оказывают отепляющее влияние на прибрежные пространства, распространяющееся на 10-20 км от воды. Близость к воде уменьшает вероятность первых заморозков и в целом увеличивает продолжительность безморозного периода на 10-20 суток.
Еще существеннее влияние водных бассейнов на температуру воздуха в течение суток. Вода сглаживает суточные колебания температуры: днем у берега прохладнее, ночью – теплее, чем в местах, удаленных от берега. В летние месяцы амплитуда суточных температур, например в Левашово почти на 4° больше, чем в Рощино. Подобно температуре воздуха ведет себя и влажность, но различия ее колебаний могут быть еще заметнее. На острове Сухо в Ладожском озере летом значения относительной влажности воздуха в течение суток изменяются в небольших пределах 75-85%, тогда как в городе Волхов эти пределы составляют от 50 до 90 %.
Ветровой режим пригородов и окрестностей также отличается от городского. Неравномерное нагревание города приводит в его пределах к изменчивости направлений ветра. Изменение скорости и направления ветра с высотой в городе не столь плавно, как за пределами города. На высотах 200-300 м, как показали измерения на телевизионной башне, различия сглаживаются. На соотношения всех метеорологических элементов между "городом и деревней" существенное влияние оказывает сама погода. При ее неустойчивом характере различия в температуре, влажности, ветре уменьшаются. У водоемов ветер сильнее и устойчивее по направлению. Даже при осреднениях за большой период – год – установлены заметные различия: вдали от побережий (Сосново, Пушкин) скорости ветра не превышают 4 м/сек, а на берегах и островах (Ломоносов, Кронштадт, Гогланд) они достигают 6 м/сек. При штормовых ситуациях "мгновенные, порывистые" скорости и направления ветра на суше и на море могут значительно различаться. Этот вопрос имеет важное практическое значение. Например, при проектировании сооружений защиты от наводнений потребовались специальные исследования ветрового режима в Невской губе и восточной части Финского залива.
Различия теплового состояния водных бассейнов и прибрежных территорий приводят к возникновению на их границах местной среднемасштабной циркуляции воздуха. Это – бризы. В нижних слоях атмосферы воздух движется от холода к теплу. Летом, в дневные часы, суша теплее моря и дневной бриз веет от воды на пляжи. Ночной бриз дует в обратном направлении. Интенсивность этих потоков, несмотря на их действие в узкой (8– 10 км) прибрежной полосе, может даже повлиять на развитие облачности и, соответственно, на продолжительность солнечного сияния и количество ясных и пасмурных дней. Так, в Лисьем Носу с мая по сентябрь число ясных дней достигает полусотни, тогда как в Воейково – 38. Интересно, что число летних безоблачных дней различно на северном (обращенном к солнцу) и южном берегах Невской губы и Финского залива: в Сестрорецке – 53, в Ломоносове – 38. В зимний период различия северного и южного берегов Невской губы закономерны: число дней со снежным покровом в Ломоносове равно 126, в Лисьем Носу на 11 дней больше. Продолжительность безморозного периода в этих пунктах соответственно составляет 146 и 155 дней. Очевидна важность изучения этих гидрометеорологических явлений для организации и развития зон отдыха, спорта, туризма.
Влияние рельефа местности на метеорологические условия наиболее заметно проявляется на температуре воздуха. В течение всего года на возвышенностях – а в наших местностях они не столь уж высоки – холоднее, чем на равнинах. Например, на станции Толмачево (высота 40 м) средняя январская температура воздуха составляет – 8,2°, июльская – + 17,5°, тогда как в Волосове, отстоящем примерно на 60 км к северу, но на высоте 130 м, и в январе и в июле на 1 градус холоднее. На возвышенностях уменьшается продолжительность безморозного периода: в Волосово 117 дней, в Толмачево около 140 дней. Зато снежный покров на холмах сохраняется на 3-7 дней дольше. Еще заметнее влияние рельефа на кратковременные колебания температуры воздуха. Изменения температуры в течение суток на возвышенностях и склонах более плавны, чем в низинах, лощинах и у подножий холмов. Причем колебания в пониженных местах возрастают в основном за счет различий в ночные часы. Например, летом разности суточных амплитуд температуры воздуха между станциями Рощино, находящейся на вершине холма, и Левашово, расположенной в низине, достигают 4 градусов.
При этом дневные различия не превышают одного градуса. Рельеф влияет и на ветровой режим. Скорость возрастает на возвышенностях и на наветренных склонах, направление изменяется при обтекании холмов и препятствий.
Петербург, его пригороды и окрестности расположены на Приневской низменности, которая представляет собой долину шириной 30-50 км и относительной глубиной 50-100 м. На северо-востоке и востоке города находятся Парголовская и Колтушская высоты с наибольшими отметками 60 и 42 м (Поклонная гора в Озерках – 42 м). На юге и юго-западе к городу примыкают Литовская, Пушкинская и Пулковская (75 м) высоты.
Приневская низменность – часть обширной Прибалтийской низменности, под небольшими углами наклонена к Финскому заливу. Она отделена от возвышенного Ордовикского плато Балтийско-Ладожским глинтом, который пересекается малыми живописными реками и речками: Тосной, Саблинкой, Ижорой и другими. (Глинт – по-датски – уступ, обрыв). В Ленинградской области на фоне общего плоского и низкого рельефа выделяются ряд возвышенностей. На востоке области расположена Вепсовская возвышенность с наибольшей высотой 290 м у истока реки Ояти. В центральной части Карельского перешейка находятся Лемболовские высоты с максимальной отметкой 205 м. Здесь преобладает холмистый рельеф, особенно четко выраженный вблизи Кавголово и Токсово. Среди холмов часто встречаются озера и небольшие реки. К югу от Финского залива расположена Ижорская возвышенность с наибольшими высотами 165 м – Воронья гора и 176 м – Ореховая гора. Это особый вид ландшафта с несвойственной для Северо-Запада растительностью южного типа: дубом, буком, каштаном, вязом.