Влияние температуры воздуха на рассеяние примесей зависит от знака температурного градиента с высотой. Его принято считать положительным при убывании температуры с высотой и отрицательным при обратном ходе. В приземном слое атмосферы градиенты неустойчивы, изменяясь в течение года и в течение суток. Когда температура с высотой понижается примерно на 1 градус на 100 м – безразличное состояние приземного слоя атмосферы – появляется тенденция к перемешиванию воздуха по вертикали. Такое состояние способствует рассеянию различных примесей. В отношении загрязнения опасны температурные инверсии, когда градиенты отрицательны и температура воздуха растет с высотой. Такие условия создаются при значительном охлаждении земной поверхности, а именно в ночные часы летом и зимой почти в любое время суток. Плотный холодный воздух, в котором концентрируются вредные примеси, устойчиво залегает у земли и препятствует вертикальному перемешиванию. Таковы приземные инверсии.
Бывают и приподнятые, когда инверсии образуются на высотах до 2 км. Повторяемость инверсий в наших условиях по многолетним измерениям достигает 80%. Приземные инверсии преобладают летом в ночные и утренние часы, способствуя загрязнению воздуха от низко расположенных источников. Приподнятые инверсии часты в утренние и дневные часы в любое время года, что создает опасность скопления примесей от высоких источников – труб. Наибольшая опасность загрязнения воздуха возникает при сочетании инверсии с безветрием.
Туманы, дымки и осадки существенно влияют на чистоту воздуха. Туманы не только повышают загрязненность, но и меняют состав и концентрацию примесей. Например, весьма распространенная примесь – сернистый газ, растворяясь в каплях тумана, образует более токсичную серную кислоту. Почти все туманы в городе наблюдаются при безветрии и слабых ветрах, а половина туманов происходят при инверсиях. Всем известны ссылки на пагубное воздействие на здоровье людей знаменитого "лондонского смога". Но "смог" в Ленинграде-Петербурге будто и не встречается… Впрочем, еще с 1975 г. наиболее крупные предприятия-загрязнители городского воздуха предупреждались прогнозами неблагоприятных метеорологических условий, в течение которых выбросы следовало прекратить или хотя бы ограничить. При осадках создаются условия, понижающие уровень загрязнения на несколько часов после их прекращения. Трудности изучения проблемы состоят еще и в том, что различные факторы действуют в сочетании и нередко в противоположных направлениях.
В настоящее время трудно определить состояние вопроса об охране окружающей среды в Петербурге. Систематические исследования, похоже, не проводятся, во всяком случае, гидрометеослужбой. Научные статьи с результатами измерений и обобщениями не публикуются. Но существует комитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности, который время от времени организует пресс-конференции с привлечением журналистов. По итогам 2006 г. оказалось, что на каждого петербуржца выпал 60-килограммовый мешок пыли. Загрязненность перешла из категории "повышенная" в категорию "высокая", несмотря на сокращение промышленных выбросов из-за спада производства. Зато очень возросла загрязненность от автотранспорта, достигшая 80% от всех вредных веществ. Такова плата за рост благосостояния. Предлагается развить общественный транспорт, установить плату за проезд в историческом центре города, использовать лучшие сорта бензина. Но чем бензин лучше, тем он дороже… От проблем и вопросов никуда не деться… По жалобам горожан обнаружили более 800 нарушений законодательства по охране окружающей среды.
Очень сложно с водой, особенно летом и особенно при жаре выше 25°, как в первой половине августа 2007 г. В аккурат с Ильина дня, когда Боженька, по примете, опустил льдинку в воду, запрещая купаться, на целых две недели пошла жара до 32°. А большинство водоемов и бассейнов в городе, пригородах и окрестностях для купания не годятся из-за неочищенных сбросов, близости свалок и автомобильных стоянок. В холодное лето и в мягкую "сиротскую" зиму условия очищения водоемов и, в частности, Невской губы наиболее благоприятны. При слабых западных ветрах в губе происходит накопление загрязнений, при сильных – наоборот, вентиляция улучшается. Активнее происходит очищение при подъемах уровня воды. Но их влияние неодинаково у северного и южного берегов. Нагон лучше очищает воду в районе Петергофа, а вблизи Ольгина и Лисьего Носа качество воды даже ухудшается. Усилиями "Водоканала" и Центра исследования и контроля воды удается поддерживать на должном уровне городское водоснабжение, вводить новые очистные мощности, совершенствовать технологии, соответствующие требованиям Всемирной организации здравоохранения.
Климат Петербурга – его многолетняя погода. С примерами из других краев
Надежный температурный ряд за 95 лет (1881-1975) составлен из систематических "срочных" (через каждые три часа, а иногда и ежечасных) измерений температуры воздуха на метеорологической станции "Петербург". Она располагалась вначале у Горного института, затем, с 1933 г. по настоящее время – на Аптекарском острове вблизи устья Малой Невки. Срочные измерения осреднены за различные, практически любые, интервалы времени – сутки, декады, месяцы, сезоны, годы. Осреднение за весь период измерений приводит к самым наглядным и важнейшим характеристикам климата нашего города – годовому значению температуры воздуха и ее значениям за каждый месяц года. Получено: для года – +4,5°, для самого холодного месяца – февраля: – 8°, самого теплого – июля: +18° (с небольшими округлениями); годовая сумма осадков составляет 618 мм. Этих цифр уже достаточно, чтобы вынести заключение о морской природе нашего климата. На той же широте в глубине евроазиатского континента средняя годовая температура воздуха составляет -10°, а различие средних температур самого теплого и самого холодного месяцев достигает 62 градусов против 26 у нас.
Осредненные значения дают общее представление о характере петербургского климата. А экстремальные величины указывают на его изменчивость: абсолютный минимум составил -35,6° и наблюдался 17 января 1940 г., а абсолютный максимум 8 июля 1972 г. достиг отметки 33,6°. Для иллюстрации постепенности изменения температуры воздуха на 300 км к востоку (точнее – северо-востоку) и к западу от Петербурга приведем средние многолетние данные для и Таллинна.
В Петрозаводске, годовая: +2,5°, самый холодный месяц (январь): -11°, самый теплый (июль, как и у нас): 16°, абсолютный минимум: -38° в феврале 1956 г., абсолютный максимум: 33° в июле 1972 г.; годовая сумма осадков – 564 мм. В Таллинне, годовая: 5,0°, самый холодный месяц (февраль, как у нас): -6°, самый теплый (июль): 17°, абсолютный минимум: – 34° в январе 1940 г., абсолютный максимум: 32° в июле 1936 г.; годовая сумма осадков – 550 мм.
Дополним эти сведения краткими данными о климате Финляндии: 5-градусная годовая изотерма (линия равных значений температуры воздуха) проходит по самому югу страны вблизи 60-й параллели рядом с Хельсинки; в этом же районе температура января составляет -4° (теплее, чем у нас и в Таллинне), июля – 17°, абсолютный минимум -51° наблюдали в феврале 1862 г. на севере, в Саданкюля; абсолютный максимум – 36°, на юге, в Турку, 9 июля 1941 г.; годовое количество осадков по стране 600-700 мм. И наконец, не столь далекий от нас Стокгольм: средняя годовая температура воздуха – 6°, средняя январская -3°, июльская + 16°, сумма осадков за год – 573 мм. По всем этим данным видно, насколько схожи (летние сезоны, годовые суммы осадков) и различны (постепенное понижение годовых температур воздуха с запада на восток) климатические условия в прибалтийском регионе Европы, включая и наш Северо-Запад.
Ничего нет вечного в нашем лучшем из миров, удивительно склонном к колебаниям. Изменчив и климат. И по всему шару – глобально, как теперь говорят, и по обширным пространствам, и в отдельно взятом городе. В Петербурге, например, за 90 лет (1886-1975) средняя годовая температура воздуха повысилась почти на градус: от +3,5° до +4,3°. (Данные первые 5 лет – 1881-1885 гг., указанного выше надежного ряда не учитывались.) Повышение это происходило, впрочем, не совсем гладко, что нагляднее обнаруживается при рассмотрении отдельных 30-летних этапов и отдельных сезонов. Например, за 30-летия 1886-1915 гг. и 1916-1945 гг. наблюдалось по три теплых зимы, а с 1946 по 1975 гг. – 7. В холодных зимах закономерности нет: их было соответственно 2, 5 и 4 случая. Повторяемость теплых летних сезонов закономерно возрастала: 2, 7 и 7, а холодных – убывала: 7, 3 и 2. Обратим внимание на пять холодных зим в 1916-1945 гг. Сюда вошли "волны холода" 1939-1940 гг. ("незнаменитая" – по Александру Твардовскому – финская война) и 1941-1942 гг. (блокада Ленинграда). О потеплении можно однозначно говорить только в 30-летие 1946-1975 гг.