Природные условия развития территории

Географическое положение

Городской округ Челябинск расположен почти в центре материка Евразия (1400 км от географического центра).

Особенностью географического положения городского округа г. Челябинск является его приуроченность к рубежу, отделяющему Европу от Азии, геологической границе Урала и Сибири: западная часть Челябинска находится на Урале, восточная — в Западной Сибири.

Городской округ г. Челябинск расположен в северо-восточной части Челябинской области, на восточном склоне Уральских гор, по обоим берегам реки Миасс.

Ленинградский мост города через р. Миасс соединяет «Уральский» и «Сибирский» берега реки, являясь, таким образом, «мостом из Урала в Сибирь, из Европы в Азию.

Климат

Климат Челябинска умеренно-континентальный (переходный от умеренно-континентального к резко континентальному).

 Характер климата в значительной мере определяется положением городского округа г. Челябинск в центре громадного материка Евразии, на большом удалении от морей и океанов, прежде всего от Атлантики.

Удаленность от крупных водоемов и срединное положение на материке является причиной достаточно больших колебаний годовых и даже суточных показателей температуры воздуха на рассматриваемой территории.

Положение Челябинска на восточном склоне Уральских гор, за Уральским хребтом ограничивает поступление теплых воздушных масс и осадков из Атлантики[1] (1). Уральские горы являются препятствием на пути передвижения западных воздушных масс.

Зимой Южный Урал находится под влияние Азиатского антициклона. Континентальный воздух, поступающий из Сибири, приносит морозную и сухую погоду. Наблюдаются также частые вторжения холодных воздушных масс с севера.

В климате Челябинска чётко выражены все сезоны года: холодная зима, короткое тёплое лето, короткие весна и осень.

Ввиду открытости территории города арктическим воздушным массам Северного Ледовитого океана и ограждению от Атлантики Уральскими горами преобладающим является холодный период.

В течение всего года на рассматриваемой территории преобладает западно-восточный перенос воздушных масс, хотя характерна и их меридиональная циркуляция (особенно в весенне-летний период). Перенос влажных атлантических воздушных масс связан с циклонами, перемещающимися обычно с запада или северо-запада (реже с юго-запада) на восток и северо-восток.

Вследствие удаленности территории от Атлантического океана атлантические воздушные массы достигают ее уже значительно трансформированными. Горные хребты Южного Урала служат препятствием для их перемещения, в результате чего они отдают значительную часть влаги на западном макросклоне Урала. Переваливая через горы Урала, зимой они оттесняются вверх холодным воздухом западного отрога сибирского антициклона, а летом нагреваются и иссушаются, опускаясь по восточному склону Урала (1).

Величина суммарной солнечной радиации за год составляет, примерно, 100 ккал/см2. Радиационный баланс в целом за год положительный и составляет 24 ккал/см2.

В зимний период на формирование климата большое влияние оказывают континентальные воздушные массы, связанные с западным отрогом сибирского антициклона, что способствует снижению зимних температур по сравнению со средними для данной широты на 6º C и преобладанию в зимний период устойчивой морозной безоблачной погоды.

В летний период отмечается проникновение на рассматриваемую территорию прогретого сухого континентального (тропического) воздуха, формирующегося над Средней Азией и Казахстаном.

Температура

Среднемесячная температура воздуха самого холодного месяца (января) в среднем равна –14,1° C, абсолютный минимум опускается до – 48,1° C, абсолютный максимум поднимается до +4,1°С (табл. 1).

Среднемесячная температура самого теплого месяца (июля) равна +19,3º C. Абсолютный минимум температуры в июле составляет +3,3º C, абсолютный максимум поднимается до +41º C (табл. 1).

Среднегодовая температура воздуха составляет +3.2° C.

Абсолютные амплитуды температур достигают 89º C.

Продолжительность вегетационного периода со среднесуточной температурой выше 5º C в среднем составляет 162–168 дней.

Переход среднесуточной температуры через 5º C, характеризующий начало вегетационного периода, происходит в третьей декаде апреля, а через 10º C – в первой декаде мая.

Последние весенние заморозки отмечаются во второй половине мая; первые осенние заморозки – во второй декаде сентября.

Продолжительность безморозного периода составляет 112–126 дней. Абсолютные минимумы температуры не опускаются ниже 0º C только в июле.

Ход изменений температуры почвы в течение года в целом аналогичен таковому для температуры воздуха. Глубина промерзания почвы, достигающая максимума в конце марта, составляет 135 см.

Таблица 1. Климат Челябинска

Осадки

Всего за год на территории городского округа г. Челябинск выпадает 410- 450 (в среднем 429) мм осадков.

Осадки выпадают в виде дождя и снега.

Устойчивый снежный покров обычно образуется в первой половине ноября.

Средняя продолжительность периода с устойчивым снежным покровом составляет 156–160 дней, средняя высота - 31–38 см.

Максимум осадков приходится на первую половину зимы (ноябрь – декабрь), а наибольшей высоты снежный покров достигает в конце февраля – начале марта.

Разрушение снежного покрова происходит во второй половине апреля.

В отдельные годы выпадение первого снега наблюдается в сентябре, а последнего – в мае и даже начале июня.

Доля снега в годовой сумме осадков составляет около 25%.

Весна начинается в конце апреля, когда оттаивает почва и значительно сокращается снежный покров.

Летняя погода устанавливается в июне, когда прекращаются заморозки и погода становится устойчивой.

Большая часть осадков выпадает в летний период (около 45% годовой суммы, максимум в июле), тогда как зимой их количество резко уменьшается (25% годовой суммы, минимум в феврале). Величина суточного максимума осадков, приходящегося на летний период, достигает иногда 50 мм и более.

На рассматриваемой территории наблюдаются существенные колебания количества осадков по годам (до 3 раз).

Абсолютная влажность воздуха достигает максимума в летний период (в июле 13.5–14.8 мм), а зимой значительно снижается (в январе 1.6–1.9 мм).

Относительная влажность воздуха достигает максимума в зимний период (87%), а минимума - в мае - июне (60%).

Ветры

В течение года на рассматриваемой территории преобладают ветры западных направлений, причем в зимний период господствуют юго-западные и западные, а весной и летом - западные и северо-западные ветры.

Ветры западного и северо-западного направлений приносят осадки со стороны Атлантического океана. В Челябинске из 365 дней в году примерно до 300 бывают ветреными (2).

Роза ветров, построенная по данным Гидрометцентра г. Челябинск, показана на рисунке 1[2].

 

Рисунок 1. Годовая роза ветров

Среднегодовая скорость ветра колеблется в пределах 2.5–4 м/с. Наибольшие скорости ветра наблюдаются весной (в мае), тогда как летом вследствие повсеместного прогрева воздуха скорость ветра уменьшается.

В зимний период нередки метели со скоростью ветра 5–9 м/с (иногда до 25 м/с), связанные с перемещением циклонов.

Среднее число дней с метелями составляет 25–30 за зиму.

Для климата Челябинска свойственны засухи с суховеями, пыльными бурями[3].

Среднее многолетнее число дней с засухой и суховеями за теплый период (апрель – сентябрь) – 15-30 дней.

Недостаток влаги чаще всего наблюдается во второй половине весны и начале лета (май – июнь).

Для рассматриваемой территории, как и для всей зауральской равнинной части Челябинской области характерны многолетние циклические колебания климата, выражающиеся в закономерной повторяемости засушливых и влажных периодов. Это явление наиболее отчетливо проявляется в периодических колебаниях уровня подземных вод и уровня воды в озерах лесостепи и степи³. Периодические колебания влажности климата оказывают значительное влияние на динамику всех природных явлений в Зауралье, и в особенности на динамику растительного покрова.

В общем, климат территории городского округа г. Челябинск не препятствует осуществлению любого вида хозяйственной деятельности, в том числе – рекреации.

Согласно климатическому районированию России рассматриваемая территория относится к климатическому району IВ с нормативной глубиной промерзания глинистых грунтов 1,9 м.

Почвы

Согласно карте природных зон Челябинской области, рассматриваемая территория расположена в пределах лесостепной зоны (рис. 2).

- горнолесная зона

- лесостепная зона

- степная зона

Рисунок 2. Природные зоны Челябинской области

Положением городского округа г. Челябинск в лесостепной зоне и определяется характер его почв, растительного и животного мира.

Климат, почвообразующие породы и растительность лесостепного Зауралья благоприятствуют формированию почв черноземного типа, в составе которых чернозёмы, выщелоченные являются преобладающими. Они занимают 56,1-59,9% площади пахотных земель 34,6-45,9% сенокосов и пастбищ.

Первые описания почвенного покрова города Челябинск относятся к 1863 году. Принадлежат они Орлову А.В.: «почвы городской земли черноземные, а местами глинисто-черноземные, верхний слой ее покрыт тонко песком разной породы⁴. Это видно из того, что при отражении солнечных лучей на землю, некоторые песчинки приобретают серебристый блеск, но в дождливое время вся почва превращается в чернозем. Верхний слой песка называют слюдой. В самом городе почва влажная и мягкая, что конечно для него не находка, потому что в это время маленького ненастья, не говоря уже о весне или осени, грязь нестерпимая[4].

За последние 155 лет, минувших со времени вышеприведенного описания, Челябинск из тихой слободы превратился в огромный город, где первичный почвенный покров практически не сохранился.

Иногда под естественной растительностью и под слоем насыпных техногенных грунтов в местах неплотной городской застройки встречаются лишь его фрагменты[5].

Современные почвы Челябинска в зависимости от степени и качества техногенного воздействия подразделяются на группы⁵:

- почвы селитебной зоны;

- почвы промышленной зоны;

- почвы рекреационной зоны;

- почвы сельскохозяйственного назначения.

Почвы селитебной и промышленной зон практически не сохранили естественную структуру, характеризуются наиболее высоким техногенным загрязнением, содержат большое количество строительного мусора, имеющего, в основном, щелочную реакцию (известь, цемент, бетон).

Плодородный гумусовый слой отсутствует, поскольку при строительстве он удаляется или перекапывается.

Температура почвы летом достигает 34-37 °С на глубине 20 см и 50-55 °С под асфальтом и в приствольных лунках у деревьев. Годовой перепад температуры в корнеобитаемом слое 40-50 °С (в естественных условиях средних широт 20-25 °С).

Хотя над городом выпадает на 10-15 % больше осадков, чем в среднем по зоне, большая часть воды стекает в канализационную сеть. Поэтому влажность почвы и воздуха снижена. В тоже время сточные воды оказываются сильно загрязненными и загрязняют почвы.

 Почвы значительно загрязнены тяжёлыми металлами. На сегодняшний день лишь 0,1 % городских земель можно считать относительно «чистыми», 73,9 % имеют опасный, а 26 % чрезвычайно опасный уровень загрязнения. К последней категории относятся промзоны таких предприятий, как ОАО «Мечел», ЧЭМК, ЧТЗ, ЧТПЗ, ЧКПЗ, «Станкомаш», Сигнал, АМЗ, все ТЭЦ.

На большей части территории промышленных площадок и санитарно-защитных зон строение почв не нарушается, но для них характерно чрезвычайно опасное загрязнение тяжелыми металлами в результате осаждения из атмосферы выбросов промышленных предприятий, выхлопов автотранспорта, загрязнения сточными водами ⁵.

Основными загрязнителями почв являются цинк, свинец, кобальт, кадмий, никель и медь. В ряде случаев содержание в почвах цинка в 15-25 раз превышает предельно допустимую концентрацию, а свинца - в 12-78 раз. Повышенный уровень содержания свинца зафиксирован вдоль основных транспортных магистралей.

На селитебной территории города отмечается и высокое биологическое загрязнения почв, что вызвано нарушением в системе плановой очистки территории от бытового мусора, неудовлетворительным состоянием канализационных сетей, наличием стихийных свалок бытового мусора, отсутствие площадок для выгула собак, в качестве которых используются дворовые территории, парки, скверы, детские площадки

Нарушенный гумусовый слой в почвах в существующих условиях практически не восстанавливается.

Снижение плодородия и загрязнение почв негативно отражается на состоянии зеленых насаждений, поэтому при озеленении жилых районов города создают искусственный плодородный слой. Зачастую для этого используют верхний слой почв, снятый при строительстве.

Для озеленения городских территорий рекомендуется использовать наиболее устойчивые к техногенному загрязнению виды (тополь канадский, ива белая, кизильник, сирень и т.д.)

Почвы рекреационной зоны, парков и лесопарков наиболее близкие по свойствам и плодородию к природному типу, но загрязнены тяжёлыми металлами.

Содержание основных загрязнителей (свинца, кадмия, цинка) в поверхностном слое (0-10 см) даже у почв рекреационной зоны на 50-100 % выше, чем в нижележащем слое (10-20 см).

В почвах сельскохозяйственного назначения (хозяйство «Чуриловское», коллективные сады, приусадебные участки), плодородие регулируется в процессе эксплуатации путём внесения органических и минеральных удобрений, мелиорации и др.

В почвах сельскохозяйственного назначения, подвергающихся техногенному загрязнению, в результате регулярной перекопки и распашки, загрязняющие вещества относительно равномерно распределяются в корнеобитаемом слое. Повышение концентрации загрязняющих веществ по данным ЧелябинскНИИГипрозема, наблюдается до глубины 50 см.