Urban and ecological prerequisites for the development of the Black Sea cities in the Krasnodar region with consideration of thermal and wind processes

Introduction.

Ecology of the atmospheric environment of coastal cities directly depends on the thermal and wind processes, which are formed by irradiation of the active city surface and slope mountain areas adjacent to the city, as well as the sea area.

Materials and methods.

The study is based on a comprehensive methodology for studying urban and ecological processes of the atmospheric environment at the macro- and mesoecological level of urban planning. Modern computer models ICON, GFS and GEM utilized in applied meteorology were used, as well as the semi-graphical method of modeling daily pollution dome transformation based on thermophysical and aerodynamic laws of atmospheric environment and irradiation of the building’s active surface and of the surrounding landscape.

Results.

The transformation and movement chart of the air pollution dome formed over the city during the day in the “mountains - city - sea” system is presented. It is proved that in the warm season in the first half of the day, the maximum accumulation zone of negative atmospheric pollutants is located in the mountain foothills facing east, by mid-day it will be shifted to the center of the city, and in the evening the maximum pollution will be observed in the coastal zone. The presented ecological efficiency in urban planning on the example of the Black Sea cities of Novorossiysk and Tuapse allows for the assessment of the thermal and wind process impact on the transformation and movement of atmospheric pollution dome in complex terrain and sea area conditions using the assessment classification of “satisfactory” in the first half of the day, “good” in the day and evening.

Conclusions.

The research is particularly relevant in southern cities located on the coast and bordering the mountainous territory. The main urban and ecological principle of planning organization in the reconstruction, planning and development of coastal cities and towns is the mechanism of thermodynamic and aerodynamic processes of the atmospheric environment, expressed in the form of sea breeze and mountain-valley circulation, as well as convective flows, the study of which allowed to formulate practical recommendations.

1. Белюченко И.С. Экология Краснодарского края (Региональная экология) : учебное пособие. Краснодар, 2010. 356 с.

2. Epifanio C.C., Rotunno R. The dynamics of orographic wake formation in flows with upstream blocking // Journal of the Atmospheric Sciences. 2005. No. 9. Pp. 3127-3150. DOI: 10.1175/jas3523.1

3. Simpson J.E. Diurnal changes in sea-breeze direction // Journal of Applied Meteorology. 1996. Vol. 35. Issue 7. Pp. 1166-1169. DOI: 10.1175/1520-0450(1996)035<1166:dcisbd>2.0.co;2

4. Wichink Kruit R.J., Holtslag A.A., Tijm A.B.C. Scaling of the sea-breeze strength with observations in the Netherlands // Boundary-Layer Meteorology. 2004. Vol. 112. Issue 2. Pp. 369-380. DOI: 10.1023/b:boun.0000027904.18874.75

5. Steyn D.G. Scaling the vertical structure of sea breezes revisited // Boundary-Layer Meteorology. 2003. Vol. 107. Issue 1. Pp. 177-188. DOI: 10.1023/ a:1021568117280

6. Porson A., Steyn D.G., Schayes G. Formulation of an index for sea breezes in opposing winds // Journal of Applied Meteorology and Climatology. 2007. Vol. 46. Issue 8. Pp. 1257-1263. DOI: 10.1175/jam2525.1

7. Сокольская О.Н. Учет тепло-ветровых процессов атмосферной среды при формировании градоэкологической структуры застройки в жарких штилевых и ветровых городах // Функция, конструкция, среда в архитектуре зданий : сб. тезисов докладов Всеросс. науч.-практ. конф. Москва, 2019. С. 141-142.

8. Мель И.В. Формирование тепло-ветрового режима жилой застройки городов // Актуальные проблемы природообустройства: геодезия, землеустройство, кадастр и мониторинг земель : мат. Междунар. науч.-практ. конф: сборник статей. Ижевск, 2017. С. 96-99.

9. Hardin A.W., Liu Y., Cao G., Vanos J.K. Urban heat island intensity and spatial variability by synoptic weather type in the northeast U.S. // Urban Climate. 2018. Vol. 24. Pp. 747-762. DOI: 10.1016/j.uclim.2017.09.001

10. Гиясов А.И., Тускаева З.Р., Гиясова И.В. Использование особенностей сложного рельефа для устойчивого развития горных территорий // Устойчивое развитие горных территорий. 2018. Т. 10. № 4 (38). С. 558-565. DOI: 10.21177/1998-4502-2018-10-4-558-565

11. Сокольская О.Н., Гиясов А.И. Градостроительное освоение сложного рельефа и морского побережья // Промышленное и гражданское строительство. 2019. № 7. С. 42-49. DOI: 10.33622/0869-7019.2019.07.42-49

12. Большаков В.В. Принципы градостроительной экологии в планировании территории // Архитектура, градостроительство и дизайн. 2019. № 2 (20). С. 10-16.

13. Гиясов А.И., Сокольская О.Н. Формирование городской застройки с учетом экологических факторов атмосферной среды в жарких маловетреных и штилевых климатических условиях : монография. Краснодар : ПринтТерра, 2016. 140 с.

14. Безуглая Э.Ю. Учет метеорологических условий и фоновой концентрации примесей для обеспечения чистоты воздуха в жилых районах города // Градостроительство и вопросы охраны окружающей среды. 1975. С. 76-81.

15. Самойлова Н.В. Методы по созданию природно-рекреационного каркаса поселений черноморского побережья // Научный вестник Крыма. 2018. № 4 (15). С. 13.

16. Оленьков В.Д. Учет ветрового режима городской застройки при градостроительном планировании с использованием технологий компьютерного моделирования // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2017. Т. 17. № 4. С. 21-27. DOI: 10.14529/build170403

17. Бакаева Н.В., Черняева И.В., Алгоритм оценки градостроительной деятельности на основе принципов биосферной совместимости // Градостроительство и архитектура. 2019. Т. 9. № 2 (35). С. 5-14. DOI: 10.17673/Vestnik.2019.02.1

18. Куролап С.А., Попова И.В., Сарычев Д.В., Клепиков О.В., Виноградов П.М. Оценка техногенного загрязнения воздушного бассейна и микроклиматической комфортности городской среды // Экологическая ситуация и риски для здоровья населения города Воронежа. 2018. С. 34-56.