Климатические особенности территории Республики Мордовия, определяющие условия строительства зданий и сооружений

Для получения картографических материалов, призванных конкретизировать выбор климатических параметров, применяемых в процессе проектирования и строительства зданий и сооружений, а также инженерных сетей и коммуникаций в них, нами были использованы два типа источников: действующие строительные нормативные документы и цифровые картографические материалы.

Важнейшим нормативным документом, содержащим соответствующие климатические параметры, представленные в виде таблиц и схематических карт, являются строительные нормы и правила «Строительная климатология. СНиП 23-01-99» [6], разработанные Научно-исследовательским институтом строительной физики и Главной геофизической обсерваторией им. А. И. Воейкова Росгидромета.

Исходя из представленных в таблицах данных, показатели температуры воздуха на всей территории Республики Мордовия показаны только для г. Саранска. В частности, представлены климатические параметры холодного и теплого периодов года, в числе которых средние месячные и годовая температуры воздуха. Согласно данным таблиц, самым холодным месяцем является январь (с температурой воздуха –12,3° С), а теплым – июль (соответственно +19,2° С). В этом же источнике далее приводятся и картографические материалы: рекомендуемая схематическая карта климатического районирования (см. рис. 1)

и схематическая карта зон влажности (см. рис. 2).

Рис. 1. Расположение Республики Мордовия во II-м климатическом районе (фрагмент схематической карты климатического районирования) [ 6 ].

Согласно рис. 1, территория Республики Мордовия расположена во II-м климатическом районе (подрайон II B) (см. рис. 1).

В соответствии с рис. 2, республика находится на границе двух зон влажности – сухой и нормальной (см. рис. 2).

Рис. 2. Расположение Республики Мордовия на границе сухой и нормальной зон влажности (фрагмент схематической карты зон влажности) [6].

Согласно СНиП 23-01-99 [6], температурный режим климатического подрайона II В в пределах территории Российской Федерации варьирует в очень широком интервале, характеризуясь следующими параметрами: среднемесячная температура воздуха в январе – от –4° С до –14° С (различия в 3,5 раза), среднемесячная температура воздуха в июле – от +12° С до +21° С (1,75 раза).

Анализируя данные о пространственном распределении температуры воздуха на территории Республики Мордовия в течение года в многолетнем режиме, предоставленные территориальным подразделением Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и полученные из литературных источников [4; 9], учитывая положение республики в системе климатического районирования для целей строительства, можно сделать вывод о том, что климатическому подрайону II В в Мордовии соответствует только среднемесячная температура воздуха в июле, т.к. в январе по всей территории республики в настоящее время теплее, чем –14° С [4; 9]. Среднемесячная температура воздуха в Республике Мордовия в январе фактически соответствует параметрам температуры соседнего с климатическим подрайона II В подрайона III А (см. рис. 1).

Для дополнительного анализа использовались данные лекционного курса направления

«Архитектура» Российского государственного социального университета [5], к сожалению, не содержащие картографических материалов. Архитектурно-планировочные решения жилых зданий, непосредственно определяющие комфортность проживания населения [2; 3; 8], должны учитывать особенности климатического районирования, согласно которым на территории России очень схематично выделяются три климатических района, которые имеют подрайоны А, Б, В, Г: I климатический район – самый холодный; II – умеренный; III – теплый. С севера на юг они располагаются следующим образом: примерно до 70° с.ш. – I, до 60° с.ш.– II, до 45° с.ш.– III [5]. В таблице 1 приведена температурная характеристика каждого климатического района.

Таблица 1

Термические показатели климатических районов России

Климатический район	Среднемесячная температура воздуха, °С
	января	июля
I	–14 –ниже –28	от 0 до +21
II	от –3 до –20	от +8 до +21
III	от –5 до –20	от +21 до +27
IV	от –12 до +6	от +21 выше +31

И в данной схеме районирования показаны те же различия между II и III климатическими районами, что и в предыдущем источнике. Республика Мордовия, как и ряд других регионов Европейской части России, отнесена ко II климатическому району [5].

Для картографической визуализации [8] приведенных схем климатического районирования, а также получения картографических материалов, призванных конкретизировать выбор климатических параметров, применяемых в процессе проектирования и строительства зданий и сооружений, инженерных сетей и коммуникаций, использовались картографические материалы, представленные векторными слоями сайта Natural Earth – общедоступным набором картографических данных в масштабах 1:10 000 000, 1:50 000 000 и 1:110 000 000 [10]. Для работы были использованы следующие слои:

• 1)    Admin 0 – Countries – полигональный слой административных единиц государств;

• 2)    Admin 0 – Boundary Lines – линейный слой их границ.

Был разработан и создан соответствующий геоинформационный проект [7], в котором определены система координат – WGS–84 и проекция – равнопромежуточная коническая – с указанием стандартных параллелей и центрального меридиана (см. рис. 3).

Для отображения территории Российской Федерации и ее субъектов, расположенных в III климатической зоне, было произведено редактирование исходных слоев. Полученные данные позволили выделить все регионы III климатического района (см. рис. 4).

Рис. 3. Определение системы координат и проекции.

Рис. 4. Субъекты Российской Федерации (включая Республику Мордовия), расположенные во II-м климатическом районе (фрагмент карты).

На основе данных средних температур воздуха января и июля за период с 1993 по 2013 годы республиканской сети метеорологических станций, предоставленных территориальным подразделением Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды по Республике Мордовия, была получена таблица 2.

Таблица 2

Показатели температуры воздуха метеостанций на территории Республики Мордовия

Метеостанция	Среднемесячная температура воздуха, °С
	января	июля
Бол. Березники	– 9,47	+21,44
Краснослободск	– 9,46	+21,20
Саранск	– 9,67	+21,03
Темников	– 9,19	+21,04
Торбеево	– 9,40	+21,06

По представленным в ней данным к исходным отредактированным слоям геоинформационного проекта [7] был добавлен точечный слой с населенными пунктами Мордовии, в которых расположены метеостанции. Далее в атрибутивных таблицах были созданы соответствующие поля для включения показателей температуры.

Затем с помощью инструмента модуля «Spatial Analyst» «Интерполяция» методом обратно взвешенных расстояний (ОВР, IDW) были получены две карты пространственного распределения средних многолетних значений температуры воздуха за январь и июль на территории республики (см. рис. 5).

Их анализ показывает, что более низкие и высокие температуры преобладают в западной части республики (см. рис. 5), в районе прохождения границы климатических районов. Значения средних многолетних температур подтверждают, что применительно к территории Республики Мордовия в наибольшей степени подходят климатические параметры именно III климатического района системы климатического районирования для целей строительства СНиП 23-01-99 [6].

Приведены картографические материалы, полученные авторами на основе учета положения исследуемого региона в пределах единиц климатического районирования, климатических районов и подрайонов и зон влажности, а также анализа многолетних показателей среднемесячных температур воздуха января и июля. Они могут конкретизировать выбор климатических параметров, применяемых в процессе проектирования и строительства зданий и сооружений, а также инженерных сетей и коммуникаций в них.

Рис. 5. Температура воздуха на территории Республики Мордовия в январе и июле.