Переведенцев
Ю.П., Исаева М.В.
Казанский
государственный университет
Оценка
биоклиматических ресурсов
г.
Казани и ее окрестностей
Ресурсные исследования
климата в данной работе проводились по наиболее актуальному направлению
прикладной климатологии - биоклиматической составляющей. Биоклимат территории –
важный природный ресурс, от состояния которого зависит комфортность ощущений и
самочувствие человека. Биоклиматическая оценка выявляет медико-климатический
потенциал территории для рационального использования ландшафтно-климатических
условий в здравоохранении и рекреации[1].
Под влиянием комплекса
антропогенных факторов внутри города сложились специфические климатические
условия, которые заметно отличаются от пригорода. Поэтому различие влияния
погодных условий на жизнедеятельность человека, проживающего в городской и
сельской местности, не вызывает сомнений. Главное внимание в работе уделялось
расчету и анализу основных показателей биоклиматических ресурсов, выявлению
степени комфортных погодных условий на исследуемой территории, а также оценке
влияния метеоусловий на организм человека. Исследования проводились на основе
ежечасных метеорологических измерений авиационной метеостанции гражданской
(АМСГ) «Казань», находящейся в 25км к югу от Казани, и по данным станции
Казань, университет, расположенной в центре города(2004-2007гг.).
Существуют многочисленные
подходы к оценке комфортного состояния человека при воздействии на него комплекса метеорологических показателей.
Наиболее часто используется эквивалентно-эффективная температура (ЭЭТ),
учитывающая комплексное влияние на человека температуры, влажности воздуха и
скорости ветра. ЭЭТ – представляет собой
сочетание метеовеличин, производящее тот же тепловой эффект, что и неподвижный
воздух при 100% относительной влажности и определенной температуре и оценивает
теплоощущение обнаженного по пояс человека. Расчеты ЭЭТ производились по формуле А. Миссенарда (Новикова, Головина,
2002):
, (1)
где ЕТ -
ЭЭТ, t- температура
воздуха, ˚С; f – относительная влажность, %; v- скорость ветра, м/с.
Изменение ряда
физиологических функций организма идет параллельно с изменением значений
эквивалентно-эффективной температуры. С помощью классификации, предложенной
С.С.Андреевым(2005), результаты расчетов ЕТ для теплого периода показывают, что
наибольшее число дней в окрестности приходится на зону «прохладного
субкомфорта» (53 дня). Чуть реже отмечаются дни со средней суточной ЕТ,
характеризующие «комфортно-теплые» условия погоды и «холодовый дискомфорт».
Иная картина наблюдается в городских условиях: большая часть периода с мая по
сентябрь характеризуется по ЭЭТ как «комфортно-тепло» (77дней). «Прохладный
субкомфорт» в Казани отмечается почти в 2 раза чаще «холодового дискомфорта»
(табл.1).
Для рекреационной оценки
зимнего периода в работе использовался индекс жесткости погоды по Бодману,
определяющий условия, способствующие обморожению:
,
(2)
где S – индекс
суровости (баллы), t- температура воздуха,
˚С; v- скорость ветра, м/с.
Климатическая оценка
характеристик суровости проводилась по шкале баллов «жесткости погоды»: при S<1-
зима несуровая, 1-2 – малосуровая, 2-3 – умеренно суровая, 3-4 – суровая, 5-6 –
жестко суровая, S>6- крайне суровая[2]. Расчеты значений индекса Бодмана показывают,
что в Казани в холодный период под действием острова тепла преобладают «мало
суровые» и «умеренно суровые» погодные условия (67 и 73 дня соответственно). В
окрестностях города наблюдаются более жесткие климатические условия: 66 дней
«умеренно суровых» и 43 «суровых». Индекс S >4 в городе практически
не отмечается, а в окрестностях - в сумме составляет около 22 дней за зиму.
Следует отметить, что суровых условий погоды на АМСГ «Казань» в холодный период
года отмечается почти в 2 раза чаще, чем мало суровых. Несуровые и крайне
суровые погодные условия на рассматриваемой территории практически не
наблюдались в течение исследуемого периода.
Таблица 1
|
Число дней со средней суточной эквивалентно-эффективной
температурой (ЕТ) в теплый период |
|||||||||||||
|
Интервал ЕТ, оС |
Уровень комфорта |
Казань, университет |
АМСГ "Казань" |
||||||||||
|
месяц |
Год |
месяц |
Год |
||||||||||
|
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
||||
|
более 30 |
Тепловая нагрузка сильная (дискомфорт) |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
24,1-30 |
Тепловая нагрузка умеренная (теплый субкомфорт) |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
12,1-24 |
Комфортно-тепло |
10 |
18 |
23 |
22 |
4 |
77 |
6 |
12 |
15 |
17 |
1 |
51 |
|
6-12 |
Прохладно (прохладный субкомфорт) |
13 |
8 |
7 |
9 |
15 |
52 |
11 |
19 |
12 |
11 |
9 |
62 |
|
менее 6 |
Холодовый дискомфорт |
8 |
4 |
2 |
1 |
12 |
27 |
14 |
8 |
5 |
4 |
20 |
51 |
Приведенная температура –
это теплопотери человека в зависимости от сочетания фактических значений
температуры и скорости ветра, приравненные к теплопотерям той же температуры
воздуха, но в условиях безветрия. Этот показатель предложен К.Ш.Хайруллиным и
В.Н.Адаменко и используется для оценки суровости зимнего периода с точки зрения
его дискомфортности[3]. Приведенная температура рассчитывается по формуле:
tприв=tв-8,2√V,
(3)
где tприв- приведенная температура, 0С;
tв – фактическая температура воздуха, 0С; V –
скорость ветра, м/с.
Полученные результаты
годовых значений приведенной температуры воздуха показывают, что в Казани и ее
окрестностях в холодный период преобладают «дискомфортные» условия (87-91
день). «Значительный дискомфорт», «суровые» и «крайне суровые условия» погоды
на АМСГ «Казань» в сумме отмечаются примерно в 3,5 раза чаще, чем на станции
Казань, университет. «Относительный комфорт» в холодный период при приведенной
температуре от 0 до -150С и относительной влажности не выше 70%
человеческий организм испытывает чаще в городских условиях острова тепла,
нежели в окрестности [4].
Для оценки степени
раздражающего действия изменений погоды на организм используется индекс
патогенности метеорологической ситуации I, предложенный В.Г. Бокшей
(1980). Следует отметить, что этот индекс указывает не на характер изменения
погоды, а лишь на степень ее раздражающего действия на организм. Индекс
патогенности метеорологической ситуации (баллы) рассчитан по рабочей формуле,
предложенной В.Г.Бокшей [5]:
, (4)
где h– среднесуточная
относительная влажность (%); v – среднесуточная скорость
ветра (м/с), n=10-10Sф/Smax; Sф и Smax– соответственно фактическая
продолжительность солнечного сияния и максимально возможная (ч); ∆p –
межсуточное изменение атмосферного давления; ∆t - межсуточное изменение
температуры воздуха, It -индекс патогенности температуры воздуха.
В зависимости от величины I
погодные условия оцениваются как 0-9,9 –оптимальные, 10-16 – слабо
раздражающие, 16,1-18 – умеренно раздражающие, 18-24 – сильно раздражающие, I>24
– острые. Результаты расчетов показали, что наиболее комфортные условия в
Казани отмечаются в летнее время, а сильно раздражающие и острые возникают в
холодный период времени года. Годовой ход индекса патогенности показывает, что
наибольший «раздражающий» эффект погоды отмечается с ноября по март: максимум
его формируется в окрестности Казани в феврале(41,2 балла), в городских
условиях зафиксирован в январе(36,6 балла) (рис.1).
Согласно полученным данным, в большую часть года условия погоды за пределами Казани оцениваются как «острые» (154 дня). Оптимальные условия наблюдаются реже – 111 дней за год. В городских же условиях ситуация обратная: число «комфортно-оптимальных» дней превышает число с «острыми» погодными условиями (140 и 123 дня соответственно). Следует отметить также, что наиболее комфортным по значениям индекса патогенности на рассматриваемой территории является август (5,6 балла в Казани и 8,1 в окрестности).
Рис.1. Годовой
ход индекса патогенности I за период 2004-2007гг. на
станциях АМСГ «Казань» и Казань, университет.
Результаты проведенных
исследований позволяют сделать следующие выводы:
1.Полученные значения
специализированных биоклиматических показателей указывают на то, что в холодный
период года, когда режим циркуляции атмосферы отличается неустойчивостью,
создаются наиболее дискомфортные условия для населения.
2.Оптимально комфортные
условия погоды наблюдаются чаще всего в летний период года, когда
среднесуточная температура воздуха превышает 10-150С.
3.Полученные значения
индекса патогенности метеорологической ситуации подтверждают, что в холодный
период года, характеризующийся активностью синоптических процессов, создаются
наиболее дискомфортные условия для населения. Большую часть года условия погоды
вблизи Казани оцениваются как «острые».
4.Формирование острова тепла
в городских условиях способствует превышению числа «комфортно-оптимальных» дней
над числом дней с «острыми» погодными условиями. По этой же причине холодный
период в Казани короче, а теплый более продолжительный, чем в ее окрестностях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Климатические ресурсы и методы их
представления для прикладных целей /Под ред. К.Ш.Хайруллина. – СПб.: Гидрометеоиздат, 2005.-231с.
2. Русанов В.И.
Комплексные метеорологические показатели и методы оценки климата для
медицинских целей.- Томск: Изд. Томского ун-та, 1981.-86с.
3. Энциклопедия климатических ресурсов
Российской Федерации / Под ред. Н.В.Кобышевой,
К.Ш.Хайруллина. – СПб.: Гидрометеоиздат, 2005.-319с.
4. Переведенцев Ю.П., Верещагин М.А., Наумов Э.П.,
Шанталинский К.М., Шафикова Р.Б. Климат Казани и его изменения в
современный период.- Казань: Изд-во КГУ, 2006.-215с.
5. Андреев С.С., Андреева Е.С. Краткая биоклиматическая характеристика Ростовской области
// Метеорология и гидрология. - 2004.-№8.-С.53-59.