CC BY
18УДК 551.588.7
БИОКЛИМАТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БЛАГОПРИЯТНОСТИ ПОГОДЫ ГОРОДОВ
АЛМАТЫ И НУР - СУЛТАН
А.С. Базбекова1, А.М. Кауазов2 к.г.н.
'РГП «Казгидромет», г. Алматы, Казахстан
Казахский национальный университет им. аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан e-mail: ayzhan.bazbekova@gmail.com, a_kauazov@mail.ru
В статье анализируются количественные показатели суровости и благоприятности погоды для метеорологических станций Алматы и Нур-Султан с 2015 по 2020 года для теплого и холодного времени года. Рассчитаны индекс эквивалентно-эффективной температуры для теплого (апрель-сентябрь) и холодного (октябрь-март) сезонов года, индекс ветрового охлаждения по Сайплу и индекс суровости по Бодману. Произведена количественная оценка комфортности климата. Выявлено, что зима на МС Нур-Султан в 1,7 раза суровее, и ветровое охлаждение в 2,7 раз значительнее, чем на МС Алматы. Показано, что для оценки комфортности погоды наиболее предпочтительным, является индекс эквивалентно-эффективной температуры.
Ключевые слова: биоклимат, биометеорологические индексы, эквивалентно-эффективная температура, комфорт, дискомфорт
Поступила: 28.02.22 DOI: 10.54668/2789-6323-2022-104-1-17-30
ВВЕДЕНИЕ
Изменение климата, как известно является актуальной проблемой на мировом и региональном уровне. При этом, климатические ресурсы и погодные особенности являются важнейшим элементом окружающей среды.
В настоящее время практически все климатические исследования направлены на изучение глобальных и региональных проявлений климатических проблем, причем большинство исследований посвящено анализу антропогенного воздействия на природную среду (Андреев С.С., 2011; Кауазов А.М. и др., 2020).
При этом, несколько упускается из виду, что человечество как вид уязвимо для изменения климата, не только вследствие воздействия чрезвычайных ситуаций природного характера, но и обычного режима погоды. Погодные условия (температура, влажность и ветер) непосредственно влияют на эффективность жизнедеятельности людей.
Для эффективного решения проблемы изменения климата и предотвращения
ухудшения качества природной среды, необходимо учитывать не только антропогенное влияние на окружающую среду, но и рассматривать возможное влияние изменения климата на человека. Кроме того, стратегия устойчивого развития человечества предполагает комплексный подход к решению глобальных экологических проблем, при этом климатические условия городов, а также их тенденция подлежит обязательному учету, так как является одним из важнейших факторов жизнедеятельности населения.
В этой связи, исследования изменений метеопараметров (температура, влажность и ветер) непосредственно влияющих на физиологические ощущения человека и оценка их динамики изменения являются особенно актуальными.
Отдельные метеоэлементы не всегда отражают физиологические ощущения человека. Для оценки комфортности и суровости погоды применяются биоклиматические показатели учитывающие совокупное воздействие этих параметров. Биоклиматические показатели (индексы) являются косвенными индикаторами оценки состояния окружающей человека среды, характеризуя
в физическом отношении особенности её тепловой структуры (Андреев С.С.,2005). При этом исследования по биоклиматической тематике в Казахстане не многочисленны (Беку Б. и др., 2013; Нысанбаева А.С. и др., 2015) и не затрагивали региональных отличий и крупных городов, поэтому сравнительное рассмотрение биометеорологических показателей (Базбекова А.С., 2022) столицы страны - г. Нур-Султан и крупнейшего мегаполиса - г. Алматы в которых совокупно проживают около 15% населения страны представляет значительный интерес.
Цель данного исследования заключается в сравнительной оценке уровня комфортности погоды и климата городов Алматы и Нур-Султан с использованием биоклиматические показателей.
Основная задача данного исследования заключается в расчете и сравнении некоторых биоклиматических показателей по городам Алматы и Нур-Султан, а также оценке их информативности.
ДАННЫЕ И МЕТОДИКА
Исходными данными являлись срочные значения температуры воздуха, относительной влажности и скорости ветра по метеорологическим станциям Алматы и Нур-Султан с 2015 по 2020 года за теплый (апрель-сентябрь) и холодный (октябрь-март) периоды года. Известно большое количество различных индексов (Андреев С.С., 2007; Исаева М.В., 2009; Исаев А.А., 2001; Ткачук С.В., 2011; Ткачук С.В., 2012). Многие из них сложные в расчете или требуют специфические данные. В данном исследовании предпочтение отдавалось индексам не требующих специальных данных в виду их ограниченности и слабой доступности, а также простых в расчете, т.е. удобных для практического применения. Из всего многообразия биоклиматических индексов, критериев и показателей уровня комфортности были выбраны три наиболее подходящих для наших условий и набора данных показателя.
Эквивалентно-эффективная температура (ЭЭТ):
ЕТ = 37--
37—
0.68-0.0014 /+
1
1.76+1.4»'
0.75
-0.29 t (1--Ц
(1)
где, ЕТ-ЭЭТ, t - температура воздуха, °С; V - скорость ветра, м/с, f - относительная влажность, %.
Индекс ЭЭТ предложенный Миссен-нардом учитывает комплексное влияние температуры воздуха, влажности и скорости ветра.
Зона комфорта по значениям эквивалентно-эффективной температуры находится
в пределах значений индекса 17,3...21,7.
Согласно предложенной Миссенар-дом (Исаева М.В., 2009), формуле среднемесячные значения тепловой чувствительности человека варьируются от умеренно теплой летом, до опасной с угрозой обморожения в зимние месяцы.
Индекс суровости по Бодману
S = (1- 0,04 t) *(1+ 0,272 V)
(2)
где, S-индекссуровости(баллы),t-тем-пература воздуха, °С; V - скорость ветра, м / с. Данный индекс служит для оценки суровости зимних условий, характеризующий «жесткость» зимней погоды в условных единицах по шкале баллов «жесткости»
(табл. 2). В основу расчетов было принято время, необходимое для охлаждения сосуда с водой, от температуры +30 °С до +20 °С (Андреев С.С., 2005).
Индекс ветрового охлаждения по Сайплу (WCIs):
(3)
WCIs = (10.45 - V) (33 - О
где, WCIs - ветро-холодовой индекс, t - тем- Ветро-холодовый индекс, пред-
пература среды, °С, V - скорость ветра, м/с. ложенный Сайплом, оценивает
Таблица 1
Классификация тепловой чувствительности по значениям ЕТ
Интервал эквивалентно-эффективной Уровень комфорта
температуры, ЕТ °е
От Более +30 До Тепловая нагрузка сильная
24 30 Тепловая нагрузка умеренная
18 24 Комфортно-тепло
12 18 Комфорт (умеренно-тепло)
6 12 Прохладно
0 6 Умеренно прохладно
0 -6 Очень прохладно
-6 -12 Умеренно холодно
-12 -18 Холодно
-18 Ниже -24 -24 Очень холодно Угроза обморожения
Таблица 2
Шкала Бодмана для характеристики зимнего периода
Балл «суровости» 8 Характеристика зимы
Менее 1 Несуровая, мягкая
1-2 Мало-суровая
2-3 Умеренно-суровая
3-4 Суровая
4-5 Очень суровая
5-6 Жестко- суровая
Более 6 Крайне- суровая
отрицательной температуры воздуха и скорости ветра на тепловое состояние человека, определяется по таблицам или номограмме (Андреев С.С., 2005).
Полученные значения индекса интерпретируются в следующих градациях: 600...800 прохладно, 800...1000 холодно, 1000...1200 очень холодно, 1200...2500 жестко холодно, более 2500 невыносимо холодно. Из данных по температуре, влажности и скорости ветра за все 8 сроков были рассчитаны среднесуточные значения, а из них далее среднемесячные значения.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты расчета основных биоклиматических индексов в те-
плый (апрель-сентябрь) и холодный (октябрь-март) периоды года для МС Алматы и Нур-Султан с 2015 по 2020 года, представлены ниже в виде рисунков и таблиц. Эквивалентно-эффективная температура. Анализ динамики изменения значений ЭЭТ (рис.1) показал, что на МС Алматы за холодный период ЭЭТ изменялась в пределах от 10,0 до минус 11,00С, что соответствует изменениям уровня комфорта от «прохладно» до «умеренно холодно». В октябре уровень комфорта оценивался как «прохладно». В октябре 2017, ноябре 2015, 2016, 2018, марте 2015, 2019 и 2020 года умеренно прохладно. В ноябре, декабре, январе 2015, 2016, 2019 года, феврале и марте 2017 и 2018 года как «очень прохладно». В январе и марте как «умеренно холодно».
Т, ОС 15
ОКТЯБРЬ НОЯБРЬ ДЕКАБРЬ ЯНВАРЬ ФЕВРАЛЬ МАРТ
МЕСЯЦ
« 2014-15 ■ 2015-16 А 2016-17 )( 2017-18 )1( 2018-19 • 2019-20 —I— Т ср
Рис.1. Динамика значений ЭЭТ и среднемесячной температуры воздуха в холодный период по годам с 2015 по 2020 гг на МС Алматы
В целом, в октябре и марте преобладают положительные значения ЭЭТ и среднемесячной температуры за холодный период с 2015 по 2020 года. Минимальные значения приходятся на январь. Межгодовые различия за рассматриваемый период не значительные и не превышают 50С в осенний период, в январе и марте межгодовая разница достигает максимальных значений 10 о С. Минимальное значение, отмечавшееся в январе 2018 года, объясняется влиянием низкой температура воздуха. В целом ухудшение условий наступает не резко, плавно опускаясь и достигая минимума в январе с дальнейшим ростом температуры.
Т, ОС 10
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
ОКТЯБРЬ НОЯБРЬ ДЕКАБРЬ ЯНВАРЬ ФЕВРАЛЬ МАРТ
МЕСЯЦ
—♦— 2014-15 —■—2015-16 —А—2016-17 —>«—2017-18 —Ж—2018-19 -»-2019-20 —I— Т ср
Рис. 2. Динамика значений ЭЭТ и среднемесячной температуры воздуха в холодный период по годам с 2015 по 2020 гг. на МС Нур-Султан
Анализ динамики изменения значений ЭЭТ (рис.2) показал, что на МС Нур-Султан за холодный период ЭЭТ изменялась в пределах от 2,7 до минус 28,6 0С, что соответствует изменениям уровня комфорта от «умеренно прохладно» до «угрозы обморожения».
В октябре уровень комфорта оценивался как «очень холодно». В октябре 2017 и ноябре 2018 года как «умеренно прохладно». В ноябре и марте как «холодно». В декабре, январе 2019 года, феврале и марте как «очень холодно». В декабре 2015, 2017 года, январе, феврале 2017 и марте 2015, 2018 года уровень комфорта оценивался как «угроза обморожения».
Показатели погоды в г. Нур-Султан по сравнению с г. Алматы характеризуются менее благоприятными условиями. Подавляющее большинство, значения ЭЭТ и среднемесячной температуры за холодный период с 2015 по 2020 года, были ниже 0 о С, при этом большинство значений кроме
октября, были ниже минимальных наблюдаемых в Алматы. Например, значения ЭЭТ в Нур-Султане за период ноябрь-февраль, в два раза ниже чем в Алматы в самый холодный месяц - январь. Минимальные значения также приходятся на январь и в два раза ниже чем в Алматы. Максимальное
10
5
0
-10
-15
значение приходится на октябрь 2020 года. Межгодовые различия за рассматриваемый период значительные и составили 150С. В целом ухудшение условий по сравнению с Алматы наступает резко, достигая низких значений уже в ноябре и сохраняясь
на этом уровне до февраля с дальнейшим повышением ЭЭТ в марте. При этом в марте наблюдаются устойчиво отрицательные значения минус 5...200С, что значительно ниже чем в Алматы (от минус 2 до 70С).
Таблица 3
Уровни комфорта для г. Алматы (а) и г. Нур-Султан (б) в холодный период
октябрь ноябрь декабрь январь фев- заль март
а б а б а б а б а б а б
201415 10 -6,6 3,4 -18,7 0 -24,1 -4,5 -25,8 -1,4 -20,1 1,3 -18,3
201516 8,3 -3,3 0,4 -18,9 -2 -20,1 -2,7 -24 -0,6 -17,5 6,5 -11,4
201617 4,3 -6,6 -2,1 -22,9 -2,2 -25,5 -6,3 -23,1 -4,3 -25,9 -0,1 -16,2
201718 8,3 -2,4 2,3 -8,4 -3,9 -18,6 -11 -28,6 -3,9 -19,1 -1,6 -18,6
201819 8,5 -1,8 -1,9 -18,8 -4,8 -20,1 -3,2 -20 -4,1 -21,5 5,7 -10,1
201920 7,9 2,7 -0,8 -14,8 -3,1 -17,2 -8,6 -22,9 -0,4 -16,9 4,4 -10
Более 30 24 18 12 6 0 -6 -12 -18 -24 Ниже -
24
Тепловая Тепловая Комфорт- Комфорт Прохладно Умеренно Очень Умеренно Холодно Очень Угроза нагрузка нагрузка тепло прохладно прохладно холодно холодно обморо-
сильная умеренная жения
Средняя разница значений ЭЭТ за холодный период между городами составила 16,5 ос, при этом в Алматы значения были выше. Среднее стандартное отклонение для г. Алматы меньше, чем для г. Нур-Султан, и составило 2,4 и 3,70С соответственно. В среднем, уровень комфортности погоды в Нур-Султане в 3 раза хуже, чем в Алматы во все месяцы, кроме октября. При этом, самые суровые условия в Ал-маты, которые наблюдаются в январе, соответствуют или суровее условий погоды в октябре или в марте в Нур-Султане. Анализ динамики изменения значений ЭЭТ (рис.3) за теплый период на МС Ал-маты показал, что ЭЭТ изменялась в пределах от 7,1 до 22,РС, что соответствует градациям уровням комфорта от «прохладно» до «комфортно-тепло». В апреле уровень комфорта оценивался как «прохладно». В мае, июне 2017 и 2020 года,
августе 2017 года, сентябре как «комфорт». В июне, июле и августе как «комфорт-тепло».
За рассматриваемый период, значения ЭЭТ наблюдались выше 70С, а значения среднемесячной температуры выше 13 о С. Минимальные значения ЭЭТ приходились на апрель. В теплый период года, по сравнению с холодным, разброс значений ЭЭТ невелик. Межгодовые различия за теплый период не значительные и не превышают 30С в летний период, 4...5 0С в межсезонье. Изменения условий погоды имеют плавный ход, отмечается повышение условий комфортности, наблюдавшийся в марте, достигая максимальных значений в июле, а далее отмечается ухудшение условий. Наибольший разброс значений ЭТТ по годам, отмечается в апреле-мае (более 100С) с дальнейшей стабилизацией условий с разбросом около 70С в остальные месяцы.
АПРЕЛЬ МАЙ ИЮНЬ ИЮЛЬ АВГУСТ СЕНТЯБРЬ
МЕСЯЦ
—♦—2014-15 2015-16 2016-17 2017-18
Рис. 3. Динамика значений ЭЭТ и среднемесячной температуры воздуха в теплый период
по годам с 2015 по 2020 гг на МС Алматы
Анализ динамики изменения значений ЭЭТ (рис. 4) за теплый период на МС Нур-Султан показал, что ЭЭТ изменялась в пределах от минус 3,2 до 18,20С, уровень комфорта изменялся от «очень прохладно» до «комфортно-тепло». В апреле уровень комфорта оце-
нивался как «умеренно холодно».
В апреле 2015, 2017 и 2018 года как «очень прохладно». В мае, как «умеренно прохладно» в 2018 году, «прохладно» и «комфорт» в 2020 году. В июне, июле и августе как «комфорт», в июле 2019 года как «комфортно-тепло». В сентябре как «прохладно».
Т, ОС
30 25 20 15 10 5 0
АПРЕЛЬ МАИ ИЮНЬ
2014-15 —■—2015-16 —Л—2016-17 Н
ИЮЛЬ
АВГУСТ
СЕНТЯБРЬ
МЕСЯЦ
2017-18 -#-2018-19 -»-2019-20 —I— Т ср
Рис. 4. Динамика значений ЭЭТ и среднемесячной температуры воздуха в теплый период
по годам с 2015 по 2020 гг на МС Нур-Султан
Погодные условия в теплый сезон в Нур-Султане, заметно прохладнее, чем в Алматы. Минимальное значение ЭЭТ в Ал-маты отмечавшийся в апреле, наблюдается в Нур-Султане в мае, при этом наименьшее значение для г. Нур-Султан в апреле, было 2 раза ниже, чем в Алматы. Ход ЭЭТ более резкий и имеет значительные разбросы. Межгодовые различия за рассматриваемый период незначительные в летний период и сентябре 40С, и значительны в весенний период около
110С. Разница среднемесячной температуры и ЭЭТ, в летние период и сентябре составляет около 70С, в весенний период около 11...120С, это свидетельствует о том, что ход среднемесячной температуры и ЭЭТ в г. Алматы имеет плавный ход и значения почти близки.
Средняя разница значений ЭЭТ за теплый период между городами составила 5,50С. При этом в Алматы среднее значение за сезон было выше в 2 раза. Наибольшее среднее стандартное
Таблица 4
Уровни комфорта для г. Алматы (а) и г. Нур-Султан (б) в теплый период
апрель май июнь июль август сентябрь
а б а б а б а б а б а б
201415 10,7 -1,4 15,2 10,1 18,4 15,7 20,2 14,8 19 12,4 12,1 7,4
201516 10,3 3,9 13,6 8,1 19,2 12,5 19,5 15,7 18,7 15,5 16,8 10,5
201617 7,9 -0,3 15,1 8,6 17,7 16,5 21,8 15,9 17,4 16 15,7 7,7
201718 7,1 -3,2 13,2 2,5 18,4 12,7 20,4 16,4 19,7 13,4 14,1 7,1
201819 9,5 1,4 12,7 9,6 18,3 12,5 22,1 18,2 20,2 15,6 15,4 7,4
201920 11 5,6 15,2 13,8 17,2 13,9 19,5 17,5 19,6 15,9 13 7,2
Ниже -24
Тепловая Тепловая Комфорт-нагрузка нагрузка тепло сильная умеренная
Комфорт Прохлад Умеренно Очень Умеренно Холо- Очень Угроза но прохладно прохлад холодно дно холодно обморо-но жения
отклонение для г. Алматы составило 1,80С, а для г. Нур-Султан 3,70С, среднее за сезон составило 1,2 и 2,РС соответственно.
В целом летние месяцы (июнь, июль и август) по условиям одинаково комфортные и в Алматы, и в Нур-Султане. При этом в Ал-маты температура выше, и находится на одну градацию выше, но тем не менее оставаясь в комфортном диапазоне (комфорт-тепло).
В переходные месяцы (апрель, май и сентябрь) наиболее комфортные условия отмечались в Алматы, где май и сентябрь находятся в диапазоне комфорт, тогда как в Нур-Султане прохладно.
Ход средней температуры воздуха за холодный и теплый периоды с 2015 по 2020 года описывает ход ЭЭТ для двух станций (рис 5, 6). По значениям среднемесячных данных ЭЭТ за холодный период на МС Алматы и МС Нур-Султан наблюдаются условия от субкомфортных до дискомфортных, за теплый период на МС Алматы от субкомфортных до комфортных, а на МС Нур-Султан от дискомфортных до комфортных. Необходимо отметить, что минимальное значение ЭЭТ на МС Нур-Султан ниже, чем на МС Алматы (минус 28,60С и минус 11,00С соответственно). В теплый период, разница наибольших значений ЭЭТ между двумя станциями не значительная. Анализируя значения ЭЭТ за
сезон, было получено, что на двух станциях отмечаются дискомфортные условия в зимний период, и комфортные в летний период.
Анализирую ход кривых температуры воздуха и ЭЭТ за сезон (рис. 5, 6), было установлено, что на МС Алматы ход более устойчивый, средний разброс значений ЭЭТ за холодный сезон составляет от минус 1,8 до 00С, за теплый от 15,5 до 16,40С. На МС Нур-Султан ход менее стабильный, средний разброс значений ЭЭТ за холодный сезон отмечаются от минус 20,0 до минус 13,20С, за теплый от 8,2 до 12,30С. В холодный период года хорошо заметно отличие значений между двумя станциями. Например, если по температуре воздуха различия не сильно выражены, то по ЭЭТ заметна существенная разница, на МС Алматы среднее значение ЭЭТ за холодный сезон составляет минус 0,РС, то на МС Нур-Султан минус 16,60С (за теплый 16,00С и 10,50С соответственно). Это демонстрирует необходимость и информативность биоклиматических индексов.
Оценивая количество дней повторяемости определенной градации ЭЭТ, было выделено, что наибольшее количество 467 (21,4%) и 385 дней (17,4 %) наблюдается в интервале ЭЭТ от 12 до 180С для Алматы и Нур-Султан соответственно, что характеризует уровень комфорта как «комфорт».
18
6
0
-6
-12
18
-24
Рис. 5. Динамика значений ЭЭТ и среднемесячной температуры воздуха в холодный период по годам с 2015 по 2020 гг на МС Нур-Султан
Рис. 6. Динамика значений ЭЭТ и среднемесячной температуры воздуха в теплый период по годам с 2015 по 2020 гг на МС Нур-Султан
Необходимо отметить, что для г. Ал- обморожения. Так же по полученным дан-
маты интервал эквивалентно-эффективной ным, в двух городах не наблюдается силь-
температуры ниже минус 24 о С составляет ная тепловая нагрузка, то есть значений
3 дня (0,1 %), а для г. Нур-Султан 193 дня ЭЭТ выше 300С (рис. 7 и 8, таб. 1.5 и 1.6) (8,8 %), что указывает на наличие угрозы
9% 1% ■ Более +30
- от 24 до 30
■ от 18 до 24
20%
Я ■ от 12 до 18
15%
■ от 6 до 12
■ от 0 до 6
21% - от 0 до -6
от -6 до -12
^^^^^^ 16% ■ от -12 до -18
■ от -18 до -24
■ Ниже -24
Рис. 7. Повторяемость эквивалентно-эффективной температуры на МС Алматы в %
Индекс суровости по Бодману. Для ной работе использовался индекс суро-представления зимних условий в дан- вости погоды, предложенный Бодманом.
Таблица 5
Повторяемость эквивалентно-эффективной температуры на МС Алматы
Интервал ЭЭТ, ЕТ Количество дней %
Более +30
от 24 до 30 19 0,9
от 18 до 24 446 20,4
от 12 до 18 467 21,4
от 6 до 12 354 16,2
от 0 до 6 333 15,2
от 0 до -6 325 14,9
от -6 до -12 185 8,5
от -12 до -18 52 2,4
от -18 до -24 3 0,1
Ниже -24 3 0,1
■ от 24 до 30
■ от 18 до 24
■ от 12 до 18
■ от 6 до 12
■ от 0 до 6
■ от 0 до -6
■ от -6 до -12
■ от -12 до -18
■ от -18 до -24
■ Ниже -24
Рис. 8. Повторяемость эквивалентно-эффективной температуры на МС Нур-Султан в %
Таблица 6
Повторяемость эквивалентно-эффективной температуры на МС Нур-Султан
Интервал ЭЭТ, ЕТ Количество дней %
Более +30
от 24 до 30 0,0
от 18 до 24 174 7,9
от 12 до 18 382 17,4
от 6 до 12 296 13,5
от 0 до 6 227 10,4
от 0 до -6 172 7,9
от -6 до -12 216 9,9
от -12 до -18 296 13,5
от -18 до -24 236 10,8
Ниже -24 193 8,8
Анализирую полученные результа- среднее значение балла суровости за ука-ты (рис.9) было установлено, в г. Алматы занный период наблюдения составляет 1,4 зима характеризуется как «мало-суровая», балла. В свою очередь зима в г. Нур-Султан
характеризуется как «умеренно- суровая», средний балл суровости составил 2,4.
Зимаболеесуровеевг.Нур-Султан,чем в г. Алматы. Условия оцениваются, как субкомфортные и комфортные соответственно.
Наибольшее среднемесячное значения в баллах «жесткости погоды» для г. Алматы и г. Нур-Султан наблюдалось в январе 2018 года, 1,8 и 2,8 соответственно.
S, БАЛЛ 3
2.8
2.6
2.4
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
■январь Нур-Султан "январь Алматы
■февраль Нур-Султан февраль Алматы
■декабрь Нур-Султан ■декабрь Алматы
ГОД
Рис.9. Индекс суровости по Бодману на МС Алматы и Нур-Султан
S, БАЛЛ 3
1.5
2017 ■МС Алматы
2018 2019
—МС Нур-Султан
ГОД
Рис.10. Среднее значение индекса суровости (декабрь-февраль) по Бодману на МС Ал-
маты и Нур-Султан
Анализируя ход индекса суровости по Бодману (рис. 10), было показано, что наименьшее значение балла суровости за зиму, для г. Нур-Султан было в 2 раза выше чем для Алматы, составило 2,2 в 2019 году и 1,2 в 2016 году соответственно. Наибольшее значение в 2016 году, так же было выше в 1,5 раза. Оценив среднее значения индекса за указанный период наблюдения, отмечено, что климат в Нур-Султане суровее, чем в Алматы в 1,7 раз. Неблагоприятную ситуацию, отражаемую указанным показателем, можно объяснить тем, что в зимний период в г. Нур-Султан отмечались более низкие температуры воздуха, чем в г. Алматы. Индекс ветрового охлаждения по Сайплу. Для
того чтобы оценить один из важных в зимний период метеорологический фактор - скорость ветра, необходимо дополнить результаты индекса суровости по Бодману, расчетом индекса Сайпла (Синицын И.С. и др., 2013). Анализируя полученные расчеты (рис. 7, 8) индекса ветрового охлаждения по Сай-плу, было установлено, что для г. Алматы теплоощущения человека оцениваются как «прохладно» и «холодно», среднее значение за период наблюдения составляет 657 кал/ (м2ч). В свою очередь, для г. Нур-Султан как «жестко холодно», среднее значение за период наблюдения составляет 1745 кал/(м2ч).
Ветровое охлаждение более заметно выражено в Нур-Султане.
2020
2.5
2
WCLS, КАЛ / (М2Ч) 3000
Рис.11. Индекс ветрового охлаждения по Сайплу ^СЬ) на МС Алматы и Нур-Султан
Среднее значение изменяются от Максимальное значение индекса в 1200 до 2000 кал/(м2ч), в то время Нур-Султане значительнее пример-как в Алматы от 560 до 730 кал/(м2ч). но в 3 раза, за счет скорости ветра.
2100 1800 1500 1200
WCLS, КАЛ/(М2 Ч)
♦
300 0
2015 2016 2017 МС Алматы
2018 2019 —МС Нур-Султан
2020
ГОД
Рис.12. Среднее значение индекса ветрового охлаждения (декабрь-февраль) по Сайплу
^СЬ) на МС Алматы и Нур-Султан
Анализ (рис. 12) показывает, что в г. Нур-Султан прослеживается выраженная тенденция к снижению ветрового охлаждения, вероятнее всего вследствие снижения скорости ветра из-за интенсивной застройки и высадки лесов. Ветровое охлаждение на МС Нур-Султан значительнее, чем на МС Алматы в 2,7 раза.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном исследовании были выбраны три наиболее подходящих биоклиматических показателей с учетом условий Казахстана и доступности используемых данных. Далее были рассчитаны биоклиматические показатели для городов Алма-
ты и Нур-Султан за период с 2015 по 2020 годы. Проведен сравнительный анализ данных. Выявлены значительные различия между городами по всем трем индексам:
1. Показатели погоды по индексу ЭЭТ характеризуют условия в г. Нур-Султан как менее благоприятные по сравнению с г. Алматы. В среднем, уровень комфортности погоды в холодный период в Нур-Султане в 3 раза хуже, чем в Алматы во все месяцы, кроме октября. При этом, самые суровые условия в Алматы, которые наблюдаются в январе, соответствуют или суровее условий погоды в октябре или в марте в Нур-Султане.
По значениям ЭЭТ с 2015 по 2020 года за холодный период, на МС Нур-Султан наблюдаются 193 дня с угрозой обморожения.
На МС Алматы данное значение значительно ниже и составляет всего 3 дня.
В теплый период в г. Алматы ЭЭТ изменялась в пределах от 7,1 до 22,РС, что соответствует градациям уровням комфорта от «прохладно» до «комфортно-тепло», в Нур-Султане в пределах от минус 3,2 до 18,20С, уровень комфорта изменялся от «очень прохладно» до «комфортно-тепло».
Погодные условия в теплый сезон между городами также различаются, но в меньшей степени. Наибольшие отличия наблюдаются в мае. В этот месяц комфортность погоды в Нур-Султане на две градации ниже чем в Алматы, при этом в Алматы погода оценивается как комфортная. В целом, в теплый период Нур-Султане, менее комфортен (на одну градацию), чем в Алматы.
2. Согласно полученным результатам расчета индекса ветрового охлаждения по Сайплу, было установлено, что зимы в г. Нур-Султан примерно в 3 раза суровее чем в г. Алматы. Так, в Алматы те-плоощущения человека оцениваются от «прохладно» до «холодно», а в г. Нур-Сул-тан, преимущество «жестко холодно». Уровень ветрового охлаждения в Нур-Сул-тане в 2,7 раза выше чем в г. Алматы.
3. Согласно индексу суровости Бодмана, зима в г.Алматы характеризуется как «мало-суровая», а в г. Нур-Султан как «умеренно-суровая». В целом, погодные условия в зимний период в Нур-Султане в 1,7 раз суровее, чем в Алматы.
Анализ биоклиматических показателей, показал, что в целом по двум городам биоклиматические условия в теплый период года характеризуются как комфортные, а в холодный период оцениваются как дискомфортные. Однако, условия зимнего периода в Нур-Султане значительно суровее. В летний период разница условий комфортности на двух станциях менее заметна.
Также в Алматы отмечаются более комфортные условия, выражающиеся в более стабильной погоде.
По результатам сравнения погодных условий в течение нескольких лет на двух различных по условиям метеорологических станциях, правомерно заключить, что наи-
более предпочтительным, является индекс эквивалентно-эффективной температуры, преимущество которого заключается в возможности использования, как для холодного, так и для теплого сезонов года и более детализированного (за счет большего числа градаций) описания тепловой чувствительности.
При этом стоит отметить, что недостаток индекса ЭЭТ состоит в недоучете теплоощущения человека от нагревания солнечной радиацией. Однако, данное обстоятельство не является значительным недостатком, так как влияние солнечной радиации в холодное время года в виду значительной облачности, оценивается как не существенное и кроме того, данные о солнечной радиации не используются в оперативных прогнозах и малодоступные.
Учитывая, что температура воздуха зачастую не отражает реальный комплекс погодных условий, целесообразно рассмотреть возможность использования в ежедневных прогнозах погоды для населения индексов ЭЭТ для лучшего информирования (Базбекова А.С., 2022).
Дальнейшее развитие исследования видится в изучении динамики изменения комфортности погоды в городах за более длительный период.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Андреев С.С. Биоклиматические показатели (индексы) //Известия вузов. Серия Естественные науки. - Ростов, 2007. - № 4(140). - С. 109-110.
2. Андреев С.С. Интегральная оценка климатической комфортности на примере территории Южного Федерального округа России. - СПб: Изд. РГГМУ, 2011. - 304 с.
3. Андреев С.С. Человек и окружающая среда Ростов-на-Дону. Изд. АПСН СКНЦ ВШ, 2005. - 272 с.
4. Базбекова А.С. Оценка динамики изменений температурно-влажностных и ветровых условий по основным городам Казахстана: автореф. дис. - Алматы, 2022. - 105 с.
5. Беку Б., Нысанбаева А.С. Оценка биоклиматических условий юга и юго-востока Казахстана // Гидрометеороло-
иэкология.-Aлматы,2013.-N^1(68).-C.65-73.
6. Исаева М.В. Пространственно-временная изменчивость основных биоклиматических показателей на территории Приволжского округа // Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований. Сб. трудов Всероссийской научной конференции. - Казань, - 2009. - Т.2.- С.116-120.
7. Исаев А.А. Экологическая климатология. - М.: Научный мир, 2001. - 456 с.
8. КауазовА.М., НурланА.Н., ЖолдасбекА.Е., Бозбекова A.C. Возможность использования данных модели Noah / GSFC в рамках проекта FEWSNET/USGS / EROS для оперативного гидрологического прогнозирования в Северном Казахстане» // Гидрометеорология и экология. - Aлматы, 2020. - №23(98). - С. 111-124.
9. Нысанбаева A.C., Эбд1разац А.К. Оценка биоклиматических условий города Тараз // Вестник КазГУ. Серия Экология. - Aлматы, 2015. -№1 (40). - С.37-44.
10. Синицын И.С., Георгица И.М., Иванова Т.Г. Биоклиматическая характеристика территории в меди-ко-географическихцелях//Ярославскийпеда-гогический вестник. -2013. - J№ 4. - С. 279-283.
11. Ткачук C.B. Сравнительный анализ биоклиматических индексов для прогноза с использованием мезомасштаб-ной модели // Ученые записки. - СПб: Изд. РГГМУ, 2011. - №20. - С. 109-118.
12. Ткачук C.B. Обзор индексов степени ком-фортностипогодныхусловийиихсвязьспока-зателями смертности // Труды Гидрометцентра России. - 2012. - Вып. 347. - С. 223-245.
REFERENCES
1. Andreev S.S. Bioklimaticheskie pokazateli (indeksy) (Bioclimatic indicators (indices)). Izvestiya vuzov, Ser. Estestvennye nauki, Rostov, 2007, No 4 (140), pp. 109-110.
2. Andreev S.S. Integral'naya otsenka klimaticheskoi komfortnosti na primere territorii Yuzhnogo Federal'nogo okruga Rossii (Integral assessment of climatic comfort on the example of the territory of the Southern Federal District of Russia). Sankt-Peterburg, 2011, 304 p.
3. Andreev S.S. Chelovek i okruzhayushchaya
sreda (Man and the environment). Rostov-na-Donu, 2005, 272 p.
4. Bazbekova A.S. Otsenka dinamiki izmeneniya temperaturno-vlazhnostnykh i vetrovykh uslovii po osnovnym gorodam Kazakhstana: avtory. dis. Almaty,2022, 105 p.
5. Beku B., Nysanbaeva A.S. Otsenka bioklimaticheskikh uslovii yuga i yugo-vostoka Kazakhstana (Assessment of bioclimatic conditions in the south and southeast of Kazakhstan). Gidrometeorologiya i ekologiya, Almaty, 2013, No 1 (68), pp. 65-73.
6. Isaeva M.V. Prostranstvenno-vremennaya izmenchivost' osnovnykh bioklimaticheskikh pokazatelei na territorii Privolzhskogo okruga (Spatial and temporal variability of the main bioclimatic indicators on the territory ofthe Volga region). Okruzhayushchaya sreda i ustoichivoe razvitie regionov: novye metody i tekhnologii issledovanii. Proc. Conf. Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii. Kazan', 2009, Vol.2, pp.116-120.
7. Isaev A.A. Ekologicheskaya klimatologiya (Environmental climatology). Moscow. Nauchnyi mir, 2001. 456 p.
8. Kauazov A.M., Nurlan A.N., Zholdasbek A.E., Bozbekova A.C. Vozmozhnost' ispol'zovaniya dannykh modeli Noah, GSFC v ramkakh proekta FEWSNET, USGS, EROS dlya operativnogo gidrologicheskogo prognozirovaniya v Severnom Kazakhstane (The possibility of using Noah, GSFC model data within the FEWSNET, USGS, EROS project for operational hydrological forecasting in Northern Kazakhstan). Gidrometeorologiya i ekologiya, Almaty, 2020, No 3(98), pp. 111-124.
9. Nysanbaeva A.S., dbdiraza^ A.K. Otsenka bioklimaticheskikh uslovii goroda Taraz (Assessment of climatic conditions in Taraz city). Vestnik KazGU, Ser. Ekologiya, Almaty, 2015, No 1 (40). pp. 37-44.
10. Sinitsyn I.S., Georgitsa I.M., Ivanova T.G. Bioklimaticheskaya kharakteristika territorii v mediko-geograficheskikh tselyakh (Bioclimatic characteristics of the territory for medical and geographical purposes). Yaroslavskii pedagogicheskiivestnik, 2013,No4, pp.279-283.
11. Tkachuk S.V. Sravnitel'nyi analiz bioklimaticheskikh indeksov dlya prognoza s ispol'zovaniem mezomasshtabnoi modeli
(Comparative analysis of bioclimatic s pokazatelyami smertnosti (Review of
indices for prediction using a mesoscale indices of the degree of comfort of weather
model). Uchenye zapiski, Sankt- conditions and their relationship with
Peterburg, 2011, No 20, pp.109-118. mortality rates). Proc. Gidromettsentra
12. Tkachuk S.V. Obzor indeksov stepeni Rossii, 2012, Issue 347, pp. 223-245. komfortnosti pogodnykh uslovii i ikh svyaz'
АЛМАТЫ ЖЭНЕ Н¥Р-С¥ЛТАН ЦАЛАЛАРЫНЬЩ АУА РАЙЫНЬЩ ЦОЛАЙ-
ЛЫЛЫГЫН БИОКЛИМАТТЬЩ БАГАЛАУ А.С. Базбекова1, А.М. Кауазов2 география гылымдарыныц кандидаты
1 «Цазгидромет» РМК, Алматы ц., Цазацстан
2 эл-Фараби атындагы Цазац ¥лттыцуниверситетi, Алматы ц., Цазацстан e-mail: ayzhan.bazbekova@gmail.com, a_kauazov@mail.ru
Мацалада 2015 жылдан бастап 2020 жылга дешн жылы жэне суыц мезгш Алматы жэне Н^р-С^лтан метеорологиялыц станциялары Yшiн ауа райынын, ца-талдыгы мен цолайлылыгынын, сандыц кeрсеткiштерi талданады. Жылдын, жылы (сэуiр-цыркYЙек) жэне суыц (цазан-наурыз) мезгiлдерi Yшiн эквивалент-ii тиiмдi температура индексi, Сайпадагы жел салцындату индексi жэне Бодман-нын, цаттылыц индексi есептелген. Климаттын, жайлылыгын сандыц багалау жYр-пзшдг Н^р-С^лтан цаласында цыс 1,7 есе цатал, ал желдi салцындату Алматы цаласына цараганда 2,7 есе мацызды екенi аныцталды. Ауа-райынын, жайлылыгын багалау Yшiн эквиваленттi тиiмдi температура индекс ен, цолайлы екендiгi кeрсетiлген.
Ty^h сездер: биоклимат, биометеорологиялыц индекстер, баламалы-тшмд1 температура, жай-лылыц, жайсыздыц
BIOCLIMATIC ASSESSMENT OF FAVORABLE WEATHER CONDITIONS IN
ALMATY AND NUR-SULTAN A. S. Bazbekovai, A.M. Kauazov2 PhD
1 RSE «Kazhydromet», Almaty, Kazakhstan
2 Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan E-mail: ayzhan.bazbekova@gmail.com, a_kauazov@mail.ru
The article analyzes quantitative indicators of severity and favorability of the weather for the meteorological stations of Almaty and Nur-Sultan from 2015 to 2020 for the warm ^ril-september) and cold (october-march) seasons of the year. The equivalent-effective temperature index, the Sayple wind cooling index and the Bodman severity index were obtained. During the quantitative assessment, it was found that winter in the city of NurSultan is 1.7 times more severe, and wind cooling is 2.7 times more significant than in the city of Almaty. Weather indicators on the EET index characterize the conditions in Nur-Sultan as less favorable compared to Almaty. It is shown that the equivalent-effective temperature index is the most preferable for assessing the comfort of the weather.
Keywords: bioclimate, biometeorological indices, equivalent-effective temperature, comfort, discomfort
