CC BY
147
М.Г. Сухова, В.В. Севастьянов
БИОКЛИМАТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГОРНЫХ ЛАНДШАФТОВ (НА ПРИМЕРЕ АЛТАЕ-САЯНСКОЙ ГОРНОЙ СТРАНЫ)
Работа посвящена оценке биоклиматических условий горных ландшафтов для жизнедеятельности населения в Алтае-Саянской горной стране. Рассмотрены физико-географические особенности формирования климатов котловин. Проведена типизация ландшафтов по их биоклиматическим характеристикам.
Ключевые слова: биоклимат; горы; комфортность; человек.
Положение рассматриваемой территории во внутренней части Азии, на границе распространения западносибирских, казахстанских и центрально-азиатских геокомплексов приводит к сложному их взаимодействию. Ландшафтные высотные пояса очень динамичны. В них происходит взаимодействие между степными, лесными и тундровыми ландшафтами.
Распределение ландшафтов на территории горной страны подчинено закону зональности и высотной поясности.
В высокогорьях происходят большие изменения в климатических процессах, по сравнению с равнинами, формируются высокогорные альпийско-луговые, горно-тундровые, гляциально-нивальные ландшафты.
С высотой возрастает интенсивность солнечной радиации. Р.Б. Барри указывал, что по данным наблюдений в Альпах на высотах от 200 до 3000 м прямая УФ радиация возрастает летом на 100%, зимой на 280%, тогда как суммарная УФ радиация возрастает только на 34 и 72% соответственно [1]. В.А. Белинский установил, что на каждые 100 м подъема интенсивность УФ радиации возрастает летом на 3-10%, зимой на 10-20% [2]. В итоге на высоте 3000 м интенсивность УФ радиации в два раза выше, чем на уровне моря.
С высотой уменьшается плотность воздуха, понижается парциальное давление кислорода вдыхаемого воздуха. А.А. Исаев отмечает, что на высоте 3000 м парциальное давление кислорода убывает на 1/3 часть от нормы, что и вызывает горную болезнь [3]. Развивающаяся гипоксия обусловливает появление функциональных расстройств жизненно важных органов и систем. При усилении гипоксии развивается комплекс симптомов. Происходят изменения в сердечно-сосудистой деятельности: учащается пульс, повышается артериальное давление, возбудимость сердца. В процессе развития гипоксии возникают фазовые изменения функционального состояния центральной нервной системы. В начальный период преобладает возбудительный процесс. По мере углубления гипоксии при выраженном проявлении нарушения деятельности нервной системы, превалирует процесс торможения [4].
Уменьшение силы трения с высотой сопровождается возрастанием скорости ветра, поэтому климатообразующие особенности высокогорий формируют очень суровый климат.
Зима начинается уже во второй половине сентября с переходом средней суточной температуры через 0°С. В сентябре погода с отрицательной температурой (VIII и IX кл.) на метеостанции Кара-Тюрек составляет в среднем 11 дней. В октябре добавляется и суровая погода (X кл.). В 13 ч дня мягкая и умеренно суровая погода
составляет около 70%, в 1 ч ночи - суровая и очень суровая погода составляет около 60%. В декабре - январе - феврале погода УШ-1Х кл. составляет не более 20-23%, такова же повторяемость очень суровой (XI кл.), а крайне суровая (XII кл.) и суровая погоды (X кл.) составляют около 60%. В марте резко возрастает повторяемость погоды (IX кл.), благоприятной для организма человека, и только в апреле исчезает крайне суровая погода и почти исчезает очень суровая.
Зима продолжается около 8 месяцев. Так как водоразделы находятся в слое антициклональной инверсии сжатия, то средняя температура января значительно выше, чем на днищах котловин и составляет -16... -18°С. Однако из-за постоянного ветра восприятие холода организмом человека усиливается. Условная температура составляет -26...-30°С. В течение зимы на м/ст. Кара-Тюрек в среднем число дней с погодой, благоприятной для организма человека, составляет 25, величина ПББКУ 0,15-0,17. Относительно благоприятная погода (X кл.), вызывающая среднее напряжение систем терморегуляции, составляет 70-75 дней. Повторяемость погоды неблагоприятной 42-45 дней, крайне неблагоприятной более 14-18 дней (рис. 1).
Положительная среднесуточная температура наблюдается с конца мая и до середины сентября. Лето в высокогорье - это период с температурой выше 5°С. Продолжительность лета 50-60 дней, с третьей декады июня по третью декаду августа. Нормальная эквивалентноэффективная температура (НЭЭТ) в июле 4-6°С.
Особенностью летнего сезона высокогорных водоразделов является наличие в летние месяцы классов погод холодного времени года. Это классы погод с отрицательной температурой и высокой относительной влажностью воздуха. С июня по август повторяемость классов погод с отрицательной температурой от 13 до 17% (Кара-Тюрек).
На водоразделах в высокогорных тундрах полностью отсутствуют погоды I, II, III классов. Погода IV кл. составляет не более 5-10%. В дневные часы здесь преобладает погода VI кл. (резко холодная), её повторяемость составляет 50-60%. Повторяемость погоды холодной (V кл.) - 20-30%.
В июле дефицит тепла в организме человека -670, -680 Вт/м2, что свидетельствует о резко холодном климате и сильном напряжении систем терморегуляции организма человека. Средняя температура июля значительно ниже 10°С, она изменяется от 6 до 9°С. Средняя дневная температура от 10 до 12°С, средняя ночная 2-4°С. Безморозный период отсутствует. Адвекция холодных воздушных масс даже в середине лета вызывает понижение температуры ниже 0°С и снегопады.
□ БП ШОВП ШНВП ПКНВП
Рис. 1. Повторяемость (дни) различных типов погод (холодный период XI-III)
На высокогорных водоразделах повторяемость благоприятной погоды летом 5-15 дней, ПББКУ 0,05-0,15.
Весной и осенью более 50% составляет повторяемость резко холодной погоды (VI кл.), 45-47% дней бывают погоды с отрицательной температурой (VIII и IX кл.). В сентябре нередко наблюдается и суровая погода (X кл.). Суровость погоды в значительной мере определяется скоростью ветра. Средняя годовая скорость ветра 6-7 м/с. Повторяемость сильного ветра со скоростью более 15 м/с в течение года составляет 8090 дней. Наибольшее число дней с сильным ветром достигает 140-150 на м/ст. Кара-Тюрек.
На высокогорных водоразделах в течение года число дней с благоприятной погодой составляет 45-65, с относительно благоприятной 110-125, неблагоприятной 115-150, крайне неблагоприятной 60-65 дней.
Биоклимат высокогорий оценивается как экстремальный (рис. 2).
В лесной зоне горной страны различаются биоклиматы ландшафтов лесных низкогорий и лесных среднегорий, где формируются горно-таёжные ландшафты.
Лесные низкогорные ландшафты находятся в нижнем поясе горно-лесной зоны. Они широко представлены в Западном и Северо-Восточном Алтае, Горной Шо-рии, Салаирском кряже, Кузнецком Алатау и Саянах.
Биоклимат лесных низкогорий различается в зависимости от местных условий климатообразования.
Продолжительность зимы изменяется от 170 до 190 дней. Средняя температура января -10...-11°С в наиболее теплых районах и -15...-16°С в наиболее холодных. Соответственно изменяется и условная температура от -12 до -18°С.
В итоге индекс жесткости Бодмана на склонах При-телецкой тайги менее 1 балла, в Горной Шории, Западном Алтае составляет 1-2 балла, что свидетельствует о мало суровой зиме [3, 5]. Умеренно суровая зима с индексом жесткости 2-3 балла в Северо-Восточном Алтае, Салаирском кряже, Западном Саяне. В соответствии с классификацией А.П. Авцына при длительном
нахождении на открытом воздухе может проявляться первая степень вредности погоды для организма человека [6].
Если на Алтае преобладает мягкая и умеренно суровая погода, то в Кузнецком Алатау большую повторяемость составляет суровая погода.
За зимний период повторяемость благоприятной погоды в лесных низкогорьях изменяется от 6065 дней (Центральный Рудник) в Кузнецком Алатау до 115-120 дней в Прителецкой тайге. Относительно благоприятная погода составляет от 30 до 45 дней. Повторяемость неблагоприятной погоды изменяется от 0 до 40-45 дней. В таёжном низкогорье Кузнецкого Алатау за счет повышенной скорости ветра иногда формируется и крайне неблагоприятная погода, средняя повторяемость которой около 5 дней. В таёжном низкогорье повсеместно зима многоснежная. Средняя высота снежного покрова от 40 до 70 см, на наветренных склонах она превышает 100 см, в Западном Алтае достигает 2-3 м.
В пределах зоны за зимний период величина ПББКУ изменяется от 0,40-0,45 до 0,70-0,75. Следовательно, биоклимат зимы варьирует в больших пределах - от комфортного до дискомфортного.
Весной переход средней суточной температуры через 0°С происходит с середины первой до конца второй декады апреля. В апреле господствующей погодой является резко холодная (VI кл.). В мае благоприятность биоклиматических условий возрастает. За апрель-май повторяемость погоды благоприятной для организма человека (II, III, IV кл.) составляет от 15-17 до 20-
25 дней. Повторяемость относительно благоприятной погоды (V кл.) от 13 до 17 дней. Повторяемость неблагоприятной погоды (VI кл.) - от 20 до 28 дней. ПББКУ находится в пределах от 0,30 до 0,40. Следовательно, биоклимат весны характеризуется различной степенью дискомфортности, а погода высокой изменчивостью.
Лето наступает с переходом средней суточной температуры через 10°С. Средняя температура июля от 15
до 17°С, НЭЭТ от 11 до 15°С. Сумма температур выше 10° С от 1500 до 1700°С.
С июня по август средняя повторяемость благоприятной погоды в Горной Шории (м/ст. Подкатунь, Грива) 58 дней (рис. 2), из них комфортной погоды (III кл.) 31
день, жаркой (II кл.) - 3 дня, прохладной (IV кл.) - 24 дня. Относительно благоприятная погода, допускающая рекреационную деятельность для здоровых людей (V кл.) или холодная погода без осадков 23 дня. Резко холодная дождливая погода (VI кл.) наблюдается в среднем 10 дней.
I 60
Ч
120
100
80
40
20
0
□ БП ШОБП ШНБП ШКНБП
Рис. 2. Повторяемость (дни) различных типов погод (теплый период ТУ^)
В низкогорно-таёжной зоне Кузнецкого Алатау по данным м/ст. Центральный Рудник повторяемость благоприятной погоды летом в среднем 52 дня, неблагоприятной 23 дня. Величина показателя благоприятности биоклиматических условий (ПББКУ) низкогорнотаёжной зоны Горной Шории и Кузнецкого Алатау в летний сезон составляет соответственно 0,57-0,62, что свидетельствует об умеренной дискомфортности биоклимата в Кузнецком Алатау и прекомфортности в Горной Шории.
Темнохвойная тайга окружает котловину Телецкого озера. От побережья озера в направлении водоразделов происходит вертикальная смена биоклиматов ландшафтов. В формировании биоклимата прибрежной зоны значительную роль играет водная масса озера.
В первую половину лета, пока вода не прогрелась, проявляется охлаждающее влияние озера, поэтому погоды жаркие (I и II кл.) почти не выражены. Комфортная погода (III кл.) составляет 30-38%, прохладная (IV кл.) 25-32%. По данным м/ст. Яйлю в течение лета благоприятная погода 60 дней, относительно благоприятная (V кл.)
26 дней и лишь 6 дней погода неблагоприятная для организма человека - погода VII кл. или душная.
На побережье Телецкого озера биоклимат летнего сезона является прекомфортным, ПББКУ 0,65-0,68.
Осень - это сентябрь и октябрь. Происходит осенняя перестройка барического поля. Преобладают процессы адвекции холодных воздушных масс. Возрастает повторяемость холодной и резко холодной погоды. Днем преобладает погода с положительной температурой, ночью наблюдаются заморозки.
В течение осени повторяемость погоды благоприятной для организма человек составляет 18-20 дней. Та-
кова же и повторяемость относительно благоприятной и неблагоприятной погоды, поэтому величина ПББКУ 0,30-0,35.
В низкогорно-лесной зоне в течение года повторяемость погоды благоприятной для организма человека изменяется от 150-155 в Кузнецком Алатау, до 220-230 в Прителецкой тайге. Следовательно биоклимат изменяется от дискомфортного до комфортного.
Среднегорно-таёжная зона располагается от высоты 1000 м над уровнем моря до верхней границы леса. Выше 1300-1400 м находится так называемая альпийская тайга. С высотой суровость биоклимата возрастает. Понижается атмосферное давление, но возрастает количество атмосферных осадков, высота снежного покрова, облачность, скорость ветра.
Зима в альпийской тайге на высоте 1300-1400 м продолжается 210-215 дней. Средняя температура января -15...-17°С, условная температура понижается до -25...-27°С.
В сильные морозы в таёжной зоне среднегорий в соответствии с «Гигиенической классификацией труда...» первая степень вредности сменяется второй и третьей при нахождении человека на открытом воздухе [7]. Индекс жесткости по Бодману возрастает до 45 баллов [3]. На высоте около 1000 м господствует умеренно-суровая и суровая погода (IX и X кл.), повторяемость которой 75-80%, очень суровой погоды не более 10%.
В альпийской тайге преобладает суровая погода, повторяемость умеренно суровой погоды уменьшается, очень суровой возрастает до 35-45 дней. В марте и ноябре к суровой погоде добавляется мягкая морозная погода (VIII кл.), её повторяемость 15-20%.
Средняя скорость ветра зимнего периода 4-5 м/с. Высота снежного покрова изменяется от 40 см до 2 м.
С высотой увеличивается повторяемость метелей до 110-120 дней. Число дней с пасмурной погодой от 70 до 90.
В течение зимы число дней с погодой, благоприятной для организма человека, с высотой убывает от 6070 до 30-40, относительно благоприятная погода составляет 40-80 дней, неблагоприятная от 20 до 50 дней. Величина ПББКУ с высотой изменяется от 0,45 до 0,25, а биоклимат тайги - от умеренно дискомфортного до остро дискомфортного.
Лето начинается не одновременно в различных поясах среднегорно-таежной зоны. Переход средней суточной температуры через 10°С на высоте около 1000 м - в последние дни мая, в альпийской тайге - в середине августа, в нижнем поясе среднегорной тайги - в начале сентября.
В летний период высотный спектр климатической поясности выражен наиболее ярко. При ясной погоде в дневные часы вертикальный температурный градиент часто составляет более 1°С на 100 м высоты, т.е. больше сухоадиабатического, в пасмурную погоду днем и обычно ночью величина градиента уменьшается. Средний вертикальный градиент около 0,6°С на 100 м высоты. С высотой температура воздуха понижается, облачность и влажность возрастают, увеличивается скорость ветра.
Средняя температура лета в горно-таёжной зоне уменьшается с высотой от 12-14°С до 9-10°С, НЭЭТ от 10 до 8°С. Средняя температура июля 13-14°С, сум-
ма температур выше 10°С составляет 1000-1400°С, продолжительность безморозного периода 60-80 дней.
Близ верхней границы леса средняя температура июля 9-10°С, НЭЭТ 6-7°С. Сумма температур выше 10°С от 300 до 700°С, безморозный период очень короткий, нередко прерывается заморозками.
В течение лета в таежном среднегорье число дней с погодой, благоприятной для организма человека, от 50 до 30, относительно благоприятной от 20-25 до 35, неблагоприятной 20-25. Величина ПББКУ с высотой варьирует от 0,50-0,55 до 0,35-0,30.
В среднем за год повторяемость погоды, вызывающей минимальное напряжение систем терморегуляции, на высоте 1000 м составляет 120-130 дней, на высоте 1400 м - 80-85, соответственно относительно благоприятная погода составляет 80-90 и 140-150 дней. Неблагоприятная наблюдается 100-110 дней, крайне неблагоприятная - от 10 до 20 дней.
Таким образом, в силу глубокого влияния рельефа Ал-тае-Саянской горной страны и общециркуляционных условий на формирование мезоклиматов биоклиматы ландшафтов характеризуются крайним разнообразием.
К экстремальному, крайне дискомфортному биоклимату относятся гляциально-нивальные, тундровые, альпийско-луговые ландшафты высокогорий. Биоклиматы горно-лесных ландшафтов с высотой изменяются от прекомфортных до остро дискомфортных.
В силу влияния рельефа экстремальные и остро дискомфортные биоклиматические условия для жизнедеятельности человека присущи более 50%, а комфортные 5% площади горной страны.
ЛИТЕРАТУРА
1. Барри Р.Г. Погода и климат в горах. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 311 с.
2. Белинский В.А. Ультрафиолетовая радиация Солнца и Неба - важнейший элемент географической среды // Вопросы географии. 1972.
Вып. 89. С. 22-25.
3. ИсаевА.А. Экологическая климатология. М.: Научный мир, 2003. 472 с.
4. КеллерА.А. Медицинская экология. СПб.: Ре1тос, 1998. 256 с.
5. Русанов В.И. Биоклимат Западно-Сибирской равнины. Томск: Изд-во СО РАН, 2004. 207 с.
6. АвцынА.П. Введение в географическую патологию. М.: Медицина, 1972. 338 с.
7. Гигиеническая классификация труда (по показателям вредности и опасности факторов производственной среды). Издание официальное. М.,
1986. 292 с.
Статья представлена научной редакцией «Науки о Земле» 26 мая 2009 г.
