CC BY
65
IK
УДК 57.045 DOI: 10.24411/1816-1863-2019-14066
§ БИОКЛИМАТИЧЕСКАЯ Л. М. Бикмухаметова, ассистент кафедры
g ОПЕНКА КОМФОРТНОСТИ экологии и биофизики Института
о естественных и технических наук
® ПРОЖИВАНИЯ Сургутского государственного
В УСЛОВИЯХ ТЕРРИТОРИИ университета, [email protected], _ _ _ Сургут, Россия
СРЕДНЕГО ПРИОБЬЯ
Проведена оценка комфортности погодно-климатических условий для населения, проживающего в условиях Среднего Приобья на примере г. Сургута. В исследовании был произведен расчет различных биоклиматических индексов, учитывающих влияние комплекса пого дно-климатических условий на самочувствие человека и его жизнедеятельность. Для оценки комплексного воздействия метеопараметров использовали суммарный метеорологический индекс патогенности (Бокша, Богуцкий), расчет которого показал, что большинство дней в году относятся к острым погодным условиям, и это обстоятельство вполне соответствует климату исследуемой территории. Для зимнего сезона года была рассчитана суровость погодно-климатических условий двумя методами: по Осокину и Бодману. Анализ полученных результатов выявил явное преобладание умеренно сурового типа погодных условий. Также для зимнего сезона был рассчитан ветро-хо-лодовой индекс, характеризующий температуру окружающей среды, которая при скорости ветра 4,2 км/ч вызывает такой же охлаждающий эффект, как и фактические погодные условия окружающей среды, согласно метода определения охлаждения, возникающего под воздействием ветра. Оценка и ранжирование значений ветро-холодового индекса демонстрировали преобладание дней с ощущением дискомфорта и прохлады. В динамике 2011—2014 гг. наблюдалось снижение количества дней I класса и увеличение числа дней, относящихся к III классу.
The comfort evaluation in the weather and climate conditions for the population living in the Middle Priobye territory in the case study of the city of Surgut has been estimated in the paper. The study calculates various bioclimatic indices taking into account the influence of the complex of the weather and climatic conditions on the well-being of a person and their life. The integrated meteorological index of pathogenicity (Boksha, Bogutsky) was used to evaluate the complex impact of meteorological parameters, the calculation of which showed that most of the days in a year are severe weather conditions and this circumstance fully correspond to the climate of the investigated territory. For the winter season, the severity of weather and climate conditions was calculated by two methods: according to Osokin and Bodman. The analysis of the results revealed a clear predominance of a moderately severe type of weather conditions. In addition, for the winter season, a wind chill temperature was calculated that characterizes the ambient temperature, which at a wind speed of 4.2 km/h causes the same cooling effect as the actual weather conditions of the environment, according to the method for determining cooling that occurs under the influence of the wind. Evaluation and ranking of wind chill temperature values demonstrated the predominance of days with a feeling of discomfort and coolness. In the dynamics of 2011—2014 there was a decrease in the number of days of class I and an increase in the number of days belonging to class III.
Ключевые слова: биоклиматология, комфортность погодных условий, Север, метеоусловия.
Keywords: bioclimatology, a comfort in the weather conditions, the North, weather conditions.
Введение
Оценка комфортности погодно-кли-матических условий, как совокупности метеорологических параметров, так и ее отдельных составляющих (температура атмосферного воздуха, влажность, атмосферное д авление и другие), является актуальной проблемой современности последних десятилетий разных областей науки — климатологии, экологии, а также имеет важное значение для нормальной жизнедеятельности человека.
Многочисленными исследованиями, проведенными в разных климато-геогра-фических зонах за последние годы, пока-
зана и доказана высокая степень взаимосвязи климатических условий конкретной территории с показателями популяцион-ного здоровья населения, а также физиологических показателей организма проживающих на этой территории людей [1—4]. По литературным данным, в которых раскрываются вопросы экологического значения климата, комфортность климатических условий оказывает существенное влияние как на возникновение метеопа-тических реакций человека (климаточувс-твительные заболевания), так и на состояние здоровья населения в целом [5].
Ханты-Мансийский автономный округ — Югра относится к территориям,
приравненным к Крайнему Северу, а климатический режим можно охарактеризовать как резко континентальный. Зима в ХМАО наблюдается продолжительная и суровая, а лето сравнительно теплое и короткое [6, 7]. В связи с экстремальными погодно-климатическими условиями данной местности медико-географическая оценка на примере комфортности климата имеет важное значение, как в области медицины, так и в социально-экономических областях.
Материалы и методы
Оценка биоклиматических условий северных территорий на примере г. Сургута проводилась в динамике 2011—2014 гг. с использованием различных методик определения комфортности среды на основе погодно-климатических параметров.
Для оценки комплексного воздействия метеопараметров использовали суммарный метеорологический индекс патоген-ности (I), выражаемый в баллах и рассчитываемый по формуле (1) (Бокша, Богуц-кий) [8]. Значения I ранжируют по трем градациям: оптимальные погодные условия (0—9 баллов), раздражающие (10— 24 баллов) и острые условия (>24 баллов).
I = 10(/ - 70)/20 + 0,2г2 + 0,06п2 +
+ 0,06(Др)2 + 0,3(Д1)2 + I, (1)
Примечание: / — среднесуточные значения относительной влажности (%); V — среднесуточные значения скорости ветра (м/с); п — облачность (балл); Др — значения межсуточной амплитуду давления атмосферного воздуха; Д1 — значения межсуточной амплитуды температуры атмосферного воздуха; 11 — индекс патоген-ности температуры атмосферного воздуха [8, 9].
В связи с тем, что зимний период года на исследуемой территории самый продолжительный, для оценки комфортности этого сезона года были использованы различные методы. Оценку суровости погодных условий проводили по формулам, предложенным Г. Бодманом (2) и И. Осо-киным (3):
£ = (1 - 0,047^(1 + 0,272V) (2)
£ = (1 - 0,06^(1 + 0,2(гЮ,77)) х
х (1 + 0,000638Нк)- Кв • Ас. (3)
Примечание: £ — суровость климата в баллах; I — температура атмосферного воздуха, °С; V — скорость ветра, м/сек; Нк — высота над уровнем моря, м; Кв — коэффициент, учитывающий влияние относительной влажности; Ас — коэффициент, учитывающий роль суточной амплитуды температуры.
Погодно-климатические условия в зависимости от полученных значений баллов жесткости ранжируют на семь градаций: мягкая или не суровая, мало суровая, умеренно суровая, суровая, очень суровая, жестко суровая, крайне или крайне жестко суровая [8].
Расчет ветро-холодового индекса в соответствии с методом определения охлаждения, возникающего под воздействием потоков воздуха (ветра) [10]:
tWC = 13,12 + 0,6215ta - 11,37v + 0,3965tßv?016.
0,16 10
+
(4)
Примечание: twc — ветро-холодовой индекс, °С; ta — температура атмосферного воздуха, °С; V10 — скорость ветра на уровне 10 м от поверхности земли, м/с (при использовании скорости ветра, измеренной на уровне земли необходимо v умножить на 1,5).
Полученные значения ветро-холодо-вого индекса подразделяются на 4-го класса: I (при -24 < twc < —110 — ощущение дискомфорта, прохлады); II — при -34 < twc < —25 (очень холодно, переохлаждение поверхности кожи); III — при -59 < twc < —35 (чрезвычайно холодно, обнаженные части тела человека могут переохладиться за 10 мин); IV — при -60 < twc (экстремально холодно, обнаженные части тела человека могут переохладиться за 2 минуты) [10].
Результаты и обсуждение
Результаты оценки комфортности по-годно-климатических условий проживания на территориях, приравненных к Крайнему Северу, на примере г. Сургута получены на основе использования значений суммарного метеорологического индекса патогенности (I), предложенного Бокшей В.Г. и Богуцким Б.В. (1980). По представленным в таблице 1 средним значениям индекса патогенности для каждого месяца за четыре года (2011—2014 гг.)
Ф
О ф
О
О -1
2011 2012 2013 2014
Рис. 1. Ранжирование по градациям индекса патогенности в динамике 2011—2014 гг.,
число дней
* Примечание: оптимальные условия — при I в диапазоне 0—9; раздражающие — 10—24; острые — >24
можно отметить лишь два случая оптимальных метеорологических условий в г. Сургуте — в июле 2012 г. и в июле 2013 г. Максимальное фактическое значение индекса патогенности наблюдалось 2 января 2014 г. (I = 207), а минимальное фактическое значение (I = 2) встречалось в августе 2012, 2013 и 2014 гг. Наиболее дискомфортные условия наблюдаются в зимний период года.
Ранжирование значений индекса пато-генности для каждого дня в 4-летней динамике (рис. 1) демонстрирует явное преобладание дискомфортных метеорологических условий в г. Сургуте. В 2011 и 2012 гг. количество дней с острой метеоТаблица 1
Средние значения индекса патогенности в Сургуте в динамике 2011—2014 гг.
Месяц/год 2011 2012 2013 2014
Январь 49 45 56 61
Февраль 53 36 51 49
Март 31 31 43 31
Апрель 19 25 26 27
Май 16 22 21 23
Июнь 14 11 16 14
Июль 12 9 7 13
Август 16 12 12 13
Сентябрь 13 18 17 19
Октябрь 26 36 36 29
Ноябрь 46 53 36 58
Декабрь 43 58 46 44
Среднее за год 28 30 31 32
рологической ситуацией примерно в три раза превышало количество дней с оптимальной метеорологической ситуацией, а в 2013 и 2014 гг. превышение было в 3,7 и 4 раза соответственно.
Для оценки суровости зимнего сезона были использованы несколько биоклиматических индексов: ветро-холодовой индекс, индекс суровости (по Бодману) и индекс суровости (по И. М. Осокину).
На рисунке 2 представлены результаты суммарных значений индекса суровости зимнего периода, которые были ранжированы по семи градациям, в соответствии с использованными методами (по Осокину и по Бодману) за 2011—2014 гг. Анализируя полученные результаты, можно отметить явное преобладание умеренно сурового типа погодных условий (57,8 % по Осокину и 50,8 % по Бодману). Встречаемость сурового типа составила 22,6 и 37,8 % по Осокину и по Бодману соответственно. Значения I и VII типа отмечены не были. При сравнении индексов суровости погодных условий по Осокину и по Бодману наблюдалось снижение количества IV, V и VI типов и увеличение II и III по методу, предложенному И. М. Осокиным.
Также для зимнего сезона был рассчитан ветро-холодовой индекс, характеризующий температуру окружающей среды, которая при скорости ветра 4,2 км/ч вызывает такой же охлаждающий эффект, как и фактические условия окружающей среды (табл. 2). Анализ и ранжирование
57,8
по Осокину ■ по Бодману
Рис. 2. Ранжирование суммарных значений индекса суровости погодных условий за период исследования (2011—2014 гг.), в % *Примечание: I — мягкая зима (по Осокину), не суровая зима (по Бодману); II — зима мало суровая; III — умеренно суровая; IV — суровая; V — очень суровая; VI — жестко суровая; VII — крайне жестко суровая (по Осокину), крайне суровая (по Бодману)
Ф О Ф
О
О -1
Таблица 2
Значения ветро-холодового индекса в динамике 2011—2014 гг. дней за зимний период
Диапазон значений twc Ощущение, последствие 2011 2012 2013 2014
-24,0 < tWC m -10,0 дискомфорт, прохлада 80 79 61 44
-34,0 < tWC m -25,0 очень холодно, переохлаждение поверхности кожи 24 28 19 30
-59,0 < tWC m -35,0 чрезвычайно холодно, обнаженные ч асти тела 0 2 4 20
человека могут переохладиться за 10 мин
tWC m -60,0 экстремально холодно, обнаженные части тела 0 0 0 0
человека могут переохладиться за 2 мин
значений ветро-холодового индекса демонстрировало преобладание дней с ощущением дискомфорта и прохлады. В 2014 г. было установлено максимальное количество чрезвычайно холодных дней (20). В динамике 2011—2014 гг. отмечено снижение количества дней I класса и увеличение числа дней, относящихся к III классу. За четырехлетний период исследования экстремально холодных д ней не наблюдалось.
Заключение
Таким образом, проведенная оценка комфортности погодно-климатических условий Среднего Приобья на примере Сургута д емонстрирует, что в большинстве
случаев погодно-климатическая обстановка характеризовалась высокими значениями индекса патогенности (I = 30,3), что указывает на высокую метеолабильность для д анной территории и м ожет способствовать возникновению неблагоприятных метеочувствительных реакций у проживающего населения. Оптимальные условия наблюдались только в летнее время года. При определении комфортности условий проживания необходимо использовать комплексные методы, позволяющие дать наиболее точное описание погодно-кли-матической характеристике исследуемой территории.
Библиографический список:
1. Русак С. Н. Влияние погодно-климатических факторов на показатели здоровья населения на примере ХМАО — Югры // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. — 2013. — Т. 12. — № 3. — с. 852—855.
2. Русак С. Н., Филатова О. Е., Бикмухаметова Л. М. Метеочувствительные заболевания населения Югры в условиях погодной изменчивости // Вестник новых медицинских технологий. — 2017. — № 1. — С. 30—37 [Электронный ресурс] // http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2017-1/1-4.pdf (дата обращения 15.03.2017).
3. Карпин В. А., Гудков А. Б., Шувалова О. И. Анализ воздействия климатотехногенного прессинга на жителей северной урбанизированной территории // Экология человека. — 2018. — № 10. — С. 9—10. ¡^ 4. Кику П. Ф., Ярыгина М. В., Богданова В. Д. и др. Эколого-социальные факторы и здоровье че-
^ ловека // Здоровье. Медицинская экология. Наука. — 2014. — № 1 (55). — С. 8—15.
^ 5. Архипова И. В., Ловцкая О. В., Ротанова И. Н. Медико-географическая оценка климатической
15 комфортности территории Алтайского края // Вычислительные технологии. — 2005. — Т. 10. —
^ № Б2. — С. 79—86.
6. Еськов В. М., Филатова О. Е., Карпин В. А., Папшев В. А. Экологические факторы Ханты-Мансийского автономного округа Часть II. Безопасность жизнедеятельности человека на севере РФ: Самара: «Офорт», (гриф РАН). — 2004. — 172 с.
7. Русак С. Н., Молягов Д. И., Еськов В. В., Филатова О. Е. Годовая динамика погодно-климати-ческих факторов и здоровье населения ХМАО // Экология ч еловека. — 2013. — № 11. — С. 19—24.
8. Переведенцев Ю. П., Аухадеев Т. Р., Антонова А. В., Шанталинский К. М. Оценка степени комфортности Приволжского федерального округа для проживания человека // Российский журнал прикладной экологии. — 2016. — № 4 (8). — С. 3—7.
9. Ткачук С. В. Обзор индексов степени комфортности погодных условий и их связь с показателями смертности // Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации. — 2012. — Вып. 347. — С. 223—245.
10. ГОСТ Р ИСО 15743—2012 Практические аспекты менеджмента риска. Менеджмент и оценка риска для холодных сред.
BIOCLIMATIC COMFORT EVALUATION FOR THE MIDDLE PRIOBYE AREA
L. M. Bikmukhametova, Assistant of Ecology and Biophysics Department, Institute of Natural Sciences and Engineering, Surgut State University, [email protected], Surgut, Russia
References
1. Rusak S. N. Vliyanie pogodno-klimaticheskih faktorov na pokazateli zdorov'ya naseleniya na primere HMAO — Yugry [The influence of weather and climate factors on population health indicators in the case study of Khanty-Mansi Autonomous Okrug — UGRA]. System analysis and management in biomedical systems, 2013. Vol. 12. No. 3. P. 852—855 [in Russian].
2. Rusak S. N., Filatova O. E., Bikmukhametova L. M. Meteochuvstvitel'nye zabolevaniya naseleniya Yugry v usloviyah pogodnoj izmenchivosti [Meteo-sensitive diseases of the population of Ugra in conditions of weather variability]. Bulletin of new medical technologies, 2017. No. 1. P. 30—37. Available at: http:// www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2017-1/1-4.pdf, date of access: 15.03.2017 [in Russian].
3. Karpin V. A., Gudkov A. B., Shuvalova O. I. Analiz vozdeystviya klimatotekhnogennogo pressinga na zhiteley severnoy urbanizirovannoy territorii [Analysis of the impact of climate technology pressure on the inhabitants of the northern urbanized territory] Human Ecology, 2018. No. 10. P. 9—10 [in Russian].
4. Kiku P. F., Yarygina M. V., Bogdanova V. D. et al. Ekologo-sotsial'nyye faktory i zdorov'ye cheloveka [Environmental and social factors and human health] Health. Medical ecology. Science, 2014. No. 1 (55) P. 8—15 [in Russian].
5. Arkhipova I. V., Lovtskaya O. V., Rotanova I. N. Mediko-geograficheskaya otsenka klimaticheskoy kom-fortnosti territorii Altayskogo kraya [Medical-geographical assessment of climatic comfort of the Altai Territory] Computational technologies, 2005. Vol. 10. No. S2. P. 79—86 [in Russian].
6. Es'kov V. M., Filatova O. E., Karpin V. A. Ekologicheskiye faktory Khanty-Mansiyskogo avtonomnogo okruga. Chast' II. Bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti cheloveka na severe RF [Environmental factors of Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug. Part II. Human life safety in the north of the Russian Federation]. Samara, "Ofort", 2004. (Vulture of the RAS). 172 p. [in Russian].
7. Rusak S. N., Molyagov D. I., Es'kov V. V., Filatova O. E. Godovaya dinamika pogodno-klimaticheskih faktorov i zdorov'e naseleniya HMAO [Annual dynamics of weather and climate factors and the health of the population of Khanty-Mansi Autonomous Okrug]. Human Ecology, 2013. No. 11. P. 19—24 [in Russian].
8. Perevedentsev Y. P., Aukhadeyev T. R., Antonova A. V., Shantalinskiy K. M. Otsenka stepeni komfort-nosti Privolzhskogo federal'nogo okruga dlya prozhivaniya cheloveka [Assessment of the degree of comfort of the Volga Federal District for human habitation] Russian Journal of Applied Ecology. 2016. No. 4 (8). P. 3—7 [in Russian].
9. Tkachuk S. V. Obzor indeksov stepeni komfortnosti pogodnykh usloviy i ikh svyaz' s pokazatelyami smert-nosti [A review of indexes of the degree of comfort of weather conditions and their relationship with mortality rates] Transactions of the Hydrometeorological Research Center of the Russian Federation. 2012. No. 347. P. 223—245 [in Russian].
10. GOST R ISO 15743—2012 Prakticheskiye aspekty menedzhmenta riska. Menedzhment i otsenka riska dlya kholodnykh sred [Practical aspects of risk management. Management and risk assessment for cold environments] [in Russian].
