CC BY
0УДК 551.586
DOI: 10.24412/cl-37200-2024-1215-1221
БИОКЛИМАТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СТЕПНЫХ РАЙОНОВ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
BIOCLIMATIC ASSESSMENT OF THE STEPPE REGIONS OF THE SARATOV REGION
Семенова Н.В.1, Короткова Н.В.2, Сорокина Е.П.3 Semenova N.V.1, Korotkova N.V.2, Sorokina E.P.3
12'3Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ), Саратов, Россия U3Saratov National Research State University named after N.G. Chernyshevsky (SSU), Saratov, Russia
E-mail: 1snv-71@mail.ru, 2fonadia@yandex.ru, 3lenochkasorokina.02@mail.ru
Аннотация. В статье приводится биоклиматическая оценка степных районов Саратовской области. Выполнены статистические расчеты биоклиматических индексов по 8 метеорологическим станциям за период 2011-2023 гг.
Саратовская область обладает достаточными природно-климатическими и лечебно-профилактическими ресурсами, несмотря на то, что около 80% территории расположено в зоне степей. Развитие области зависит от комфортных условий проживания и условий для отдыха, туризма и рекреации. Разработка мероприятий по оптимальному использованию естественных ресурсов предполагает количественную оценку биоклиматического потенциала. Уникальность климата Саратовской области определяется сменой трех природно-климатических зон, а также его особенность состоит в засушливости, высокой степени континентальности и большой изменчивости погоды от года к году.
В работе приведены биоклиматические индексы, которые наиболее часто используются при оценке городов, мест отдыха и туризма. Выявлены региональные пространственные особенности распределения основных климатических характеристик. Для оценки степени воздействия погоды на человека рассчитаны индексы эквивалентных температур (эквивалентная и эквивалентно-эффективная температуры) и биоклиматические индексы холодового дискомфорта (индекс суровости по Бодману и ветро-холодовый индекс Сайпла). Комплексный анализ позволил выявить наиболее благоприятные в климатическом отношении степные районы для развития лечебно-оздоровительного и рекреационного потенциала.
Ключевые слова: Саратовская область, степные районы, биоклиматический потенциал, индекс суровости, эффективные температуры.
Abstract. The article provides a bioclimatic assessment of the steppe regions of the Saratov region. Statistical calculations of bioclimatic indicators were carried out for 8 weather stations for the period 2011-2023.
The Saratov region has sufficient natural, climatic, treatment and preventive resources, despite the fact that about 80% of the territory is located in the steppe zone. The development of the region depends on comfortable living conditions and conditions for recreation, tourism and recreation. The development of measures for the optimal use of natural resources involves a quantitative assessment of bioclimatic potential. The uniqueness of the climate of the Saratov region is determined by the change of three natural climatic zones, and its peculiarity lies in aridity, a high degree of continentality and great weather variability from year to year.
The article presents bioclimatic indices that are most often used in assessing cities, recreation and tourism. Regional spatial features of the distribution of basic climatic characteristics have been identified. To assess the extent of human exposure to weather, equivalent temperature indices (equivalent and equivalent effective temperatures) and bioclimatic indices of cold discomfort (Bodman severity index and Siple wind-chill index) were calculated. A comprehensive analysis made it possible to identify the most climatically favorable steppe areas for the development of medical and recreational potential.
Key words: Saratov region, steppe regions, bioclimatic potential, severity index, effective temperatures.
Введение. Саратовская область расположена на крайнем юго-востоке ВосточноЕвропейской равнины. Важную роль в формировании ее природных ресурсов играет рельеф. По орографическим условиям область делится на приподнятое правобережье и низменное левобережье (Заволжье). Чередование возвышенностей и низменностей, долин рек и водоразделов приводит к отличиям во влаго- и теплообеспеченности, что в свою очередь сказывается на разнообразии ландшафтов [1].
Саратовская область находится в пяти геоморфологических провинциях. Для Правобережья это Приволжская возвышенность и юго-восточная часть Окско-Донской
низменности, для Левобережья - Низкая Сыртовая равнина с волжскими террасами, западные отроги Общего Сырта и северная часть Прикаспийской низменности [1, 2].
Главная особенность и уникальность Саратовской области состоит в том, что на ее территории, несмотря на небольшую протяженность с севера на юг (335 км) и с запада на восток (575 км), происходит смена трех природно-климатических зон: лесостепной, степной, и полупустынной. Стоит отметить, что около 80% территории области расположено в зоне степей. В пределах области выделены три степные подзоны: северная, типичная и сухая степь (см. рисунок 1). В настоящее время зональные степные ландшафты распаханы, но все-таки сохранились небольшие островки некогда обширных степных пространств [3].
Лесостепь занимает 29,1% от площади Саратовского Правобережья, северная степь -39,6%, типичная степь - 13,4%, интразональные ландшафты рек - 17,9%. В Саратовском Заволжье на долю типичной степи приходится 45,2%, на южную степь - 28,8%, на полупустыню - 3,6%, на интразональные ландшафты рек - 22,4% [4].
Согласно агроклиматическому районированию Саратовская область разделена на три зоны: большая часть правобережья относится к слабозасушливой, территория Приволжской возвышенности - к засушливой и практически все левобережье - к очень засушливой зоне. При этом смена природных зон в области происходит в направлении с северо-запада на юго-восток: лесостепь ^ умеренно засушливая степь ^ засушливая степь ^ сухая степь ^ полупустыня [1].
Лесостепная зона простирается узкой полосой и захватывает северные и северо-западные районы Саратовской области. Для нее характерна соразмерность в количестве тепла и влаги. В свою очередь для территории степной зоны характерно отсутствие такой соразмерности [1].
Несмотря на засушливость территории, природные ресурсы области восхищают своей красотой, когда лесные пейзажи сменяются степью, а в южных районах переходят в полупустыню. Жемчужиной области является река Волга с ее песчаными пляжами, островами и протоками, а в некоторых местах бесконечными водными просторами, словно безбрежное море. Волга делит область на две части: восточную - Заволжье (Сыртовая равнина, северная часть Прикаспийской низменности) и западную (правобережную), занятую Приволжской возвышенностью и Окско-Донской равниной.
Рисунок 1. Природные зоны Саратовской области [4, 5].
Материалы и методы. Климатические условия Саратовской области, так же, как и ландшафтные, характеризуются своеобразием и уникальностью. Особенность состоит в его засушливости, высокой степени континентальности и большой изменчивости погоды от года к году. Для него характерна холодная малоснежная зима, короткая засушливая весна и сухое лето.
Климат правобережья, в особенности северо-западных районов, менее континентален по отношению к районам левобережья [6, 7].
На территории области создаются благоприятные условия для проявления климатических закономерностей - меридиональной и широтной. Первая закономерность характеризуется общим нарастанием континентальности климата в восточном направлении. Вторая - выражена в широтной биоклиматической зональности, обусловленной возрастанием с севера на юг притока тепла к земной поверхности при одновременном уменьшении увлажнения в том же направлении. Четко выраженная смена широтных зон также является уникальной особенностью климата области [1].
Засушливость в пределах области, как привило, связана с антициклонической циркуляцией. В условиях антициклональной погоды, малой облачности усиливается приток солнечной радиации, повышается температура и понижается относительная влажность. Стоит отметить, что циркуляция атмосферы определяет многолетний режим погоды, отличающийся изменчивостью и контрастностью воздействия на природу и человека.
Для оценки климатических (биоклиматических) условий степных районов Саратовской области были выбраны метеорологические станции, расположенные в правобережных и левобережных районах, которые соответствуют степным зонам (северная, типичная, сухая степь). Метеорологические станции Балашов и Калининск расположены в правобережье степной зоны на территории Донской равнины и соответствуют северной степи, также северную степь правобережья характеризует метеостанция Аткарск (Приволжская возвышенность). Левобережье соответствует зонам типичных и сухих степей. Выбранные метеорологические станции Маркс, Пугачев, Ершов характеризуют типичные степи, а Красный Кут и Новоузенск (сухие степи) (см. рисунок 1). Таким образом, анализ в правобережье проводился по трем метеорологическим станциям, а в левобережье по пяти.
«Результаты исследований и их обсуждение». Климат правобережья, в особенности северо-западных районов, менее континентален по отношению к районам левобережья. Самым холодным месяцем по области является январь, а наиболее теплым - июль, хотя в последние годы наблюдается смещение низких температур на февраль, а высоких на август. В таблице 1 показаны среднемесячные значения температуры воздуха по рассматриваемым пунктам осредненные за период наблюдений с 2011 по 2023 годы.
Годовая амплитуда средней температуры воздуха наиболее холодного месяца (января) и наиболее теплого (июля) показана на графике (см. рисунок 2), из которого видно, что континентальность климата плавно нарастает с северо-запада (Балашов) на юго-восток (Новоузенск). Из всех рассматриваемых станций минимальные годовые амплитуды наблюдаются в Балашове, а наибольшие в Новоузенске.
Таблица 1
Среднемесячные значения температуры воздуха за период наблюдений с 2011 по 2023 годы
Пункт I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Правобережье
Аткарск -8,8 -8,0 -2,5 8,0 15,8 19,3 21,4 20,7 13,4 6,4 -0,8 -5,8
Балашов -7,6 -6,9 -1,5 8,6 16,1 19,8 21,7 21,1 14,0 7,0 0,1 -4,6
Калининск -8,3 -7,6 -2,0 8,3 15,8 19,7 21,7 20,8 13,5 6,7 -0,3 -5,2
Левобе режье
Ершов -9,6 -9,2 -2,8 8,5 16,8 20,8 23,3 22,5 14,7 7,0 -0,8 -6,8
Красный Кут -8,7 -8,4 -2,0 9,0 17,1 21,0 23,4 22,6 14,6 7,3 -0,2 -5,9
Маркс -8,4 -7,7 -1,5 9,2 17,3 21,1 23,4 22,7 15,0 7,7 0,3 -5,4
Новоузенск -8,9 -8,8 -1,8 9,5 17,7 22,2 24,7 23,8 15,5 7,6 -0,2 -6,1
Пугачев -10,0 -9,5 -2,9 8,4 16,6 20,5 22,8 21,7 14,1 6,8 -0,7 -7,0
Рисунок 2. Годовые амплитуды температуры воздуха по станциям Саратовской области.
Климат - это ресурсный потенциал практически для всех отраслей экономики и социальной сферы. Комфортность климатических условий конкретной территории подлежит обязательному учету, т.к. является одним из важных факторов, создающих природно-ресурсный потенциал, обеспечивающий жизнедеятельность населения. Именно климат определяет степень термической комфортности или дискомфортности среды, а тем самым и рекреационные возможности территории [8].
Существуют различные подходы к оценке климата как фактора рекреационной привлекательности территории. Одним из них является оценка биоклиматических показателей (индексов), которые являются косвенными индикаторами оценки состояния окружающей человека среды обитания.
Несмотря на то, что большую часть территории области занимают степи со своим микроклиматом, природно-климатические и лечебно-профилактические ресурсы достаточно богаты для успешного и своевременного развития Саратовской области. Стоит отметить, что степень развития, в значительной степени, зависит от комфортных (дискомфортных) условий для проживания местного населения и гарантированных условий для отдыха, спорта, туризма, оздоровления и реабилитации [9].
Климатические и погодные факторы также оказывают существенное влияние и на сельскохозяйственное производство. Они в значительной мере определяют величину и качество урожая, а также особенности агротехнических мероприятий по их возделыванию. Кроме того, климат определяет ареал распространения сельскохозяйственных культур, возможность их продвижения и акклиматизации в новых районах [1].
Разработка мероприятий по оптимальному использованию естественных ресурсов территории предполагает количественную оценку ее биоклиматического потенциала, характеризуемого различным сочетанием природных компонентов.
В целях оценки возможности формирования в Саратовской области внутрирегионального лечебно-оздоровительного туристического кластера необходимо провести покомпонентный анализ природно-ресурсного потенциала.
В данной работе представлены предварительные результаты биоклиматической оценки степных районов области по восьми метеостанциям. Значения основных метеорологических величин (температура и влажность воздуха, скорость ветра), по которым проводился расчет биоклиматических индексов приведены в таблице 2 (период осреднения 2011-2023 гг.).
В связи с тем, что биоклиматические параметры позволяют оценить территорию степных районов Саратовской области с точки зрения рекреационных условий, развития лечебно-оздоровительного туризма и использования для климатопрофилактики, то из большого разнообразия биоклиматических индексов в работе приведены те, которые наиболее часто используются при оценке городов, мест отдыха и туризма (эквивалентная температура воздуха (ЭТ), эквивалентно-эффективная температура воздуха (ЭЭТ), индексы Бодмана и Сайпла).
Формулы и методики расчета приведенных в работе биоклиматических индексов можно найти в работах [10-13].
Таблица 2
Средние годовые значения основных метеорологических величин (период осреднения 2011-2023 гг.)
Пункт Тср, °С £ % V, м/с
Аткарск 6,6 75 3,7
Балашов 7,3 74 2,8
Калининск 6,9 75 2,8
Ершов 7,0 70 3,9
Красный Кут 7,5 71 3,1
Маркс 7,8 70 2,4
Новоузенск 7,9 69 3,1
Пугачев 6,7 70 3,1
В связи с тем, что большая часть территории (в первую очередь левобережье) представлена степями, то при оценке климата существенную роль приобретает ветер.
Для оценки суровости климата использовались: индекс Бодмана, ветро-холодовый индекс Сайпла. Этот ряд биоклиматических показателей относят к температурно-ветровым индексам, так называемым индексам холодового стресса. Оценка этих индексов показала, что они лучше других реагируют на изменения температуры воздуха и скорости ветра, особенно при отрицательных и близких к нулю температурах, что очень важно для характеристики суровости климата в зимнее время и переходные сезоны [14].
Согласно индекса Бодмана зимние условия степных районов Саратовской области можно отнести к умеренно-суровым (балл суровости 2-3). Только в Ершове балл суровости увеличивается, и зима характеризуется как суровая. Это во многом связано с более высокими скоростями ветра. Переходные сезоны, как правило, характеризуются как мало-суровые (балл 12). Наименьший балл суровости отмечается в левобережье в Марксе, а в правобережье - в Балашове.
Индекс Сайпла во всех рассматриваемых городах, кроме Маркса и Балашова, превышает 1000 ккал/м2ч, что характеризует зимние условия как «очень холодно». В Балашове и Марксе условия определяются как «холодные».
Значения рассчитанных индексов приведены на рисунке 3.
Оценка климатических условий всего года с акцентом на теплый период проводились по индексам эффективных температур: эффективная температура (ЭТ), эквивалентно-эффективная температура (ЭЭТ).
Эти индексы характеризуют комфортность погодных условий являясь косвенным индикатором оценки состояния окружающей человека среды, характеризуя особенности его тепловой структуры. При описании биоклиматических условий территории данные индексы используются для оценки лечебно-оздоровительных и рекреационных условий.
Значения ЭТ в большей степени зависят от температуры воздуха, чем от влажности. Для учета комплексного влияния температуры, ветра и влажности целесообразней использовать ЭЭТ, которая наиболее хорошо отражает влияние климатический условий.
В правобережье значения эффективной температуры летом изменяются от 18,0 до 20,0°С, что соответствует комфортным условиям. Эквивалентно-эффективная температура изменяется от 14,0 до 17,0°С, что также оценивается, как комфортно (умеренно-тепло). В зимний период значения ЭТ изменяются в интервале от -7,0 до -4,0°С, что определяет теплоощущения как «холодно» с умеренной нагрузкой. При этом ЭЭТ изменяется от -23,0 до -17,0°С, что уже определяется как «холодно» и «очень холодно». Причем наиболее холодные температуры отмечаются в Аткарске, а более благоприятные условия как зимой, так и летом в Балашове.
В левобережье показатели ЭТ и ЭЭТ в летние месяцы не выходят за пределы комфортности, хотя по значениям несколько превосходят значения в правобережье. Наиболее высокие величины ЭТ и ЭЭТ отмечаются в Новоузенске. Средний показатель эквивалентной температуры за лето здесь составляет 20,7°С, эквивалентно-эффективной температуры - 17,7°С. Стоит отметить, что зимой наиболее низкие температуры отмечаются в Ершове. ЭТ от -6,1 до -8,5°С, что определяет степень комфортности как «холодно», а показатели ЭЭТ изменяются от -
21,0 до -25,0°С, что уже определяется как «очень холодно» и «угроза обморожения». Таким образом, в Ершове существенному понижению зимних температур способствует скорость ветра.
Рисунок 3. Значения индексов «холодового стресса» по станциям Саратовской области.
Значения индексов эффективных температур (ЭТ, ЭЭТ), осредненных по сезонам года приведены в таблице 3.
Таблица 3
Значения индексов эффективных температур по сезонам
Пункт Эффективная температура (ЭТ), °С Эквивалентно -эффе ктивная температура (ЭЭТ), °С
Зима Весна Лето Осень Зима Весна Лето Осень
Балашов -5,5 7,6 19,3 7,0 -18,3 -0,4 15,7 -0,8
Калининск -6,1 7,3 19,2 6,7 -19,3 -1,0 15,6 -1,3
Аткарск -6,8 7,0 18,9 6,4 -21,5 -2,5 14,4 -2,9
Маркс -6,1 8,1 20,3 7,7 -17,5 1,0 17,3 1,0
Пугачев -7,6 7,2 19,6 6,8 -21,0 -1,4 15,9 -1,3
Ершов -7,6 7,2 19,9 6,9 -23,4 -2,5 16,0 -2,3
Новоузенск -7,1 8,0 20,7 7,5 -21,1 -0,4 17,7 -0,2
Красный Кут -6,8 7,7 20,1 7,2 -20,2 -0,8 16,6 -0,8
Заключение. Данное исследование является предварительным и будет продолжено с привлечением большего числа оценочных показателей (биоклиматических индексов).
Наиболее комфортные условия отмечаются в Балашове и Марксе. Стоит отметить, что климатические условия достаточно благоприятны во всех рассматриваемых пунктах. Таким образом, современный акцент в развитии Саратовской области должен быть направлен не только на развитие сельского хозяйства (для этого есть достаточно хороший биоклиматический потенциал), но и на использовании климатических условий для развития лечебно-оздоровительного и рекреационного потенциала, а также исследование адаптационных возможностей комфортного проживания населения в условиях степного климата.
Список литературы
1. Пряхина С.И., Васильева М.Ю. Природно-ресурсный потенциал зернового производства Саратовской области. Саратов: ИЦ «Наука», 2015. 104 с.
2. Макаров В.З. Природные особенности географического положения и своеобразие природы / Особо охраняемые природные территории Саратовской области / Науч. ред. В.З. Макаров Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 2008. 300 с.
3. Макаров В.З., Волков Ю.В., Буланый Ю.И., Проказов М.Ю., Мукало А.С. Уникальные степные природные комплексы дальнего Саратовского Заволжья // Известия Сарат. ун-та. Сер. Науки о Земле, 2009. Т. 9. Вып. 1. С. 27-32.
4. Макаров В.З., Пичугина Н.В., Чумаченко А.Н., Молочко А.В., Гусев В.А., Затонский В.А., Волков Ю.В., Данилов В.А., Хворостухин Д.П., Муравьёва М.Э., Проказов М.Ю. и др. Ландшафтное районирование муниципальных районов Саратовской области. Учебное пособие. Саратов: изд-во «Техно-Декор», ИП Кирсанова М.В., 2020. 60 с.
5. Чумаченко А.Н., Макаров В.З. Учебно-краеведческий атлас Саратовской области. Саратов: Изд-во СГУ 2013. 143 с.
6. Пряхина С.И., Фридман Ю.Н., Васильева М.Ю. Мониторинг климата Саратовской области. // Изв. Сарат. ун-та. Сер. Науки о Земле. 2006. Т. 6. Вып. 1. С. 15-18.
7. Пряхина С.И. Климат Саратовской области. Энциклопедия Саратовского края. Саратов: Приволжское кн. изд-во, 2002. С. 24-28.
8. Харламова Н.Ф., Акимов О.С., Курепина Н.Ю., Дунец А.Н. Климатические ресурсы как фактор рекреационной привлекательности основных дестинаций лечебно-оздоровительного туризма Алтайского края // Известия АО РГО. 2019. № 4 (55) С. 25-35.
9. Семенова Н.В., Сорокина Е.П. Комплексная биоклиматическая оценка комфортности территории Хвалынского района Саратовской области для зимней рекреации и лечебно-оздоровительного туризма // Современные проблемы преподавания безопасности жизнедеятельности, географии и туризма: Материалы XIV Всеросс. науч.-практ. конф., (г. Нижний Тагил арта 2023 г.) Нижний Тагил: Изд-во Ипполитова, 2023. С. 130-135.
10. Андреев С.С. Интегральная оценка климатической комфортности на примере территории Южного Федерального округа России. Монография. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2011. 304 с.
11. Андреев С.С. Экология человека (курс лекций). Для высших учебных заведений. Ростов на Дону: Изд-во АПСН СКНЦ ВШ, 2004. 144 с.
12. Кобышева Н.В. Руководство по специализированному обслуживанию экономики климатической информацией, продукцией и услугами. СПб.: Изд-во ЦНИТ «АСТЕРИОН» 2008. 336 с.
13. Семенова Н.В., Короткова Н.В., Сорокина Е.П. Основные методы оценки биоклиматических условий территории (на примере г. Саратова) // Фундаментальные и прикладные аспекты устойчивого развития ресурсных регионов: Материалы ^(ХХ1) Всеросс. науч. конф. с междунар. Участием (г. Новокузнецк 6-9 декабря 2022 г.) Новокузнецк: КГПИ КемГУ, 2023. С. 76-81.
14. Переведенцев Ю.П., Шумихина А.В. Динамика биоклиматических показателей комфортности природной среды в Удмуртской республике // Ученые записки Казанского университета. Серия естественные науки. 2016. Т. 158. Кн. 14. С. 531-547.
