Комфортность биоклиматических условий для населения Центрального федерального округа РФ

В последние годы отечественными и зарубежными учеными все чаще в качестве одного из ведущих факторов, оказывающих влияние на здоровье человека, рас- сматриваются климатические условия местности [1, 5, 6, 8-10]. Как известно, человек постоянно подвержен различным видам климатических воздействий, но только определенное сочетание метеорологических факторов создает благоприятные, комфортные условия для человека. В связи с этим широкое распространение в изучении влияния климатических условий на состояние организма получило применение биоклиматических индексов, которые представляют собой сочетания действия нескольких метеопараметров [24, 7, 11]. Для некоторых регионов России были проведены исследования на основе расчета и описания лишь отдельных биоклиматических параметров (Арнольди, 1962; Айзенштат, 1969; Русанов, 1973, 2004; Григорьева, 2004; и др.). Однако, для более полного и корректного анализа необходимо определить комплексную (интегральную) оценку данных условий.

В настоящей работе обсуждается использование предложенной авторами методики определения интегральной биоклиматической комфортности территории.

Материал и методы: в исследовании показатель интегральной биоклиматической комфортности, рассматривается нами как совокупность климатических показателей комфорта, обеспечивающих оптимальное состояние организма, при котором не возникает функционального напряжения механизмов адаптации.

Исходными материалами для анализа явились статистические данные за период с 2001 по 2010 год Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с 44 метеостанций Центрального федерального округа (ЦФО) и приграничных областей.

На первом этапе исследования с помощью разработанной программы «Интерполяция и расчет биоклимати-ческих параметров в пространственно-заданной точке» (Св-во о государственной регистрации программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам № 2011616600 от 24.08.2011) проводился расчет среднегодовых и среднемесячных значений температуры воздуха (средней, максимальной и минимальной, ночной и дневной), скорости ветра, облачности, влажности воздуха, атмосферного давления, межсуточного изменения температуры и давления.

Второй этап - расчет биоклиматических индексов. В состав интегрального показателя биоклиматической комфортности включены наиболее широко распространенные индексы: эффективная температура, которая характеризует эффект воздействия на человека температуры и скорости ветра; эквивалентно-эффективная температура, учитывающая совместное влияние температуры, влажности воздуха и скорости ветра; биологически активная температура, определяющая воздействие температуры, влажности воздуха и скорости ветра на организм человека; количественный критерий климатического комфорта, учитывающий влияние температуры и скорости ветра и индекс патогенности метеорологической ситуации, указывающий на характер раздражающего воздействия погоды на человека. Их расчет проводился с применением геоинформа-ционной системы ArcView, в результате чего по каждому показателю были разработаны слои.

Однако в состав перечисленных показателей входят различные сочетания метеопараметров, также они имеют разные единицы измерения и градации значений комфорта на различное количество классов, что не позволяет их сравнивать между собой. В связи с этим, каждому био-климатическому фактору предлагается присваивать балльные оценки путем шкалирования значений показателей на 5 классов, каждый из которых соответствует разному уровню комфортности - от некомфортных (1 балл) до высокой комфортности (5 баллов). При этом соблюдались границы комфортных и дискомфортных значений, предложенных авторами каждого показателя. Далее, с применением ГИС-пакета ArcGIS 9.3 с дополнительным модулем Spatial Analyst была проведена переклассификация, сложение и усреднение биоклиматических слоев, в результате чего была создана карта интегральной биокли-матической комфортности.

Рис. 1. Интегральная биоклиматическая комфортность территории ЦФО (2001-2010 гг.).

Результаты и обсуждение.

Согласно полученным результатам, интегральная биоклиматическая комфортность на территории региона изменяется от 1,5 до 2,4 баллов, что по предложенной шкале соответствует изменению условий от низкой до умеренной комфортности (рис. 1).

На большей части территории региона уровень комфортности составляет около 2 баллов, регионов с высокой комфортностью не выявлено. Самые благоприятные условия наблюдаются в южной части ЦФО (2,2-2,4 балла), а области, расположенные на территориях с доминированием пониженных форм рельефа в восточной части округа (Владимирская, Рязанская, Тамбовская области), характеризуются низкой комфортностью условий (1,5-2,0 балла).

Наиболее комфортным по показателю биоклимати-ческой комфортности являлся 2007 год, когда на всей территории ЦФО уровень комфортности изменялся преимущественно от 2,0 до 2,4 баллов. А 2010 год по уровню биоклиматической комфортности, наоборот, характеризовался как дискомфортный – на всей территории региона уровень комфортности составлял менее 2 баллов. Однако в северных регионах наблюдается тенденция к снижению уровня интегральной биоклиматической комфортности, а в южной части, наоборот, к повышению.

В течение года наиболее комфортные условия формируются в летний период – изменение уровня интегральной биоклиматической комфортности составляет от 2,2 до 3,4 баллов, что соответствует изменению условий от низкой до умеренной комфортности. Низкая биокли-матическая комфортность характерна для территорий, расположенных на возвышенных формах рельефа.

Зимний период на территории региона характеризуется наиболее дискомфортными условиями. Уровень био-климатической комфортности изменяется от 1,4 до 2,0 баллов, что по предложенной шкале соответствует некомфортным условиям. Также как и в летний период, наиболее низкие значения комфортности (от 1,0 до 1,5 баллов) характерны для северо-восточной части региона (территория Галичской возвышенности), а также территории Окско-Донской равнины (территория Тамбовской области). Условия, близкие к низкой комфортности (1,82,0 балла) характерны для западных районов Смоленско-Московской возвышенности.

В весенний и осенний период значения биоклимати-ческой комфортности приблизительно одинаковы и изменяются в пределах от 1,6 до 2,4 баллов, что соответствует изменению условий от некомфортных до низкой комфортности.

Выводы:

Таким образом, предложена оригинальная методика для определения интегральной биоклиматической комфортности на территории ЦФО, которая основана на балльной классификации и реализуется с применением ГИС-технологий. Биоклиматическая комфортность определена на основе таких показателей как: биологически активная температура, эффективная и эквивалентноэффективная температура, количественный критерий климатического комфорта и индекс патогенности погоды.

Разработана интегральная карта биоклиматической комфортности, отражающая пространственное распределение комфортности условий на территории региона. Установлено, что условия по биоклиматической комфортности изменяются от некомфортных до умеренной комфортности. Наиболее комфортные условия характерны для южных, центральных и северо-западных районов ЦФО.

Предложенные методика и алгоритм по определению биоклиматической комфортности могут быть применены для любой территории при наличии достаточного объема исходных гидрометеорологических данных для расчета биоклиматических параметров. Результаты исследования могут быть использованы с целью научнообоснованного выбора рекреационных зон, для обеспечения объективной информацией об уровнях риска для здоровья населения в связи с воздействием комплекса климатических факторов.

Публикация подготовлена в рамках государственного задания ВлГУ №2014/13 на выполнение государственных работ в сфере научной деятельности.