Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Особенности расположения Ханты-Мансийского автономного округа – Югры (ХМАО – Югры) определяют уровень комфортности проживания населения на этой территории, а учет региональных климатических изменений важен для рационального использования природных ресурсов, оптимального размещения производственных мощностей, эффективного развития экономики региона.

Территория ХМАО – Югры расположена в центральной части Западно-Сибирской равнины – одной из крупнейших равнин – и подвергается одновременному влиянию океана и континента, что является одним из наиболее важных факторов формирования климата. Существенное влияние оказывает защищенность территории с запада Уральским хребтом. Отсутствие защищенности территории с севера способствует глубокому проникновению в течение всего года холодного арктического воздуха на континент. В то же время открытость с юга способствует свободному выносу прогретого континентального воздуха умеренных широт.

Неблагоприятное воздействие комплекса биоклиматических условий ХМАО – Югры на организм человека оказывает стрессовое воздействие на адаптационные механизмы [1, 2]. Это главный природный ресурс, определяющий комфортность нахождения и самочувствие населения, проживающего на данной территории. Оценка биоклиматического потенциала некоторых регионов России была осуществлена рядом исследователей [3, 4]. Была показана актуальность комплексной характеристики биоклиматического потенциала региона и проведен анализ пространственно-временных изменений.

Ранее проведенные медико-метеорологические исследования [1, 5] позволили выявить группы биотропных климатических факторов, определяющих комфортность территории. Применяя физиолого-гигиенический подход в оценке биоклиматических факторов, можно оценить степени биоклиматической комфортности окружающей среды, провести оценку их патогенности для здоровья [6].

Биоклиматический комфорт и дискомфорт на территории ХМАО – Югры определяются значительными суточными, межсуточными и межсезонными колебаниями биоклиматических показателей. Проведение биоклиматической оценки территории обусловливает установление положительных и отрицательных воздействий различных климатических факторов и их комплексов на организм, определяющих условия комфорта. Она является одной из составляющих комплексного мониторинга территории [7]. Определяя уровень комфортности территории проживания населения ХМАО – Югры, можно решить проблему сохранения здоровья человека в суровых северных условиях, определить расположение рекреационных зон.

В статье представлены результаты районирования по уровню биоклиматической комфортности территории ХМАО – Югры.

Цель данной работы – отработка методологии проведения территориального анализа комфортности погодно-климатических условий по индексам патогенности и изменчивости погоды и климата, а также по величине внутрисуточной и межсуточной изменчивости температуры и давления атмосферного воздуха, весового содержания кислорода в атмосферном воздухе. Основная задача – апробация существующего методологического подхода по оценке биоклиматической комфортности для проживания населения и ее территориальной дифференциации применительно к территории ХМАО – Югры.

Материалы и методы исследования

Основой методологии настоящего исследования является использование основных принципов и методов, применяемых в прикладной климатологии, биометеорологии, медико-метеорологических исследованиях, для выявления наиболее биотропных факторов погоды и критериев оценки их патогенности для здоровья [7, 8].

В основу исследований положены результаты обработки срочных метеорологических данных многолетних наблюдений (1999–2019 гг.) для сети станций, расположенных на территории ХМАО – Югры, с использованием баз данных Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации Мирового центра данных г. Обнинска [9], дополненных сведениями из архива ООО «Расписание Погоды», Санкт-Петербург [10]. Срочные метеорологические данные в полном объеме для этих территорий ранее 1999 г. отсутствуют.

В настоящем исследовании впервые был проведен территориальный анализ биоклиматической комфортности населенных пунктов и районов ХМАО – Югры по группам биоклиматических индексов.

Для оценки биоклиматической комфортности были проанализированы следующие группы показателей: индексы патогенности и изменчивости погоды и климата, а также величины внутрисуточной (ВСИ) и межсуточной изменчивости (МСИ) температуры (Тав) и давления атмосферного воздуха (АДав), весового содержания кислорода в атмосферном воздухе (ВСКав).

Индексы патогенности и изменчивости погоды и климата [8]:

– индекс суровости метеорежима – биологический индекс смены метеоусловий (БИСМ, усл. ед.) по В.Ш. Белкину. Это интегральный показатель эмпирической меры комфорта, отражающий суровость климатического влияния на организм человека с учетом температуры атмосферного воздуха, барометрического давления, скорости ветра, относительной влажности и солнечной радиации;

– индекс патогенности погоды суток (I) представлен сведениями о продолжительности и комфортности погоды суток для рассматриваемой территории. Интегральный показатель определялся по формуле:

I = It + If + Iv + In + IΔp + IΔt, (бал)

где It, If, Iv, In – характеризуют соответственно среднесуточную изменчивость температуры атмосферного воздуха, относительную влажность, скорость ветра, облачность; IΔp, IΔt – характеризуют соответственно межсуточную изменчивость атмосферного давления и температуры атмосферного воздуха;

– весовое содержание кислорода в атмосферном воздухе (ВСКав, г/м3) – определялось по методике В.Ф. Овчаровой [11].

Для оценки биоклиматической комфортности по перечисленным индексам использовали критерии физиолого-гигиенического подхода оценки степени комфортности окружающей среды [3], приведенные в табл. 1.

В соответствии с поставленными задачами были выбраны следующие методы оценки и этапы анализа.

1. С использованием базы срочных климатических данных проведен расчет БИСМ, индекса патогенности погоды суток, определены амплитуды внутрисуточной и межсуточной изменчивости температуры атмосферного воздуха, атмосферного давления, весового содержания кислорода в атмосферном воздухе.

2. Оценка степени комфортности предусматривала определение средневзвешенных величин повторяемости групп критериев для каждого биоклиматического показателя по месяцам (среднемесячное значение) и за весь период (среднемноголетнее годовое значение) по каждому населенному пункту и районам ХМАО – Югры. Дополнительно проведено вычисление соотношения комфортных и дискомфортных погод для рассматриваемых биоклиматических показателей по месяцам и среднемноголетнего годового значения для районов ХМАО – Югры.

Статистическая обработка данных проведена методами описательной статистики с использованием пакета программ Statistica 6.0. Статистически значимыми считали результаты при p < 0,05.

Районирование территории ХМАО – Югра по перечисленным биоклиматическим показателям проводилось с использованием картографической основы ХМАО – Югра и ГИС-технологий на базе MAPINFO.

Результаты исследования и их обсуждение

Анализ уровня комфортности погодных условий позволил определить закономерность распределения ее среднегодовых значений по населенным пунктам и районам ХМАО – Югры.

Таблица 1

Сводные показатели критериев оценки степени комфортности погоды

Среднегодовое значение индекса суровости метеорежима на территории ХМАО – Югры имеет следующие характеристики комфортности метеоусловий: для Октябрьского, Советского и Ханты-Мансийского районов – комфорт, для Белоярского, Березовского и Кондинского районов – относительный дискомфорт, для Нефтеюганского, Нижневартовского и Сургутского районов – компенсируемый дискомфорт (табл. 2, рис. 1, 2). Отмечается сезонная динамика комфортности погоды: снижение комфортности погоды в марте – июне и увеличение доли комфортных погод в июле – сентябре и ноябре – январе (табл. 2).

Рис. 1. Характеристика распределения комфортности погоды суток (по среднемноголетним годовым значениям БИСМ) на территории ХМАО – Югры (по районам)

Рис. 2. Характеристика распределения комфортности погоды (по среднемноголетним годовым значениям) на территории ХМАО – Югры (по населенным пунктам и районам)

Таблица 2

Среднемесячные значения величины БИСМ и ИП на территории ХМАО – Югры (по среднемноголетним данным)

При анализе динамики распределения комфортных погод в зимний период на территории ХМАО – Югры выделяются две группы районов по уровню комфортности (табл. 2): дискомфорт – Сургутский, Нижневартовский, Нефтеюганский, Белоярский, Ханты-Мансийский и Кондинский районы (восточная и центральная часть округа), комфорт – Березовский, Октябрьский и Советский районы (западная часть округа), что связано с особенностью перемещения воздушных масс и циклональной деятельностью в этот период.

В весенний период уровень комфортности погод на территории ХМАО – Югры характеризуется как дискомфорт (табл. 2), что связано с нестабильностью погодно-климатических условий в этот период.

Комфортность погоды определяется изменчивостью погодно-климатических факторов; для более полного представления причин этой изменчивости была проанализирована группа биотропных климатических показателей, характеризующих их внутрисуточную и межсуточную изменчивость. Установлено, что среднегодовое значение ВСИ и МСИ Тав по всем районам ХМАО – Югры характеризуется как относительный комфорт, ВСИ и МСИ АДав и ВСКав – как относительный дискомфорт (табл. 3).

Таблица 3

Среднемноголетние годовые значения величины амплитуды внутри- и межсуточной изменчивости некоторых биоклиматических показателей на территории ХМАО – Югры

Сезонная динамика изменчивости этих биоклиматических показателей совпадает с сезонной динамикой комфортных погод по индексу суровости метеорежима: в зимний период для всех районов – умеренный дискомфорт, в летний период – относительный комфорт.

Среднегодовое значение уровня комфортности погод на территории ХМАО – Югры по индексу патогенности погоды суток характеризуется как некомпенсируемый дискомфорт. Сезонная динамика этого показателя коррелирует с таковой индекса суровости метеорежима: в зимний период для всех районов – некомпенсируемый дискомфорт, в летний период – относительный дискомфорт (табл. 2).

Сравнительный анализ уровня климатической комфортности и географических особенностей территории ХМАО – Югры позволил установить тот факт, что зимой наибольшее влияние на распределение уровня климатической комфортности оказывает общая пониженность рельефа. В результате этого в условиях антициклональной погоды отмечаются стекание и застаивание холодного воздуха в области прогиба и еще большее его выхолаживание путем излучения с градиентом, направленным с юго-запада на северо-восток, который определяется характером циркуляции атмосферы [6]. Распределение уровня комфортности в весенний период обусловливается усиленной антициклоничностью. Уровень комфортности летних месяцев в значительной степени определяется процессом трансформации (прогревания и насыщения влагой) воздушных масс, притекающих с севера, и формирования своеобразного местного континентального воздуха.

При анализе различий уровня климатической комфортности по районам ХМАО – Югры установлена их достоверность для районов, расположенных на западе и востоке округа.

Полученные результаты исследований дополняют и расширяют возможности биоклиматической оценки территории с точки зрения ее климатической комфортности и не только позволяют получать максимально объективные результаты, характеризующие уровень благоприятности окружающей среды для жизнедеятельности человека, но и дают возможность более качественно нормировать климатическую нагрузку [7].

Выводы

Таким образом, использованная в настоящей работе методология комплексной оценки погодно-климатических условий территории позволила провести ее районирование по уровню климатической комфортности с учетом сезона. Применение данного подхода позволяет: оценить биоклиматический ресурс территории по уровню климатической комфортности, выделить районы и периоды для проведения рекреационных мероприятий на территории округа, проводить мероприятия, направленные на снижение отрицательного воздействия погодно-климатических факторов на организм проживающего на территории округа населения.