Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УРОВНЯ КЛИМАТИЧЕСКОЙ КОМФОРТНОСТИ РАЙОНОВ ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА – ЮГРЫ

Соколов С.В. 1
1 БУ ВО ХМАО – Югры «Сургутский государственный университет»
Климатический комфорт и дискомфорт на территории ХМАО – Югры определяются значительными суточными, межсуточными и межсезонными колебаниями биоклиматических показателей. Проведен комплексный анализ климатической комфортности по индексу суровости метеорежима, индексу патогенности погоды суток и внутрисуточной и межсуточной изменчивости температуры атмосферного воздуха, атмосферного давления и весового содержания кислорода в атмосферном воздухе на территории ХМАО – Югры. В качестве исходных данных использовали базы срочных данных климатических данных ВНИИГМИ МЦД за период 1999–2019 гг. с последующим определением перечисленных биоклиматических показателей. При анализе уровня комфортности климатических условий на территории округа применяли метод оценки уровня комфортности территории по биоклиматическим показателям. В работе изложена методология территориальной оценки уровня климатической комфортности по районам округа и приведен алгоритм оценки уровня климатической комфортности. Определена сезонность уровня климатической комфортности по районам округа. По результатам комплексной статистической обработки временных рядов анализируемых индексов и биоклиматических показателей для каждого района округа с применением ГИС-технологий построены карты климатической комфортности по населенным пунктам и районам округа. 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.
климатический комфорт
индекс суровости метеорежима
биоклиматические показатели
территориальный анализ
биотропность
1. Ревич Б.А., Малеев В.В. Изменения климата и здоровье населения России: анализ ситуаций и прогнозные оценки. М.: ЛЕНАНД, 2011. 208 с.
2. Меркулов П.И., Меркулова С.В., Сергейчева С.В. Биоклиматическая комфортность территории проживания финно-угорских народов (на примере Приволжского федерального округа) // Финно–Угорский мир. 2014. № 3(20). С. 94–102.
3. Невидимова О.Г., Янкович Е.П., Янкович К.С. Оценка биоклиматических ресурсов центральной и южной частей западной Сибири // Научный журнал КубГАУ. 2015. № 109. [Электронный ресурс]. URL: http://ej.kubagro.ru/2015/05/pdf/40.pdf (дата обращения: 30.04.2020).
4. Исаева М.В. Оценка биоклиматических ресурсов Казани и ее окрестностей в период 2004–2007 гг. // Ученые записки Казанского государственного университета. Естественные науки. 2008. Т. 150. № 4. С. 34–38.
5. Трубина М.А., Хассо Л.А., Дячко Ж.К. Методы биоклиматической оценки Северо-Западного региона России // Ученые записки Российского гидрометеорологического университета. 2010. № 13. С. 121–137.
6. Соколов С.В. Оценка биотропности внутри суточных градиентов весового содержания кислорода в атмосферном воздухе, атмосферного давления и температуры на территории ХМАО-Югры // Успехи современного естествознания. 2019. № 6. С. 111–117.
7. МР 2.1.10.0057-12.2.1.10. Состояние здоровья населения в связи с состоянием окружающей среды и условиями проживания населения. Оценка риска и ущерба от климатических изменений, влияющих на повышение уровня заболеваемости и смертности в группах населения повышенного риска. Методические рекомендации (утв. Роспотребнадзором 17.01.2012).
8. Андреев С.С. Интегральная оценка климатической комфортности на примере территории Южного Федерального округа России: монография. СПб.: Изд. РГГМУ, 2011. 304 с.
9. Данные из архива погодных условий. [Электронный ресурс]. URL: http://meteo.infospace.ru (дата обращения: 10.04.2020).
10. Данные из архива погодных условий. [Электронный ресурс]. URL: http://rp5.ru/archive.php.wmo (дата обращения: 10.04.2020).
11. Петров В.Н. Особенности влияния парциального градиента плотности кислорода в атмосферном воздухе на состояние здоровья населения, проживающего в арктической зоне РФ // Вестник Кольского научного центра РАН. 2015. № 3 (22). С. 82–92.

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

Биоклиматический показатель

Критерии оценки комфортности биоклиматических показателей

Комфорт

Относительный комфорт

Относительный дискомфорт

Компенсируемый дискомфорт

Некомпенсируемый дискомфорт

БИСМ, усл. ед.

10,0–8,0

7,9–7,0

6,9–6,0

5,9–4,0

менее 4,0

Индекс патогенности (I), бал.

Оптимальные / комфорт

Раздражающие /относительный дискомфорт

Острые / некомпенсируемый дискомфорт

0–9

10–24

Более 24

Показатель амплитуды изменчивости

Индифферентная / комфорт

Слабая / относительный комфорт

Умеренная / относительный дискомфорт

Резкая / компенсируемый дискомфорт

Чрезмерно резкая / некомпенсируемый дискомфорт

ВСИ Т.ав, град

0–4,0

4,1–8,0

8,1–12,0

12,1–16,0

более 16,1

ВСИ АДав, гПа

0–2,5

2,6–5,0

5,1–10,0

10,1–20,0

более 20,1

ВСИ ВСКав, г/м3

0–2,5

2,6–5,0

5,1–10,0

10,1–40,0

более 40,0

МСИ Т.ав, град

0–2,0

2,1–4,0

4,1–6,0

6,1–8,0

более 8,0

МСИ АДав, гПа

0–2,0

2,1–4,0

4,1–8,0

8,1–12,0

более 12,0

МСИ ВСКав, г/м3

0–2,5

2,6–5,0

5,1–10,0

10,1–40,0

более 40,0

 

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).

sokol1.wmf

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

sokol2.tif

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)

Месяц

Показатель

Районы ХМАО – Югры

Белоярский район

Березовский район

Кондинский район

Нефтеюганский район

Нижневартовский район

Октябрьский район

Советский район

Сургутский район

Ханты-Мансийский район

Январь

БИСМ

7,587

8,156

7,125

5,325

6,188

8,900

8,847

6,182

7,405

ИП, бал.

59,644

57,836

50,750

55,473

60,387

53,133

53,082

58,348

55,240

Февраль

БИСМ

7,563

7,889

7,145

5,569

6,164

8,737

8,163

6,295

7,583

ИП, бал.

52,313

49,924

43,096

47,309

51,798

44,451

43,320

50,348

47,078

Март

БИСМ

5,958

6,437

5,457

3,661

4,508

7,203

6,328

4,709

6,101

ИП, бал.

38,232

36,335

30,637

35,923

38,980

32,588

30,288

36,965

34,242

Апрель

БИСМ

5,335

5,710

5,366

3,399

4,281

6,502

5,717

4,319

5,849

ИП, бал.

28,102

25,963

22,862

26,747

28,428

25,396

23,609

27,501

24,802

Май

БИСМ

5,151

5,345

5,204

3,246

4,234

6,301

5,852

4,244

5,858

ИП, бал.

20,971

20,088

18,743

22,915

22,662

20,559

20,647

21,654

20,622

Июнь

БИСМ

5,497

5,550

5,868

4,510

5,301

6,703

6,492

5,021

6,773

ИП, бал.

17,232

16,356

13,869

15,961

15,993

17,695

15,550

16,045

14,389

Июль

БИСМ

6,202

6,768

6,705

5,266

6,160

7,409

7,348

5,568

7,599

ИП, бал.

13,742

12,619

11,365

12,743

12,860

12,713

12,021

13,048

11,539

Август

БИСМ, ОС

6,745

7,447

7,098

5,755

6,579

8,209

7,909

6,104

8,101

ИП

13,558

13,572

12,568

13,769

14,600

13,548

13,574

13,987

13,098

Сентябрь

БИСМ

6,666

7,375

6,871

5,337

5,928

8,151

7,823

5,775

7,821

ИП, бал.

18,219

18,323

16,561

18,271

18,586

17,705

17,535

18,838

17,441

Октябрь

БИСМ

6,788

7,321

6,438

4,347

5,333

7,951

7,369

5,386

7,007

ИП, бал.

27,325

26,212

22,613

25,598

28,036

25,570

24,221

27,362

25,215

Ноябрь

БИСМ

7,484

7,904

6,732

4,996

5,828

8,520

7,782

5,855

7,359

ИП, бал.

47,040

43,838

37,467

44,886

48,116

40,533

40,279

45,975

41,507

Декабрь

БИСМ

7,527

8,045

6,996

5,247

5,849

8,862

8,640

5,992

7,480

ИП, бал.

55,182

53,983

47,365

52,293

56,468

49,964

49,732

54,853

51,356

Год

БИСМ

6,517

6,986

6,403

4,701

5,515

7,773

7,364

5,442

7,076

ИП, бал.

32,521

31,115

27,068

30,985

32,842

29,329

28,424

31,870

29,637

 

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

Биоклиматический показатель

Величина амплитуды изменчивости по районам

Временной период

Белоярский район

Березовский район

Кондинский район

Нефтеюганский район

Нижневарnовский район

Октябрьский район

Советский район

Сургутский район

Ханты-Мансийский район

Т.ав, °С

ВСИ

8,077

8,487

7,675

7,707

7,723

7,554

8,978

7,589

7,079

МСИ

3,304

3,106

2,944

3,100

3,273

2,930

2,856

3,181

3,028

АДав, гПа

ВСИ

5,961

5,891

5,405

5,890

6,013

5,832

5,484

5,969

6,075

МСИ

5,166

5,044

4,900

5,164

5,276

4,952

4,743

5,204

5,092

ВСКав, г/м3

ВСИ

10,039

10,313

9,008

9,110

9,587

9,114

10,578

9,390

8,718

МСИ

4,926

4,650

4,286

4,597

4,863

4,124

4,290

4,741

4,531

 

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.


Библиографическая ссылка

Соколов С.В. ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УРОВНЯ КЛИМАТИЧЕСКОЙ КОМФОРТНОСТИ РАЙОНОВ ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА – ЮГРЫ // Успехи современного естествознания. – 2020. – № 5. – С. 82-88;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37396 (дата обращения: 25.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074