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).
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)
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: 17.08.2024).