КЛИМАТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ И БИОКЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЖИЗНИ НАСЕЛЕНИЯ СТЕПНЫХ РЕГИОНОВ
CLIMATIC RESOURCES AND BIOCLIMATIC CONDITIONS OF humman life for the STEPPE REGIONS
В.В. Виноградова
V.V. Vinogradova
Институт географии РАН (Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 29)
Institute of Geography, Russian Academy of Sciences (Russia, 119017, Moscow, Staromonetny pereulok, 29)
e-mail: vvvinog@yandex.ru
Климатические условия оказывают значительное воздействие на среду обитания человека в степных регионах России и возможность их хозяйственного освоения. Проведена оценка климатических ресурсов и биоклиматических условий, оказывающих существенное влияние на здоровье человека, среди которых температура и влажность воздуха, солнечная радиация, атмосферное давление, скорость ветра и Универсальный Термический Климатический Индекс (UTCI).
Climatic conditions have a significant impact on human habitat in the steppe regions of Russia and the possibility of their economic development. Climatic resources and bioclimatic conditions, which have a significant impact on human health, including temperature and humidity, solar radiation, atmospheric pressure, wind speed and Universal Thermal Climatic Index (UTCI) are estimated.
Климатические ресурсы степных регионов.
Климатические условия оказывают значительное воздействие на среду обитания человека в степных регионах России и возможность их хозяйственного освоения. Существенное влияние на здоровье человека оказывают температура и влажность воздуха, солнечная радиация, атмосферное давление, скорость ветра, а также комплексные характеристики, включающие в себя различные наборы этих параметров, такие как эффективные температуры и другие биоклиматические индексы. Однако все эти характеристики имеют разную размерность, что вызывает определенные трудности при проведении комплексной оценки территории. Оценки климатических ресурсов (рекреационно-климатических, санитарно-гигиенических климатических для градостроительства, физиолого-климатических теплового состояния человека, лечебно-профилактических климатических для основных видов заболеваний) субъектов Российской Федерации в условных единицах представлены в монографии [4].
Рекреационно-климатические ресурсы для теплого периода, характеризуются следующими показателями: радиационно-эквивалентно-эффективная температура; ультрафиолетовая радиация; число солнечных дней; продолжительность благоприятного периода для отдыха и туризма, который оценивается по длительности благоприятных типов погоды; число дней со среднесуточной температурой воздуха выше 20°С; число дней с относительной влажностью воздуха выше 80%, при которой возникает ощущение духоты.
В летний период для степной зоны наиболее дискомфортным с точки зрения рекреационно-климатических ресурсов (значения показателя 7,5-9,2 у.е.) являются Дагестан, Астраханская область и Калмыкия. На остальной части степной зоны летом складываются благоприятные условия для рекреации, а оценка рекреационно-климатические ресурсов колеблется в пределах 10,0-12,8 у.е.
К санитарно-гигиеническим климатическим ресурсам для градостроительства в летний период относятся такие показатели как: число дней со среднесуточной температурой воздуха выше 15°С; число дней со среднесуточной температурой воздуха выше 20°С; повторяемость скорости ветра 0-1 м/с; число дней с количеством осадков более 5 мм. В степной зоне комплекс биоклиматических показателей благоприятен с точки зрения санитарно-гигиенических климатических ресурсов для градостроительства и составляет 10,2-12,0 у.е, за исключением Оренбургской области, где этот показатель составляет 7,5 у.е.
Физиолого-климатические ресурсы теплового состояния человека для летнего периода представлены одним показателем: радиационно-эквивалентно-эффективной температурой. С точки зрения физиолого-климатических ресурсов для степной зоны в летний период оптимальные условия отмечаются на юге Сибири и Урала: в Курганской, Новосибирской и Омской областях (13,4-15,1 у.е.). Наименьшими ресурсами (0,4-5,8 у.е.) обладают районы Нижнего Поволжья, Северного Кавказа, Ростовская область и Ставропольский край (за счет перегрева в дневные часы). По-видимому, этот ресурс является наиболее лимитирующим из всех рассматриваемых биоклиматических ресурсов, поскольку показывает воздействия на человека температуры и влажности воздуха, скорости ветра и солнечной радиации – т.е. всех основных климатических факторов.
Совместная оценка всех трех видов биоклиматических ресурсов и их среднего значения показывает, что физиолого-климатическое тепловое состояние человека может существенно ухудшать оценку биоклиматических ресурсов даже в субъектах с благоприятной биоклиматической обстановкой, например, в Ставропольском крае, Ростовской и Волгоградской областях [3].
Анализ средних по субъектам РФ биоклиматических ресурсов для степной зоны позволяет разделить субъекты на четыре группы по степени обеспеченности их этими ресурсами (табл. 1).
Таблица 1 Группы субъектов Российской Федерации с различной обеспеченностью биоклиматическими ресурсами
Выявленные группы субъектов РФ позволяют говорить о том, что их обеспеченность биоклиматическими ресурсами тесно связана с термическими условиями.
Биоклиматические условия жизни степных регионов.
Комплексное воздействие климатических условий на человека можно оценить с помощью биоклиматических индексов. Для оценки биоклимата степных регионов России с точки зрения термического комфорта использован Универсальный Термический Климатический Индекс (Universal Thermal Climate Index UTCI) [6-9]. Индекс был разработан Международным обществом биометеорологии при поддержке Европейского союза. Он направлен на оценку воздействия тепловых условий окружающей среды на человека. При создании индекса, была создана многофакторная модель терморегуляции человека, которая затем была интегрирована с адаптивной моделью одежды [8]. Индекс (UTCI) выражается как эквивалентная температура окружающей среды (°C) для данной комбинации скорости ветра, радиации, влажности и температуры воздуха определяя ее, как температуру воздуха эталонной среды, которая вызывает такое же физиологическое воздействие на человека как фактическая среда [7]. Чувствительность UTCI к температуре, влажности, излучению и скорости ветра показывает, что он применим в условиях тепла и холода. UTCI классифицируется с точки зрения теплового воздействия на человека следующим образом:
выше +46 °C – экстремальный тепловой стресс;
от +38 до +46 °C – очень сильный тепловой стресс;
от +32 до +38 °C – сильный тепловой стресс;
от +26 до +32 °C – умеренный тепловой стресс;
от +18 до +26 °C – комфорт;
от +9 до +18 °C – нет теплового стресса;
от 0 до +9 °C – слабый холодовой стресс;
от -13 до 0 °C – умеренный холодовой стресс;
от -27 до -13 °C – сильный холодовой стресс;
от -40 до -27 °C – очень сильный холодовой стресс;
ниже -40 °C – экстремальный холодовой стресс.
При помощи индекса UTCI проведена оценка биоклиматических условий степной зоны России в условиях меняющегося климата. Расчет среднемесячных, сезонных и суточных значений индекса UTCI производился при помощи программного пакета BioKlima 2,6 [5]. На рисунке 1 показаны изменения продолжительности условий с различной степенью дискомфортности (комфортности) по индексу UTCI для среднемноголетних условий (1961-1990 гг.) и для современного климата (2001-2015 гг.).
Рисунок 1. Продолжительность различных условий теплового стресса по индексу UTCI в степной зоне
Для среднемноголетних условий (1961-1990 гг.) большую часть года от 8 месяцев – на Европейской территории и до 9 месяцев – на юге Западной Сибири в степной и лесостепной зонах отмечался холодовой стресс различной интенсивности (рис. 1). Экстремальный холодовой стресс наблюдался очень недолго (около 7 дней) только на юге Западной Сибири. При этом, условия с очень сильным холодовым стрессом здесь в среднем длятся два месяца. На Европейской территории (30-60° с.ш., 40-53° в.д.) очень сильный холодовой стресс наблюдался всего несколько дней. Условия сильного холодового стресса по индексу UTCI для всей рассматриваемой территории отмечались около 3 месяцев. Умеренный и слабый холодовой стресс на Европейской территории длился 2,5 и 2 месяца, соответственно, а на юге Западной Сибири – примерно по 2 месяца. Благоприятные условия (нет термического стресса и комфорт) на Европейской территории суммарно наблюдались 4 месяца (3 и 1 месяц), а в Азиатской части (60-90° с.ш., 40-56° в.д.) комфортных условий практически не было, а нейтральные условия (нет термического стресса) в среднем продолжались 2.5 месяца (рис. 1).
В начале ХХI века термические условия по индексу UTCI немного улучшились. В первую очередь, можно отметить удлинение периода с комфортными условиями до 2-2,5 месяцев на Европейской территории и появление таких условий, продолжительностью около 0,5 месяца на Азиатской территории для периодов 2006-2010 и 2011–2015 гг. (рис. 1). На Азиатской территории в степной и лесостепной зонах период с очень сильным холодовым стрессом сократился до 1,5 месяцев, а экстремальный холодовой стресс не наблюдался в этот период. На Европейской территории практически исчезли дни с очень сильным холодовым стрессом, а период с сильным холодовым стрессом уменьшился до 2-2,5 месяцев. Также можно отметить, что для степной зоны самым теплыми оказались периоды 2006-2010 и 2011-2015 гг. Как было показано в работах [1, 2] в это же время на рассматриваемой территории наблюдается увеличение засушливости, дефицит осадков и рост суммы активных температур (выше +10°С). на ЕТР – на 250-350 °С, а в Западной Сибири – на 150-200 °С.
Таким образом, в начале ХХI века в степной зоне наблюдается смягчение биоклиматических условий по индексу UTCI, особенно в холодную часть года и увеличение термической нагрузки и засушливости летом.
Исследование выполнено в Институте географии РАН за счет гранта Российского научного фонда (проект №16-17-10236).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: