П. И. Меркулов, С. В. Меркулова, С. В. Сергейчева географический анализ биоклиматических условий территории приволжского федерального округа

Биоклимат территории − важный природный ресурс, от состояния которого зависит комфортность ощущений и самочувствие человека, работоспособность, производительность труда и здоровье организма в целом. Исследуя влияние изменений метеорологических условий на адаптационные механизмы, можно решить проблему сохранения здоровья человека в условиях ухудшения среды обитания.

Особую важность приобретают исследования, в задачу которых входят биоклиматическая оценка и территориальная дифференциация биоклиматических условий на региональном уровне. Биоклиматическая оценка – определение положительных и отрицательных воздействий различных климатических факторов и их комплексов на организм – выявляет медико-климатический потенциал территории для рационального использования ландшафтно-климатических условий в здравоохранении и рекреации.

Для характеристики погодных условий с медико-метеорологической точки зрения используют различные биометеорологические индексы (параметры), полученные исследователями разных стран. Разнообразие этих индексов свидетельствует о сложности их разработки.

В настоящее время известны и применяются для расчетов около тридцати биометеорологических показателей − индексов, условно подразделенных на семь основных групп. Биоклиматические показатели и ресурсы представлены применительно к человеку и характеризуют связь климата с его тепловым состоянием, здоровьем, особенностями рекреации и санитарно-гигиенической оценкой в естественных условиях. Выделены следующие составляющие биоклиматических ресурсов [2]:

• 
  рекреационно-климатические ресурсы;
  
• 
  санитарно-гигиенические климатические ресурсы для градостроительства;
  
• 
  физиолого-климатические ресурсы теплового состояния человека;
  
• 
  лечебно-профилактические климатические ресурсы для основных видов заболеваний (сердечнососудистых, заболеваний органов дыхания, ревматических и простудных, туберкулеза и глазных).
  

1. 
   Эффективная температура неподвижного воздуха (ЕТ) насыщенного водяным паром.
   
2. 
   Эквивалентно-эффективная температура (ЭТ) − показатель тепловой чувствительности с учетом влияния ветра.
   
3. 
   Индекс суровости по Бодману (S).
   
4. 
   Нормальная эквивалентно-эффективная температура (НЭЭТ) - показатель тепловой чувствительности с учетом влияния ветра для одетого человека предложена И.В. Бутьевой;
   
5. 
   Биологически активная температура (БАТ).
   
6. 
   Ветро-холодовый индекс «К» (по Сейплу) применяется для оценки влияния отрицательной температуры воздуха и ветра (v>0) на тепловое состояние человека.
   

Исходными данными для расчета биоклиматических индексов послужили данные 45 метеорологических станции Приволжского Федерального округа. Результаты этих расчетов представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Сводная оценка биоклиматических показателей комфортности

территории Приволжского Федерального округа для холодного периода

Для холодного периода
Характеристика теплового воздействия	Балл условной биоклиматической оценки	Значения биоклиматических показателей
		ЭТ, °С	ЕТ, °С	БАТ, °С	НЭЭТ, °С	S, балл	К, усл. ед.
Остродискомфортный (раздражающее тепловое воздействие температур)	1	(-18) - (-24)	< -18	(-5) - (-10)	менее 5	более 4	более 1000
Дискомфортный (жесткое тепловое воздействие температур)	2	(12) - (24)	(-12) - (-18)	(-5) - 0	5-10	3 – 4	от 500 до 1000
Субкомфортный (умеренное тепловое воздействие температур)	3	0 - (-12)	(-6) - (-12)	0 - 10	10-16,6	2 – 3	от 100 до 500
Комфортный (комфортное тепловое воздействие температур)	4	0 - 6	0 - (-6)	10 - 20	16,7-20,6	1 – 2	до 100

Таблица 2

Сводная оценка биоклиматических показателей комфортности территории Приволжского Федерального округа для теплого периода

Для летнего, осеннего и весеннего периода
Характеристика теплового воздействия	Балл условной биоклиматической оценки	Значения биоклиматических показателей
		ЭТ, °С	ЕТ, °С	БАТ, °С	НЭЭТ, °С
Остродискомфортный (раздражающее тепловое воздействие температур)	1	6 – 0	0 – (- 6)	менее 0	менее 0
Дискомфортный (жесткое тепловое воздействие температур)	2	6-12	0-6	0-5	0-5
Субкомфортный (умеренное тепловое воздействие температур)	3	12-18	6-12	5-10	5-17
Комфортный (комфортное тепловое воздействие температур)	4	18-24	12-24	10-20	17,3-21,7

Исследование пространственно-временных особенностей различных биоклиматических показателей для Приволжского Федерального округа позволяет сформулировать основные положения:

- наибольшая активность синоптических процессов наблюдается в зимний период, поэтому зимний сезон характеризуется как наиболее дискомфортный, что подтверждается полученными значениями всех показателей (ЕТ, НЭЭТ, БАТ, S, К, ЭТ);

- наиболее неблагоприятными биоклиматическими условиями в зимний сезон отличаются северные части округа;

- летний сезон, отличается большей инертностью, активность синоптических процессов мала. Летом наиболее комфортные условия для биоклиматического обоснования выбора зон отдыха и туризма;

- ведущее значение в распределении всех биоклиматических показателей имеет циркуляция атмосферы, точнее, ее активность и меридиональная направленность.

На основе функции «Картографического калькулятора» модуля Spatial Analyst в ГИС ArcView был вычислен суммарный интегральный показатель биоклиматической комфортности, что позволило дифференцировать территорию с выделением четырех типов уровня биоклиматической комфортности [1]:

- «остродискомфортные» зоны биоклиматической комфортности, представляют собой территории с раздражающим тепловым воздействием;

- «дискомфортные» зоны биоклиматической комфортности, представляют собой территории с жестким тепловым воздействием;

- «субкомфортные» зоны биоклиматической комфортности, представляют собой территории с умеренным тепловым воздействием;

- «комфортные» зоны биоклиматической комфортности, представляют собой территории с комфортным тепловым воздействием.

Моделирование проводилось с целью построения оценочных карт биоклиматических условий, позволяющих изучать: биоклиматическое обоснование выбора зон отдыха, туризма и проектирование оздоровительных учреждений; прогнозирования и профилактики сезонных заболеваний; выбор наиболее продуктивного режима труда на открытом воздухе (продолжительности, частоты и длительности перерывов); проведение на открытом воздухе спортивных мероприятий регионального и международного уровня.

Результаты расчетов сезонного пространственного распределения биоклиматических показателей с оценкой комфортности территории, позволили выявить закономерности и построить карты их пространственного распределения.

Анализ полученных данных показывает, что на территории ПФО за весенний период (с марта по май) категории климатической комфортности распределены следующим образом: 58% от всей площади территории ПФО находиться в зоне субкомфортных климатических условий. Комфортные условия имеют около 13% территории, наблюдаются в республике Удмуртия, на западе Нижегородской области, в Самарской области и на юго-востоке Саратовской области. Дискомфортные климатические условия характерны для 22% территории и наблюдаются в центральной части Оренбургской области, на юге республики Башкортостан, в Пензенской области, на западе Саратовской области, в республике Мордовия, в республике Марий Эл, а также в центральных частях Кировской области и Пермского края. Остродискомфортные условия занимают 7% от общей площади ПФО и наблюдаются в северной части Кировской области и Пермского края.

Расположение изолиний в летний период года на территории ПФО показывает, что 60% территории находится в зоне субкомфортных климатических условий. Комфортные условия составляют 11% территории и характерны для центральной части Пермского края, северо-запада Нижегородской области, Самарской области и юго-востока Саратовской области. Дискомфортные климатические условия характерны для 20% территории ПФО и выделяются в Пензенской области, на западе Саратовской области, в южной части республики Мордовия, в республике Марий Эл, а также в центральных частях Кировской области и Пермского края. Остродискомфортные условия занимают почти 9% территории, наблюдаются в северной части Кировской области и Пермского края.

В осенний период распределение климатической комфортности на территории ПФО характеризуется в большей части территории (49%) как субкомфорт. Комфортные условия наблюдаются в республике Удмуртия, на северо-западе Нижегородской области, в Самарской области и на юго-востоке Саратовской области, в общей сложности занимая около 7% территории. Дискомфортные климатические условия (32% площади ПФО) наблюдаются в Республике Мордовия, Марий Эл, Чувашии, Башкортостане, Оренбургской области, а также в центральных частях Кировской области и Пермского края. Остродискомфортные условия занимают почти 12% территории и характерны для Пензенской области, запада Саратовской области, северной части Кировской области и Пермского края.

В зимний период большая часть исследуемой территории (62%) находится в зоне субкомфорта. Комфортные условия расположены на северо-западе Нижегородской области, в центральной и южной частях Приволжского Федерального округа, охватывая около 32% территории. Дискомфортные (5%) и остродискомфортные климатические условия (1%) наблюдаются в северной части Приволжского Федерального округа.

Таким образом, географический анализ пространственного распределения индексов по сезонам позволяют сделать следующие выводы:

- в целом в течение года на территории округа преобладают субкомфортные погодные условия (близкие к комфорту и слабо раздражающие);

- умеренно раздражающие условия на северо-востоке области обусловлены наиболее активной циркуляцией в зимний период времени;

- оценка комфортности климатических условий (по результатам кластерного анализа) показала наличие в городах «островов тепла», они смягчают погодные условия. В окрестностях города наблюдаются более жесткие климатические условия. «Острова тепла» обычно сдвинут от центра города в ту сторону, куда направлены преобладающие ветры. При установлении положительного эффекта «островов тепла» необходимо проводить архитектурно-планировочные и санитарные мероприятия. Тенденция к повышению температуры имеется в каждом большом и маленьком городе. Различия между урбанизированной территорией и сельским ландшафтом в большей степени зависят от синоптических условий. Значительный вклад в эти различия вносят своеобразные топоклиматы (местные климаты) и, следовательно, различия в радиационном и турбулентном теплообмене [4]. Указанные контрасты наиболее ярко проявляются в ясную спокойную погоду и исчезают в условиях облачности и сильного ветра. Следовательно, своеобразие климата города определяется наиболее отчетливо при устойчивых антициклональных типах погоды. Именно при таких, синоптических условиях, различия температуры воздуха между городской и сельской местностями, оказываются значительным.

Полученные результаты могут быть использованы для биоклиматического обоснования выбора зон отдыха, туризма и проектирования оздоровительных учреждений; для прогнозирования и профилактики сезонных заболеваний; при выборе наиболее продуктивного режима труда на открытом воздухе (продолжительности, частоты и длительности перерывов); при проведении на открытом воздухе спортивных мероприятий регионального и международного уровня; использование в научной работе специалистами в области метеорологии.

1. Ассман Д. Чувствительность человека к погоде / Д. Ассман. – Л. Гидрометеоиздат, 1966. – 156 с. 2. Бокша В. Г. Медицинская климатология и климатотерапия / В. Г. Бокша, Б. В. Богуцкий. – Киев: Здоровье, 1980. – 256 с. 3. Исаев А. А. Экологическая климатология / А. А. Исаев. – М.: «Научный мир», 2003. – 472 с. 4. Исаев А. А. Статистика в метеорологии и климатологии / А. А. Исаев. – М.: Изд-во Москов. ун-та. 1988. – 248 с.

P.I. Merkulov, S.V. Merkulov, S.V. Sergeycheva. Geographical Analysis of Bioclimatic Conditions of the Volga Federal District.