Оценка биоклиматических условий Новосибирской области

УДК 502

Н.Ю. Пичугина, Л.В. Воронина СГГ А, Новосибирск

ОЦЕНКА БИОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ

Для определения «жесткости» погоды в Новосибирской области использован индекс Сайпла, который учитывает влияние отрицательных температур и скорости ветра на человека. Индекс вычислен для территории Новосибирской области за несколько лет. Использованы критерии тепловых нагрузок на человека и результаты расчётов. В соответствии с этим дана оценка теплоощущения человека в разные годы и месяцы зимнего и летнего периодов. Сделан вывод о дискомфортных биоклиматических условиях в зимний период и вполне благоприятных - в летний.

N. Yu. Pichugina, L.V. Voronina SSGA, Novosibirsk

NOVOSIBIRSK REGION BIOCLIMATIC CONDITIONS ESTIMATION

To determine the weather severity in Novosibirsk region Siple index is used, which takes into account the negative- temperature and wind speed effect on people. Several years index was calculated for the territory of Novosibirsk region. The criteria of temperature loads on a man and calculations data were used. In accordance with the above said the estimations of a man heat sensation in summer and winter months are presented for different years. The conclusion was made of bioclimatic conditions being uncomfortable in winter and quite comfortable in summer.

Среди многочисленных элементов климата первостепенное экологическое значение для человека имеют температура и относительная влажность воздуха, скорость ветра и давление.

Новосибирская область расположена в умеренном континентальном поясе, для которого характерны значительные колебания среднемесячных (до 38 °С) и абсолютных (до 91 °С) температур воздуха. Ярко выражены четыре времени года: продолжительная зима, сравнительно короткое теплое лето и краткие переходные сезоны - весна и осень. Годовое количество осадков (250-500 мм) невелико и неравномерно распределено по сезонам года с максимумом в летние месяцы.

Среднемесячная температура воздуха на территории области в июле, по многолетним наблюдениям, составляет от 17,5 до 20,0 °С. В дневные часы она превышает 20 °С, достигая в отдельные годы предельных значений от 36 до 40 °С.

Зимние температуры воздуха по всей территории области отрицательные и составляют в январе от минус 18,3 до минус 20,3 °С. Самые низкие температуры отмечаются в декабре, январе и достигают в отдельные годы от минус 40 до минус 50 °С [2].

Для проведения анализа комфортности климата НСО мы взяли 9 станций: Кыштовка (подтайга), Барабинск (северная лесостепь), Татарск (южная лесостепь), Купино (колочная степь), Баган (типичная степь), Карасук (сухая

степь), Болотное (северная лесостепь), Огурцово (южная лесостепь) и Маслянино (подтайга). Также были сделана выборки за 10 лет, начиная с 1999 года, включающие в себя следующие значения: среднемесячную и

среднегодовую температуры воздуха, среднемесячную и среднегодовую относительную влажность воздуха, среднемесячную скорость ветра.

Для проведения наиболее объективной оценки особенностей влияния климатических параметров на человека, используют комплексные показатели, включающие в себя упомянутые метеорологические элементы -биоклиматические индексы.

В зависимости от сочетания элементов, входящих в биоклиматические индексы, их условно можно разделить на температурно-влажностные, температурно-ветровые, температурно-влажностно-ветровые и т. д. Поскольку основной составляющей индексов является температура воздуха, то эффект воздействия комплекса элементов выражается в виде поправки к температуре воздуха, учитывающей теплоощущения человека и состояние его комфортности.

К основным параметрам, включаемым в информацию о влиянии климатических условий на человека, относятся температура воздуха и относительная влажность, скорость ветра и давление.

Показателем тепловой чувствительности является эффективная температура ЭТ Этот показатель, получивший широкое распространение, характеризует теплоощущения одетого человека и получен опытным путем для ряда сочетаний температуры и относительной влажности воздуха при неподвижном воздухе, при котором эффект теплоотдачи и теплоощущения будет одинаковым. Одинаковое теплоощущение в неподвижном воздухе сохраняется при следующих сочетаниях температуры окружающей среды и относительной влажности воздуха:

Таблица 1 Взаимосвязь температуры воздуха и относительной влажности

воздуха при неподвижном воздухе

т,°с 17,8 18,9 20,1 20,7 21,7 3,22 23,2

100 80 60 50 40 30 20

В табл. 2 представлены критерии тепловых нагрузок в зависимости от сезона года.

Аналитическое выражение для ЕТ предложено А. Миссенардом:

ЭТ = I -0,4

где f - относительная влажность воздуха;

t - температура воздуха в градусах Цельсия [1].

Анализ полученных данных показывает, что на территории НСО за холодный период (с ноября по март с 1999 по 2008 год) ЭТ находится в средних пределах от -39,6 до -5,1оС, что характеризует зимние условия на исследуемой территории от «холодно» с «умеренной» нагрузкой на организм человека до «крайне холодно» с «чрезвычайно высокая вероятность замерзания». Минимум

наблюдался в подтайге в январе 2006 года и составил -42,7 оС. Теплее всего было в ноябре 2004 года в Огурцово, где полученное значение ЭТ составило +0,2 оС.

Таблица 2 Критерии тепловых нагрузок

Диапазон Теплоощущение Нагрузка

+ ЭТ °

Более 30 Очень жарко Сильная

30-24 Жарко Умеренная

24-18 Тепло

18-12 Умеренно тепло комфортно

12-6 Прохладно

6-0 Умеренно

- ЭТ °

0- -12 Холодно Умеренная

-12 - -24 Очень холодно Сильная угроза обмораживания

-24- -30 Крайне холодно Очень сильная угроза обмораживания

Ниже -30 Чрезвычайно высокая вероятность замерзания

Значения ЭТ в теплый период (с мая по сентябрь) изменяются по территории от -4 до 24,9оС, что характеризует биоклиматические условия от «холодно» с «умеренной» нагрузкой на организм человека до «жаркого», так же с «умеренной» нагрузкой на организм человека. Самым прохладным значением в области, рассчитанным по формуле А.Миссенарда является -5,4 оС (апрель 2006 года, Болотное). Максимальное значение для НСО наблюдалось в июле 1999 года в Карасуке и составило оно +26,2 оС.

Влияние отрицательных температур воздуха и скорости ветра на тепловое состояние оценивается также с помощью ветро-холодового индекса Сайпла, который рассчитывается по следующей формуле:

W=

V - скорость ветра на высоте 2 м (м/сек),

1 - температура, °С,

W - ветрово-холодовый индекс, ккал/м2*ч.

Оценка теплоощущения проводится по шкале:

W > 600 -- прохладно,

W > 800 - холодно,

W > 1 000 - очень холодно,

W > 1 200 - жестко холодно,

W > 2 500 - невыносимо холодно.

Индекс Сайпла более чем другие баллы «жесткости погоды» отражает ощущение холода, которое испытывает человек. Хотя и он не имеет серьезного научного обоснования, т.к. не учитывает влияние теплозащитных свойств одежды на теплоотдачу организма человека. Однако практически применимость

его оправдана тем, что выносливость человека к воздействию низких температур, в конечном счете, определяется незащищенными частями тела, т. е. лицом и шеей [1].

Так как ветро-холодовой индекс Сайпла считается для сезонов с отрицательными температурами, то чаще всего его применяют только для зимних месяцев. Но особенность климата НСО является то, что к зимнему периоду можно отнести март и ноябрь. И поэтому мы рассчитали значение «жесткости погоды» и для них.

Проанализировав полученные значения, можно сказать о следующем: январь 2006 года можно считать самым холодным за последние десять лет, начиная с 1999 года. Здесь значение индекса Сайпла по всей области выше 1200 (Кыштовка-1547, Маслянино-1204), что по приведенной шкале относится к «жестко холодному» ощущению холода. Январь 2007 года, наоборот, оказался самым щадящим за рассматриваемый период. Среднее значение «жесткости погоды» по области: 1131,2 - «очень холодно». Теплее всего было в Правобережье в северной лесостепи - 993(«холодно»). Холоднее было в колочной степи- 1223(«жестко холодно»).

Среднее значение 1271,56, полученное по данным второго месяца зимы 2001 года, показывает, что месяц был «жестко холодным». Максимальное значение индекса наблюдалось в Багане- 1387(«жестко холодно»), минимальное значение - в Болотном- 1132(«очень холодно»). Февраль 1999 был самым теплым за десять лет, но по шкале он относится к «очень холодному»( 1060,77). Очень холодно было в Купино и Багане-1185, с Маслянино значение составило 908-«холодно».

В среднем, за последние 10 лет, первый месяц календарной весны по Сайплу можно отнести к «очень холодному». Тем не менее, март 1999 градуируется как «жестко холодный»: Купино- 1340(«жестко холодно»),

Болотное- 1041(«очень холодно»). В марте 2008 года было «холодно»(945,94), и значения по станциям были относительно равными.

Самым холодным последним месяцем календарной осени, по полученным значениям, является ноябрь 2000 года. Здесь среднее значения индекса на территории НСО составило 1113,82- «очень холодно». Максимальное значение W наблюдалось в Купино- 1209(«жестко холодно»). Теплее было в Маслянино-1024(«очень холодно»). Самый теплый ноябрь был в 2008 году, когда среднее значение Сайпла составило 892 - «холодно». В целом, ноябрь 2008 года похож на март 2008 года, когда разница между значениями «жесткости погоды» была не очень высока.

Декабрь 2002 года относится к «жестко холодному» - среднее значение 1353. Максимум наблюдался в Купино- 1461(«жестко холодно»), минимум - в Болотном- 1196(«очень холодно»). Самым теплым считается декабрь 2003, хотя по шкале Сайпла он относится к «очень холодному». Максимум вновь в Купино- 1196(«очень холодно»), минимум в Болотном- 926(«холодно»).

Для аналитической оценки теплоощущений одетого человека (летняя одежда одного типа) И.В. Бутьевой была предложена нормальная эквивалентно-

эффективная температура (НЭЭТ), учитывающая влияние температуры, влажности воздуха и скорости ветра:

НЭЭТ = 0,8*ЭТ + 7 °С, (3).

Комфортными приняты НЭЭТ в пределах от +17 оС до +22 оС[1].

В апреле, мае, сентябре и октябре НЭЭТ достигает положительных значений, но они не достаточны для комфорта. Хотя май 2000, 2005-2007 годов по значениям НЭЭТ находится в зоне комфорта.

В июне и августе НЭЭТ попадает в комфортные значения. Исключение составляет июнь 2003-2006 года, когда границы предела комфортности были превышены от 0,1 до 1,7 оС. Самый теплый месяц года - июль превышает комфортные значения на 0,2-2,5 оС.

Проанализировав полученные результаты, можно сказать о следующем: зимы на территории Новосибирской области остро дискомфортны для человека. По критериям тепловых нагрузок полученные значения попадают в градации от «очень холодно» с «сильной угрозой обморожения» до крайне холодно» с «чрезвычайно высокой вероятностью замерзания».

По значениям ветро-холодового индекса Сайпла зимы с 1999 года попадают под шкалу «очень холодно»- «невыносимо холодно».

Что же касается лета, то в среднем оно попадает в градацию комфортного. Исключение составляет июль, когда по показателю эффективной температуры (ЭТ) и нормальной эквивалентно-эффективной температуры (НЭЭТ), полученные значения оказались выше верхней границы комфортности климата.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Руководство по специализированному климатологическому обслуживанию экономики [Текст]/ под ред. д-ра геогр. наук, проф. Н.В. Кобышевой. - С.Пб.: Росгидромет, 2008. - 336 с.

2. Воронина Л.В. Экстремальность климата Новосибирской области и его экологическое значение для природных комплексов [Текст] / Л.В. Воронина, Н.Ю. Пичугина // ГЕО-Сибирь-2008. Т. 3: Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. Ч.2: сб. материалов IV Междунар. науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2008», 22-24 апр. 2008 г., Новосибирск. - Новосибирск: СГГА. - 2008. - С. 90-94.

© Н.Ю. Пичугина, Л.В. Воронина, 2010