Суточный ход климатических показателей г. Темиртау и п. Чкалово по данным краткосрочных наблюдений

Проведена оценка климатических параметров г.Темиртау и п.Чкалово в переходный период года. Отмечено, что результаты краткосрочных исследований показали: междусуточные изменения и суточный ход метеорологических показателей данного района в изучаемый период времени года выражались в резкой смене суточной температуры (от 10 оС до - 90 оС), высокой скорости ветра (от 1 м/с до 11 м/с), с характерным преобладанием юго-западного направления и большой увлажненности воздуха, что соответствует резкоконтинентальному климату данного региона.

Высокие темпы роста численности населения на Земле и его урбанизация, интенсивное развитие промышленного и сельскохозяйственного производства, увеличение количества средств транспорта и ряд других процессов антропогенного воздействия продолжают оставаться одним из основных фак­торов, приводящих к изменению климата. Изменение климата с каждым годом становится все более ощутимым неблагоприятным фактором окружающей среды, оказывающим существенное негативное влияние на здоровье населения. Об этом свидетельствует значительное увеличение числа научных публикаций по этой проблеме во всем мире [1-5].

Изменение климата — это проблема не только сегодняшнего дня, но и, возможно, еще в боль­шей степени проблема будущего, касающаяся различных аспектов жизнедеятельности как взрослых, так и детей. По сравнению с другими вредными факторами окружающей среды данный тип «эколо­гического бремени болезни» гораздо труднее контролировать и оценивать. В условиях современных тенденций изменения климата, отмечаемого на глобальном и региональном уровнях, особую акту­альность приобретают вопросы разработки прогнозов погодно-климатических трансформаций, выяв­ление их причинно-следственных предпосылок и условий.

Ученые всего мира пытаются выяснить причину глобального потепления климата и решают сложную задачу сокращения выброса парниковых газов. Так, изменению климата с повышением среднегодовой температуры на 1,5-4,5 оС способствуют неограниченные выбросы парниковых газов при каждом удвоении концентрации двуокиси углерода в атмосфере. В этой связи необходим деталь­ный и своевременный мониторинг региональных откликов на глобальные климатические изменения, так как о колебаниях климата можно судить не только по косвенным данным, но и на основе обра­ботки прямых метеорологических измерений [6].

Казахстанские климатологи уже несколько лет подряд заявляют, что опасность глобального по­тепления нависла и над нашей республикой. Высокую антропогенную нагрузку на природные ланд­шафты территории Центрального Казахстана обусловило хозяйственное освоение ряда промышлен­ных районов (Карагандинско-Темиртауский, Жезказганский, Балхашский), в которых расположены основные горно-металлургические центры республики.

Синоптическая ситуация оказывает существенное влияние на уровень атмосферного загрязне­ния. В условиях Карагандинской области она действует в совокупности и в зависимости от климати­ческих условий территории, сочетания метеорологических и временных факторов, особенностей ис­точников загрязнения и их расположения [7].

Близость к жилым зонам промышленных предприятий (санитарно-защитные зоны практически отсутствуют), а также климато-географические особенности расположения города (высокая частота инверсий температуры воздуха) способствуют формированию высоких уровней загрязнения атмо­сферного воздуха в приземном слое [8].

Активизация промышленного производства, несомненно, способствует росту экономического потенциала страны. Однако, как указано в Концепции устойчивого развития Республики Казахстан [9], деятельность промышленности не должна сопровождаться деградацией окружающей среды и не­гативным влиянием на состояние здоровья населения [10, 11].

Таким образом, погодно-климатические условия продолжают оставаться важнейшими среди факторов окружающей среды, во многом определяющими условия проживания человека на протяже­нии всей его жизни. Возрастающие требования к качественной и количественной оценке компонен­тов природной среды обусловливают актуальность исследования климатических показателей иссле­дуемой территории, так как климатоэкологическое состояние места проживания человека во многом определяет аспекты его жизнедеятельности. Местный климат урбанизированных территорий харак­теризуется особенностями самого существования, т.е. застройкой, покрытием улиц, промышленными предприятиями, транспортом и пр. Внутри местного климата (мезоклимата) наблюдается большое число типов микроклимата, в зависимости от топографии, ширины улиц, наличия площадей, замкну­тых дворов, зеленых насаждений, высоты и характера застройки, размещения промышленных пред­приятий. Определенную роль играют такие особенности, как повышенные средние температуры в центральных районах города (городской остров тепла), уменьшенное испарение, нарушения в атмо­сферной циркуляции, в том числе так называемый городской бриз, большое загрязнение воздуха и уменьшение притока прямой радиации, усиление конвекции и увеличение облачности, а также по­вторяемости и сумм осадков по сезонам, увеличение повторяемости и интенсивности туманов.

Оценка природно-климатических параметров в режиме краткосрочных исследований позволит выявить особенности основных климатообразующих факторов и отдельных метеорологических ве­личин, формирующих климатические условия на урбанизированных территориях, а также дать коли­чественную и качественную оценку климатических параметров для отдельных зон проживания.

Цель исследования — изучить суточные колебания изменений климатических показателей г. Темиртау и п. Чкалово в переходный период года.

Методы исследования. Исследования проведены на территории селитебной зоны г. Темиртау на 75 точках. В п. Чкалово выделены 2 сектора, замеры были проведены на 7 точках.

Замеры проводились круглосуточно, с интервалом в 3 ч (6.00, 9.00, 12.00, 15.00, 18.00, 21.00, 24.00, 3.00). При выборе точек для наблюдения за факторами окружающей среды на территории города были использованы масштабные и схематические карты исследуемого региона, которые предварительно были разделены на сектора. Размер секторов выбирался с учетом плотности проживания населения, согласно данным выкопировки поликлиник на изучаемой территории. Объем точек определяли эм­пирически, с шагом между ними 1000 м. Координаты определялись с помощью GPS-навигатора.

Для проведения замеров были использованы следующие приборы: GPS-навигатор Garmin GPSMAP 60Cx — точнейшая из систем определения географического местоположения, метеостанция GEOS № 11 (температура, оС; относительная влажность воздуха, %; атмосферное давление, мм рт.ст.; скорость движения ветра, м/с; направление ветра, румб.).

Междусуточная изменчивость температуры воздуха представляла собой разность показаний среднесуточных температур трех соседних дней и служила показателем изменчивости погоды. По­скольку междусуточная изменчивость вычислялась по средним суточным данным, влияние суточного хода сглаживалось и отражало колебания температуры, вызванной адвекцией тепла и холода.

Для исключения систематической ошибки все исследователи были обучены работе на приборах, проинспектированы по типу тест-наблюдение с соблюдением времени регистрации, отведенного на каждый этап (прогрев, калибровка, тестирование датчиков и т.д.).

При проведении первичного анализа были выделены 34 сектора в г. Темиртау по масштабной и схематической карте, которые представляли Восточную часть города, Соцгородок, Правый берег и Старый город. Были учтены существующие инженерно-геологические условия строительства и сте­пень подверженности территории разрушительным природным и антропогенным воздействиям. В Восточную часть города вошли следующие секторы: 1-3, 7-10, 14-17, 21-24, 8-30, которые прилега­ли к санитарно-защитной зоне металлургического комбината. Соцгородок был представлен сектора­ми 4-6, 11-13, 18-20, 25-27. Данный район наиболее правильно спроектирован и застроен относи­тельно металлургического комбината. Старый город представлен секторами с 32 по 34-й, Правый бе­рег — 31-м сектором, наиболее близко расположенным к реке Нуре.

Инженерно-геологические условия строительства и степень подверженности территории города при­родным воздействиям были учтены при анализе полученных результатов замеров параметров климата.

Количественные переменные проверяли на нормальность распределения путем стат.анализа (Stat.5.5) с помощью критериев Колмогорова-Смирнова (а = 0,05 Ркрит, 0,10 Дкрит), Лиллиефорса, Шапиро-Уилка (Stat.5.5). Для количественных переменных с нормальным распределением, равным 0 и 1, рассчитывали среднее арифметическое, дисперсию, ошибку и 95 %-ный доверительный интер­вал, для качественных и количественных переменных с ненормальным распределением — медиану, 95 %-ные межквартильные размахи. Различия между группами выявляли методами параметрической статистики. Различия между секторами выявляли методами параметрической статистики по Стъю-денту для несвязанных групп со статистической точностью <0,05, а при использовании поправки Бонферрони — со значимостью <0,05 число пар сравнений, при непараметрической статистике по тесту Мана-Уитни с ранжированием выборок.

Результаты собственных исследований. Наиболее значимыми санитарно-гигиеническими пока­зателями мезомасштабных изменений микроклимата (процессов, происходящих под влиянием круп­ного города или какой-либо территории) являются: температура воздуха и его относительная влаж­ность, скорость движения воздуха. При этом каждый участок застройки и отдельные строительные объекты имеют на своей территории и в непосредственной близости от нее собственный микромас­штабный климат — микроклимат. Его характерная размеренность — от одного метра до первых со­тен метров, в зависимости от контрастности физических свойств подстилающей поверхности и раз­меров расположенных на ней зданий и сооружений. Температура воздуха и отдельных поверхностей в пределах таких участков может изменяться на несколько градусов на незначительном удалении друг от друга, и даже небольшие препятствия могут вносить заметные возмущения в потоки воздуха.

В результате проведенных исследований природно-климатических условий в переходный пери­од в г. Темиртау с 16 по 18 марта 2010 г. (рис. 1) было установлено следующее:

Суточный ход параметров температуры воздуха г. Темиртау

Суточный ход параметров температуры воздуха 16 марта с 6 ч утра до 3 ч ночи колебался в пре­делах от 1 оС до -1 оС. Начиная с 17 марта температура воздуха снизилась на 6 оС (до -7 оС) в течение суток. Подобная динамика падения температуры воздуха сохранялась в течение следующего дня (18 марта), снижаясь еще на 3 градуса (до -9 оС).

Проведенные замеры суточного хода параметров температуры п. Чкалово в течение 3-х дней с 16.03.10 г. по 18.03.10 г. показали, что суточная температура 16 марта 2010 г. находилась в пределах от -1 оС до 0 оС, тогда как суточная температура воздуха на 17 марта упала до -9 оС и продолжала па­дать 18 марта до -11 оС.

Суточный ход относительной влажности воздуха г. Темиртау 16 марта составил 98-100 % (рис. 2). 100 %-ная влажность воздуха, которая была зарегистрирована с 6.00 до 8.00 ч, была обуслов­лена осадками, так как дождь шел весь день с переходом до утра следующего дня (17 марта). Начиная с 12 ч 17 марта влажность воздуха снизилась с 100 до 96 %, а температура воздуха упала с 2 оС до 1 оС. Этот перепад погоды сопровождался начинающейся метелью. С 18.00 ч температура воздуха продолжала снижаться с +1 оС до -3 оС, относительная влажность воздуха также снизилась с 96 до 94 %. Подобная тенденция сохранялась и в вечернее время суток. С 21.00 до 3.00 ч ночи температура воздуха снизилась до -6 оС. При этом относительная влажность не менялась и находилась на уровне 94 %.

 Суточный ход параметров относительной влажности воздуха г. Темиртау

Рисунок 2. Суточный ход параметров относительной влажности воздуха г. Темиртау

Изучение суточного хода параметров относительной влажности, представленного на рисунке 2, свидетельствуют о том, что за изученный переходный период в п. Чкалово он находился в пределах от 84 до 98 %.

Суточный ход атмосферного давления воздуха г. Темиртау изменялся как в течение суток, так и в динамике 3-х дней. Так, если 16 марта атмосферное давление снижалось с 709 мм рт.ст. до 700 мм рт.ст., то 17 марта оно повысилось с 697 до 712 мм рт.ст., а 18 марта начало снижаться с 722 до 716 мм рт.ст. Среднесуточный ход атмосферного давления за изучаемый период составил 6,3 мм рт. ст.

Оценка суточного хода параметров атмосферного давления воздуха в п. Чкалово с 16.03.10 г. по 18.03.10 г. показала, что предел изменений данного показателя составил 19 мм рт.ст. — 701-720 мм рт. ст.

Замеры скорости ветра, проведенные в г. Темиртау с 16.03.10 г. по 18.03.10 г., показали, что на дан­ный район господствующее влияние оказывают юго-западные ветры с резкими колебаниями, доходящи­ми до штормового,— от 1 м/с до 11 м/с, что характерно для переходного периода года (рис. 3).

 Суточный ход скорости ветра в г. Темиртау

Рисунок 3. Суточный ход скорости ветра в г. Темиртау

Замеры скорости ветра окружающей среды в переходный период года в п. Чкалово с 16.03.10 г. по 18.03.10 г. показали, что минимальное значение скорости ветра составляло 2 м/с и достигло мак­симального штормового показателя — 12 м/с.

Наиболее часто над территорией г. Темиртау дуют юго-западные ветры (37,9 %), затем по по­вторяемости идут северо-восточный (19 %), южный и восточный — (9,5 %). Повторяемость направ­ления других ветров колебалась от 0,1 % (северо-западный) до 5,2 % (восточный) (рис. 4).

 Розы ветров для территории г. Темиртау

Рисунок 4. Розы ветров для территории г. Темиртау

За 3-е суток наблюдений по повторяемости и направлению ветра наиболее часто над территори­ей п. Чкалово в переходный период года дули юго-западные ветры (50 %), северо-восточные (16,7 %), южные (16,7 %), восточные (8,3 %) и юго-восточные (8,3 %) ветры. Преобладание ветров восточного направления в течение всего года, особенно в переходный период, происходит под действием азиат­ского антициклона.

Определение особенностей местных природно-климатических условий базировалось на анализе географического положения исследуемой территории, относительно внутренних природных и антро­погенных источников экологического риска, а также относительно метеорологических процессов, усиливающих или ослабляющих экологическую напряженность.

Таким образом, результаты краткосрочных исследований изучения климатических параметров населенных пунктов Центрального Казахстана в переходный период года показали, что климат в изу­чаемый период времени года выражается в резкой смене суточной температуры — от 1 оС до -9 оС в г. Темиртау, -1 0С до -110С в п. Чкалово, высокой скорости ветра — от 1 м/с до 11 м/с в г. Темиртау, от 2 м/с до 12 м/с в п. Чкалово и большой увлажненности воздуха — 94-100 % в г. Темиртау, 84­98 % в п. Чкалово, что соответствует резкоконтинентальному климату данного региона.

 

 

Список литературы

  1. Кутепов Е.Н., Вашкова В.В., Чарыева Ж.Г. Особенности воздействия факторов окружающей среды на состояние здоровья отдельных групп населения // Гигиена и санитария. — 1999. — № 6. — С. 13-17.
  2. Simon F., Lorez-Abente G., Ballester E., Martines F. Mortality in Spain during the heat waves of summer 2003 // Eurosurvel-lianse. — 2005. — 10. — № 7-9. — P. 156-160.
  3. Nawrot Time, Staessen Jan A. et al. Endothelial function and outdoor temperature // Eur. !Epidemiology. — 2005. —20. — № 5. — P. 407-410.
  4. Онаев С.Т. Алгоритм оценки природно-климатических параметров на урбанизированных территориях // Гигиена труда и медицинская экология. — 2010. — № 2 (27). — С. 21-27.
  5. Измеров Н.Ф., Ревич Б.А., Коренберг Э.И. Изменение климата и здоровье населения России вXXI веке // Медицина труда и промышленная экология. — 2005. — № 4. — С. 1-6.
  6. Сальников В.Г., Гармашева Е.А. Климатические особенности формирования экстремально теплых и холодных ве­сенних месяцев на юге Казахстана // Гидрометеорология и экология. — 2005. — № 1. — С. 17-26.
  7. Жакатаева Б.Т. Влияние синоптической ситуации на уровень атмосферного загрязнения // Вестник КарГУ. Сер. Биология. Медицина. География. — 2004. — № 1. — С. 33-35.
  8. Яковлева Н.А. Выявление экологически обусловленных сдвигов в состоянии здоровья населения промышленного го­рода // Медицина. — 2007. — № 6. — С. 74-79.
  9. Концепция перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию на 2007-2024 гг. — Астана, 2006. — 21 с.
  10. Онаев С.Т., Шадетова А.Ж. и др. Некоторые подходы к разработке климатического паспорта для урбанизированных территорий // Медицина Кыргызстана. — 2010. — № 6. — С. 20.
  11. Карелин А.О., Гедерим В.В. и др. О влиянии космогеофизических и метеорологических факторов на показатели неспе­цифической резистентности организма // Гигиена и санитария. — 2008. — № 4. — С. 29-33.
Фамилия автора: С.Т.Онаев, А.Ж.Шадетова, Д.С.Курмангалиева, Е.А.Балаева, Г.Д.Тсенова
Год: 2011
Город: Караганда
Категория: География
Яндекс.Метрика