Анализ температурного режима воздуха в Гомеле и Бресте

0
224
Анализ температурного режима воздуха в Гомеле и Бресте

Одним из основных климатообразующих параметров умеренно-континентального климата Республики Беларусь является температура воздуха, которая способствует обеспечению основных условий жизнедеятельности человека. Кроме того, температура воздуха во многом оказывает существенное влияние на проектирование, эксплуатацию зданий и сооружений, использование транспорта и другие сферы хозяйственной деятельности.

Для сравнительной характеристики температурного режима воздуха в Гомеле и Бресте были использованы средние суточные значения температуры и влажности воздуха (относительная влажность и упругость водяного пара) по данным ГУ «Республиканский центр по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды» за период 1980-2018 гг. Расчет климатических параметров выполнен с помощью географической информационной системы (ГИС) «Геоэкологической оценки комфортности климата» [1].

Материалы и методы

Анализ температурного режима в Гомеле и Бресте основан на расчете климатических показателей согласно разработанной методики геоэкологической оценки комфортности климата городов [1]. Разработанная методика позволяет выявить и математически представить группы количественных показателей климатической системы, рассматриваемых как факторы, влияющие на жизнедеятельность населения в городах. При расчете климатических показателей применялись методы с использованием методологии системного анализа и математического моделирования.

Результаты

Важными термическими показателям комфортности климата городов являются: для теплого периода года — количество дней с нормальной эквивалентно-эффективной температурой (НЭЭТ) от 17 до 21 °С (Кнээт); для холодного — количество «дискомфортных» дней с индексом холодового стресса по Хиллу (Hw) ≥ 4,5 Вт/м2с (Кдп) [2].

НЭЭТ и индекс холодового стресса по Хиллу, отражают воздействие на человека совокупности метеорологических условий: скорости ветра, температуры и влажности воздуха. Чем короче период с НЭЭТ 17-21 °С, тем больше климатические условия отличаются от оптимальных [3]. Согласно [3, 6] климатические условия с показателем Hw ≥ 4,5 Вт/м2с характеризуются как «дискомфортные».

НЭЭТ рассчитывается по модифицированному варианту формул предложенных Б.А. Айзенштатом и И.В. Бутьевой [4,5]:

НЭЭТ = t ∙[1 – 0,003 · (100 – f)]- 0,385v059 ∙ [(36,6 –1)+ 0,622(v 1)] +

+ [(0,0015v + 0,008)∙ (36,6 –1)- 0,0167]· (100 – f)+ 7  (1)

где t — среднесуточная температура воздуха, °С, f — относительная влажность воздуха, %, v — среднесуточная скорость ветра, м/с.

Индекс холодового стресса по Хиллу определяется по выражению [6]:

Hw = (0,13+0,47V0,5)∙ (36,6- T) + (0,085+0,102V0,3)∙ (61,1- e)0,75          (2)

где Hw — индекс холодового стресса, Вт/м2с

V — скорость ветра, м/с,

Т — температура воздуха, °С, е — упругость водяного пара, мб.

Расчет прогнозных значений изменения температурного режима воздуха в Гомеле и Бресте основан на изучении его характеристик за 1980-2018 гг. При анализе исходной выборки рассматриваемых показателей определялись уравнения регрессии их изменения, вычислялись среднеквадратичные отклонения, доверительные интервалы и рассчитывались прогнозные значения.

При определении уравнений регрессии изменения были выполнены расчеты для линейной и экспоненциальной регрессионной модели изменения показателей температурного режима воздуха городов. Они показали, что в соответствии с физическими особенностями рассматриваемых характеристик, для t°C ср.год, t°C январь, t°C апрель, t°C июль, t°C октябрь и Кнээт предпочтительно использовать уравнение линейной регрессии, а для прогнозирования изменения Кдп уравнение экспоненциальной регрессии.

Анализ прогнозных данных позволяет заключить, что в 2025 г., по сравнению со средними значениями за 1980-2018 гг., возможны следующие изменения температурного режима воздуха в Гомеле и Бресте (Таблица 1).

Таблица 1. Возможные изменения температурного режима в Гомеле и Бресте в соответствии с прогнозными значениями на 2025 г.

Климати­ческие показатели Временная функция* Среднеквад­ратичное отклонение, σ Доверительный интервал при р (α = 0,05) Средние значения за 1980-2018 Значения в 2025

Гомель

t°C ср.ГОД у = 0,0574х + 6,4978 0,99 ± 0,29 7,5 9,1
t°C январь у = 0,0184х – 4,9593 3,57 ± 1,03 – 4,6 – 4,1
t°C апрель у = 0,0734х + 7,1813 1,87 ± 0,54 8,5 10,6
t°C июль у = 0,1098х + 17,998 1,87 ± 0,54 20,0 23,1
t°C октябрь у = 0,0181х + 6,88 1,15 ± 0,33 7,2 7,7
Кнээт (дни) у = 0,2938х + 31,454 6,85 ± 1,98 37 45
Кдп (дни) у = 78,326е-0,055х 18,85 ± 5,45 35 6

Брест

t°C ср.год у = 0,0433х + 7,5229 0,91 ± 0,26 8,3 9,5
t°C январь у = 0,0132х – 2,9294 3,72 ± 1,07 – 2,7 – 2,3
t°C апрель у = 0,0726х + 7,424 1,60 ± 0,46 8,7 10,8
t°C июль у = 0,099х + 17,607 1,81 ± 0,52 19,4 22,2
t°C октябрь у = 0,0002х + 8,3255 1,41 ± 0,41 8,3 8,3
Кнээт (дни) у 0,3207х + 31,855 9,12 ± 2,64 38 47
Кдп (дни) у = 34,68е-0,02х 10,27 ± 2,97 26 14

*Рассчитана по уравнению регрессии

Ожидается повышение средней годовой температуры воздуха в Гомеле на 1,6 °C, в Бресте на 1,2 °C., средней суточной температуры: в январе в Гомеле на 0,5 °C, в Бресте на 0,7 °C., в апреле в Гомеле на 2,1 °C, в Бресте на 2,0°C., июле в Гомеле на 3,1 °C, в Бресте на 2,8 °C., октябре в Гомеле на 0,5 °C, в Бресте практические не изменится. Количество. В обоих городах возможно существенное увеличение продолжительности периода с комфортными НЭЭТ (в Гомеле на 8 дней, в Бресте на 9 дней) и значительное сокращение дней с индексом холодового стресса ≥ 4,5 Вт/м2с (в Гомеле на 29 дней, в Бресте на 12 дней).

Выводы

На протяжении 1980-2018 гг. температура воздуха в Гомеле и Бресте отличается устойчивой тенденцией к повышению ее средних годовых значений и значительной временной изменчивостью.

На протяжении исследуемого периода в Гомеле и Бресте характерна устойчивая тенденция к повышению количества дней с комфортными значениями НЭЭТ и сокращению дискомфортных дней с индексом холодового стресса по Хиллу (Hw) ≥ 4,5 Вт/м2с, при существенной межгодовой изменчивости этих показателей.

Согласно рассчитанным прогнозным значениям в 2025 году ожидаются положительные изменения всех основных параметров, определяющих термический режим воздуха в Гомеле и Бресте и повышение его комфортности для жизнедеятельности их населения.

Список литературы

  1. Витченко, А.Н. Геоэкологическая оценка комфортности климата крупных городов Беларуси / А.Н. Витченко, И.А. Телеш // Вестник БГУ. Сер.2, Химия, Биология, География. — 2011. — № 2. — С. 73-78.
  2. Витченко, А.Н. Оценка комфортности климата городов Беларуси / А.Н. Витченко, И.А. Телеш // Український гідрометеорологічний журнал. — 2011. — № 8. — С. 28-37/
  3. Бокша, В.Г., Медицинская климатология и климатотерапия / В.Г. Бокша, Б.В. Богуцкий Киев: Изд-во Здоровье, 1980. 265 с.
  4. Айзенштадт, Б. А. Тепловой баланс человека и его здоровье / Б. А. Айзенштадт // Климат и здоровье человека. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. T.1. C. 197-209.-
  5. Бутьева, И.В. Роль комплекса погодообразующих факторов в медико-метеорологическом прогнозировании / И.В. Бутьева, В.Ф. Овчарова // Погодообразующие факторы и их роль в биоклиматологии. М.: МФГО, 1980. С. 73-81.-
  6. Исаев, А.А. Экологическая климатология. / А.А. Исаев, М.: Изд-во Научный мир, 2003. 470 с.

Автор: И.А. Телеш
Источник: Седьмая Международная научно-практическая конференция «BIG DATA and Advanced Analytics. BIG DATA и анализ высокого уровня», Минск, Республика, 19-20 мая 2021 год. С. 72-75.