Изменение январских климатических параметров в г. Гомеле

Республика Беларусь входит в Атлантико-континентальную лесную (лесостепную) область, имеющую номер 9, и относится к юго-западной подобласти (обозначаемой буквой «б»). По клас­сификации климатов СНГ по Б.Г. Алисову, тер­ритория РБ находится в подобласти Ш9б.

Особенности климата городов Беларуси сов­падают с общими закономерностями влияния го­рода практически на все климатические парамет­ры: образование в городе острова тепла, уменьше­ние прихода солнечной радиации, изменение ко­личества выпадающих осадков, числа дней с ту­манами, уменьшение средней скорости ветра и особенно повторяемости больших скоростей [1, 2].

Город Гомель расположен на границе раздела высоких и низких широт и обладает особыми, характерными только для него микроклиматиче­скими условиями. Климат города меняется с его ростом и особенностью планировки, развитием промышленности и увеличением количества ис­пользуемых транспортных средств.

В современной климатологии одним из ак­туальных вопросов является оценка связи про­гнозируемого потепления климата с региональ­ными изменениями температуры и осадков на территории Беларуси. Наиболее существенным фактором изменения температуры и осадков яв­ляется циркуляция атмосферы [3]. Этот фактор нельзя считать независимым климатообразую­щим, но привязка статистических свойств рядов температуры и осадков к физическим однород­ным периодам времени, совпадающим с той или иной формой циркуляции атмосферы, оправдана.

В последние годы в связи с созданием экс­периментальной базы из многолетних рядов наблюдений различных параметров атмосферы появилась возможность изучать климатологию верхней атмосферы, включающей в себя сред­нюю атмосферу и прилегающую к ней нижнюю ионосферу — область высот от 10 км до 120 км. Долговременная изменчивость атмосферных па­раметров в значительной степени определяется уровнем солнечной активности (11-летним цик­лом, солнечными протонными вспышками) и возмущенностью магнитного поля Земли.

При потеплении климата рост количества осадков по модельным оценкам должен наблю­даться в высоких широтах, а падение — в низких. Граница раздела проходит на 50-55° северной широты, что позволяет прогнозировать изме­нение осадков при потеплении климата на тер­ритории Республики Беларусь [2]. Модельные оценки изменения температуры за счет изме­нения парниковых газов свидетельствует о том, что потепление должно быть обнаружено в первую очередь зимой в высоких широтах.

В работе по климату Беларуси В.Ф. Логинов (1996 г.) отмечает, что потепление климата оказа­лось более выраженным и мощным в северной части республики: повышение температуры за последние 30 лет в январе составило около 7°, также происходит повышение количества осадков в северной и падение в южных частях республи­ки. Характер изменения осадков в северных рай­онах в период современного потепления климата существенно отличается от характера их измене­ния в центральных и южных районах: в северных наблюдается рост, а в центральных и особенно южных — снижение количества осадков в по­следние несколько десятилетий.

В Республике Беларусь январь — самый хо­лодный месяц в году. Характер теплых зим в горо­де Гомеле обусловлен воздействием морских воз­душных масс Атлантики или Средиземного моря. Смена этих теплых воздушных масс холодными арктическими или континентальными приводит к частой смене морозных и оттепельных периодов.

Значительные изменения геофизических и синоптико-метеорологических условий приводят к изменению окружающей среды. Пребывание человека в необычных климатогеографических условиях ведет к дополнительным затратам энергии, к расходованию сил организма [4, 5].

Особый интерес представляет изучение из­менения климата г. Гомеля.

Исследование климатических параметров необходимо для своевременной разработки со­ответствующей стратегии реагирования раз­личных отраслей хозяйства и потребителей климатической информации, в том числе ме­дицинских учреждений.

Цель исследования — изучить особенно­сти изменения климатических и геофизических параметров в зимний сезон, в январе месяце.

Материалы и методы исследования

Проведен анализ рядов наблюдений кли­матических показателей (температура, осадки, влажность, атмосферное давление, ветер, сол­нечное сияние, возмущенности геомагнитного поля) в зимний сезон за многие годы.

Для анализа показателей применялись мето­ды анализа временных рядов. Методы анализа временных рядов основываются на жестком тре­бовании равенства интервалов между замерами (интервал составлял 3 часа, т. к. данные регистри­ровались через каждые 3 часа — 8 раз в сутки). Для переменных исследуемых показателей по­строен полином 6-й степени, с помощью которого можно визуально оценить степень зависимости показателя от времени его измерения. Возмущенность геомагнитного поля оценивалась по К-индексу (от 0 баллов — спокойная геомагнитная обстановка до 9 баллов — сильная магнитная бу­ря). Девятибалльная шкала представляет собой численную характеристику степени возмущенности, выраженную в баллах, где каждому баллу соответствует амплитуда колебаний магнитных на­пряжений В или Н за трехчасовой промежуток, с поправкой на спокойную суточную вариацию.

Результаты исследований обработаны ста­тистически с помощью программы SPSS с при­менением методов анализа временных рядов, использованием регрессионной и полиноми­нальной модели, корреляционного анализа.

Результаты и обсуждение

Анализ полученных результатов указывал на наличие изменений, не характерных для отдель­ных показателей метеоэлементов в зимний сезон.

Изменение температуры воздуха января в г. Гомеле за 75 лет (1928-2003 гг.) свидетельст­вовало о медленном, но верном ее повышении.

Между переменной «температура» и време­нем измерения отмечалась слабая связь, где ко­эффициент корреляции Пирсона (R) составил 0,255 (наличие данной связи с вероятностью 95% не является следствием случайности).

За последние 30 лет (1973-2003 гг.) связь между температурой воздуха января и време­нем измерения стала немного теснее: R = 0,365 (наличие данной связи с вероятностью 95% не является следствием случайности) (рисунок 1).

По данным многолетних наблюдений И. А. Са­вицкого и Ц. А. Швер (1980 г.), ранее средняя температура воздуха января в г. Гомеле со­ставляла -6,9°С. В отдельные годы она опус­калась до отметки -15°С и ниже, в другие годы приближалась к 0°С, причем отклонения тем­пературы -3,1°С и более от средних месячных величин встречались каждые 5 лет, а -9,6°С и более — не чаще одного раза в 50 лет [6].

Анализ полученных данных средней тем­пературы января в Гомеле за исследуемый пе­риод 1993-2003 гг. выявил повышение сред­немесячной температуры (-3,7°С). В 1994 г. величина показателя средней температуры за январь приближалась к нулевой отметке и со­ставляла -0,36°С (рисунок 2).

В последующие годы средняя температура января постепенно опускалась, и самые низкие ее значения (-9°С и -5,3°С) отмечались в пе­риод 1996-1997 гг.

Анализ полученных нами результатов за январь 1993-2003 гг. указал на значительное снижение количества осадков.

Самые низкие значения переменной «ко­личество осадков» (0,57 и 0,37 мм) наблюда­лись в период 1996-1997 гг. (рисунок 3).

Полученная аддитивная модель полиноми­нального тренда показателя «количество осад­ков» объясняет 74% (R² = 0,74) общей вариации уровней временного ряда, и соответственно, на 26% вариации уровней временного ряда обу­словлены другими факторами, не учтенными в данной модели.

Самый низкий показатель средней относи­тельной влажности (79,7%) января наблюдался в 1996 г. В последующие годы данный показа­тель увеличивался и достиг наибольшего зна­чения (92,8%) в 1999 г.

В январе 2000 г. отмечено уменьшение относи­тельной влажности воздуха, которая составила 91% и не превышала 90% в период 2001-2003 гг. (рису­нок 4). В период с 1995 по 1998 гг. наблюдались са­мые высокие значения показателя продолжительно­сти солнечного сияния в январе (2,1 / 1,7 / 1,4 / 1,9), а наименьший показатель продолжительности солнечного сияния отмечен в 1999 г. (таблица 1).

Таблица 1 — Продолжительность солнечного сияния в январе в Гомеле

Анализ данных атмосферного давления вы­явил зависимость величин данного показателя от времени его измерения, причем с наличием ба­рической тенденции к увеличению (рисунок 5).

При построении регрессионной модели для показателя «атмосферное давление» ко­эффициент значимости составил 61%. Су­ществует прямая линейная зависимость ме­жду показателем «атмосферного давления» и годом его измерения, что свидетельствует об увеличении значений данного фактора с каждым годом.

Представляется возможным предсказать уровень атмосферного давления по уравнению парной линейной регрессии. Необходимо под­ставить в уравнение вместо Х тот год, для ко­торого рассчитывается средний уровень атмо­сферного давления в январе:

у = Х х 2,14 – 3 270

Так, в 2008 году уровень атмосферного давления января составит:

у = 2008 х 2,14 – 3 270 = 1027 (мбар).

Уровень значимости данной модели доста­точно высокий (Sig = 0,004), и результаты, по­лученные с ее помощью, не являются следст­вием случайности.

Давление воздуха является основным фак­тором, определяющим направление и скорость движения воздуха. Оно связано с условиями общей циркуляции атмосферы, господствую­щей в данном районе.

Показатель средней скорости ветра января составил около 5 м/с, что незначительно отлича­лось от данных, опубликованных в 80-е годы [6].

Максимальная скорость ветра составила наи­большую среднюю величину за январь (11,3 м/с) в 1993 г. (рисунок 6). В последующие годы вели­чина данного показателя постепенно уменьша­лась и составила 7,1 м/с в 1996 г. В 1998 г. отме­чалось увеличение максимальной скорости ветра (9,6 м/с). В 2001 г. данный показатель составил наименьшую величину (7,0 м/с).

Проведена оценка взаимосвязи показате­лей метеоэлементов (таблица 2).

Таблица 2 — Оценка зависимости между показателями метеорологических элементов

* Коэффициент значим на уровне 95% вероятности.

** Коэффициент значим на уровне 99% вероятности.

Корреляционный анализ перечисленных вы­ше метеорологических элементов свидетельству­ет о наличии тесной прямой связи между пере­менными «осадки» и «температура» (г = 0,7), а также «температура» и «влажность» (г = 0,6).

Между переменными «влажность» и «сол­нечное сияние» наблюдается тесная обратная связь (г = -0,6), т.е. чем больше влажность, тем меньше продолжительность солнечного сияния и наоборот.

Помимо изучения изменения метеорологиче­ских элементов в последние годы возрос интерес к проблеме магнитных возмущений в связи с тем, что электромагнитные факторы, обусловленные бурями в магнитосфере, более тесно связаны с со­стоянием здоровья населения. Некоторые физиче­ские механизмы, лежащие в основе воздействия магнитных бурь на технические, биологические и природные объекты, выяснены. Связь солнечной активности и магнитных бурь с изменениями в организме человека несомненно существует, что отмечается в публикациях (изменение скорости кровотока, температуры кожного покрова, уровня витамина В₂ в крови и др.).

Проведена оценка степени возмущенности геомагнитного поля (таблице 3).

Таблица 3 — Оценка степени возмущенности магнитного поля за январь

Для получения итоговой средней по К-индексу за январь 1994-2002 гг. были получе­ны средние значения по дням месяца (в ре­зультате нахождения средней по 8 замерам) и далее по ним вычислялась итоговая средняя. Для анализа зависимости К-индекса от време­ни его измерения использовали регрессионную и полиноминальную модель (рисунок 7).

Установлена обратная линейная зависи­мость между К-индексом и временем его изме­рения, т. е. возмущенность магнитного поля в 1994-2002 гг. постепенно уменьшалась.

Выводы и заключение

Наблюдения за изменением температуры воздуха января в г. Гомеле на протяжении мно­гих лет свидетельствует о медленном, но верном ее повышении в зимний сезон. Установлено достовер­ное увеличение атмосферного давления января в го­роде Гомеле. Отмечается тесная прямая связь между количеством осадков и температурой воздуха янва­ря, тесная прямая связь между температурой и влажностью воздуха в зимний сезон. Наблюдается тесная обратная связь между относительной влаж­ностью воздуха января и продолжительностью сол­нечного сияния. За период проведения исследова­ний отмечается достоверное уменьшение степени возмущенности магнитного поля.

Таким образом, полученные данные свиде­тельствуют о постепенном изменении климатиче­ских параметров в январе в г. Гомеле. Врачи ме­дицинских учреждений, базируясь на информа­ции об изменении климатических параметров (перепадах атмосферного давления, температуры (контраст), влажности воздуха и др.), могут за­благовременно проводить метеопрофилактику исходя из особенностей клинического течения основного и сопутствующих заболеваний, так как многофакторное влияние сложного природного гелиогеофизического и синоптико-метеорологиче­ского комплекса на человека весьма многогранно (сказывается на биоэнергетике, термоадаптации, обусловливает развитие в организме либо гипо­тензивно-гипоксического, либо тонизирующе­спастического синдрома и др.).

Библиографический список

1. Гольберг, М. А. Климат Минска / М. А. Гольберг. — Мн.: Выш. шк., 1976. — 288 с.
2. Логинов, В. Ф. Климат Беларуси / В. Ф. Логинов. — Мн.: Институт геологических наук АН Беларуси, 1996. — 235 с.
3. Адаменко, В. Н. Климат больших городов / В. Н. Ада­менко. — Обнинск, 1975. — 71 с.
4. Климат и город / Матер. конф. «Климат – город – чело­век». — М., 1974. — 152 с.
5. Новиков, В. С. Биоритмы, космос, труд / В. С. Новиков, Н. Р. Деряпа. — СПб.: Наука, 1992. — 256 с.
6. Климат г. Гомеля / М. А. Савицкий [и др.]; под ред. канд. техн. наук М. А. Савицкого, канд. геогр. наук Ц. А. Швер. — Л.: Гидрометеоиздат, 1980. — 148 с.

Авторы: А.С. Рудницкая, Е.И. Князева
Источник: Проблемы здоровья и экологии. – 2008. – № 2 (16). С. 132-138.