Изменение январских климатических параметров в г. Гомеле

0
646
Изменение январских климатический 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).

Рисунок 1 — Среднее значение температуры воздуха января 1973-2003 гг.
Рисунок 1 — Среднее значение температуры воздуха января 1973-2003 гг.

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).

Рисунок 2 — Температуры воздуха января 1993-2003 гг.
Рисунок 2 — Температуры воздуха января 1993-2003 гг.

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).

Рисунок 3 — Количество осадков января 1993-2003 гг.
Рисунок 3 — Количество осадков января 1993-2003 гг.

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).

Рисунок 4 — Относительная влажность января 1993-2003 гг.
Рисунок 4 — Относительная влажность января 1993-2003 гг.

Таблица 1 — Продолжительность солнечного сияния в январе в Гомеле

Январь / год Продолжительность солнечного сияния (среднее за месяц)
1993 1,7
1994 0,9
1995 2,1
1996 1,7
1997 1,4
1998 1,9
1999 0,6  
2000 1,5  
2001 1,1  
2002 1,2  
2003 1,6  
       

 

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

Рисунок 5 — Атмосферное давление января 1993-2003 гг.
Рисунок 5 — Атмосферное давление января 1993-2003 гг.

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).

Рисунок 6 — Максимальная скорость ветра января 1993-2003 гг.
Рисунок 6 — Максимальная скорость ветра января 1993-2003 гг.

Проведена оценка взаимосвязи показате­лей метеоэлементов (таблица 2).

Таблица 2 — Оценка зависимости между показателями метеорологических элементов

Показатели Кол-во осадков Ср. температ.р Мин. темп. Макс-я темп. Влаж­ность Скорость ветра Солнечн. сияние Атмосф-е давление
Кол-во осадков 1 ,675(*) ,679(*) ,667(*) ,193 ,314 ,023 -,369
Ср. темп. ,675(*) 1 ,928(**) ,984(**) ,613 ,438 -,372 -,075
Мин. темп. ,679(*) ,928(**) 1 ,922(**) ,679(*) ,358 -,285 ,109
Макс. темп. ,667(*) ,984(**) ,922(**) 1 ,633(*) ,459 -,303 -,141
Влажность ,193 ,613 ,679(*) ,633(*) 1 -,259 -,630(*) ,455
Скорость ветра ,314 ,438 ,358 ,459 -,259 1 ,218 -,252
Солн. сияние ,023 -,372 -,285 -,303 -,630(*) ,218 1 -,195
Атм. давление -,369 -,075 ,109 -,141 ,455 -,252 -,195 1

 

* 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

Год Показатель Минимальное значение Максимальное значение Среднее значение, u Стандартное квадратичное отклонение
1994 К-индекс 1 3,75 2,45 0,83
Сумма К-значений 8 30 19,58 6,6
1995 К-индекс 1 3,75 1,96 0,88
Сумма К-значений 8 30 15,74 7
1997 К-индекс 1 3,38 1,62 0,69
Сумма К-значений 8 27 12,96 5,54
1998 К-индекс 1,13 3,63 2,05 0,66
Сумма К-значений 9 29 16,38 5,25
2002 К-индекс 0,38 3,38 1,68 0,71
Сумма К-значений 3 27 13,45 5,7

 

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).

Рисунок 7 — К-индекс в январе месяце 1994-2002 гг.
Рисунок 7 — К-индекс в январе месяце 1994-2002 гг.

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.