Геоэкологическая оценка комфортности климата крупных городов Беларуси

Размещено на http://www.allbest.ru/

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК 551.4:330.15 (476)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Геоэкологическая оценка комфортности климата крупных городов Беларуси

по специальности 25.00.36 - геоэкология

кандидата географических наук

Телеш Инна Анатольевна

Минск, 2011

Работа выполнена в Белорусском государственном университете

Научный руководитель - Витченко Александр Николаевич, доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой географической экологии Белорусский государственный университет

Официальные оппоненты: Аношко Валерий Станиславович, доктор географических наук, профессор, профессор кафедры почвоведения и земельных информационных систем Белорусский государственный университет

Keywords: geoecology, geographical information system, city, health, vital activity, comfort, climate, modelling, population, environment, system analysis, person.

Object of the research: large cities of the Republic of Belarus as natural and social environment of people vital activity.

Purpose of the research: geoecological estimation of the climate comfort in the large cities of the Republic of Belarus with the use of GIS-technology.

Research methods: scientific abstraction, analogy, information and structured analysis, syntheses, relatively-geographical method, mathematical statistics, computer modeling.

The results and scientific novelty: methods and geographical information system of the geoecological estimation of the climatic comfort in the large cities of the Republic of Belarus are worked out. Space-temporary regularities of the climate in the large cities of the Republic of Belarus and trends of the change of climatic system elements in 1984-2008 as a result of natural development and anthropogenic transformations of urban territory are detected. For the first time the estimation of separate eco-climatic indices and the complex geoecological estimation of the climatic comfort in the large cities of the Republic of Belarus are executed. Geoecological estimation of the climatic comfort in the large cities of the Republic of Belarus is determined by propitious degree towards a person with provision for natural potential of self-purifying atmosphere and influences of the climate on regime of the exploitation of dwelling buildings. Prognosis scenario of the climate comfort change in the large cities of the Republic of Belarus, pointing on its improvement before 2020, is worked out. Meteoprofilactic complex directed on warning unpropitious reaction of the populations among the groups of the diseases is offered.

Use recommendations: The theoretical positions and practical results of the work are used: in the state institution “Republican Hydrometeorological Centre” as inquiry information at hydrometeorological ensuring the branches of the economy of the Republic of Belarus and their adaptation to the climate changes; in the state institution “Republican Scientific Practical Centre of Hygiene” helping by development recommendations on conducting social-hygienic monitoring by state sanitary control on regional level; in higher educational process on the speciality 1-33 01 02 "Geo- ecology" in Belarussian State University results are used.

Sphere of application: planning and constructing of environment use for cities sustainable development, higher educational process.

Введение

В XXI веке проблема изменения климата привлекла к себе внимание всего мирового сообщества и побудила рассматривать климат как важнейший природный ресурс, пространственно-временные вариации которого имеют серьезные социально-экономические и политические последствия, определяющие благосостояние государств мира. Также в настоящее время уделяется значительное внимание проблеме урбанизации - возникновению и постоянному увеличению площади и численности населения городов, процессам формирования городских ландшафтов и многим другим вопросам их развития, требующих квалифицированного решения в теории и практике управления городами. Многогранность города как природно-социального комплекса, архитектурной и градостроительной системы требует участия в исследовании его проблем представителей многих наук. В связи с этим исследование комфортности климатических условий городов является актуальным и имеет фундаментальное и прикладное значение, является составной частью комплексной оценки геоэкологического потенциала среды жизнедеятельности населения урбанизированных территорий. Анализ метеорологических процессов и явлений, их пространственно-временной динамики позволяет проследить изменение климатических условий городов в результате естественного развития и антропогенной трансформации географической среды, дать поэлементную и комплексную оценку их воздействия на человека.

Общая характеристика работы

Связь работы с крупными научными программами (проектами) и темами. Диссертационная работа выполнялась в рамках НИР «Разработка теоретических и прикладных проблем геоэкологии для целей рационального природопользования в Беларуси» (№ госрегистрации 20051405, 2005-2009 гг., план НИР БГУ), НИР «Сравнительный анализ проблемных медико-социальных ситуаций в России (Алтайский край) и Республики Беларусь» (№ госрегистрации 20051411, 2005-2007 гг., план НИР БГУ, грант БРФФИ), НИР «Разработать новый метод оценки воздействия климата на различные сферы хозяйственной деятельности в Беларуси» (№ госрегистрации 20060851, 2006-2008 гг., план НИР БГУ, по заданию Министерства образования Республики Беларусь), НИР «Геоэкологическая оценка комфортности климата крупных городов Беларуси» (№ госрегистрации 20091328, 2009-2011 гг., план НИР БГУ, грант БРФФИ), НИР «Геоэкологическая оценка воздействия климата на жизнедеятельность населения в крупных городах Беларуси» (№ госрегистрации 20100572, 2010 г., план НИР БГУ, грант Министерства образования Республики Беларусь), НИР «Разработка теоретических и прикладных проблем геоэкологии для целей устойчивого развития Беларуси» (№ госрегистрации 20100749, 2010-2014 гг., план НИР БГУ).

Цель и задачи исследования. Целью исследования является геоэкологическая оценка комфортности климата крупных городов Беларуси.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

· проанализировать теоретические и методические подходы к оценке воздействия климатических условий на человека и определить основные эколого-климатические показатели комфортности климата городов;

· разработать методику и географическую информационную систему геоэкологической оценки комфортности климата городов;

· выявить пространственно-временные особенности климата и дать геоэкологическую оценку его комфортности в крупных городах Беларуси;

· разработать сценарий возможного изменения комфортности климата городов Беларуси и предложить мероприятия по предупреждению метеопатических реакций их жителей.

Объект исследования - крупные города Беларуси как природно-социальная среда жизнедеятельности людей. Предмет исследования - климатические условия крупных городов Беларуси, особенности их формирования, динамики и воздействия на человека. Выбор объекта и предмета исследования обусловлен тем, что в крупных городах проживает около 50 % населения страны, а климат оказывает существенное влияние на здоровье их жителей.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методика и географическая информационная система геоэкологической оценки комфортности климата городов позволяют выполнять исследования с группами разнокачественных эколого-климатических показателей (ЭКП), рассматриваемых как факторы, влияющие на жизнедеятельность населения в городах. Теоретически обоснованы основные ЭКП комфортности климата городов Беларуси. Разработана система их ранжирования и расчета с использованием современных ГИС-технологий.

2. Пространственно-временные закономерности климата крупных городов Беларуси в 1984-2008 гг. и тенденции изменения элементов климатической системы, заключающиеся в следующих вариациях средних годовых значений климатических параметров: устойчивом увеличении суммарной солнечной радиации и температуры воздуха; небольшом повышении в Минске и снижении в других городах атмосферного давления воздуха; существенном уменьшении скорости ветра, росте повторяемости его южного направления и штилей; снижении относительной влажности воздуха; возрастании количества атмосферных осадков в Бресте, Витебске, Гомеле, Минске и убывании - в Гродно и Могилеве; небольшом повышении облачности в Гомеле, Минске, Могилеве и понижении в Бресте, Витебске, Гродно.

3. Поэлементная и комплексная геоэкологическая оценка комфортности климата крупных городов Беларуси, отражающая степень его благоприятности для человека с учетом естественного потенциала самоочищения атмосферы и влияния климата на режим эксплуатации жилых сооружений. В 1984-2008 гг. в городах Беларуси преобладали мало комфортные (51 %) и умеренно комфортные (37 %) климатические условия, комфортные условия (7 %) наблюдались в Бресте, Минске и Гомеле, дискомфортные (5 %) - в Могилеве, Гродно и Витебске. Комфортность климата во всех городах страны отличается умеренной межгодовой и пространственной изменчивостью (Cv К_ипкк от 11,75 % в Бресте до 16,79 % в Витебске), а так же устойчивой тенденцией к ее улучшению.

4. Прогнозный сценарий изменения комфортности климата городов Беларуси, указывающий на ее улучшение на период до 2020 года, и комплекс метеопрофилактических мероприятий, направленных на предупреждение метеопатических реакций населения в разрезе групп заболеваний: органов кровообращения, дыхания и пищеварения, мочевыделительной системы, нервно-психических расстройств и в течение беременности.

Личный вклад соискателя. Автором самостоятельно определены цель и задачи исследований, обоснованы теоретические и методические положения геоэкологической оценки комфортности климата городов, осуществлен сбор фактического материала, проведена его обработка, анализ и обобщение. Научный руководитель профессор А.Н. Витченко осуществлял методическое руководство при проведении исследований, научной и прикладной интерпретации полученных результатов.

Апробация результатов диссертации. Результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной научной конференции «Теоретические и прикладные проблемы геоэкологии» (Минск, 2005); Международной научно-практической конференции «Экологическое образование, экологическая наука для устойчивого развития» (Архангельск, 2007); Международной научно-практической конференции «География в XXI веке: проблемы и перспективы развития» (Брест, 2008); Международной научной конференции «Современные проблемы ландшафтоведения и геоэкологии» (Минск, 2008); Международной научно-практической конференции «Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: опыт, проблемы, поиски решения» (Казань, 2010); 3-й Международной научной конференции «Геоэкологические проблемы современности» (Владимир, 2010); ІV Международной научной конференции студентов, магистрантов и аспирантов «Региональные экологические проблемы» (Одесса, 2011); 11-ой Международной научной конференции «Сахаровские чтения 2011 года: экологические проблемы XXI века» (Минск, 2011); научно-практической конференции РУП «БелНИЦ «Экология» «Научно-методическое обеспечение деятельности по охране окружающей среды: проблемы и перспективы» (Минск, 2011).

Опубликованность результатов. По теме диссертации опубликовано 15 работ (без соавторов - 4), в том числе 1 глава в монографии, 4 статьи в научных рецензируемых журналах, 10 статей в сборниках материалов научных конференций (2 на CD-ROM). Из публикаций 1 глава монографии и 4 статьи (5,1 авт. листов) соответствуют п. 18 «Положения о присуждении ученых степеней и присвоении ученых званий в Республике Беларусь».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из перечня условных обозначений, введения, общей характеристики работы, 4 глав основной части, заключения, библиографического списка и приложения. Общий объем диссертации составляет 233 страницы, из которых 20 страниц занимают 23 таблицы, 85 страниц - 104 рисунка, 53 страницы - 7 приложений. Список использованных библиографических источников включает 215 наименований на 16 страницах, в том числе список работ соискателя из 15 наименований на 2 страницах.

Основное содержание работы

В первой главе рассматривается современное состояние исследований комфортности климата и методика исследований. Оценка воздействия погодно-климатических условий на человека является одним из приоритетных направлений в области геоэкологических исследований качества окружающей среды. При оценке влияния климата на человека выделяется несколько направлений: использование отдельных метеорологических характеристик (V.T. Angouridakis, А. Бартон, В.Г. Бокша, Е.А. Григорьева, А.А. Келлер, Г.П. Краснощеков, А.В. Лапко, П. Троян, Е.S. Thom, В.О. Шевченко, К.Ш. Хайруллин, P.D. Fanger и др.), расчет комплексных показателей и биоклиматических индексов (В.Н. Адаменко, Л.Б. Башалханова, И.В. Бутьева, Н.М. Воронин, Е.Г. Головина, А.А. Дмитриев, А.А. Исаев, Е.Г. Романова, В.И Русанов, H.J. Plumley и др.), метод теплового баланса (Б.А. Айзенштадт, М.И. Будыко, А.Е. Ершов, B. Krawezyk, G. Lamb, Т.Н. Лиопо и др.), разработка различных классификаций погоды и климата (В.Г. Бокша, Р.Д. Габович, И.И. Григорьев, Н.А. Данилова, И.С. Кандрор, В.И Русанов, H. Staiger, Г.А. Ушверидзе, Е.Е. Федоров, Л.А. Чубуков и др.). Рассмотренные методические подходы к оценке влияния погоды и климата на человека используются для медицинских и рекреационных целей. (Е.И. Акимова, С.С. Андреев, И.В. Архипова, В.В. Виноградова, Л.Н. Деркачева, А.Н. Золотокрылин, Б.А. Ревич, И.А. Хлебович, В.Н. Шеповальников и др.). Применительно к урбанизированным территориям они в основном реализуются при планировании и проектировании жилой застройки (Л.Е. Анапольская, О.А. Анисимов, А.А. Гербурт-Гейбович, Н.А. Ефимова, T.R. Karl, А.С. Курбатова, Г.Е. Ландсберг, Н.В. Маслов, М.С. Мягков, Н.П. Шепелев и др.).

В Республике Беларусь проведен значительный объем исследований, посвященных вопросам изучения влияния климата на человека и различные сферы его хозяйственной деятельности. В 1976-1982 гг. опубликована серия справочно-информационных изданий, посвященных описанию климатического режима областных городов Беларуси. Г.В. Волобуевой, А.Н. Витченко, М.А. Гольбергом, Е.В. Комаровской, В.Ф. Логиновым, В.И. Мельником, Г.И. Сачком и др. рассмотрены пространственно-временные закономерности изменения климатических условий Беларуси под влиянием естественных и антропогенных факторов, а также предложены возможные сценарии изменения глобального и регионального климата. Непосредственно вопросам изучения влияния погодно-климатических условий на человека посвящены работы С.И. Белова, А.Н. Витченко, М.А. Гольберга, О.В. Крыловой, В.Ф. Логинова, И.А. Савиковского, А.Ю. Скриган и др. В работах Кулак А.Г., Т.Е. Науменко, С.М. Соколова, В.П. Филонова и др. представлены результаты исследований влияния погоды и загрязнения атмосферного воздуха на заболеваемость населения Беларуси, выполнена оценка состояния здоровья населения страны. Но до сих пор остаются неразработанными ряд вопросов, связанных с оценкой комфортности климата урбанизированных территорий.

Методика геоэкологической оценки комфортности климата городов базируется на системно-иерархических представлениях об объектах исследования и позволяет выполнять исследования с группами разнокачественных ЭКП, рассматриваемых как факторы, влияющие на жизнедеятельность населения в городах. Она основана на расчете частных и интегральных ЭКП состояния окружающей среды, характеризующих степень ее благоприятности для человека, выполненных с использованием современных ГИС-технологий. Под геоэкологической оценкой комфортности климата города автор понимает определение степени его благоприятности по отношению к человеку с учетом естественного потенциала самоочищения атмосферы и влияния климата на режим эксплуатации жилых сооружений.

Для оценки комфортности климата городов были определены основные эколого-климатические показатели комфортности климата и разработана система их ранжирования, согласно которой оптимальным ЭКП в пределах городов соответствует более высокий балл. Данный подход позволил соотнести показатели разной размерности и определить значимость каждого фактора. Уровень значимости показателей (F), отражает вклад каждого фактора в интегральный показатель комфортности климата. Он определялся на основе анализа литературных источников и собственных исследований автора с использованием метода весовых коэффициентов и изменяется в соответствии с возрастанием уровня значимости от 2 до 5 (таблица 1).

Таблица 1 - Показатели геоэкологической оценки комфортности климата городов Беларуси

Интегральный показатель комфортности климата рассчитывается по уравнению:

К_ипкк = C₁F₁ + C₂F₂ + C₃F₃ + … + C _nF_n / F₁ + F₂ + F₃ + … + F_n,

где К_ипкк - интегральный показатель комфортности климата, отн. ед.;

С - уровень i-го эколого-климатического показателя, баллы;

F - коэффициент значимости i-го эколого-климатического показателя.

Интегральный показатель комфортности климата дает представление о степени благоприятности климата городов для жизнедеятельности людей с учетом воздействия всего комплекса рассматриваемых метеорологических факторов. В крупных городах Беларуси можно выделить 4 категории комфортности климатических условий: К_ипкк ? 4,00 - комфортные, 3,00-3,99 - умеренно комфортные, 2,00-2,99 - мало комфортные, ? 1,99 - дискомфортные.

Предложенная методика реализована в виде комплексной географической информационной системы геоэкологической оценки комфортности климата (ГИС «ГОКК»), которая представляет собой субъект-объектную модель, построенную на принципах координации, субординации и поэтапного «сжатия» информации от оценки частных характеристик к интегральной оценке комфортности климата городов Беларуси. ГИС «ГОКК» состоит из трех основных модулей: ввода и управления данными, их сортировки и классификации по заданным признакам; вычислительной обработки и комбинирования данных по заданной программе; представления полученной информации в виде таблиц.

При разработке методики и расчете ЭКП использованы статистические данные о состоянии здоровья населения Республики Беларусь, сведения о вызовах скорой помощи в г. Минске за 2004-2008 гг., а также метеорологическая информация (средние суточные данные о температуре и относительной влажности воздуха, парциальном давлении водяного пара, скорости ветра, атмосферном давлении, атмосферных осадках, общей облачности, туманах) ГУ «Республиканский Гидрометеорологический центр» в разрезе 6 метеостанций областных центров страны за 25-летний период (1984-2008 гг.).

Во второй главе выполнен анализ пространственно временных закономерностей изменения климата крупных городов Беларуси в 1984-2008 гг. в результате естественного развития и антропогенной трансформации урбанизированных территорий. Рассмотрены общие закономерности климата Беларуси. На основе детального анализа отдельных метеорологических элементов (температура и относительная влажность воздуха, скорость ветра, атмосферное давление и осадки, общая облачность), с учетом их сезонной динамики и межгодовой изменчивости, дана характеристика климата областных центров Беларуси, Кроме того, при изучении климата Минска были привлечены данные о суммарной солнечной радиации и радиационном балансе. Рассмотрение радиационных условий в других городах не проводилось в связи с отсутствием в них актинометрических наблюдений.

Результаты проведенных исследований показали, что в крупных городах страны в 1984-2008 гг. были характерны следующие вариации средних годовых значений климатических параметров: устойчивое увеличение суммарной солнечной радиации и температуры воздуха; небольшое повышение в Минске и снижение в других городах атмосферного давления воздуха; существенное уменьшение скорости ветра, рост повторяемости его южного направления и штилей; снижение относительной влажности воздуха; возрастание количества атмосферных осадков в Бресте, Витебске, Гомеле, Минске и убывание - в Гродно и Могилеве; небольшое повышение облачности в Гомеле, Минске, Могилеве и понижение в Бресте, Витебске, Гродно.

В третьей главе представлены результаты сравнительной геоэкологической оценки комфортности климата крупных городов Беларуси, которая осуществлялась в два этапа: в начале анализировались особенности динамики отдельных ЭКП, затем рассматривались интегральные показатели комфортности климатических условий городов. Проведенные исследования показали, что в городах Беларуси в теплый период года продолжительность периода с нормальной эквивалентно-эффективной температурой воздуха (К_нээт) отличается значительной пространственно-временной изменчивостью. Максимальное значение К_нээт наблюдалось в 2000 г. в Минске - 53 дня, наименьшее - в 1990 г. в Могилеве - 8 дней. Коэффициент вариации (Cv) К_нээт изменяется от 20,21 % в Гомеле до 34,85 % в Гродно. Уровень комфортности К_нээт отличается значительно большей изменчивостью, чем абсолютные значения рассматриваемого ЭКП. Cv уровня комфортности К_нээт варьирует от 33,15 % в Минске до 63,88 % в Могилеве. В среднем максимальное количество дней с комфортными значениями НЭЭТ за 1984-2008 гг. отмечается в Минске, Бресте и Гомеле, немного меньше - в Витебске и минимальное - в Гродно и Могилеве. На протяжении исследуемого периода характерна устойчивая тенденция к повышению количества дней с комфортными значениями НЭЭТ, наименее благоприятные условия наблюдались в 1984 и 1990 гг., наиболее комфортные в 1999, 2000 и 2007 гг.

По аналогичному алгоритму был выполнен детальный анализ всех ЭКП, который позволяет заключить, что в городах Беларуси в период 1984-2008 гг. наблюдается: увеличение количества дней с комфортными значениями НЭЭТ, продолжительности комфортного периода эксплуатации жилых сооружений, средней месячной температуры воздуха в январе и июле; снижение продолжительности дискомфортного периода с индексом холодового стресса по Хиллу ?4,5 Вт/м²·с, количества случаев с контрастными изменениями погоды, количества дней: с неблагоприятным для человека резким изменением атмосферного давления, дискомфортными значениями относительной влажности воздуха, скоростью ветра 5 м/с и осадками 1 мм. Для Бреста, Витебска и Гродно характерно снижение, а для Гомеля, Минска и Могилева увеличение количества дней с дискомфортными значениями облачности. В Бресте, Гомеле, Гродно, Могилеве и особенно Минске отмечается понижение, а в Витебске повышение климатического потенциала самоочищения атмосферы.

Анализ изменения интегрального показателя комфортности климата (К_ипкк) за 1984-2008 гг. показывает, что в городах Беларуси преобладали мало комфортные (51%) и умеренно комфортные (37%) климатические условия, комфортные условия (7%) наблюдались в Бресте, Минске и Гомеле, дискомфортные (5%) - в Могилеве, Гродно и Витебске. Максимальное значение К_ипкк наблюдалось в 2005 г. в Бресте - 4,48, минимальное - в 1998 г. в Могилеве - 1,7. Комфортность климата в областных центрах Беларуси отличается умеренной межгодовой и пространственной изменчивостью. Коэффициент вариации К_ипкк изменяется от 11,75 % в Бресте до 16,79 % в Витебске. В среднем более благоприятные климатические условия в 1984-2008 гг. отмечаются в Бресте (3,66) и далее по убыванию средних значений К_ипкк следуют Гомель (3,29), Минск (3,19), Гродно (2,64), Витебск (2,62) и Могилев (2,38) (рисунок 1).

Рисунок 1 - Динамика интегрального показателя комфортности климата (К_ипкк) в разрезе городов Беларуси

На протяжении исследуемого периода отмечается устойчивая тенденция к улучшению комфортности климата крупных городов Беларуси. По всем рассматриваемым городам наименее благоприятные условия наблюдались в 1985 (2,22) и 1988 (2,3) гг., наиболее комфортные в 2002 (3,57) и 2005 (3,69) гг.

В четвертой главе рассмотрен прогнозный сценарий изменения комфортности климата городов Беларуси на период до 2020 года и предложен комплекс метеопрофилактических мероприятий, направленных на предупреждение метеопатических реакций населения в разрезе групп заболеваний.

Прогнозный сценарий основан на изучении тенденций изменения эколого-климатических показателей за 1984-2008 гг. Двенадцатилетний лаг прогноза обусловлен небольшим периодом выборки исходной информации. При анализе исходной выборки ЭКП выполнялась процедура проверки «выбросов», далее определялись уравнения регрессии изменения ЭКП, вычислялись среднеквадратичные отклонения и доверительные интервалы, рассчитывались прогнозные значения ЭКП. При определении уравнений регрессии изменения ЭКП были выполнены расчеты для линейной и экспоненциальной регрессионной модели изменения ЭКП. В ходе исследований определены возможные вариации каждого ЭКП и интегрального показателя комфортности климата городов. Согласно разработанному прогнозному сценарию в 2020 г. во всех крупных городах Беларуси предполагается повышение уровня комфортности климатических условий (таблица 2).

Таблица 2 - Изменение интегрального показателя комфортности климата (К_ипкк) в городах Беларуси согласно прогнозному сценарию на 2020 г., относительные единицы

Интегральный показатель комфортности климата, по сравнению со средними значениями К_ипкк за 1984-2008 гг. увеличится от 0,56 в Могилеве до 1,22 в Минске. Наиболее высокие абсолютные значения К_ипкк, соответствующие комфортным климатическим условиям, ожидаются в Бресте (4,48), Минске (4,41) и Гомеле (4,1), несколько меньше К_ипкк, отвечающие умеренно комфортным климатическим условиям, в Витебске (3,73), Гродно (3,25) и минимальные К_ипкк, характерные мало комфортным климатическим условиям, в Могилеве (2,94).

Анализ средних значений К_ипкк по городам Беларуси за пятилетние периоды (рисунок 1, 2), также указывают на устойчивую динамику улучшения комфортности климатических условий в городах страны в течение 1984-2008 гг. и далее до 2020 г.

Рисунок 2 - Динамика средних значений интегрального показателя комфортности климата (К_ипкк) городов Беларуси

Геоэкологическая оценка комфортности климата крупных городов Беларуси позволяет своевременно проводить профилактику метеотропных реакций, снижающую негативное воздействие неблагоприятных погодных условий на человека. Метеопатические проявления обычно возникают, одновременно у значительной части населения, синхронно погодным изменениям или несколько опережая их. В ответ на изменения метеорологических условий, они вызывают в организме человека ряд функциональных нарушений органов и систем, способствуют обострению хронических заболеваний либо возникновению новых. Для оптимизации метеотропных реакций человека необходимо проведение комплекса специализированных мероприятий.

Анализ литературных данных (А.Н. Витченко, К.И. Григорьев, А.В. Мазурин, Ю.В. Мандрыкин, Б.А. Ревич, В.И. Русанов, и др) и собственные исследования позволили систематизировать и предложить комплекс метеопрофилактических мероприятий, направленных на предупреждение развития метеопатических реакций населения с заболеваниями органов кровообращения, дыхания и пищеварения, мочевыделительной системы, нервно-психических расстройств, в течение беременности.

Заключение

Основные научные результаты диссертации

В работе впервые выполнена геоэкологическая оценка комфортности климата крупных городов Беларуси с использованием современных ГИС-технологий:

1. Разработана методика геоэкологической оценки комфортности климата городов, позволяющая выполнять исследования с группами разнокачественных ЭКП, рассматриваемых как факторы, влияющие на жизнедеятельность населения в городах. Теоретически обоснованы основные эколого-климатические показатели комфортности климата городов Беларуси. Разработана система их ранжирования и расчета с использованием современных ГИС-технологий. [1, 3, 6, 9].

2. Методика геоэкологической оценки комфортности климата городов реализована в виде комплексной географической информационной системы геоэкологической оценки комфортности климата (ГИС «ГОКК») и представляет собой субъект-объектную модель, построенную на принципах координации, субординации и поэтапного «сжатия» информации от оценки частных характеристик к интегральной оценке комфортности климата крупных городов Беларуси. ГИС «ГОКК» состоит из трех основных модулей: ввода и управления данными, их сортировки и классификации по заданным признакам; вычислительной обработки и комбинирования данных по заданной программе; представления полученной информации в виде таблиц. [1, 3, 6, 9].

3. Выявлены пространственно-временные особенности климата крупных городов Беларуси в 1984-2008 гг.:

В Минске отмечается устойчивая тенденция увеличения суммарной солнечной радиации (Q). Средняя годовая Q за этот период составила 3672,5 МДж/м², при Сv 4,9 %. В экстремальные годы отклонение годового хода Q от многолетних значений отмечается в основном в теплый период года. На май-июль приходится 45-50 % годовой Q, а на ноябрь-январь всего 5 %. Месячная сумма Q в июле примерно в 15 раз больше, чем в декабре. Средний годовой R за рассматриваемый период составил 1485,7 МДж/м², при Сv 8,1 %.

Температура воздуха отличается значительной временной изменчивостью и устойчивой тенденцией к повышению средних годовых значений. Наиболее низкая средняя годовая температура воздуха была в Могилеве (6,0 °С). Далее в порядке возрастания этого показателя следуют Витебск (6,1 °С), Минск (6,7 °С), Гродно (7,1 °С), Гомель (7,4 °С) и Брест (8,2 °С). Годовой ход температуры воздуха четко выражен. Во всех городах максимальная средняя месячная температура воздуха в основном наблюдалась в июле, минимальная - в январе-феврале.

Среднее годовое атмосферное давление воздуха характеризуется незначительной межгодовой изменчивостью и небольшой тенденцией к повышению в Минске и понижению в других городах. В 1984-2008 гг. оно варьировало от 986,2 гПа в Минске (1990 г.) до 1003,1 гПа в Гомеле (1995 г.). В годовом ходе атмосферного давления воздуха его более высокие значения, как правило, отмечаются зимой, более низкие - летом.

Скорость ветра отличается умеренной временной изменчивостью и устойчивой тенденцией к снижению. Средняя годовая скорость ветра изменялась от 4,3 м/с в Гродно (1992 г.) до 1,9 м/с в Гомеле (2004-2005 гг.) и Минске (2006-2007 гг.). Скорость ветра в городах страны имеет относительно плавный годовой ход. В среднем максимальная скорость ветра характерна для осенне-зимнего сезона, минимальная наблюдается весной и особенно летом. Сезонная динамика этого показателя в рассматриваемых городах достаточно устойчивая, но в отдельные годы существенно варьирует.

Преобладающее направление ветра летом - западное, северо-западное, осенью и зимой - западное, южное, юго-западное, весной - восточное, юго-восточное. В среднем за 1984-2008 гг. в Гомеле преобладал южный ветер (17,2 %), в остальных городах - западный: в Гродно (21,4 %), Могилеве (19,1 %), Бресте (20,4 %), Витебске (19,4 %), Минске (17,4 %). Наблюдается значительная повторяемость южного ветра: в Витебске (18,1 %), Гродно (16,8 %), Минске (16,0 %), Могилеве (16,4 %) Бресте (13,3 %). Минимальная повторяемость соответствует в Витебске северо-западному ветру (7,7 %), в остальных городах северо-восточному ветру: в Гродно (5,5 %), Могилеве (6,5 %), Бресте (6,7 %), Минске (8,2 %), Гомеле (8,5 %). Повторяемость штилей заметно увеличивается к концу рассматриваемого периода и в среднем составила: в Гродно (12,8 %), Гомеле (10,1 %), Витебске (9,0 %), Минске (7,1 %), Бресте (6,3 %), Могилеве (4,8 %).

Относительная влажность воздуха обладает незначительной временной изменчивостью и устойчивой тенденцией к уменьшению средних годовых значений. Она имеет достаточно выраженный годовой ход с минимумом в весенние месяцы (апрель - май), и максимумом - в осенне-зимний сезон года (ноябрь-январь). Средняя годовая относительная влажность воздуха в рассматриваемый период варьировала от 72,6 % в Минске (2002 г.) до 82,8 % в Гродно (1985 г.). Анализ изменения относительной влажности воздуха в разрезе сезонов года показал, что наибольшая межгодовая изменчивость отмечается в мае в Витебске, в остальных городах в июле, наименьшая - в декабре в Минске, в остальных городах - в январе.

Атмосферные осадки характеризуются значительной временной изменчивостью и тенденцией к увеличению годового количества в Бресте, Витебске, Гомеле, Минске и снижению - в Гродно и Могилеве. В среднем за 1984-2008 гг. их минимум наблюдается в зимние месяцы, максимум - в летние месяцы (июль). В экстремальные годы годовой ход атмосферных осадков имеет более сложный характер. Средняя годовая сумма атмосферных осадков изменялась от 409,0 мм в Бресте (2003 г.) до 965,4 мм в Минске (1998 г.).

Облачность отличается незначительной временной изменчивостью. В годовом ходе облачности минимум приходится на теплый период года (май-август), максимальные значения отмечаются в ноябре-январе. Но в отдельные экстремальные годы он имеет более сложный вид. Наблюдаются месяцы, когда не бывает ни одного ясного дня. Средняя годовая облачность за рассматриваемый период изменялась от 6,1 балла в Бресте (1986 г.) до 7,7 балла в Витебске (1990 г.) [4 ,5, 10, 13].

4. Установлены пространственно-временные закономерности комфортности климата крупных городов Беларуси в 1984-2008 гг.:

- устойчивая тенденция к повышению количества дней с комфортными значениями НЭЭТ, продолжительности комфортного периода эксплуатации жилых сооружений, средней месячной температуры воздуха в январе и июле;

- тенденция к снижению продолжительности дискомфортного периода с индексом холодового стресса по Хиллу ?4,5 Вт/м²·с; количества случаев с контрастными изменениями погоды; количества дней: с неблагоприятным для человека резким изменением атмосферного давления, дискомфортными значениями относительной влажности воздуха, скоростью ветра 5 м/с и осадками 1 мм;

- для Бреста, Витебска и Гродно выявлена тенденция к снижению, для Гомеля, Минска и Могилева - к увеличению количества дней с дискомфортными значениями облачности;

- для Бреста, Гомеля, Гродно, Могилева и особенно Минска устойчивая тенденция к понижению, для Витебска - повышению климатического потенциала самоочищения атмосферы;

- преобладали мало комфортные (51 %) и умеренно комфортные (37 %) климатические условия, комфортные условия (7 %) наблюдались в Бресте, Минске и Гомеле, дискомфортные (5 %) - в Могилеве, Гродно и Витебске;

- комфортность климата отличается умеренной межгодовой и пространственной изменчивостью. Коэффициент вариации интегрального показателя комфортности климата изменяется от 11,75 % в Бресте до 16,79 % в Витебске;

- в среднем более благоприятные климатические условия отмечаются в Бресте (3,66) и далее по убыванию следуют Гомель (3,29), Минск (3,19), Гродно (2,64), Витебск (2,62) и Могилев (2,38);

- отмечается устойчивая тенденция к улучшению комфортности климата крупных городов Беларуси, в среднем наименее благоприятные условия наблюдались в 1985 (2,22) и 1988 (2,3) гг., наиболее комфортные в 2002 (3,57) и 2005 (3,69) гг. [4, 5, 10, 13].

5. Разработан прогнозный сценарий изменения комфортности климата в крупных городах Беларуси на период до 2020 года, согласно которому:

- во всех городах страны ожидается: существенное увеличение продолжительности периода с комфортными НЭЭТ, повышение средней месячной температуры воздуха в июле и январе и незначительный рост количества душных дней, значительное сокращение продолжительности дискомфортного периода с индексом холодового стресса по Хиллу ?4,5 Вт/м²·с и количества дней со средней скоростью ветра 5 м/с, уменьшение числа холодных дней, а так же дней с контрастными изменениями погоды и межсуточным изменением атмосферного давления 9 гПа/сут, незначительное снижение количества дней с осадками 1 мм;

- в Бресте и Гомеле ожидается небольшое увеличение, в других городах, уменьшение количества дней с относительной влажностью воздуха 80 %;

- в Бресте и Витебске количество дней с облачностью 6 баллам существенно не измениться, в Гомеле, Минске и Могилеве их количество увеличится, а в Гродно уменьшится;

- в Бресте, Витебске, Гродно, Минске и Могилеве ожидается увеличение, Гомеле сокращение продолжительности комфортного периода эксплуатации жилых сооружений;

- в Витебске предполагается небольшое увеличение, в Бресте, Гомеле, Гродно, Могилеве и особенно в Минске снижение климатического потенциала самоочищения атмосферы;

- во всех рассматриваемых городах Беларуси предполагается повышение уровня комфортности климатических условий для жизнедеятельности населения. Комфортные климатические условия, ожидаются в Бресте (4,48), Минске (4,41) и Гомеле (4,1), умеренно комфортные - в Витебске (3,73) и Гродно (3,25), мало комфортные - в Могилеве (2,94) [5, 14, 15].

6. Предложен комплекс метеопрофилактических мероприятий, направленных на предупреждение метеопатических реакций населения в разрезе групп заболеваний органов кровообращения, дыхания и пищеварения, мочевыделительной системы, нервно-психических расстройств, в течение беременности. Общие профилактические мероприятия направлены на ослабление и устранение метеотропных патологических проявлений у метеочувствительных людей и позволяют повысить устойчивость человека к воздействию неблагоприятных погодных факторов. Медикаментозные мероприятия предусматривают обязательное соблюдение лечебного режима и назначений врача, помогают снизить течение симптомов заболевания. Немедикаментозные мероприятия рекомендуются для реабилитации адаптационных и функциональных возможностей человека к неблагоприятным условиям погоды. Для реализации метеопрофилактических мероприятий необходимы медицинские консультации с врачом. Для повышения эффективности метеопрофилактических мероприятий важно учитывать индивидуальные и возрастные особенности человека, образ жизни, условия труда и отдыха, а также характер заболевания [5, 10, 11].

Рекомендации по практическому использованию результатов

Результаты исследований рекомендуются для использования в практике рационального природопользования Беларуси для принятия грамотных управленческих решений по оптимизации функционирования и развития крупных городов страны, а также для ведения и совершенствования климатического и социально-гигиенического мониторинга на региональном и локальном уровнях. Они могут быть реализованы в научно-исследовательских и учебных целях при подготовке специалистов высшего образования в области геоэкологии и рационального природопользования.

Теоретические положения и практические результаты работы использованы: в ГУ «Республиканский Гидрометеорологический центр» в качестве режимно-справочного материала при гидрометеорологическом обеспечении отраслей экономики Республики Беларусь и их адаптации к изменению климата; ГУ «РНПЦ гигиены» Республики Беларусь при разработке рекомендаций по ведению социально-гигиенического мониторинга органами государственного санитарного надзора республики на региональном уровне; внедрены в учебный процесс при подготовке специалистов высшего образования по специальности 1-33 01 02 «Геоэкология» в Белорусском государственном университете.

Список публикаций соискателя

Монографии

1. Витченко, А.Н. Оценка влияния погоды и климата на человека в природно-хозяйственных регионах Беларуси / А.Н. Витченко, И.А. Телеш // Природно-хозяйственные регионы Беларуси / под ред. А.Н. Витченко - Минск, 2005. - Гл. 5. - С. 88-120.

Статьи в научных журналах

2. Телеш, И.А. Методические подходы к оценке комфортности климата / И.А. Телеш // Весці БДПУ. Сер.3. - 2007. - № 1. - С. 76-80.

3. Телеш, И.А. Методика геоэкологической оценки комфортности климата городов / И.А. Телеш, А.Н. Витченко // Вестник БГУ. Сер.2, Химия, Биология, География. - 2007. - № 2. - С. 99-104.

4. 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.

5. Витченко, А.Н. Оценка комфортности климата городов Беларуси / А.Н. Витченко, И.А. Телеш // Український гідрометеорологічний журнал. - 2011. - № 8. - С. 28-37.

Статьи в сборниках материалов конференций

6. Телеш, И.А. Методические подходы к геоэкологической оценке качества окружающей среды / И.А. Телеш, А.Н. Витченко // Теоретические и прикладные проблемы геоэкологии: материалы Междунар. научн. конф., Минск, 15-18 ноября 2005 г. / Белорус. гос. ун-т. - Минск, 2005. - С. 23-25.

7. Телеш, И.А. Геоэкологическая оценка комфортности климата городов / И.А. Телеш, А.Н. Витченко // Экологическое образование, экологическая наука для устойчивого развития: материалы Междунар. науч.-практич. конф., Архангельск, 19-21 ноября 2007 г. / Поморский гос. ун-т. - 2007. - С. 34-39.

8. Телеш, И.А. Геоэкологическая оценка качества окружающей среды крупных городов Беларуси / И.А. Телеш, А.Н. Витченко // География в XXI веке: проблемы и перспективы развития: материалы Междунар. науч.-практич. конф., Брест, 14-17 апреля 2008 г. / Брестский гос. ун-т. - Брест, 2008. -С. 87-88.

9. Телеш, И.А. Методические аспекты геоэкологической оценки комфортности климата городов Беларуси / И.А. Телеш // Современные проблемы ландшафтоведения и геоэкологии: материалы Междунар. научн. конф., Минск, 14-17 октября 2008 г. / Белорус. гос. ун-т. - Минск, 2008. - С. 232-234.

10. Витченко, А.Н. Геоэкологическая оценка комфортности климата урбанизированных территорий / А.Н. Витченко, И.А. Телеш // Современные проблемы безопасности жизнедеятельности: опыт, проблемы, поиски решения: материалы Междунар. науч.-практич. конф., Казань, 26 февраля 2010 г. / Кабин. министр. Республ. Татарстан, ГУ «Научный центр безопасности жизнедеятельности детей». - Казань, 2010. - С. 170-176 с.