Эколого-климатический потенциал ландшафтов Алтае-Саянской горной страны для жизнедеятельности населения и рекреационного природопользования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Специальность 25.00.36 ? Геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Эколого-климатический потенциал ландшафтов Алтае-Саянской горной страны для жизнедеятельности населения и рекреационного природопользования

Сухова Мария Геннадьевна

Томск 2009

Работа выполнена на кафедре геоэкологии и природопользования ГОУ ВПО "Горно-Алтайский государственный университет", в Институте водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук

Научный консультант доктор географических наук, профессор Русанов Владимир Иванович

Официальные оппоненты

доктор географических наук, профессор Подрезов Олег Андреевич

доктор географических наук, профессор Козин Василий Васильевич

доктор географических наук, профессор Поздняков Александр Васильевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО "Алтайский государственный университет", г. Барнаул

Защита состоится "23" декабря 2009 г. В 14.30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.267.19 при Томском государственном университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, гл. корп. ТГУ, ауд.119.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета, пр. Ленина, 34а.

Ученый секретарь диссертационного совета Н.И. Савина

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Оценка среды обитания, особенно в горных регионах, где по данным ООН проживает около одной десятой части населения мира, в настоящее время приобретает особую актуальность. Мировым сообществом горные экосистемы определены как одни из важнейших экосистем планеты, при этом горная среда рассматривается как жизненно необходимая для выживания всего человечества. Для сохранения этих территорий необходима разработка программы их сбалансированного развития (Баденков, 1995; Эль-Хаджи Сене, 1999; Онищенко, 2009).

Алтае-Саянская горная страна в геоэкологическом отношении относится к наиболее привлекательным и в тоже время проблемным территориям Сибирского федерального округа. Население многих районов исследуемой территории страдает повышенной заболеваемостью и значительно меньшей продолжительностью жизни по сравнению с другими регионами России. Одним из немаловажных факторов, предопределяющих состояние здоровья населения, является эколого-климатическая специфика.

Экологическое состояние природной среды подразумевает состояние конкретных геосистем, как естественных "механизмов" жизнеобеспечения человека (точнее, населения, проживающего на территории этих геосистем) (Исаченко, 2003). Среди множества факторов, определяющих качество среды обитания, одно из ведущих мест занимают биоклиматические. Их оценка позволяет определить эколого-климатический потенциал горной территории, что в настоящее время представляется весьма актуальным.

Эколого-климатический потенциал ландшафтов учитывает устойчивые (инвариантные) природные свойства, в частности биоклиматические, не зависящие от человека, действующие повсеместно и имеющие универсальное значение для его жизни, а также факторы антропогенного происхождение, которые как бы "накладываются" на существующий природный фон (Исаченко, 2003).

Биоклиматология или экологическая климатология определяет биоклимат, как метеорологический компонент географической среды, обеспечивающий существование человека и его здоровье. Здоровая географическая среда с комфортным биоклиматом способствует сохранению здоровья населения, предупреждению его болезней, обеспечению нормальных условий труда, быта и отдыха. Только определенное сочетание биофизических и метеорологических факторов создает благоприятные условия для жизнедеятельности человека или комфортную среду (Казначеев, 1987; Агаджанян, 1996). А.А. Исаев утверждает, что состояние здоровья человека на 50 % зависит от погоды и климата и настолько же от других факторов (2003).

К настоящему времени в России и за рубежом накопилось достаточно большое количество материалов по биоклиматической оценке различных территорий (Арнольди, 1962; Айзенштат, 1969; Хайрулин, 1977; Русанов, 1973, 2004; Прохоров, 1979, 2001; Исаев, 2003; Григорьева, 2004; Miguel Cifuentes Arias, 1992, Hector CebaUos-Lascurain, 1996, и др.). Однако, в большинстве своем, предлагаемые методики не учитывают ландшафтную структуру и особенности горных регионов.

К изучению биоклиматических условий отдельных районов горной страны в своих исследованиях обращались В.И. Русанов (1961, 1989, 2004), Л.Б. Башалханова (1986, 1989, 1991, 2002), Э.С. Яковенко (1987, 2004, 2006), С.В. Харламов (1985), Г.С. Самойлова (1992) и другие авторы.

Цель работы: оценка биоклиматов ландшафтов Алтае-Саянской горной страны для жизнедеятельности населения, выявление их региональных различий. Обоснование биоклиматического районирования и рекомендации по использованию биоресурсов климата для рекреационного природопользования. экологический геосистема ландшафт

Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих задач:

1. Выявление роли рельефа в климатообразовании горной страны, рассмотрение наиболее важных особенностей климата различных её регионов.

2. Разработка частных и интегральных показателей оценки биоклиматических условий, исходя из ландшафтной неоднородности структуры территории.

3. Исследование ландшафтно-климатической дифференциации территории и типизация горных ландшафтов по степени биоклиматической комфортности.

4. Оценка биоклиматических свойств ландшафтов горной страны для жизнедеятельности населения и выявление социального аспекта биоклиматических условий.

5. Разработка рекомендаций по использованию биоклиматических ресурсов горных ландшафтов для оптимизации рекреационного природопользования.

6. Проведение биоклиматического районирования Алтае-Саянской горной страны.

Объектом исследования является Алтае-Саянская горная страна, обладающая большим разнообразием биоклиматических условий для проживания и жизнедеятельности населения, в пределах которой чётко прослеживается тренд ухудшения качества среды обитания в отдельных ландшафтах под влиянием разнотипного антропогенного воздействия.

Методологические положения работы базируются на основе учета достижений исследований в областях экологической климатологии и геоэкологии, которые включают классические работы (А.И. Воейков, В.И. Данилов-Данильян, Б.И. Кочуров, Г.Н. Голубев, В.М. Котляков, Ю.П. Селиверстов, М.И. Будыко, В.П. Казначеев, А.А. Исаев, А.А. Келлер, Л.А. Чубуков, В.Г. Бокша, В.И. Русанов, Б.Б. Прохоров и др.), а так же научные разработки по вопросам региональной климатологии и биоклиматологии, и ландшафтоведения (М.В. Тронов, А.П. Сляднев, В.В. Севастьянов, Т.Д. Модина, И.А. Хлебович, Л.Б. Башалханова, Н.А. Данилова, И.В. Бутьева, Н.М. Воронин, Е.А. Григорьева, Л.Н. Деркачева, Э.С. Яковенко, А.Г. Исаченко, Ю.И. Винокуров, Г.С. Самойлова и др.).

Информационную базу исследования составляют материалы гидрометеорологической сети, справочники по климату, статистические ежегодники республиканских и краевых управлений. В работе использованы материалы личных ежегодных (с 1992 г.) полевых наблюдений автора. Экспедиционные исследования проводились в различных районах Алтайской горной области, как "ключевого" участка горной страны. Это долина реки Ак-Алахи и плоскогорье Укок, долины рек Джазатор, Ак-Кая, Талдура, Чуя и Чуйская котловина, Северо-, Южно-Чуйский и Курайский хребты, плато Ешты-Кёль, долина реки Чулышман и Улаганское плоскогорье, побережье Телецкого и др. озёр, долина реки Маймы и хребет Иолго, долина реки Катуни, Семинский и Куминский хребты, долины рек Урсул, Каракол и др. Экспедиционные работы включали в себя комплексные ландшафтные исследования, в том числе связанные и с выявлением ведущего фактора в формировании ландшафтов; изучение микроклиматических особенностей в различных формах рельефа; выявление влияния горных климатов на функциональное состояние и адаптацию организма человека. Главным критерием выбора районов исследования явилась репрезентативность и типичность ландшафтов в различных районах горной страны.

В работе использованы результаты научных исследований, полученных автором в рамках реализации программы "Университеты России" (гранты УР 08.01.035; УР.08.01. 457 ? руководитель); программы "Гранты Президента РФ молодым кандидатам наук" (МК-2157.2005.5 ? руководитель); ФЦП "Интеграция" (грант Э 3243 ? руководитель), научной госбюджетной темы "Синергетический характер взаимодействия природных и антропогенных факторов воздействия на геосистемы горных территорий" (с 2006 г. ? руководитель).

Автор участвовала в реализации Проекта ПРООН / ГЭФ "Сохранение биоразнообразия в Российской части Алтае-Саянского экорегиона"; Международном проекте GLOCHAMOR (подпрограммы "Тренды климатических изменений и их моделирование" и "Ландшафтно-климатическая обусловленность жизнедеятельности населения в высокогорных районах на примере Катунского биосферного заповедника и кластера Актру").

В процессе работы использованы как общенаучные методы, так и специально-географические: сравнительно-географический, экспедиционных полевых наблюдений; ландшафтно-индикационный; вероятностно-статистический; картографический; ГИС?технологии (программное обеспечение ArcView 3.2; ArcGIS 9.1).

Научная новизна и основные результаты, полученные автором:

? впервые применен ландшафтный метод при оценке качества среды Алтае-Саянской горной страны для жизнедеятельности человека;

? разработана система параметров для выявления эколого-климатического потенциала горных ландшафтов;

? осуществлена типизация ландшафтов по степени комфортности биоклиматических условий для жизнедеятельности человека;

? произведено биоклиматическое районирование Алтае-Саянской горной страны;

? установлена роль рельефа Алтае-Саянской горной страны в формировании её макро- и мезоклиматов под влиянием барьерно-орографического, циркуляционного, гипсометрического, гравитационного факторов;

? выявлена роль орографических особенностей долин и котловин, влияния Азиатского антициклона и фёновых явлений в формировании их термического режима в холодный период года, а так же причины различий в интенсивности ночного выхолаживания воздуха на днищах долин и котловин в теплый период;

? представлена ландшафтно-климатическая дифференциация горной страны;

? определен потенциал самоочищения атмосферы долин и котловин, установлена степень экологического напряжения в регионах промышленного освоения;

? оценены биоклиматические ресурсы ландшафтов для лечебной аэро- и гелиотерапии и туристско-спортивно-оздоровительной рекреации.

Основные защищаемые положения

1. Пространственная дифференциация ландшафтно-биоклиматических условий Алтае-Саянской горной страны обусловлена её географическим положением, влиянием орографических факторов и макро?, мезо?, микроклиматическими процессами.

2. Интегральная оценка эколого-климатических условий ландшафтов горных стран основана на выделении категорий комфортности биоклиматов, учитывающих повторяемость различных типов погод и показатели благоприятности биоклиматических условий.

3. Биоклиматические условия горных территорий являются важнейшим фактором жизнедеятельности человека, эффективности и направленности хозяйственной деятельности, в том числе специфики рекреационного природопользования.

4. Биоклиматическое районирование горных областей до уровня провинций и районов позволит повысить оптимизацию использования рекреационных ресурсов и рационального природопользования на территории Алтае-Саянской горной страны.

Практическое значение исследований. Теоретические разработки и практические рекомендации автора использованы в научном обеспечении природопользования Республики Алтай, в оценке эколого-климатического состояния регионов Алтае-Саянской горной страны, в научных отчетах Горно-Алтайского государственного университета и Института водных и экологических проблем СО РАН (разделы проектов "Территориальная организация региональных систем природопользования в Сибири", "Региональное природопользование в Сибири с учетом ландшафтной дифференциации территорий и экологических ограничений".

Практические результаты диссертационного исследования использованы: 1) в федеральных и региональных отчетах; 2) в перспективных Республиканских программах по проектированию ОЭЗ рекреационного типа "Алтайская долина", а так же "Схемы развития и размещения объектов туризма в Республике Алтай до 2020 года"; 3) в учебных, учебно-методических разработках и научных изданиях.

Полученные данные совместно с другими отраслевыми исследованиями были положены в основу функционального зонирования Республики Алтай с целью оптимизации существующей системы природопользования; использованы при подготовке "Схемы территориального планирования Республики Алтай", а также в проекте "Системный анализ природно-ресурсного потенциала Республики Алтай и его роль в региональном приоритете устойчивого развития" .

Результаты предложенной для рассмотрения работы могут быть использованы при подготовке концепций, планов и программ развития регионов Алтае-Саянской горной страны в сфере природопользования и охраны окружающей среды, разработке нормативных документов, регулирующих режим труда и отдыха в суровых условиях, а также в преподавании дисциплин эколого-климатической направленности в ВУЗах региона.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований доложены более чем на 30 Международных, Всероссийских и региональных совещаниях, конференциях.

Основные теоретические положения и результаты исследования обсуждались на Всероссийском научном совещании по прикладной географии (Иркутск, 1998, 2005); Международных конференциях: "Природные условия, история и культура Западной Монголии и сопредельных регионов" (Томск, 1997, Кызыл, 2005;) "Ландшафтоведение ? теория, методы, региональные исследования, практика" (Москва, 2006); "Эколого-географические проблемы развития трансграничных регионов" (Улан-Удэ, 2007); "Исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности" (С-Петербург, 2007); Международном семинаре "Замороженные погребения в горах Алтая: стратегии и перспективы" (UNESCO-GASU-UGENT WORKSHOP, 2006); научном совещании географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 2007); Втором Международном экологическом форуме "Окружающая среда и здоровье человека" (С-Петербург, 2008).

Автор участвовала в ряде совещаний и конференций по вопросам рационального природопользования и устойчивого развития горных регионов: "Модели устойчивого развития Республики Алтай и стран Алтае-Саянского региона" (Горно-Алтайск, 1996), "Экология и рациональное природопользование на рубеже веков. Итоги и перспективы" (Томск, 2000), "Алтайский регион в фокусе глобальных земных проблем" (Барнаул, 2006), "Стратегия развития туризма и рекреация в регионах" (Махачкала, 2007), "Регионы нового освоения: экологические проблемы и пути их решения" (Хабаровск, 2008), "Инновационные проекты в охране окружающей среды" (Тула, 2008) и др.

Личный вклад автора заключается в постановке проблемы, разработке методологии исследований в пределах Алтае-Саянской горной страны. Впервые проведено биоклиматическое районирование указанной территории, предложена методика биоклиматической оценки горных ландшафтов, произведена их типизация по степени комфортности для жизнедеятельности населения и оптимизации рекреационного природопользования региона.

Публикации по теме диссертации. По теме диссертации автором опубликовано более 80 научных работ, в том числе пять монографий и 9 статей в журналах, включенных в перечень ВАК РФ.

Структура и содержание. Работа состоит из введения, семи глав и заключения. Общий объем работы ? 317 страницы, 32 таблицы, 33 рисунка и 5 приложений. Список использованной литературы включает 490 наименований отечественных и зарубежных источников.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь, рекомендации и замечания научному консультанту ? заслуженному деятелю науки РФ, д-ру геогр. наук, профессору В.И. Русанову. Автор благодарен за ценные советы, внимание и поддержку д-ру геогр. наук В.В. Севастьянову, канд. геогр. наук Г.С. Самойловой, д-ру мед. наук Н.В. Куликовой. Автор признателен за помощь в организации экспедиционных работ сотрудникам географического факультета Горно-Алтайского государственного университета.

Основные положения и результаты исследований, выносимые на защиту

1. Пространственная дифференциация ландшафтно-биоклиматических условий Алтае-Саянской горной страны обусловлена её географическим положением, влиянием орографических факторов и макро?, мезо?, микроклиматическими процессами.

Рельеф Алтае-Саянской горной страны ? это сочетание высокогорных, среднегорных, низкогорных хребтов и горных котловин. Орографический каркас территории представлен сочетанием меридионально, субмеридионально, широтно и субширотно ориентированных хребтов, нередко играющих роль ороклиматических барьеров.

В основе климатической зональности лежит количество лучистой энергии, поступающей от Солнца. Приток суммарной радиации изменяется в зависимости от широты и повторяемости ясной погоды и составляет на севере горной страны 3850?3900 МДж/м 2год, на юге 4500?5500 МДж/м 2год. Продолжительность солнечного сияния изменяется от 1700 до 2650 часов в год.

Исключительно важную роль в формировании климата играют общециркуляционные процессы.

Зимой наибольшую повторяемость имеют погоды, обусловленные расположением Азиатского антициклона на юго-востоке и барической ложбины на севере Западной Сибири. Гребень антициклона охватывает юг горной страны, образуется антициклональная инверсия температуры воздуха. В орографически замкнутых котловинах скапливается очень охлажденный воздух. Над остальной территорией горной страны устанавливается умеренно холодная погода, характерная для западной периферии антициклона. Очень суровая погода охватывает всю территорию, когда от Азиатского антициклона распространяются гребни высокого давления с континентальным арктическим воздухом, слабыми северными и северо-восточными ветрами.

При слабом развитии восточных антициклонов в средних широтах Западной Сибири развертывается активная циклоническая деятельность. Чем южнее проходит циклон, тем большую территорию Алтае-Саянской горной страны он охватывает, тем резче выражены фронтальные явления - оттепели, снегопады, метели. Но развитие Азиатского антициклона в редких случаях допускает возникновение циклонической деятельности в Юго-Восточном Алтае и Туве.

В переходные сезоны года происходит перестройка термо-барического поля. В основе неустойчивости погоды ? частое чередование холодных воздушных масс с севера, теплых ? с юга. Коэффициент изменчивости погоды более 50 %. Для лета характерна относительно устойчивая погода.

Рельеф горной страны и особенно его орографическая специфика вносит много изменений в картину зональности климата и оказывает сильное воздействие на развитие атмосферных возмущений. Под влиянием орографических барьеров деформируется высотная планетарная фронтальная зона, углубляются транзитные циклоны и формируются частные, определенным образом ориентируется движение руслового потока воздуха из Средней и Центральной Азии.

Орографические барьеры горных систем Алтая, Тувы, Саян, Кузнецкого Алатау приводят к вынужденному поднятию воздушных масс на наветренных склонах, перетеканию через хребты и опусканию на подветренных склонах. При этом усиливаются конвективные процессы и турбулентность. Создаются резкие контрасты в увлажнении склонов.

Под влиянием рельефа в горах образуется система местных ветров. Это фёны, склоновые и горно-долинные ветры, ледниковые и др. Устойчивый барический градиент между Азиатским максимумом и пониженным давлением над Западной Сибирью вызывает поток воздуха по юго-западной периферии антициклона. Воздушный поток, переваливая через горные хребты, адиабатически нагревается и приобретает свойства фёна. Фёны характерны для долин меридиональной и субмеридиональной ориентации и играют исключительно важную роль в местных климатах долин зимой. Интенсивность проявления фёновых явлений определяется глубиной эрозионного вреза долин. В меридионально ориентированных участках долин рек Чулышмана, Катуни, в котловине Телецкого озера, повторяемость фёнов более 100 дней в году. В менее врезанных долинах свойства фёнов выражены слабее. Для высокогорных водоразделов характерны антициклональные фёны сжатия.

В теплообеспеченности долин и котловин Алтае-Саянской горной страны наблюдаются большие различия, которые наиболее характерны для холодного времени года. Зимой в основе формирования термического режима лежит преобладание антициклональных или циклональных синоптических процессов, наличие фёновых явлений, орографические условия выхолаживания воздуха. По термическим условиям зимы нами выделено пять типов мезоклиматов долин и котловин: слабо суровый, умеренно суровый, суровый, очень суровый, жестко суровый (табл.1).

Таблица 1 ? Типы мезоклиматов долин и котловин в холодный период года

Типы мезоклиматов	Средняя темпер. января, (°С)	Продолж. периода (дни) с темп. ниже 0°С	Сумма температур ниже ?10°С, (°С)	Долины рек, котловины (примеры)
I.	Слабо суровый	?8…?12	150-170	950-1300	Побережье оз. Телецкого, р.р. Катунь, Чулышман
II.	Умеренно суровый	?13…?15	170-180	1400-2000	Чингистай-Катонская, Лениногорская котловины
III.	Суровый	?16…?20	180-190	2000-2500	Минусинская, Кузнецкая котловины
IV	Очень суровый	?21…?25	180-190	2500-3500	Уймонская, Зыряновская, Марка-Кольская котловины
V.	Жёстко суровый	ниже ?26	190-200	более 3500	Чуйская, Курайская котловины, котловины Тувы

Таким образом, в соответствии с типом термического режима средняя температура января изменяется от ?7…?10 °С до ?30 °С и ниже, суммы отрицательных температур возрастают от 1000 до 3800 °С.

В теплый период года ведущим фактором в формировании термического режима является количество солнечной радиации. При одинаковой высоте днищ суммы температуру выше 10 °С с широтой изменяются от 2000?2200 °С на юге, до 1600?1650 °С на севере горной страны.

Рельеф оказывает влияние на процессы ночного выхолаживания воздуха в понижениях, которое определяется площадью воздухосбора и активностью воздухообмена. Ночное выхолаживание воздуха тем сильнее, чем больше площадь, с которой происходит гравитационный сток холодного воздуха, и чем слабее воздухообмен на днищах долин и котловин.

Относительно слабое и слабое выхолаживание наблюдается в долинах рек с большим уклоном, открытых для свободного воздухообмена. К таковым относятся долины рек Катуни и Чулышмана, где разность средних ночных температур между склоном и днищем 0,7?0,8 °С (рис. 1).

Рисунок 1 ? Разность средних ночных температур воздуха (°С) между склоном (ДН - 300 м) и днищем долин и котловин, июнь-июль

Умеренное выхолаживание наблюдается при разности соответствующих температур 2-3 °С и отмечается в долинах низкогорий, а так же в Минусинской и Кузнецкой котловинах.

В замкнутых участках долин с котловинообразным расширением долинах и котловинах с ослабленным воздухообменом отмечено сильное выхолаживание (разность средних ночных температур склон - днище 3-4 °С).

Относительно сильное и крайне сильное ночное выхолаживание днищ характерно для влажных и заболоченных котловин с большой площадью воздухосбора, где разность средних ночных температура между склоном и днищем 6?7 °С (рис. 1).

Увлажнение горной страны крайне неравномерное. К факторам, определяющим выпадение атмосферных осадков, относится адвекция влажной воздушной массы и наличие восходящих движений воздуха на фронтах циклонов и вдоль орографических барьеров.

Вследствие вынужденного подъема воздуха на наветренных склонах, его охлаждения и конденсации влаги, образования частных циклонов, происходит возрастание количества осадков. Наиболее увлажнены наветренные западные районы горной страны ? Кузнецкий Алатау, Западный Алтай, Горная Шория и др., где годовая сумма осадков 1000?1500 мм. Здесь проявляется Западно-Сибирский тип увлажнения. На подветренных склонах и в межгорных котловинах происходит резкое уменьшение осадков ? образуется "барьерная тень", сумма осадков составляет от 200 до 400 мм в год. В засушливых котловинах Юго-Восточного Алтая и Тувы - увлажнение характерное Монгольскому типу климата (на июнь - август приходится свыше 60 % годовой суммы осадком). Зимой над ними находятся гребни Азиатского антициклона, поэтому с ноября по март выпадет не более 20?30 мм осадков.

От широты местности, абсолютной высоты хребтов, экспозиции склонов, увлажненности территории зависит дифференциация ландшафтов Алтае-Саянской горной страны. В зависимости от указанных показателей изменяются типы ландшафтов, среди которых господствуют гляциально-нивальные, альпийско-луговые, горно-таежные, лесостепные и степные.

2. Интегральная оценка эколого-климатических условий ландшафтов горных стран основана на выделении категорий комфортности биоклиматов, учитывающих повторяемость различных типов погод и показатели благоприятности биоклиматических условий.

От степени комфортности биоклиматов ландшафтов зависят условия жизнедеятельности и специфика рекреационного природопользования. Влияние климата на организм человека многогранно. При одних климатических условиях возникают различные заболевания, при других ? климат играет роль лечебного и профилактического фактора.

В основе взаимодействия человека с окружающей средой лежит саморегуляция или гомеостаз. Границы гомеостаза человека для различных параметров погоды могут быть как жесткими, так и подвижными. Они изменяются в зависимости от индивидуальных особенностей человека, климатических, сезонных географических условий. При неблагоприятной погоде у здоровых людей ухудшается самочувствие, у больных появляются патологические реакции (Куликов, 2000). Комфортная среда ? это условие оптимального психофизического состояния человека.

Благодаря терморегуляции организма при повышении температуры воздуха ? увеличиваются теплопотери, при понижении ? теплоотдача уменьшается, что достигается регуляцией кровообращения в тканях. Ветер усиливает теплоотдачу организма. Влажность воздуха влияет на организм в сочетании с другими метеорологическими факторами, усиливая их воздействие. Продолжительные облачные погоды нарушают биологический ритм организма.

В настоящее время в биоклиматологии наряду с показателями однозначного эффекта разработано множество классификаций, позволяющих рассматривать климат через режим погод (Федоров, 1925; Чубуков, 1948; Кандрор, 1974; Данилова, 1988; Русанов, 1973, 2004; и др.).

Автор, в качестве основных показателей биоклиматов ландшафтов, использует классы погоды момента (рис.2), выделенные в соответствии с методикой В.И. Русанова (1973, 2004), которая наиболее полно отвечает требованиям, предъявляемым к биоклиматической оценке изучаемой территории, учитывает температуру и влажность воздуха, нижнюю облачность и скорость ветра.

Использованы данные метеорологических станций за период 1976?2005 годов. Классы погоды выделены с учетом степени функционального напряжения систем терморегуляции и преобладающего теплоощущения.

Для интегральной оценки биоклиматов ландшафтов классы погод объединены в группы погод, вызывающих различную степень напряжения систем терморегуляции организма человека: с благоприятной погодой, относительно благоприятной, неблагоприятной, крайне неблагоприятной.

Благоприятные погоды соответствуют наиболее оптимальным условиям климатотерапии, рекреации и труда на открытом воздухе. Они включают при положительных температурах - II, III, IV классы погод; при отрицательных температурах - VI, VIII, IX. Напряжение систем терморегуляции при благоприятных погодах изменяется от минимального до слабого. Относительно благоприятные погоды представлены ? при положительных температурах ? V классом, при отрицательных ? X классом, вызывающими среднее напряжение систем терморегуляции. К неблагоприятным погодам относятся при положительных температурах погоды I и VI классов, при отрицательных - XI. Эти погоды вызывают сильную степень напряжения систем терморегуляции организма. К экстремальным или крайне неблагоприятным погодам относятся погоды VII и XII классов, которые вызывают чрезмерное напряжение систем терморегуляции организма человека.

Показателем благоприятности биоклиматических условий (ПББКУ) является коэффициент, представляющий отношение повторяемости благоприятных для организма человека погод к общему числу дней в периоде - месяце, сезоне (Сухова, Русанов, 2004).



Рисунок 2 ? Структура климата в классах погоды момента

В качестве критериев степени комфортности биоклиматов ландшафтов приняты: дефицит тепла в организме человека в июле, условная температура января, величина атмосферного давления, ПББКУ в январе и июле (табл. 2). На основании указанных показателей определены категории комфортности биоклиматов ландшафтов: экстремальный, остро дискомфортный, дискомфортный, умеренно дискомфортный, умеренно комфортный, комфортный биоклимат.

Таблица 2 ? Категории комфортности биоклиматов

Категории комфортности	Дефицит тепла в организме человека, Вт/м 2 (июль)	Атмосферное давление, ГПа	Условная температура °С, 13 ч. январь,	Показатель благоприятности биоклиматических условий (ПББКУ)
				январь	июль
экстремальный	менее ?677	менее 800	ниже ?30	менее 0,20	менее 0,10
остро дискомфортный	?489 … ?677	800 ? 867	?25…?30	00,2?0,30	0,10-0,30
дискомфортный	?384 … ?489	867 - 907	?20…?25	0,30?0,40	0,30-0,50
умеренно дискомфортный	?279 … ?384	907 - 933	?15…?20	0,40?0,50	0,50-0,60
умеренно комфортный	?209 … ?279	933 - 960	?14…?18	0,50?0,60	0,60-0,70
комфортный	?139… ?209	960 -1000	?12…?14	более 0,60	более 0,70

В высокогорьях происходят большие изменения в климатических условиях. Интенсивность биологически активной УФ радиации возрастает в 3?4 раза по сравнению с равниной (Келлер, 1993). Воздух становится разреженным ? уменьшается атмосферное давление и температура, происходит усиление ветра. Из-за постоянного ветра восприятие организмом холода усиливается, поэтому условная температура составляет -26; -30 °С (табл.3).

Зимой преобладает очень суровая погода, летом погода VI кл., а погоды I?III кл. отсутствуют. На высокогорных водоразделах в течение года число дней, с погодой, вызывающей слабое напряжение систем терморегуляции организма от 45 до 65, неблагоприятной от 115 до 150, крайне неблагоприятной от 60 до 70, ПББКУ от 0,12 до 0,18. Крайняя суровость и явление гипоксии определяют экстремальность биоклиматов высокогорий (рис.3).

В пределах одного высотного ландшафтного пояса биоклимат изменяется в соответствии с широтой и влиянием общециркуляционных процессов.

Таблица 3 ? Оценка биоклиматов ландшафтов для жизнедеятельности человека

Показатели	Типы ландшафтов
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
H*, м	выше 1800	1400? 1800	1000? 1400	500? 1000	300? 500	200? 600	300? 800	300? 1300	500? 1000	1500?2000
Р*, гПа	800 и ниже	800? 860	860? 900	900? 950	960? 1000	950?1000	900?1000	900? 1000	900? 950	800?950
t*, °С, январь	?16…?20	?16… ?20	?15… ?17	?15…?20	?7… ?14	?18… ?20	?17…?18	?15…?24	?30…?33	?28…?30
ТУ*, °С	?26…?30	?25… ?27	?20… ?22	?21…?25	?9… ?16	?22… ?24	?18…?23	?17…?26	?31…?34	?31…?32
t*, °С, июль	6?9	10?11	12?14	14?17	18?20	16?17	19?20	13?20	19?20	13?14
НЭЭТ*, °С июль	3?5	6?7	8?10	13?15	16?18	13?14	15?16	11?18	17?18	10?12
?t > 10°С*	?	300? 1000	1000? 1300	1400? 1700	1800? 2200	1550? 1650	1700? 1900	1100? 2000	1800? 2000	1000? 1100
ПБП, дни	?	0?50	50?80	50? 100	110? 0	85?90	95? 105	60-110	90-110	60-65
S*, баллы	более 6	4?5	3?4	2?4	1?2	3?4	2?3	2-4	5-6	5-6
R*, мм	300? 1500	300? 1500	500? 1000	500? 1000	450? 700	400? 500	350? 450	250? 400	200? 300	100? 150
V*, м/сек	6?8	5?6	3?4	2?3	3?4	4?5	2?3	2?4	0,5?2	0,5?1,5
ПБ*, дни	40?50	50? 100	100? 150	130? 210	210? 230	140? 160	190? 200	150? 190	150? 155	95 ? 100
ПББКУ (XI-III)	менее 0,20	0,20? 0,30	0,30? 0,40	0,50? 0,65	0,70? 0,75	0,35? 0,40	0,50? 0,60	0,30? 0,50	0,18? 0,20	0,18? 0,20
ПББКУ (IV-X)	менее 0,20	0,20? 0,30	0,30? 0,40	0,40-0,60	0,70? 0,75	0,50?0,55	0,60? 0,70	0,35-0,80	0,70-0,80	0,40-0,45
Категория комфортности биоклимата	экстрем.	остро дискомф.	дискомф.	ум. дискомф. и прекомф.	комфорт.	зимой дискомф., летом ум. диском..	зимой прекомф., летом комф.	зимой дискомф. и ум. диском, летом -дискомф. до комф.	зимой остро дискомф., летом комфорт., прекомф.	зимой остро дискомф., летом дискомф.

Примечание: Типы ландшафтов: 1 - высокогорные альпийско-тундрово-гляциально-нивальные, 2 ? среднегорные альпийско-таёжные, 3 ? среднегорные типично-таёжные, 4 ? низкогорные лесные, 5 ? низкогорные лесостепные горно-долинные, 6 ? межгорно-котловинные лесостепные (северные), 7 ? межгорно-котловинные лесостепные (южные), 8 ? межгорно-котловинные степные, 9 ? межгорно-котловинные сухостепные, 10 ? межгорно-котловинные полупустынные. Показатели: H - высота над уровнем моря; Р -атмосферное давление; t ? средняя месячная температура воздуха, НЭЭТ ? нормально-эквивалентно-эффективная температура, ?t > 10°С ? сумма температур выше 10 °С, ПБП ? продолжительность безморозного периода, S ? индекс жесткости Бодмана, R ? средняя годовая сумма атмосферных осадков, V ? средняя. годовая скорость ветра, ПБ ? число дней с погодой благоприятной для организма человека.

Рисунок 3 ? Биоклиматическая типизация ландшафтов на примере Российского Алтая

К легенде (рис. 3): Преобладающие категории комфортности биоклимата: 1 - зимой экстремальный, летом крайне дискомфортный; 2 ? зимой остро дискомфортный, летом умеренно дискомфортный; 3 ? зимой умеренно дискомфортный, летом дискомфортный; 4 зимой остро дискомфортный, летом дискомфортный; 5 ? зимой дискомфортный, летом умеренно дискомфортный; 6 ? зимой умеренно дискомфортный, летом прекомфортный; 7 ?.зимой прекомфортный, летом комфортный.

Зимой в лесных низкогорьях Западного и Северо-Восточного Алтая повторяемость мягкой (VIII кл.) и умеренно суровой (IX кл.) погоды более 100 дней, в Горной Шории около 70 дней, в Кузнецком Алатау около 60 дней. Соответственно изменяется и величина ПББКУ от 0.40?0.45 до 0.70?0.75. Биоклимат зимы в лесных низкогорьях Кузнецкого Алатау умеренно дискомфортный, на Алтае умеренно комфортный и комфортный.

Летом с широтой значительно изменяется приток лучистой энергии Солнца. В лесном низкогорье средняя температура июля на севере около 14 °С, на юге 17?17,5 °С, НЭЭТ изменяется от 13 до 15 °С, сумма температур выше 10 °С в южном направлении возрастает от 1400 °С до 1700 °С. Число дней с погодой жаркой (II кл.) и комфортной (III кл.) с июня по август находится в пределах от 50?55 до 65?70. Повторяемость холодной погоды (V кл.), вызывающей среднее напряжение систем терморегуляции, от 5?7 до 15?20. За летний период величина ПББКУ в лесном низкогорье Кузнецкого Алатау 0,55?0,60, на Алтае 0,65?0,70.

В течение года в лесном низкогорье повторяемость погоды благоприятной для организма человека находится в пределах от 150?180 до 200?215 дней.

В таежном среднегорье с высотой понижается атмосферное давление, возрастают количество атмосферных осадков, высота снежного покрова, облачность, скорость ветра. Зимой с высотой нарастает повторяемость суровой и очень суровой погоды. Близ верхней границы леса повторяемость очень суровой погоды возрастает до 30?40 %. Средняя температура января составляет от ?15 до ?18 °С, однако условная температура понижается от ?20 до ?27 °С. Индекс жесткости Бодмана составляет 4?5 баллов.

В течение зимы число дней с погодой благоприятной для организма человека в среднегорно-таежной зоне убывает от 60?70 до 30?40, величина ПББКУ уменьшается от 0.40?0.45 до 0.20?0.25.

Летом в ясную погоду вертикальный температурный градиент обычно более 0,6 °С на 100 м высоты. На высоте 1000 м средняя температура июля 13?14 °С, НЭЭТ 8?10 °С, сумма температур выше 10 °С ? 1000?1400 °С, продолжительность безморозного периода 50?80 дней.

Близ верхней границы леса средняя температура июля 10?11 °С, НЭЭТ 6?7 °С, сумма температур выше 10 °С ? от 300 до 700 °С, безморозный период короткий, нередко прерывается заморозками.

Для среднегорных лесных ландшафтов погоды I и II кл. не характерны. Повторяемость погоды комфортной (III кл.), прохладной (IV кл.) от 50 до 30 дней. Резко холодная погода (VI кл.) наблюдается 20?30 дней. Величина ПББКУ с высотой уменьшается от 0,50?0,55 до 0,20?0,30.

В среднем за год число дней, вызывающих минимальное напряжение систем терморегуляции, с высотой уменьшается от 120?130 до 50?80 дней. Биоклимат среднегорно-таежной зоны близ верхней границы леса остро дискомфортный.

Межгорные котловины занимают 12 % площади горной страны. Это районы наибольшего заселения, поэтому оценка биоклиматов их ландшафтов для жизнедеятельности человека имеет особую важность. Основными ландшафтами являются межгорно-котловинные лесостепные, степные, полупустынные. Наиболее характерны лесостепи для Верхне-Чулымской, Кузнецкой, южной и восточной части Минусинской котловин, которые характеризуется бореальным климатом, с частой повторяемостью циклонов, повышенной скоростью ветра.

Зимой господствует суровая погода, повторяемость которой 80?90 дней. Средняя температура января ?18…?20 °С. Индекс жесткости Бодмана 3?4 балла. Погода, вызывающая минимальное напряжение систем терморегуляции (VIII и IX кл.) составляет 50?60 дней. ПББКУ 0,35?0,40.

Лето прохладное с высокой повторяемостью облачной погоды, средняя температура июля 17?17,5 °С, сумма температур выше 10 °С ? 1550?1650 °С.

Погода благоприятная для организма человека ? жаркая (II кл.), комфортная (III кл.) и прохладная (IV кл.) в среднем составляет 50?55 дней, резко холодная (VI кл.) 7?9 дней. ПББКУ лета от 0,54 до 0,60.

Таким образом, биоклимат лесостепных ландшафтов северных котловин зимой дискомфортный, летом умеренно дискомфортный, на юге Кузнецкой и Верхне-Чулымской котловин ? прекомфортный. Средняя годовая повторяемость благоприятной для организма человека погоды 120?130 дней.

В южной лесостепи Минусинской котловины климат теплее. Зимой большую повторяемость имеет погода мягкая (VIII кл.) и умеренно суровая (IX кл.), что составляет около 60 %.

Летом около 70 дней составляет погода, вызывающая минимальное напряжение систем терморегуляции с высокой повторяемостью комфортной погоды. Биоклимат оценивается и зимой и летом, как прекомфортный (табл. 3).

Межгорно-котловинные степные ландшафты характерны для Центрального, Южного Алтая и Саян. Зимой биоклимат этих территорий формируется при значительном влиянии Азиатского антициклона, который предопределяет господство ясной, безветренной погоды, наличие мощного инверсионного слоя, сильного радиационного выхолаживания воздуха на днище котловин. Средняя температура января изменяется от ?14,8 °С в Чингистай-Катонской котловине, где высокая повторяемость фёнов, до ?32,1 °С в Чуйской котловине, поэтому биоклиматические условия зимы неоднородны.

В течение зимы повторяемость погоды благоприятной для организма человека в степных котловинах Алтая от 65 до 80 дней, в Минусинской котловине 80?90 дней.

Летом жаркие погоды для среднегорных степных котловин не характерны. Комфортная и прохладная погода составляет 40?50 дней, холодная погода (VI кл.) от 10 до 20 дней, что говорит об умеренной комфортности биоклиматов Алтая.

В западной части Минусинской котловины жаркая, комфортная и прохладная погода (II?IV кл.) 70?80 дней, 5?7 дней бывает погода душная, поэтому биоклимат степных ландшафтов котловины летом определяется как комфортный.

Сухостепные ландшафты характерны для южных котловин горной страны ? Тувинских, Тункинской. Расположение котловин вблизи от центра Азиатского антициклона определяет очень суровую малоснежную зиму с ясной, безветренной погодой. Индекс жесткости Бодмана 5?6 баллов. Умеренно-суровая погода (IX кл.) наблюдается только в начале и в конце зимы. С декабря по февраль погода суровая и очень суровая.

В течение зимы число дней с погодой, вызывающей минимальное напряжение систем терморегуляции 25?30, величина ПББКУ 0,18?0,20. Биоклимат зимы остро дискомфортный.

Летом преобладает антициклональная погода. Большой приток солнечной радиации и незначительные затраты тепла на испарение сопровождаются сильным прогреванием воздуха. Средняя температура июля 19?20 °С, сумма температур выше 10 °С составляет 1800?2000 °С. Повторяемость жаркой и комфортной погоды (II и III кл.) около 70 %, величина ПББКУ 0,70?0,80. Следовательно, летом биоклимат низкогорных межгорно-котловинных сухостепных ландшафтов юга горной страны комфортный.

Полупустынные ландшафты характерны для высокогорных котловин Юго-Восточного Алтая. Котловины высокими хребтами защищены от влажных воздушных масс, что определяет аридность климата. Годовая сумма осадков 100?150 мм.

Биоклимат зимы в этих котловинах аналогичен Тувинским котловинам. Вследствие большой гипсометрической приподнятости днищ котловин лето прохладное. Средняя температура июля 13?14 °С, сумма температур выше 10 °С 1100?1150 °С. За летний период повторяемость комфортной и прохладной погоды (III и IV кл.) 35?37 дней. ПББКУ 0,40?0,42, что говорит о дискомфортности биоклимата.

Наиболее оптимальные биоклиматические условия для жизнедеятельности и рекреационного природопользования в низкогорных горно-долинных лесостепных и озерно-котловинных ландшафтах Западного и Северного Алтая, в предгорных и низкогорных ландшафтах Западного Саяна.

Зимой для данной территории характерны фёны, которые положительно влияют на мезоклиматы. Средняя температура января в долинах рек от ?10 до ?14 °С, в котловине Телецкого озера от ?7 до ?9 °С. Жесткость биоклимата по Бодману 1?2 балла, что соответствует мягкой зиме, в отдельные годы ? мало суровой. Повторяемость погоды благоприятной для организма человека 115?120 дней, погоды очень суровой (XI кл.) почти не наблюдается. ПББКУ 0,75?0,80.

Летом комфортная погода (III кл.) составляет 35?40 %, жаркая (II кл.) 20?25 %. Очень жаркая сухая и очень жаркая влажная (I и VII кл.) 6?8 дней. Средняя температура июля 18?20 °С, сумма температур выше 10 °С ? 1900?2000 °С, продолжительность безморозного периода 120?130 дней. В течение года средняя повторяемость погоды, вызывающей минимальное напряжение систем терморегуляции 220?230 (табл. 3). Следовательно как зимой, так и летом биоклимат низкогорных лесостепных ландшафтов Западного, Северного Алтая и Западного Саяна комфортный.

В результате установлено, что высокогорным альпийско-тундрово-гляциально-нивальным ландшафтам, которые по данным Г.С. Самойловой (1990) занимают 21 % территории горной страны, присущ экстремальный биоклимат.

В среднегорных и низкогорных лесных ландшафтах с увеличением высоты прекомфортность и умеренная дискомфортность биоклимата переходит в острую дискомфортность.

Для межгорно-котловинных ландшафтов характерны сезонные различия в степени комфортности их биоклиматов. На севере территории, где высока повторяемостью циклонов, биоклиматы межгорно-котловинных ландшафтов зимой дискомфортные, летом преимущественно умеренно дискомфортные. В южных низкогорных межгорно-котловинных ландшафтах с антициклональным климатом, биоклиматы зимой остро дискомфортные, летом комфортные; в среднегорных ? летом умеренно-дискомфортные и дискомфортные, зимой дискомфортные.

Таким образом, в силу влияния рельефа и особенностей общециркуляционных процессов на формирование макро- и мезоклиматов, биоклиматы ландшафтов горной страны характеризуются крайним разнообразием ? от экстремальных до комфортных.

3. Биоклиматические условия горных территорий являются важнейшим фактором жизнедеятельности человека, эффективности и направленности хозяйственной деятельности, в том числе специфики рекреационного природопользования.

Населённые пункты Алтае-Саянской горной страны в основном сосредоточены в межгорных котловинах, и лишь небольшая часть населения проживает в долинах низкогорий. Биоклиматические условия жизнедеятельности неоднородны в различных районах заселения. При комфортных метеорологических условиях люди сохраняют высокую мобильность и работоспособность.

Однако зимой биоклиматы большинства котловин дискомфортные. В зависимости от местных условий климатообразования степень дискомфортности изменяется от умеренно дискомфортной до остро дискомфортной и возводится в ранг объективных и неустранимых природно-географических явлений.

Очень суровые морозы вызывают перенапряжение систем терморегуляции организма человека и представляют угрозу для здоровья. Даже при соблюдении мер предосторожности такая погода повышает вероятность простудных заболеваний и обострения хронических. Теплопотери с относительно небольшой поверхности дыхательных путей приводят к переохлаждению организма, к нарушению терморегуляции, к заболеванию верхних дыхательных путей и легких, а так же облегчают проникновение патогенной микрофлоры через защитный барьер верхних дыхательных путей (Кандрор, 1968). По выражению В.П. Казначеева (1983) своеобразной "платой за адаптацию" к очень суровым условиям выступает повышение заболеваемости, травматизма, снижение продолжительности жизни населения. В связи с этим режим труда на открытом воздухе должен быть четко регламентирован в зависимости от влияния погодных условий на организм человека.

Так, нерабочим днем считается день с температурой ниже ?45 °С, при штиле, или при любой отрицательной температуре, если скорость ветра более 15 м/сек. Днем с перерывами для обогрева при штиле считается день с температурой от ?35 до ?45 °С. В соответствии с классификацией погоды момента В.И. Русанова (1973, 2004) работа на открытом воздухе отменяется при крайне суровой погоде (XII кл.), предоставляются перерывы для обогрева через 1 час на 10?15 мин. при очень суровой погоде (XI кл.).

При других классах зимней погоды напряжение систем терморегуляции организма изменяется от минимального до среднего.

Крайне суровая погода, когда работа на открытом воздухе невозможна, наиболее характерна для котловин Юго-Восточного Алтая, Тувы, Восточного Саяна, где в течение зимы в среднем отменяются работы на открытом воздухе от 13 до 15 дней. Нерабочими бывают в Кузнецкой и Верхне-Енисейской котловинах 6?7 дней, в котловинах Центрального Алтая 2?3 дня, в Минусинской котловине 1?2 дня. Повторяемость дней с перерывом для обогрева в различных котловинах от 10?15 до 45?50.

В районах подверженных влиянию очень сильных морозов возрастает потребность населения в теплой одежде, в топливе, калорийном питании, в домах с повышенной теплоизоляцией. С ростом дискомфортности климата зимой происходит снижение эффективности производства работ на открытом воздухе. Длительная и суровая зима обуславливает появление и развитие целого ряда природных явлений дополнительно осложняющих и удорожающих все виды хозяйственной деятельности.

С возрастанием дискомфортности биоклиматов происходит параллельное возрастание издержек производства. По расчетам сотрудников ИГ СО РАН Л.Б. Башалхановой и др. (2002) издержки производства при работе на открытом воздухе зимой при благоприятном биоклимате составляет 100 %, при остро дискомфортном 350 %, при жестко дискомфортном более 800 %. Активизация внутренних источников существования зависит от уровня дискомфортности климата и его ресурсов. Обеспечение жизнедеятельности людей требует затрат пропорционально суровости климатических условий, что существенно сказывается на эффективности производства и транспорта.

Сезонный характер хозяйственной деятельности ограничивает или исключает саму возможность функционирования многих отраслей и производств. Во многих котловинах малоэффективно или невозможно заниматься растениеводством из-за дефицита тепла или влаги.

Таким образом, высокая степень дискомфортности биоклимата котловин сопровождается не только повышенной заболеваемостью населения, но и значительно ухудшает экологические условия жизни, а так же способствует росту затрат для обеспечения нормальной жизнедеятельности населения.

Во всех котловинах, освоенных в хозяйственном отношении, наблюдается низкий природно-экологического потенциал. В районах добычи минерально-сырьевых ресурсов интенсивному воздействию подвергаются все природные компоненты геосистем и формируются так называемые техногенные ландшафты.

Важнейшим показателем экологического неблагополучия районов проживания населения является загрязнение атмосферы. Котловинный характер рельефа с ослабленным воздухообменом способствует загрязнению атмосферы. Мощные орографические инверсии препятствуют выносу воздуха от источников загрязнения.

Расчеты показали, что потенциал самоочищения атмосферы (КМ) высокий лишь на водоразделах высокогорий (рис. 4).

Рисунок 4 ? Метеорологический потенциал самоочищения атмосферы

Крайне неблагоприятные метеорологические условия для рассеивания вредных примесей в воздушном бассейне межгорных котловин в зимние месяцы, когда горная страна находится под влиянием Азиатского антициклона. В этот период повторяемость приземных инверсий в котловинах Тувы и Юго-Восточного Алтая около 90 %. Особенно низкий метеорологический потенциал самоочищения атмосферы в Зыряновской, Чуйской, Тувинской котловинах (рис. 4). В лучшем положении находятся долины и котловины с высокой повторяемостью фёнов (долина Катуни, Телецкого озера, Чингистай-Катонская котловина и др.). Если зимой в Зыряновской котловине КМ - 6,7, в Чуйской - 6,1, Тувинской - 5,9, то в Чингистай-Катонской - 0,8.

...