Лекция 11. Экологическая биоклиматология
Объект исследования экологической биоклиматологии – система «индивидуумсреда».
Физические явления, происходящие в атмосфере и представляющие собой результат взаимодействия космосферы, атмосферы и земной поверхности (поверхности почвы, воды, растений) представляют собой объект исследования метеорологогии и климатологии.
Предмет изучения метеорологии – физическое состояние атмосферы в определённом месте и времени. Это состояние называют погодными условиями.
Погода – физическое состояние атмосферы в рассматриваемом месте в определённый момент или за ограниченный промежуток времени (сутки, месяц).
Кфизическим метеорологическим факторам относятся:
•Температура и влажность воздуха,
•Атмосферное давление,
•Облачность,
•Осадки,
•Ветер.
Погода характеризуется комплексом метеорологических и гелиофизических элементов и явлений:
•Температура;
•Влажность;
•Атмосферное давление;
•Скорость движения воздуха;
•Облачность, осадки,
•Вариации ГМП;
•Солнечная радиация.
Виды излучения:
•Прямое излучение Солнца (содержит весь солнечный спектр, достигающий земной поверхности). Его процентный состав зависит от проницаемости атмосферы для солнечной радиации. Проницаемость, в свою очередь, связана с геомагнитной обстановкой, состоянием озоносферы, составом атмосферы;
•Рассеянное излучение (характерен сдвиг в сторону УФ-спектра);
•Отражённое излучение (ИК). Его величина зависит от характеристики отражаемой поверхности.
Излучение поверхности земли: всё излучение, поглощённое землёй, превращается в тепловую энергию. Значительная её часть в виде ИК-излучения поглощается в нижнем слое тропосферы водой, углекислым газом, озоном и др. Это поглощение ведёт к нагреванию внутренних слоёв атмосферы, называемому парниковым эффектом. Парниковый эффект повышает среднюю температуру планеты, смягчает различия между дневными и ночными температурами. Парниковый эффект наблюдается не только на Земле, но и на других планетах с плотными атмосферами, например, таких как Венера.
Различают погоду момента и погоду суток. Погода суток связана с суточной периодичностью, а во внеполярных оайонах с радиационным режимом. Погода момента уточняет представления об изменении метеоэлементов в течение суток. Изучение характера изменений погоды за многолетний период даёт возможность составить их классификацию.
117
Климатология изучает вопросы климатообразования, описания и классификации климатов земного шара, антропогенные влияния на климат. Систематическое описание климатов Земли и формирование климатологии как самостоятельной области згагия относится к 19 веку.
Климат (от греч. Klima – наклон, т.е. наклон земной поверхности к солнечным лучам) - многолетний статистический режим погоды, одна из основных географических характеристик местности.
Климатические факторы - условия, определяющие климат местности:
•географическая широта, определяющая зональность и сезонность поступления солнечной радиации на земную поверхность;
•высота над уровнем моря, от которой зависит высотная поясность;
•распределение суши и моря, сказывающееся в неравномерности нагревания земной поверхности;
•близость местности к морскому побережью;
•наличие крупных водоёмов;
•рельеф суши, благоприятствующий или препятствующий движению воздушных масс;
•океанические течения;
•наличие снега и льда;
•характер подстилающей поверхности: лес, степь, обнаженные горные породы и т.п.
Основные особенности климата определяются:
•Поступлением солнечной радиации (приход-расход, т.е. баланс солнечного тепла;
•Процессами циркуляции воздушных масс;
•Характером подстилающей поверхности.
Процессы циркуляции в атсосфере возникают:
•благодаря различию в нагревании земной поверхности в различных щиротах, а также континентов и океанов;
•в результате разницы температур в верхних и нижних слоях тропосферы;
•вращение Земли отклоняет воздушные потоки.
Воздушные массы представляют собой огромные части нижнего слоя атмосферы (тропосферы) протяжённостью в несколько тысяч км и обладающие однородными свойствами.
Среди основных воздушных масс выделяют:
•арктический воздух;
•воздух умеренных широт;
•тропический;
•экваториальный.
Все эти воздушные массы подразделяются на:
•морской воздух;
•континентальный.
Врезультате перемещения воздушных масс тот или иной район земного шара оказывается под влиянием то тёплых, то холодных воздушных потоков. Это ведт к резким периолическим изменениям погод.
Воздушные массы при перемещении взаимодействуют между собой. Границы разделов воздушных масс называются фронтами. В этих местах наблюдаются наиболее выраженные изменения погоды, резко влияющие на организм.
Различают следующие фронты:
•арктический;
•полярный;
•тропический.
118
Выделяют также:
•холодные;
•тёплые;
•окклюзии.
Вследствие неоднородности нарева земной поверхности на значительных географических территориях формируются относительно тёплые и холодные воздушные массы. Это приводит к состоянию неустойчивого равновесия в тропосфере. При этом холодная воздушная масса стремиться занять более низкие слои в тропосфере, а тёплая – более высокие. Вдоль пространственной границы воздушных масс отмечается упорядоченное восходящее движение тёплого воздуха над холодным. Холодный воздух клинообразно подтекает под тёплый. При этом уменьшается наклон граничной поверхности, что ведёт к возникновению волнообразного движения.
На участках атмосферного фронта, зде соседствуют наиболее термоконтрастные воздушные массы, упорядоченное волновое движение переходит в неупорядоченное вихревое. В центре такого вихря образуется область с пониженным давлением (циклон). В эту область устремляются воздушные потоки с периферии. При этом устремляющиеся потоки от клоняютя силой вращения Земли в Северном полушарии вправо (против часовой стрелки), а в Южном – влево.
Часть фронта, перемещающегося в сторону холодного воздуха, называют тёплым фронтом, в сторону тёплого воздуха, - холодным фронтом. Фронт окклюзии – сложный комплексный фронт, образовавщийся путём смыкания холодного и тёплого фронтов. При прохождении фронта окклюзии погода характеризуется признаками тёплого или холодного фронта в ослабленной степени.
С фронтальной деятельностью связаны: резкая межсуточная периодичность изменчивость температур, а также преобладание пасмурных и дождливых дней. Во время прохождения циклонов наблюдаются скачкообразные изменения не только отдельных метеорологических элементов, но и погоды в целом. При этом меняются и электрические свойства атмосферы. При этом, электрические импульсы, распространяясь со скоростью света, являются сигналами приближающегося изменения погод.
Существуют также области с повышенным давлением – антициклоны. Они характиризуются условиями, исключающими возможность образования фронтальных зон. Кроме того, они ограничивают развитие циклонов на периферии. Воздух движется спиралеобразно от центра к периферии по часовой стрелке в Северном полушарии. Центральная часть ан-
тициклона характеризуется малооблачной погодой со слабым ветром, интенсивным охлаждением зимой и перегреванием летом.
Климат также связан с особенностями земной поверхности. Например, в тёплое время года разница температур обширной водной поверхности и суши способствует циркуляции воздуха с суточной периодичностью. Так, днём ветер бриз дует с водной поверхности, ночью
– с берега. Это характерно для приморских районов. В условиях горного рельефа береговой полосы воздушные потоки усиливаются системой горно-долинных ветров. Эти ветры днём дуют из долин в горы, ночью – с гор в долины.
Влияние климата на организм – это результат влияния отдельных погод.
На организм оказывает влияние:
•Погода в целом;
•Отдельные метеорологические компонены (их воздействие может быть ведущим).
Медицинская климатология (биоклиматология человека) – прикладной раздел клима-
тологии и медицины, изучающий влияние климато-погодных факторов на организм человека и методы их использования в лечебно-диагностических целях.
Разделы медицинской климатологии:
1. Климатофизиология – изучает:
119
•Влияние на организм климатопогодных факторов в привычном для человека климате;
•Акклиматизацию при смене климатических районов;
•Влияние сезонов и других циклических изменений погоды на биоритмы.
2.Климатопатология – изучает связь различных патологических реакций организма с климатопогодными факторами.
3.Климатопрофилактика.
4.Климатотерапия – изучают применение климатических факторов в профилактических и лечебных целях.
Медицинская биометерология изучает влияние погоды на смертность, а также на течение болезней.
Существует классификация погод – подразделение погод на классы по характеру атмосферной циркуляции или по значениям выбранного комплекса метеорологических элементов, характеризующих погоду.
Классификация погод (по Е.Е.Фёдорову –Л.А. Чубунову) (всего 16):
Безморозные погоды
I.Солнечная, очень жаркая и очень сухая;
II.Солнечная, жаркая и сухая;
III. Солнечная, умеренно влажнвя и влажная;
IV. Облачная днём и малооблачная ночью;
V. Солнечная, умеренно влажная погода с оюлачностью днём;
VI. Пасмурная погода без осадков;
VII. Дождливая (пасмурная с осадками);
XVI Очень жаркая и очень влажная
Погоды с переходом температуры воздуха через 0 С.
VIII. Облачная днём (переход через 0 С в облачную погоду);
IX. Солнечная (переход через 0 при Солнце)
Морозные погоды
X. Слабо морозная;
XI. Умеренно морозная;
XII. Значительно морозная; XIII. Сильно морозная; XIV. Жестоко морозная; XV. Крайне морозная.
Для медицинской оценки погод важное значение имеет учёт:
•Гелиофизических факторов;
•Степень контрастности изменения погод 2-х соседних суток;
•Выделение душных погод в тёплый период и суровых в холодное;
•Парцтальное давление кислорода в воздухе;
•УФ-режим;
•Ионизация воздуха (электрическое состояние атмосферы);
•Скорость ветра;
•Тип климата (морской, континентальный, горный, полярный); Свои особенности, влияющие на здоровье, имеют:
•Микроклимат города;
•Микроклимат производственных помещений;
•Микроклимат жилища.
120
При оценке влияния погоды и климата исходят, прежде всего, из характеристикиего теплообмена.
Выделяют:
•Комфортную погоду (благоприятную);
•Субкомфортную (относительно благоприятную);
•Дискомортную (неблагоприятную).
Благоприятная группа погод - ровный ход основных метеоэлементов при устойчивости воздушных масс и отсутствии фронтальной активности;
• Межсуточная |
изменчивость атмосферного давления не более 4 мбар/сутки |
(3 мм.рт.ст.), |
температуры воздуха не более 2 с, скорости ветра днём не более |
3м/сек;
•Относительная влажность 55-85%;
•Индекс интенсивности магнитного поля (ИЭМП) малой активности (до 50 импульсов в сутки с напряжённостью поля от 0,3в/м при измерении на частоте 12 кГц и интегральной полосе пропускания 500 Гц);
•Амплитуда суточного изменения гелмагнитного поля (ГМП) в пределах 50 гамм (малая степень);
•Малая солнечная активность (СА).
Вэту группу входят: II, III, IV, V, IX, X, XI классы погод. Благоприятная группа поод обычно хорошо переносится больными. При II классе во избежание перезревания целесообразно солнечные ванны, ЛФК, спортивные мероприятия проводить в утренние часы и во 2-й половине дня.
Относительно благоприятная группа погод характеризуется изменением ровного хо-
да метеоэлементов с прохождением нерезко выраженных фронтов со скоростью до 35-40 км.
•Межсуточная изменьчивость атмосферного давления 5-8 мбар/сутки (3-6 мм.рт.ст), температуры воздуха 3-4 градуса С;
•Относительная влажность менее 55% или более 85%;
•Скорость ветра более 4 м/сек; активность ИЭМП средней степени (50-300 импульсов за сутки);
•Изменчивость ГМП 50-90 гамм;
•СА средней степени.
Вотносительно благоприятную группу погод входят: I, VI, VIII, XII классы; погоды благоприятной группы, но со скоростью ветра более 4 м/сек, дующим продолжительное время (12 часов и более); погоды с небольшими осадками.
Эта группа погод хорошо переносится здоровыми и многими больными. Но у ряда больных могут быть метеопатические реакции.
Физические нагрузки и загорания показаны утром и во 2-й половине дня. Необходимы мероприятия ро профилактике перегревания и нарушения водно-солевого обмена (переохлаждения при XII).
Неблагоприятная группа погод характеризуется резким изменением метеоэлементов, выраженной циклонической активностью:
•Межсуточные изменения атмосферного давления более 8 мбар/сутки (6 мм.рт.ст.), температуры воздуха более 4°С;
•ИЭМП м.б. более 300 импульсов в сутки;
•Амплидуда суточного изменения ГМП от 100 и более гамм для местностей в зоне 40-50 градусов северной широты.
В группу неблагоприятных погод входят: VII, XVI, XIII, XIV, XV классы, а также погоды относительно благоприятной группы, но сопровождающиеся сильным ветром (более 9 м/сек), а также с грозой, туманом, градом, метелью, пылевой бурей и другими грозными явлениями природы. Неблагоприятная группа погод вызывает у мнозих больных метеочувствительных людей метеопатические реакции.
121