Курсовая работа (т): Биоклиматическая характеристика Богородицкого - Фенино

Рис. 1.8. Значения потенциала самоочищения атмосферы в Б.- Фенино в августе за период 2005 - 2010 гг.

В августе также во все представленных годах, коэффициент самоочищения атмосферы является комфортным (рис.1.8).

Рис. 1.9. Значения потенциала самоочищения атмосферы в Б.- Фенино в сентябре за период 2005 - 2010 гг.

Сентябрь 2009 года является неблагоприятным для рассеивания примесей, потенциал самоочищения атмосферы здесь достигает критической отметки - 7,0. Это связано с тем, что не было дней с большой скоростью ветра. А в 2010 году, наоборот, были комфортные условия для рассеивания примесей (рис. 1.9).

Рис. 1.10. Значения потенциала самоочищения атмосферы в Б.- Фенино в октябре за период 2005 - 2010 гг.

В октябре 2006 года были наиболее неблагоприятные условия для рассеивания примесей, и коэффициент самоочищения равен 2,15, это следствие большой влажности и маленькой скорости ветра.

Наименьший показатель Км в 2009 году, он составил 0,92- субкомфортные условия (рис. 1.10).

Рис. 1.11. Значения потенциала самоочищения атмосферы в Б.- Фенино в ноябре за период 2005 - 2010 гг.

В ноябре 2010 года наблюдаются дискомфортные условия, коэффициент самоочищения атмосферы достиг 2,8, это следствие малой скорости ветра. Наименьший показатель Км в 2006 году, но он все равно дискомфортный (рис. 1.11).

Рис. 1.12. Значения потенциала самоочищения атмосферы в Б.- Фенино в декабре за период 2005 - 2010 гг.

Декабрь 2007 года очень неблагоприятен для рассеивания примесей, наблюдаются дискомфортные условия.

Коэффициент самоочищения равен 6,25 - малое количество дней с осадками, и малая скорость ветра. Наименьший показатель Км в 2005 году, но все равно дискомфортный - 1,29 (рис. 1.12).

Рис. 2.1 Осредненные показатели климатического потенциала самоочищения атмосферы за период с 2005 по 2010 года

Комфортными месяцами для рассеивания примесей являются: май, июль и август, так как их показатели Км не превышают 0,8.

К дискомфортным относятся все остальные месяцы года. Так как по показателям самоочищения атмосферы они превышают 1,1 (рис. 2.1).

3. Оценка климатической комфортности Б.- Фенино с помощью биоклиматических индексов

Почти все параметры климата влияют на жизнь человека, однако наиболее существенными из них являются состав атмосферного воздуха, атмосферное давление, температура, относительная и абсолютная влажность воздуха, скорость ветра, солнечная радиация. Наиболее объективная оценка особенностей биометеорологических условий получается на основе комплексного учета метеорологических элементов - биоклиматических индексов.

В зависимости от сочетания элементов, входящих в биоклиматические индексы, их условно можно разделить на температурно-влажностные, температурно-ветровые, температурно-влажностно-ветровые и т.д. Поскольку основной составляющей индексов является температура воздуха, то эффект воздействия комплекса элементов выражается в виде поправки к температуре воздуха, учитывающей теплоощущения человека и состояние его комфортности.

Для оценки теплового состояния человека разработан ряд биоклиматических показателей, которые позволяют определить уровень его тепловой нагрузки в летнее и зимнее время года. В результате анализа публикаций, посвященных разработке и описанию многочисленных биоклиматических индексов, показателей и критериев оценки уровня комфорта, были отобраны следующие биоклиматические показатели:

. Эффективная температура - это один из биометеорологических индексов, характеризующий эффект воздействия на человека комплекса метеоэлементов (температуры и влажности воздуха) через единственный показатель, так называемую эффективную температуру воздуха. Модель эффективной температуры объединяет физиологические факторы тела и кожного покрова, физические особенности одежды и воздушного слоя, находящегося в непосредственной близости к телу, а также метеорологические факторы окружающей среды. Сопротивляемость организма окружающей среде зависит от физических особенностей человека. Поэтому модель разработана для «среднего» человека, т. е. взрослого человека средней комплекции, одетого по погоде и идущего в тени.

Отрицательные значения эффективной температуры характеризуют вероятность обморожения, положительные - теплового удара. Эффективная температура:

= T - 0,4х(T-10)х(l-F/100)

где F - среднесуточная относительная влажность воздуха; T - среднесуточная температура воздуха в градусах Цельсия.

В медицинской метеорологии эффективная температура является характеристикой ощущения степени тепла или холода организмом человека, она является эмпирической функцией температуры и относительной влажности воздуха. Эффективная температура имеет такое числовое значение, которое имела бы истинная температура неподвижного и насыщенного воздуха, производящего то же ощущение, что и весь комплекс метеорологических элементов. Интервал значений эффективной температуры, при которых большинство людей чувствуют себя наиболее комфортно, называют зоной комфорта. В бывшем СССР был принят (Хромов, 1974) интервал зоны комфорта 13,5 - 18 °С, в США 17,2 -21,7 °С.

Эквивалентно-эффективная температура (ЕТ) являясь комплексным показателем теплоощущения человека, складывается под влиянием трех метеорологических факторов: температуры воздуха, влажности воздуха и скорости ветра. При полном безветрии и относительной влажности 100% тепловые ощущения человека зависят только от температуры воздуха [8]. При одной и той же температуре, но при усилении ветра и уменьшении влажности, потери тепла возрастают, и человек чувствует себя так, как если бы происходило понижение температуры воздуха. Обратный эффект имеет место при ослаблении ветра и увеличении влажности. По этим причинам человек сравнительно легко переносит высокие температуры в условиях сухого климата и хуже реагирует на такие же температуры при высокой влажности и слабом ветре.

. Оценка суровости погоды (по Бодману). Влияние погоды на человеческий организм многогранно и в ряде случаев не до конца изучено. Различные ученые, стремясь найти объективные показатели воздействия погоды на человека, предложили биометеорологические показатели (индексы) и методы оценки биоклимата. Основной составляющей индексов является температура окружающего воздуха, поэтому учет эффекта воздействия относительной влажности, давления, скорости ветра и т. д. выражается в некоторой температурной поправке к температуре воздуха у земли.

В зависимости от сочетания элементов, входящих в биоклиматические индексы, их условно можно разделить на температурно-влажные, температурно-ветровые, температурно-влажно-ветровые и т. д.

Рассмотрим один из температурно-ветровых индексов - индекс холодового стресса или индекс суровости погоды по Бодману.

В индексах холодового стресса оценка теплоощущения температуры наружного воздуха уточняется поправкой на скорость ветра. Так, согласно И. А. Арнольди, каждый метр скорости ветра, приравнивается к понижению температуры на 2 °С. С ветром, связаны метели, снежные заносы, ухудшение видимости. Из-за возможности обморожения, сокращаются периоды работы на открытом воздухе. В этих условиях требуется специальная одежда, эффективное отопление, специализированный режим труда и отдыха. Индекс суровости погоды по Бодману (S, баллы) рассчитывается по формуле:

= (1 - 0,04T) x (1 + 0,272V)

где T - среднесуточная температура воздуха, V - среднесуточная скорость ветра.

Индекс Бодмана используется для оценки суровости холодного периода

года (для Б.-Фенино с ноября по март): S < 1 - мягкая, несуровая; S = 1 - 2 - мало-суровая; S = 2 - 3 - умеренно-суровая; S = 3 - 4 - суровая; S = 4 - 5 -очень суровая; S = 5 - 6 - жестко-суровая; S > 6 - крайне-суровая.

Используя оценку суровости холодного периода по Бодману, получаем следующие результаты по Б.- Фенино (табл. 3.1):

Таблица 3.1 Индекс суровости погоды (по Бодману) за 2005 - 2010 гг

По значениям индекса Бодмана зима в целом характеризуется как «умеренно-суровая». При этом, следует отметить, что такой оценке полностью соответствует январь и февраль. В 2007 году погодные условия декабря соответствовали критерию «мало суровая», остальные годы - «умеренно-суровая».

В анализе помимо зимних месяцев (с декабря по февраль) участвовали ноябрь и март, поскольку в отдельные годы они отличаются установлением зимнего характера погоды. В марте три года была установлена «мало суровая» погода, и три года - «умеренно-суровая». В ноябре на протяжении всех изученных лет - «мало суровая».

Рис. 3.1. Средние значения индекса суровости погоды (по Бодману) за 2005 - 2010 гг. в Богородицком-Фенино

По осредненным показателям суровости погоды за период с 2005 по 2010 гг. индекс принимает значения от 2 до 3, что является «умеренно-суровой» погодой. Только в 2008 году погода была «мало-суровая» (S = 1-2).

В 2009 году был самый высокий показатель суровости погоды, он составил 2,32. Наименьший индекс был в 2008 году - 1,98 (рис.3.1).

Таблица 3.2 Количество дней с индексом суровости погоды (по Бодману) за 2005 - 2010 гг. в Б.-Фенино

Судя по средним месячным значениям индекса Бодмана, погода зимнего периода в Б.-Фенино чаще характеризуется как «умеренно-суровая». За период с 2005 по 2010 гг. все январи и практически все феврали кроме одного имели умеренно-суровую погоду, также в декабре из шести лет, в четырех наблюдается умеренно-суровая погода. В феврале во всех годах была мало-суровая погода. В марте из шести изученных годов, четыре, погода была мало-суровой (табл. 3.2).

. Эквивалентно-эффективная температура. Показатель ЕТ (по А. Миссенарду), учитывающий влияние температуры, влажности воздуха и скорости ветра при оценке тепловой чувствительности человека:

ЕТ = 37 °C - (37 °C - T) / (0,68 - 0,0014F + (1 / 1,76 + 1,4V0,75)) - 0,29T(1 - F/100)

где T - температура воздуха, °С, V - скорость ветра, м/с , F - относительная влажность, %. Ценность ЕТ, как биоклиматического показателя, состоит в том, что его можно использовать для теплого и холодного сезонов года. Для оценки уровня комфорта используются группы чувствительности с двенадцати - и шести - градусными ступенями ЕТ (табл. 3.3).

Таблица 3.3

Классификация тепловой чувствительности по значениям ЕТ

ЕТ представляет собой такое сочетание метеорологических величин, которое производит тот же тепловой эффект, что и неподвижный воздух при 100 % относительной влажности и определенной температуре.

Влияние метеорологических факторов на состояние человека учитывается на основе анализа различных температурных шкал и индексов. Погода и климат, безусловно, оказывают влияние на самочувствие и здоровье человека, а биометеорологические показатели (индексы) выполняют роль косвенных индикаторов состояния теплового поля, его окружающего.

Комплексным показанием теплоощущения человека служит эквивалентно-эффективная температура (ЕТ).

Для расчета были использованы многолетние осредненные среднемесячные значения температуры воздуха, скорости ветра и относительной влажности воздуха. Результаты вычисленных значений ЕТ (по Миссенарду) сведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4 Эквивалентно-эффективная температура за 2005-2010 гг.