Эколого-климатические ресурсы Кузнецко-Салаирской горной области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.36, кандидат географических наук Луковская, Ирина Александровна

• Луковская, Ирина Александровна
• кандидат географических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат географических наук Луковская, Ирина Александровна

ВВЕДЕНИЕ

1 ЛАНДШАФТНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ КУЗНЕЦКО- 11 САЛАИРСКОЙ ГОРНОЙ ОБЛАСТИ

1.1 Физико-географическое положение и рельеф

1.2 Климатические условия

1.2.1 Радиационный режим

1.2.2 Особенности атмосферной циркуляции

1.2.3 Термический режим

1.2.4 Режим влажности воздуха и осадков

1.2.5 Опасные гидрометеорологические явления

1.2.6 Современные изменения климатических условий

2 ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОГОДЫ И КЛИМАТА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

2.1 Влияние отдельных метеорологических факторов на организм человека

2.2 Комплексные метеорологические показатели оценки климата для организма человека

2.3 Характеристика классов погоды момента

2.4 Определение групп погод для рекреации

2.5 Методы определения климаторекреационного потенциала

2.6 Комплексная оценка климата для курортно-рекреационной деятельности

2.6.1 Районирование территории

2.6.2 Интегральная оценка качества среды для курортных и рекреационных целей

3 ЭКОЛОГО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ КУЗНЕЦКО-САЛАИРСКОЙ ГОРНОЙ ОБЛАСТИ

3.1 Пространственно-временная дифференциация основных показателей биоклимата

3.2 Обеспеченность ультрафиолетовыми ресурсами

3.3 Интегральная оценка комфортности климата для курортно-рекреационного освоения

3.4 Районирование Кузнецко-Салаирской горной области по степени благоприятности биоклимата для рекреации и климатолечения 117 4 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КУРОРТНО-РЕКРЕАЦИОННОЙ

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КУЗНЕЦКО-САЛАИРСКОЙ ГОРНОЙ ОБЛАСТИ

4.1 Экологическое состояние окружающей среды

4.2 Особенности самоочищения атмосферы над Кузнецко-Салаирской горной областью

4.3 Рекреационная освоенность исследуемой территории

4.4 Учет роли акклиматизации человека при организации курортно-рекреационной деятельности

4.5 Потенциальные ресурсы возобновляемых источников энергии в Кузнецко-Салаирской горной области

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эколого-климатические ресурсы Кузнецко-Салаирской горной области»

В последние десятилетия внимание мирового сообщества особенно привлечено к горным территориям. Этому способствовало понимание важности их эколого-климатического изучения для оценки состояния и прогнозирования устойчивости региональных и глобальных природных и социально-экономических систем. С ростом хозяйственной деятельности человека, с антропогенным загрязнением атмосферы, гидросферы и почвы, с планетарным потеплением климата становится очевидной возможность наступления глобального экологического кризиса. Таким образом, климат как важнейший экологический фактор имеет региональное и глобальное значение, причём следует подчеркнуть изначальную экологичность климата (Реймерс, 1990; Кобышева, 1997; Исаев, 2003 и др.).

Актуальность работы определяется необходимостью получения объективной оценки эколого-климатических ресурсов, непосредственно влияющих на физиологические и социальные компоненты жизнедеятельности человека в пределах Кузнецко-Салаирской горной области. Эти ресурсы определяют степень комфортности и благоприятности климатических условий. В Кемеровской области, занимающей большую часть исследуемой территории, вопросам повышения качества жизни населения уделяется значительное внимание. Быстро развивается санаторно-курортная сеть области, представленная большим количеством здравниц. В курортно-рекреационных целях быстрыми темпами осваиваются горные районы Кузнецкого Алатау, Горной Шории, Салаирского кряжа, что способствует привлечению большого числа туристов и рекреантов из других регионов России. В то же время эти регионы в биоклиматическом отношении изучены очень слабо по сравнению с равнинными территориями. Особую важность приобретают исследования по оценке эколого-климатических ресурсов и закономерностей их территориальной дифференциации для курортно-рекреационной деятельности. Решение этих задач затруднено из-за слабой освещённости горных районов метеорологическими данными. Отсюда следует необходимость поиска специальных методов исследования, позволяющих определить количественные показатели биоклимата и их пространственно-временную изменчивость.

Целью данной работы является оценка эколого-климатических ресурсов Кузнецко-Салаирской горной области и их пространственно-временная дифференциация с учётом роли ороклиматических факторов.

Задачи исследования:

- изучить современные методы анализа влияния эколого-климатических факторов на человека при лечебно-профилактических и рекреационных мероприятиях;

- показать необходимость и возможность расчёта эколого-климатических показателей для горных территорий косвенными методами;

- подготовить информационную базу данных для исследования основных показателей курортно-рекреационной деятельности на территории Кузнецко-Салаирской горной области;

- оценить пространственно-временное распределение биоклиматических показателей по исследуемой территории;

- выявить перспективы развития курортно-рекреационной деятельности с учётом современных климатических изменений;

- дать оценку потенциальных ресурсов возобновляемых источников энергии (гелиоэнергетика, ветроэнергетика) при развитии курортно-рекреационной деятельности в горных районах.

Объектом исследования является Кузнецко-Салаирская горная область.

Предмет исследования — эколого-климатические ресурсы, позволяющие оценить рекреационную значимость горных территорий и закономерности их территориальной дифференциации в районах со сложной орографией.

Исходными материалами исследования послужили: повторяемость классов погоды момента по сети метеорологических станций (фондовые материалы лаборатории изучения природных лечебных ресурсов ФГУ «Томский научно-исследовательский институт курортологии и физиотерапии Федерального медико-биологического агентства») за многолетний период

1936-1960 гг.). Кроме того, автором использованы данные государственного гидрометеорологического фонда по сети метеорологических (по 2008 г. включительно), актинометрических и аэрологических станций, справочники по климату, «Научно-прикладной справочник», новые аэроклиматические справочники свободной атмосферы и пограничного слоя атмосферы, картографические материалы и другие справочные источники.

Использованы материалы исследований, проведённых автором при выполнении плановых НИР («Оценка курортно-рекреационного потенциала Алтае-Саянской горной страны», «Разработка концепции курортного природопользования южных регионов Сибири») в ФГУ «Томский НИИ курортологии и физиотерапии Федерального медико-биологического агентства», а также хоздоговорных работ по подготовке «Биоклиматических паспортов» 12 здравниц, расположенных на территории Кемеровской области.

Теоретической и методологической основой исследования послужили работы отечественных и зарубежных учёных в области физической географии, биометеорологии и геоэкологии, затрагивающие системные проблемы жизнедеятельности человека, оценки влияния климатических факторов на организм человека и анализ биоклимата для организации лечебно-оздоровительной деятельности: Д. Ассмана (1966), В.Г. Бокши (1980), Г.В. Циценко (1963, 1966), В.И. Русанова (1973, 1981, 2004), А.Н. Золотокрылина (1992), Н.В. Кобышевой (1971, 1989), К.Ш. Хайрулина (1988), Ю.П. Переведенцева (1986), А.А. Исаева (2001), Л.Б. Башалхановой (1989), Н.П. Поволоцкой (1989), Э.С. Яковенко (1991, 1992, 2002) и др.

Основными методами исследования являются методы классической комплексной медицинской климатологии, сравнительно-географический и вероятностно-статистические методы.

Научная новизна:

- построены средние месячные поля температуры, скорости ветра, влажности в нижней части тропосферы над Кузнецко-Салаирской горной областью для характеристики климатических условий на водоразделах и верхних частях склонов долин; впервые получены зависимости эколого-климатических показателей (числа дней с оптимальными, удовлетворительными и неблагоприятными погодами для рекреации, величины климаторекреационного потенциала) от средних месячных значений метеорологических величин;

- впервые представлена пространственно-временная дифференциация эколого-климатических показателей в Кузнецко-Салаирской горной области в целях оценки пригодности местности для курортно-рекреационного освоения; оценены тенденции изменения показателей биолкимата Кузнецко-Салаирской горной области в условиях современного изменения климата;

- выполнена оценка потенциальных ресурсов возобновляемых источников энергии в горных районах исследуемой территории.

Положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Объективная оценка эколого-климатических условий в горных районах возможна при использовании методов комплексного анализа наземной и аэроклиматической информации, отражающей влияние основных климатообразующих процессов и географических факторов.

2. Эколого-климатические показатели (климаторекреационный потенциал, повторяемость групп погод и др.), полученные по уравнениям множественной регрессии, позволяют выявить пространственно-временные закономерности степени благоприятности климата для курортно-рекреационной деятельности в Кузнецко-Салаирской горной области.

3. Комплексный анализ эколого-климатических показателей в Кузнецко-Салаирской горной области позволяет выделить три категории местностей с различной степенью пригодности для санаторно-курортной деятельности, отдыха и туризма.

4. Учёт потенциальных гелио- и ветроэнергетических ресурсов Кузнецко-Салаирской горной области необходим для перспективного развития туристско-рекреационной деятельности.

Практическая значимость. Полученные результаты и выводы диссертационной работы позволяют:

- оценить потенциальные возможности климатических условий для курортно-рекреационного освоения равнинных и горных территорий при недостатке метеорологической информации; дать обоснованные рекомендации выбора зон отдыха, туризма и планирования строительства лечебно-оздоровительных учреждений, туристических комплексов;

- выбрать наиболее оптимальный режим труда и отдыха, лечебно-оздоровительных и спортивных мероприятий на открытом воздухе; использовать теоретические и методические положения в учебном процессе при чтении курсов «Экологическая климатология», «Рекреационная география», «Прикладная климатология», для подготовки метеорологов, климатологов, географов, геоэкологов.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе две статьи в журналах, рекомендованных ВАК. Отдельные вопросы и результаты исследований обсуждались на симпозиумах и конференциях: X Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Наука и образование», Томск, 2006; V Международном симпозиуме «Контроль и реабилитация окружающей среды», Томск, 2006; научно-учебно-практической конференции «Возможности развития туризма Сибирского региона и сопредельных территорий», Томск, 2007, 2009; Международной научно-практической конференции «Рекреационное природопользование, туризм и устойчивое развитие регионов», г. Барнаул-Горно-Алтайск, 2007; XIII Всероссийской научно-практической конференции «Научное творчество молодежи», Анжеро-Судженск, 2009; I межвузовской экологической конференции «Экологические проблемы и пути их решения», Томск, 2009.

Результаты исследования использованы при составлении Биоклиматических паспортов здравниц юга Сибири.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Основной текст изложен на 170 страницах и иллюстрирован 63 таблицами и 50 рисунками. Библиография включает 117 наименований списка литературы.

Заключение диссертации по теме «Геоэкология», Луковская, Ирина Александровна

Заключение о

Группа погоды Уравнение регрессии R R2 F значимости уравнения при а=0,05

Декабрь, январь, февраль

ОП N0= 36,0 + 0,75-Гу - 1,38-5 - 0,03-V- 0,13/ 0,81 0,66 42 Значимо

УП N\a~ N\iec~ N0- Л^небл — —

НБП Лил=-17,2 + 3,88-Я - 0,75-Гу - 0,15-Г+0,03/ 0.91 0,83 102 Значимо

Март

ОП N0= 21,4 - 2,52 В - 1,07-F- 0,07/- 0,24-Г 0,88 0,77 21 Значимо

УП iVTO=31 - N0 - NUc6n — — —

НБП = 4,3 + 3,43-Я + 0,62-V- 0,10/- 0,09-Г 0,94 0,88 44 Значимо

Апрель

ОП А^о=30-А^уД-]У„ебл —

УП Nw = 20,4 - 2,7-Я + 0,02/+ 0,04-Г+ 0,08-V 0.61 0.37 4 Значимо

НБП Л^„ебл= 0,5 + 4,1-Я - 0,05/+ 0,07-Г+ 0,44- V 0,78 0,61 10 Значимо

Май

ОП N0=3l - Аул " Л^„ебл — — —

УП Nya=24,3-0,8-r+0,47-F-0,07/-2,05-Я 0,91 0,83 30 Значимо

НБП 0+3,46-Я+0,05-74),06/+0,52-F 0,72 0,51 7 Значимо

Июнь, Июль, Август

ОП ЛГо=3,3+0,93-Г-1,14-К-0,01-/ 0,84 0,71 70 Значимо

УП Nya= 8,1 -0,51-7+0,72-7-0,004/ 0,88 0,78 100 Значимо

НБП NlK6n= Nuec - No- Nya — —

Сентябрь

ОП ЛГо=12,3+0,83-Г-1,31-К-1,42- Я 0,86 0,74 25 Значимо

УП Nya= 30- No- N,,ебл — —

НБП Л^небл= -4,0 +3,88-Я +0,63-F+0,02-T 0.90 0,82 39 Значимо

Октябрь

ОП tV0= 31-М,д-А^небл — — —

УП NyJr 20,7 -2,08-Я +0,03-F+0,21T 0,85 0,73 23 Значимо

НБП NHC бл= -1,0 +3,22-Я +0,42- V-0,09-Т 0,97 0,95 111 Значимо

Ноябрь

ОП JV0=16,2-1,08-F-l, 34-Я 0,84 0,70 32 Значимо

УП Nya= 30- JV0- jVIie&I — —

НБП М.ебл= "2,9 +2,80-Я +0,54-F-0,28-r 0.97 0,95 158 Значимо

Примечание - При N=90 (N - число точек) F-rdcm =1,9 (в зимний и летний период), при

N=30 ^1,4 (в отдельный месяц); Г- температура воздуха, °С; Ту - условная температура воздуха, °С; V - скорость ветра, м/с; / - относительная влажность, %; Я - количество облаков нижнего яруса.

Число дней в месяце с удовлетворительной погодой в холодный период определяется как остаток от суммы числа дней с оптимальной и неблагоприятной погодой; число дней с неблагоприятной погодой с мая по сентябрь как остаток от суммы дней с оптимальной и удовлетворительной погодой. (

Для определения числа дней с оптимальной погодой в зимние месяцы (декабрь, январь, февраль) уравнение множественной регрессии включает условную температуру воздуха, скорость ветра, относительную влажность, количество облаков нижнего яруса (таблица 2.7). Множественный коэффициент корреляции имеет высокое значение i?=0,81 при а=0,05. Выбранные факторы не коррелированны между собой (коэффициент корреляции менее 0,6). Коэффициенты при скорости ветра и относительной влажности оказались статистически незначимыми при а=0,05. Тем не менее, отбрасывание этих факторов является нецелесообразным, так как при этом уменьшается коэффициент детерминации, что говорит об ухудшении качества модели. Множественный коэффициент детерминации R2 показывает, что 66 % вариации числа дней с оптимальной погодой объясняется вариацией выбранных переменных.

Погрешность определения числа дней с оптимальной погодой по уравнению регрессии равна двум дням за месяц.

В апреле, мае и октябре вследствие перестройки циркуляционных процессов над Сибирью повторяемость оптимальных погод невысока. Их повторяемость определяется как разность между числом дней в месяце и количеством удовлетворительных и неблагоприятных погод, имеющих статистически значимые зависимости от метеорологических показателей.

В летние месяцы (июнь, июль, август) повторяемость оптимальной погоды зависит главным образом от температуры воздуха и скорости ветра.

В ноябре и марте наиболее значимыми метеорологическими величинами в повторяемости оптимальных погод являются скорость ветра и облачность.

Число дней с неблагоприятной погодой имеет во все месяцы года кроме летнего периода (июнь, июль, август), статистически значимые связи с метеорологическими величинами.

Повторяемость числа дней с удовлетворительной погодой определяется по соответствующим уравнениям (таблица 2.7). Следует заметить, что эта группа погод статистически не связана с величинами метеорологических показателей в декабре, январе, февраль, марте, сентябре и октябре.

Полученные уравнения множественной регрессии позволяют выявить повторяемость различных групп погод в тех районах, где относительно короткий период времени ведутся наблюдения. Для горных районов и для территорий, где отсутствуют метеорологические станции, средние месячные значения температуры, влажности воздуха, скорости ветра определены с помощью аэроклиматических показателей в пограничном слое атмосферы над Кузнецко-Салаирской горной областью.

2.5 Методы определения климаторекреационного потенциала

В целях курортно-рекреационного освоения первоочередной задачей является оценка климаторекреационного потенциала (КРП) местности. Под КРП местности понимаются особенности климатических условий, позволяющие проводить максимально возможное количество климаторекреационных мероприятий на открытом воздухе.

Климаторекреационный потенциал используется в медико-климатических исследованиях (Поволоцкая, 1989). Он представляет собой взвешенную среднюю арифметическую величину количества климаторекреационных мероприятий на открытом воздухе с учётом повторяемостей различных классов погоды. Под климаторекреационными мероприятиями обычно понимаются солнечные ванны, воздушные ванны, терренкур, лечебная физическая культура и подвижные игры на свежем воздухе, ближний туризм, дальний туризм.

Величина климаторекреационного потенциала для условий ясной и облачной погоды (0-5 баллов и 6-10 баллов нижней облачности соответственно) рассчитывается отдельно по следующей формуле:

Ум.p.

ЕРП-N'P'+ N"P" + N"'P"' + • • •+ N™p™ м ' ' Г2П

1=1 где КРП - количество возможных климаторекреационных мероприятий за день на открытом воздухе, с учетом комплексных климатических характеристик территории;

N — число, рекомендованных климаторекреационных мероприятий при определенном классе погоды (таблица 2.8);

Р - повторяемость соответствующих классов погод момента (%).

По аналогичной формуле рассчитывается величина КРП для облачной погоды. Величина КРП для реальных условий погоды является суммой КРП при ясной и облачной погоде и рассчитывается по формуле:

КРП = КРПЯСН0 + КРПоблачно • (2.2)

Условно количество климаторекреационных мероприятий можно принимать в баллах.