CC BY
66
И.А. Луковская, В.В. Севастьянов, М.Г. Сухова
КЛИМАТО-РЕКРЕАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ КУЗНЕЦКОГО АЛАТАУ
Работа выполнена при финансовой поддержке научной программы РФФИмобст № 11-05-90739.
Рассмотрены биоклиматические показатели, позволяющие оценить пригодность климатических условий местности для организации рекреационной деятельности. Получены эмпирические уравнения множественной регрессии, характеризующие зависимости показателей биоклимата от средних месячных значений метеорологических величин. Оценена степень пригодности климатических условий Кузнецкого Алатау для организации рекреационной деятельности.
Ключевые слова: классы погоды; биоклиматические показатели; климат; рекреация; Кузнецкий Алатау.
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.
Особую важность в этом отношении приобретают исследования по оценке биоклиматических ресурсов и закономерностей их территориальной дифференциации для курортно-рекреационной деятельности. Решение
Оптимальные погоды хорошо переносятся на открытом воздухе как здоровыми, так и больными людьми. Они позволяют проводить все виды климатотерапии, а также прогулки и туризм без ограничений. Напряжение системы терморегуляции организма человека от минимального до среднего [1. С. 21].
Удовлетворительные погоды не вызывают дискомфортных теплоощущений у отдыхающих в одежде по сезону. Климатолечение назначается в сочетании с двигательным режимом. Кроме того, эта группа погод позволяет проводить ближний и дальний туризм. Степень функционального напряжения систем терморегуляции человека - средняя и сильная. «Оптимальные» и «удовлетворительные» группы погод объединены в «благоприятные» погоды для рекреационной деятельности.
Неблагоприятные погоды объединяют в себе неудовлетворительные и крайне неудовлетворительные погоды. Такие погоды приводят к появлению дискомфортных ощущений у здоровых людей, а у больных могут отмечаться метеореакции, усиление реакций адаптации на отдых и лечение при переездах из других климатических зон. При крайне неудовлетвори-
этих задач затруднено из-за слабой освещенности горных районов метеорологическими данными. Отсюда следует необходимость поиска специальных методов исследования, позволяющих определить количественные показатели биоклимата и их пространственновременную изменчивость.
В качестве основных показателей биоклимата выступают «классы погоды момента», объединенные в группы погод (Башалханова и др.) [1], отражающих их пригодность для организации лечебно-оздоровительной и рекреационной деятельности (табл. 1).
тельных погодах степень напряжения терморегуляции организма сильная и чрезмерная. Все лечебные процедуры и спортивные мероприятия на воздухе исключаются.
В целях оценки биоклиматических условий для организации рекреационной деятельности, особенно в горных районах, необходим учет повторяемости классов погоды, характеризующих суровость погодных условий и влияние метеорологических факторов на тепловой баланс человека.
Для определения повторяемости классов погоды необходимы срочные данные длинных рядов наблюдений, особенно это относится к редким классам погоды момента (I, VII, XI, XII, XIII). Но при крайне малом количестве метеостанций с длиннорядными наблюдениями определение повторяемостей различных классов погоды момента очень затруднительно, часто и невозможно. В связи с этим были предложены эмпирические уравнения множественной регрессии, характеризующие зависимости числа дней с группами погод от средних месячных значений метеорологических величин, определяющих классы погоды момента. Это позволяет использовать относительно короткие ряды наблюдений
Т а б л и ц а 1
Характеристика показателей биоклимата
Группа погоды Класс погоды момента
Благоприятные погоды (БП) Оптимальные (ОП) II, III, IV, VIII, IX -все погоды ясные
Удовлетворительные (УП) V, VI, X - ясные
Неблагоприятные погоды (НБП) Неудовлетворительные II, III, IV, V, VI, VIII, IX, X -все погоды облачные, XI - ясные и облачные
Крайне неудовлетворительные I, VII, XIII, XII - ясные и облачные
Примечание. Ясные погоды - нижняя облачность 0-5 баллов; облачные - нижняя облачность 6-10 баллов. I класс - жаркая и сухая погода; II -теплая; III - комфортная; IV - прохладная или умеренно холодная; V - холодная; VI - резко холодная; VII - жаркая и влажная; VIII класс -мягкая; IX класс - умеренно суровая; X класс - суровая; XI класс - очень суровая; XII класс - крайне суровая; XIII - погода с положительной температурой воздуха при скорости ветра больше 15 м/с.
метеорологических станций и расчетные средние месячные данные.
Для оценки тесноты связи в качестве исходного материала были использованы средние месячные значения температуры, относительной влажности воздуха, скорости ветра, количества нижней облачности, повторяемость классов погод момента по 30 метеорологическим станциям, находящимся в пределах Кемеровской,
Новосибирской, Томской областей, Алтайского и Красноярского краев, Республики Алтай.
С целью определения наиболее значимых метеорологических величин, влияющих на число дней с группами погод, был проведен корреляционный анализ (табл. 2). При этом выполнялось условие, что метеорологические величины должны быть статистически независимы.
Т а б л и ц а 2
Теснота связи повторяемости групп погод и средних месячных значений метеорологических величин
Месяц Погоды Т Ту / V В
Январь ОП 0,34 0,71 -0,37 -0,38 -0,45
УП 0,06 0,41 -0,05 -0,35 -0,44
НБП -0,32 -0,82 0,32 0,51 0,60
Апрель ОП 0,08 - -0,22 -0,22 -0,26
УП 0,29 - -0,31 0,05 -0,60
НБП -0,34 - 0,46 0,17 0,75
Июль ОП 0,81 - -0,12 -0,20 -0,64
УП -0,83 - 0,20 0,21 0,48
НБП -0,62 - -0,02 0,27 0,45
Октябрь ОП -0,17 - -0,18 -0,56 -0,40
УП 0,04 - -0,58 -0,43 -0,83
НБП 0,07 - 0,68 0,58 0,95
Примечание. Здесь и далее в таблицах: Т - температура воздуха, °С; Ту - условная температура, °С; /- относительная влажность воздуха, %; V- скорость ветра, м/с; В - количество облаков нижнего яруса, баллы.
В зимний период число дней с группами погод в значительной степени зависит от «условной температуры» (комплексный показатель, учитывающий температуру воздуха и скорость ветра в зимний период) и количества нижней облачности. В летний период наиболее сильное влияние оказывают температура воздуха и количество нижней облачности. В переходные сезоны усиливается влияние облачности и скорости ветра. Количество облаков нижнего яруса тесно связано с числом дней с осадками более 0,1 мм и может выступать как лимитирующий фактор для проведения рекреационно-оздоровительных мероприятий на воздухе.
На основе регрессионного анализа, включающего в себя определение коэффициента множественной корреляции (Я), коэффициента детерминации (Я2) и определение значимости коэффициентов уравнений множественной регрессии, были получены достоверные уравнения множественной регрессии, позволяющие определить число дней с различными группами погод в разные месяцы года (табл. 3). Оценка значимости уравнения регрессии проводилась по Р-критерию Фишера при уровне значимости а = 0,05. Значимость коэффициентов уравнений оценивалась по 1-критерию Стью-дента при уровне значимости а = 0,05 [2].
Т а б л и ц а 3
Зависимость числа дней с различными группами погод от метеорологических величин
Группа погоды Уравнение регрессии Я Я2 Я Заключение о значимости уравнения при а = 0,05
Январь
ОП Ыо — 36,0 + 0,75-Ту - 1,38В - 0,03- V- 0,13-/ 0,81 0,66 42 | Значимо
УП Муд — Ммес - Мо - Мнебл - - -
НБП ^небл = -17,2 + 3,88 В - 0,75-Гу - 0,15-V + 0,03-/ 0,91 0,83 102 | Значимо
Апрель
ОП N — 30 - Муд - ^небл - - -
УП Муд — 20,4 - 2,7 В + 0,02-/+ 0,04-Г + 0,08-V 0,61 0,37 4 Значимо
НБП ^небл — 0,5 + 4,1В - 0,05-/ + 0,07- Т + 0,44-V 0,78 0,61 10 Значимо
Июль
ОП М — 3,3 + 0,93-Т - 1,14-V - 0,01-/ 0,84 0,71 70 Значимо
УП Муд — 8,1 - 0,51-Т + 0,72- V - 0,004-/ 0,88 0,78 100 Значимо
НБП Мнебл — Ммес - Мо - Муд - - -
Октябрь
ОП Мо — 31 -Муд - Мнебл - - -
УП Муд — 20,7 - 2,08 В + 0,03- V + 0,21- Т 0,85 0,73 23 Значимо
НБП Мнебл — -1,0 + 3,22В + 0,42-V - 0,09-Т 0,97 0,95 111 Значимо
Примечание. При N = 90 (И - число точек) Ртабл = 1,9 (в зимний и летний период), при N = 30 -Ртабл = 1,4 (в отдельный месяц).
Коэффициент множественной корреляции достаточно высокий (0,8-0,9) большую часть года, и лишь в апреле он уменьшается до 0,61, что связано с сезонной перестройкой барического поля. Коэффициент детерминации показывает, что вариации выбранных метеорологических величин в 70-80% оказывают влияние на вариации числа дней с группами погод. ^-критерий Фишера показывает, что уравнения являются статистически значимыми при уровне значимости а = 0,05.
В целях курортно-рекреационного освоения территории важнейшей задачей является оценка климаторекреационного потенциала (КРП) местности [3]. Он представляет собой среднюю величину количества оздоровительных мероприятий на открытом воздухе с учетом повторяемостей различных классов погоды. Его величина характеризует благоприятные свойства биоклимата и является показателем перспективности местности в целях курортно-рекреационного освоения. При годовой величине КРП более 60 баллов местности считаются перспективными для курортно-рекреационного освоения с развитием здравниц климатического
Полученные результаты расчета биоклиматических показателей позволили дать характеристику биоклима-тических условий Кузнецкого Алатау для рекреационных целей.
Кузнецкий Алатау занимает северо-западную часть Алтае-Саянской горной страны и является физикогеографической подобластью Кузнецко-Салаирской ландшафтной области. Он представляет собой систему средневысотных кряжей высотой 400-800 м, вытянутых в направлении с юго-востока от Абаканского хребта на северо-запад, оканчиваясь Арчекасским кряжем. Наивысшая точка - голец верхний зуб (2 178 м) массива Тегир-Тыз (южная часть Кузнецкого Алатау). Западный склон, обращенный к Кузнецкой котловине, более крутой, чем восточный. Кузнецкий Алатау почти целиком занят горной тайгой. Главный водораздел хребта проходит в основном между бассейнами рек Томь и Чулым [5].
Для характеристики климатических условий Кузнецкого Алатау использованы данные метеорологических станций: Барзас (208 м), Центральный Рудник (494 м), Междуреченск (242 м), Ненастная (1 186 м), Коммунар (847 м), Бея (469 м), Таштып (455 м), Неожиданный Прииск (528 м), Уйбат (524 м), а также рассчитанные поля температуры воздуха на разных высотных уровнях с использованием аэроклиматических характеристик в нижней тропосфере [6].
профиля круглогодичного действия. Если годовая величина КРП менее 40 баллов, то местности считаются неблагоприятными для климатолечебных мероприятий и необходимо строительство климатолечебниц закрытого типа с регулируемым микроклиматом [4. С. 48].
Для расчета климато-рекреационного потенциала получены уравнения множественной регрессии, позволяющие определить его величину за месяц и год (табл. 4). Получены следующие выводы:
- в зимние месяцы с декабря по февраль отмечается наиболее тесная связь КРП с условной температурой воздуха (Я = 0,80-0,88);
- с апреля по сентябрь наибольшее влияние на КРП оказывает температура воздуха (Я = 0,66-0,78);
- в марте, октябре и ноябре влияние температурных показателей ослабевает и доминирующим фактором, оказывающим влияние на тепловой баланс человека, становится скорость ветра.
На среднюю годовую величину КРП наибольшее влияние оказывают скорость ветра и количество нижней облачности.
Климат района резко континентальный. Среднегодовая температура воздуха изменяется от -2,6 (Ненастная) в центральный районах горного хребта до 1,2°С (Бея) на восточном макросклоне [7, 8]. В зимний период водоразделы и верхние части склонов оказываются в слое инверсии сжатия и являются более теплыми по сравнению с долинами. Анализ вертикального распределения температуры воздуха в январе показал, что на высоте 1 100 м над ур. м. расположена верхняя граница инверсии. Средняя интенсивность инверсии составляет 8-9°С. Средняя температура января изменяется по рассматриваемой территории от -15,3°С (Коммунар) до -19,6°С (Неожиданный Прииск, Междуреченск). Абсолютный минимум составляет от -40°С (Коммунар) до -56°С (Междуреченск).
Распределение снежного покрова Кузнецкого Алатау и продолжительность его залегания крайне неравномерны. На западном макросклоне (наветренном) и в центральных районах снежный покров появляется в конце сентября - начале октября, а на восточном макросклоне (подветренном) - во второй-третьей декаде октября [8]. Продолжительность залегания снежного покрова на западном макросклоне в среднем составляет около 200 дней, на восточном макросклоне от 117 дней (Уйбат) до 232 дней (Ненастная). Высота снежного покрова на западном макросклоне составляет от 50 см в предгорных районах до 2,5 м на склонах и до 7,0 м в
Т а б л и ц а 4
Зависимость величины КРП от метеорологических величин
Месяц Уравнение множественной регрессии Я Я2 1 расч Заключение о значимости уравнения при а = 0,05
Январь КРП = 9,52 + 0,16-Ту - 0,06-V - 0,24-5 0,88 0,78 76 Значимо
Апрель КРП = 5,79 + 0,12- Т - 0,19-V - 0,008-/ 0,77 0,59 13 Значимо
Июль КРП = 7,58 + 0,08- Т - 0,03-/ - 0,12- V 0,60 0,36 16 Значимо
Октябрь КРП = 5,25 - 0,40-V + 0,02- Т + 0,16В 0,75 0,56 11 Значимо
Год КРП = 77,47 - 2,83-V - 2,09В + 1,05-Т 0,95 0,90 54 Значимо
межгорных понижениях, на восточном макросклоне в предгорных районах не превышает 20 см. Следует отметить, что в зимнее время в горных районах большую опасность представляют снежные лавины. Лавинная деятельность на территории Кузнецкого Алатау, как правило, начинается в ноябре и продолжается по апрель, максимум приходится на март-апрель. Централь-
Оптимальные для рекреации мягкие и умеренно суровые погоды, вызывающие минимальное напряжение системы терморегуляции, отмечаются от 10-26% на западном до 31-42% на восточном макросклонах. В центральных районах горного хребта преобладающими являются неблагоприятные очень суровые и крайне суровые погоды (48%), при которых степень напряжения терморегуляции организма сильная и чрезмерная. В целом зимой преобладают благоприятные для рекреации погоды (52-85% за период), наибольшая повторяемость которых отмечается на восточном макросклоне Кузнецкого Алатау.
Теплый период в Кузнецко-Салаирской горной области начинается со второй - третьей декады апреля и длится до октября - ноября. Переходные сезоны (весна и осень) короткие и отличаются неустойчивой погодой, весенними возвратами холодов, поздними весенними и ранними осенними заморозками. По теплообеспечен-ности рассматриваемая территория характеризуется умеренно прохладной (сумма температур > 10°С составляет 1600-1800°С) в низкогорной части (300-600 м над ур. м.) и прохладной (сумма температур >10°С составляет 1600°С и менее) в наиболее высокой части (600-1400 м над ур. м.) [10]. Продолжительность периода с температурой выше 10°С составляет 100120 дней, сокращаясь с увеличением высоты местности. Средняя температура июля составляет от 13,3°С (Ненастная) до 18,5°С (Междуреченск). Абсолютный максимум достигает 40,0°С на восточном макросклоне Кузнецкого Алатау.
С апреля по октябрь преобладание благоприятных для рекреации погод отмечается на восточном макросклоне хребта, характеризующихся в большинстве случаев (19-40%) как оптимальные. По теплоощущению это теплые, комфортные и прохладные погоды с ясным небом (до 5 баллов облаков нижнего яруса), позволяющие проводить все виды климатотерапии, а также
ные районы Кузнецкого Алатау характеризуются сильной и умеренной лавинной активностью, предгорные районы - умеренной и слабой [9].
Для целей рекреации в зимний период преобладают удовлетворительные погоды, вызывающие среднее напряжения систем терморегуляции организма - 3350% за зимний период (ноябрь-март) (табл. 5).
прогулки и туризм без ограничений. На западном макросклоне и в центральной части хребта отмечается преобладание неблагоприятных для рекреации погод (55-58%). Значительная повторяемость неблагоприятных погод связана со значительной облачностью, а это уменьшает приход солнечной радиации и тесно связано с повторяемостью дней с осадками (коэффициент корреляции - 0,8).
За три летних месяца число дней с оптимальными для рекреации погодами изменяется от 47 дней в югозападной части Кузнецкого Алатау до 23 в центральной части и до 54 дней в юго-восточной части Кузнецкого Алатау (рис. 1).
В целом за год биоклиматические условия характеризуются от слабокомфортных в центральных районах Кузнецкого Алатау до достаточно комфортных на восточном макросклоне. По климато-рекреационному потенциалу в физико-географической подобласти Кузнецкого Алатау имеются местности как с низким КРП (менее 40 баллов) в центральной части горного хребта, так и местности относительно благоприятные (50-60 баллов) и благоприятные (более 60 баллов) для климатолечебных и рекреационных мероприятий.
Продолжительность солнечного сияния составляет 1 700-2 000 ч в год. По обеспеченности естественной ультрафиолетовой радиацией район Кузнецкого Алатау относится к зоне УФ комфорта со следами УФ дефицита в середине зимы (декабрь - январь) [4]. Наиболее оптимальные условия проведения солнцелечения создаются с мая по август за счет значительного усиления интенсивности эритемной радиации, которая в полуденные часы в июне - июле составляет 197-220 мэр/м2.
По результатам исследования пространственной изменчивости основных показателей биоклимата (продолжительность солнечного сияния, обеспеченность ультрафиолетовой радиацией, число дней с благопри-
Т а б л и ц а 5
Повторяемость оптимальных, удовлетворительных и неблагоприятных погод в Кузнецком Алатау, %
Станция, высота над ур. м., м Теплый период Холодный период Год
ОП УП НБП ОП УП НБП ОП УП НБП
Барзас, 208 26 20 54 12 45 43 20 30 50
Центральный, 494 24 21 55 10 45 45 18 31 51
Междуреченск, 242 36 18 47 26 46 28 32 29 39
Ненастная, 1186 19 22 58 19 34 48 19 27 54
Коммунар, 847 26 19 55 42 33 25 33 25 42
Неожиданный Прииск, 528 34 16 50 31 34 35 33 24 42
Уйбат, 524 33 23 44 36 49 15 34 34 32
Бея, 469 35 22 43 36 48 16 35 33 32
Таштып, 455 40 24 36 32 50 19 37 34 29
ятными погодами, степень комфортности и биотропно- Кузнецкого Алатау выделено три ранга местностей по сти погодного режима, климато-рекреационный потен- степени пригодности биоклимата для курортно-циал, безморозный период) в пределах подобласти рекреационного освоения.
ОП, дни
Рис. 1. Число дней с оптимальными погодами (ОП) Кузнецкого Алатау за три летних месяца
К местностям I ранга, особо благоприятным для рекреации и климатолечения, относятся местности, расположенные до 500 м над ур. м. в юго-восточных предгорьях Кузнецкого Алатау с лесостепными и степными ландшафтами. Преобладают индифферентные по степени биотропного воздействия погоды. Погоды, позволяющие проводить различные оздоровительные мероприятия на воздухе, отмечаются более 220 дней в году. Климато-рекреационный потенциал, учитывающий максимально возможный объем оздоровительных мероприятий при данных условиях погоды, составляет более 60 баллов. Данные местности перспективны для курортно-рекреационного освоения с развитием здравниц круглогодичного действия.
К местностям II ранга, благоприятным для курортно-рекреационной деятельности, относятся местности, расположенные на западном макросклоне Кузнецкого Алатау до 1 000 м над ур. м. и на восточном макросклоне в переделах низкогорья (500-1 000 м над ур. м.). Указанные местности расположены между 52-57° с.ш.
с ландшафтно-климатическими условиями южнотаежных, горно-таежных, предгорных зон умеренных широт, а также лесостепи. Число дней с благоприятными погодами составляет 180-210 дней. Климаторекреационный потенциал относительно благоприятный (50-60 баллов). Эти местности пригодны для развития сети курортно-рекреационных объектов с сезонным климатолечением в сочетании с различными видами бальнеотерапии.
В верхнем поясе гор Кузнецкого Алатау (выше 1 000 м над ур. м.) выделяются местности III ранга -относительно благоприятные - с сезонным проведением климатолечебных и рекреационных мероприятий. Курортно-рекреационные объекты здесь должны быть повышенной комфортности.
Результаты проведенного исследования позволили оценить потенциальные возможности климатических условий для курортно-рекреационного освоения, а также могут учитываться при планировании строительства лечебно-оздоровительных и рекреационных учреждений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Башалханова Л.Б., Буфал В.В., Русанов В.И. Климатические условия освоения котловин Южной Сибири. Новосибирск, 1989. 158 с.
2. Исаев А.А. Статистика в метеорологии и климатологии. М. : Изд-во МГУ, 1988. 248 с.
3. Поволоцкая Н.П. Методы анализа климата для курортологических целей // Курортные ресурсы и их рациональное использование : сб. науч.
тр. Пятигорск, 1989. С. 18-25.
4. Курортно-рекреационный потенциал Западной Сибири / под ред. Е.Ф. Левицкого, В.Б. Адилова. Томск, 2002. 227 с.
5. Заповедник «Кузнецкий Алатау» / ООПТ России: информационно-справочная система. М., 2004. ИЯЬ: http://oopt.info/kalatau/ (дата обраще-
ния 09.10.2008 г.).
6. Севастьянов В.В. Эколого-климатические ресурсы Алтае-Саянской горной страны. Томск, 2008. 307 с.
7. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер. 3. Многолетние данные. Вып. 21, ч. 1-6: Красноярский край и Тувинская АССР.
СПб. : Гидрометеоиздат, 1990. 624 с.
8. Справочник по климату СССР : в 34 вып. Вып. 20, ч. 1-4: Температура воздуха и почвы. Л. : Гидрометеоиздат, 1965. 396 с.
9. Чубенко А.Г., Каминский А.Г. Снежные лавины и лавиноопасные районы Кемеровской области // Гляциология Сибири. Томск, 1985. Вып. 2
(17). С. 82-92.
10. Агроклиматические ресурсы Кемеровской области. Л. : Гидрометеоиздат, 1973. 142 с.
11. Биоклиматический Атлас Сибири и Дальнего Востока / сост. Э.С. Яковенко и др. Томск, 1972. 106 с.
Статья представлена научной редакцией «Науки о Земле» 8 ноября 2011 г.
