CC BY-ND
13
февраль N02 (287) ЗНиСО
11
УДК 551.515:616.2(571.621)
i
ВОЛНЫ ТЕПЛА НА ЮГЕ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Е.А. Григорьева
ФГБУН Институт комплексного анализа региональных проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук, Биробиджан, Россия
На примере г. Хабаровска, административного центра ДФО, проведено исследование, позволяющее определить волну тепла (ВТ) в летний период как превышение среднесуточной температурой 95 % процентиля в течение трех и более дней, когда летальность увеличивается на 36 % по сравнению со средними величинами, что составляет около 8 случаев дополнительной смертности. Пространственно-временной анализ ВТ на юге Дальнего Востока за период 19602012 гг. с использованием данного подхода выявил, что в 1960-1969 гг. наблюдалось их наименьшее количество, в 1980-1989 гг. - наибольшее, при этом максимальное число волн отмечено на континентальных станциях. Во всех случаях самые длительные ВТ отличались наибольшей интенсивностью.
Ключевые слова: волна тепла, смертность, межгодовая динамика, юг Дальнего Востока.
E.A. Grigorieva □ HEAT WAVES AT THE SOUTHERN PART OF THE FAR EAST AND HUMAN HEALTH □ Institute for Complex Analysis of Regional Problems Far Eastern Branch Russian Academy of Sciences, Birobidzhan, Russia.
A heat wave (HW) in Khabarovsk in summer is determined as exceeding the daily mean temperature of 95 % percentile for three or more days, when the mortality increases to 36 % compared to the average values, which is about 8 cases of additional mortality. Spatial-temporal analysis of HW in the southern part of the Russian Far East for the period 1960-2012 using this approach revealed that the smallest number of HW was observed in 1960-1969, the largest - 1980-1989, with a maximum at the continental stations; in all cases the long wave is distinguished by the highest intensity. Key words: heat wave, mortality, inter-annual dynamics, south of the Russian Far East.
Волна тепла (ВТ) определяется как опасное природное явление, оказывающее воздействие на жизнедеятельность, здоровье человека, его социально-экономическую активность [1-5]. Жаркие периоды зачастую играют роль «тихого убийцы» [1, 3], когда во время экстремального подъема температуры воздуха наблюдается чрезмерное напряжение терморегуляции организма человека, отмечается существенное повышение показателей заболеваемости и смертности, особенно от сбоев в работе сердечно-сосудистой и дыхательной систем [3, 5]. Например, в жару одним из «пусковых крючков» возникновения инсульта может быть повышение температуры тела при неэффективности системы терморегуляции: показано, что это может вызывать рефлекторную тахикардию, увеличение минутного объема сердца, повышение основного обмена и, как следствие, увеличение потребности тканей в кислороде [4]. Особенно ярко влияние высоких температур воздуха проявляется в большинстве стран умеренных широт.
Большое значение для Дальнего Востока России имеет определение понятия экстремально высоких температур, характерных не только для каждого района, но даже для отдельных местностей. Актуальными и не изученными для континентального муссонного климата являются периоды прохождения волн тепла или холода и связанные с ними резкие скачки ежедневной смертности, когда возникает повышенный риск заболеваемости и смертности.
Цель исследования - выявление особенностей нелинейной динамики смертности в пе-
риоды с экстремальными температурами для г. Хабаровска и пространственно-временной динамики волн тепла на территории юга Дальнего Востока.
Материалы и методы. Ежедневные данные по температуре воздуха (минимальной, среднесуточной и максимальной) для 48 гидрометеостанций (ГМС) на территории юга Дальнего Востока за 1960-2012 гг. были взяты на сервере ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД» www.meteo.ru. Данные об общей смертности населения в административном центре Дальневосточного федерального округа г. Хабаровске за 2000-2012 гг. были предоставлены Администрацией г. Хабаровска.
В нашей работе понятие ВТ изучается с точки зрения влияния на жизнедеятельность человека как биологического существа и его здоровье. В литературе встречаются различные подходы к определению волн: исследуются и средняя температура за сутки, и ее суточные экстремумы - минимальные и максимальные температуры. Критически рассмотрев научную литературу по данной теме, мы выделили три подхода для определения ВТ. Это использование:
1) качественных характеристик (например, в Метеорологическом словаре ВТ определяется как значительное потепление, распространяющееся в определенном направлении, связанное с адвекцией теплой воздушной массы);
2) количественных показателей (абсолютных - превышение среднего значения за некоторый период на определенное значение в течение некоторого количества дней);
12
ЗНиСО Февраль N2 (20/)
3) количественных показателей (относительных - выявление волны по превышению в течение некоторого периода определенного про-центиля или средней величины на 1 (2 и т. д.) среднеквадратическое отклонение).
В качестве основы могут быть взяты разные температуры: минимальные, средние, максимальные, приведенные, физиологические эквивалентные и т. д. [1, 3-5]. Недостатком количественного подхода с использованием абсолютного температурного порога (например, превышение среднесуточной температуры на 5 °С по сравнению с нормой) является проблематичность сравнения результатов для разных территорий и разных периодов осреднения, особенно в случае меняющегося климата [1].
Для выявления относительного риска смертности во время резких изменений температурного фона необходим подробный анализ коротких погодных эпизодов. При исследовании динамики смертности при значительных скачках температуры в данной работе применялось несколько определений ВТ. Для выбора регрессора, лучше всего коррелирующего со смертностью, в качестве основы использовались минимальные, средние и максимальные температуры (Ттеап, Ттах и Ттт соответственно) за каждые сутки. Для выявления периодов со значительным влиянием резких смен температур на здоровье человека мы посчитали необходимым выбрать относительный показатель (95 % процентиль) и рассмотреть летний период (июнь - август). Решение о прохождении волны определялось по критерию превышения распределения температур, оцененных по наблюдениям за изучаемый период 2000-2012 гг. в течение лета (с июня по август). В зависимости от длительности волны рассматривалось пять вариантов с длиной волны от одного до пяти дней. Изучались регрессионные модели с альтернативным сдвигом (лагом) в один день для определения отсроченного эффекта воздействия высоких температур. Лаг 1 означает, что смертность анализировалась в день, следующий за тем, к которому относится метеорологический показатель [3].
Тепловое воздействие зачастую замаскировано, поэтому летальный исход может быть зарегистрирован по другим причинам смертности, не связанным напрямую с воздействием температурного фактора [3]. В связи с этим оправдано использование общей естественной смертности в качестве показателя влияния окружающей среды и результирующего физиологического напряжения в организме человека.
Результаты исследования. Абсолютная величина общей смертности в Хабаровске -22,3 случая в среднем сутки за весь период изучения с небольшой межгодовой динамикой. Для лета - 21,7 случая. В соответствии с целью работы рассмотрена динамика смертности во время прохождения ВТ на основе 30 определений экстремальных температур (табл.).
Таблица. Смертность в летний период (июнь — август), Хабаровск
Критерий* Смертность Изменение смертности** (%)
1 день - без сдвига / сдвиг 1 день
Ттах_95 % 24,6/25,0 14/16
Т 95 % ^теап_у ^ /и 25,2/25,8 17/20
Ттт_95 % 24,2/24,0 12/11
2 дня - без сдвига / сдвиг 1 день
Ттах_95 % 25,1/24,5 16/13
Т 95 % ^теап_у ^ /и 25,4/26,6 18/24
Ттт_95 % 24,5/24,0 13/11
3 дня - без сдвига / сдвиг 1 день
Т 95 % 25,1/24,7 16/14
Т 95 % ^теап_^ ^ /и 26,0/27,4 20/27
Т ■ 95 % 1Ш1П_/и 22,6/23,1 4/11
4 дня - без сдвига / сдвиг 1 день
Ттах_95 % 24,2/24,4 11/12
Т 95 % ^теап_у ^ /и 25,8/27,5 19/27
Ттт_95 % - -
5 дней - без сдвига / сдвиг 1 день
Ттах_95 % 22,0/20,4 1/-6
Т 95 % ^теап_у ^ /и 27,8/29,5 28/36
Ттт 95 % - -
* Ттеап, Ттах и Тт;п - минимальные, средние и максимальные температуры соответственно. Ттах_95 % - критерий превышения 95 % процентиля распределения соответствующих температур. ** изменение смертности по сравнению со средним значением.
1
Анализ смертности в летний сезон показывает, что повышенная летальность отмечается, если волна тепла определяется по средней за сутки температуре Ттеап при разной ее длительности (табл.). При этом максимальная смертность - 29,5 случаев - наблюдалась при длительности волны 5 суток и более с отсроченным эффектом в один день, т. е. на 36 % выше среднего для лета значения, что составило 8 случаев дополнительной смертности в день. С 2000 по 2012 г. наблюдалось четыре таких эпизода - в августе 2005 г., в июле 2007 г., в июне 2010 г., а максимальная длительность и интенсивность отмечались в июле 2011 г. в течение 11 дней.
Эпизодов с экстремальным и длительным (5 и более дней) повышением температуры выявлено не так много, поэтому вслед за [4] мы предлагаем определять волны тепла в летний период года по превышению среднесуточной температурой 95 % процентиля в течение трех и более дней; при этом интенсивность волны тепла определяется как сумма превышений средней температуры за период с волной, в °С.
Пространственно-временной анализ волн тепла на юге ДВ показал, что наименьшее число волн регистрировалось в 1960-1969, наибольшее - в 1980-1989 гг. с максимальным количеством на континентальных станциях. Во всех случаях самые длительные волны оказы-
февраль N02 (287) ЗНиСО
13
вались наиболее интенсивными. Длительность, интенсивность и изолинии 95 % процентиля средних температур максимальны для континентальных районов и значительно ниже - для морских прибрежных. На рис. 1 представлены в качестве примера результаты подекадной динамики волн тепла (их количество, интенсивность и длительность) по данным ГМС «Хабаровск» с 1960 по 2012 г. Отдельно приведены данные для трех последних лет рассматриваемого периода, когда в течение сравнительно
короткого времени наблюдалось практически такое же количество волн с высокой интенсивностью, как и за все предыдущее десятилетие.
На территории юга Дальнего Востока ВТ с максимальной длительностью и интенсивностью отмечалась в июле 2011 г.; волна проходила в течение месяца и охватила обширную территорию на севере и в центральной части региона (рис. 2). Максимальные величины наблюдались на севере, в Нелькане (длительность 25 дней и интенсивность 62 °С).
1
80 70 60 50 40 -30 20 10 О
12
со
ей
1960-1969
со
П I
ей
1970-1979
со
45
ей
1980-1989
10 I
со
51
ей
1990-1999
со
22
П 21
со
2000-2009
со
ей
2010 2012
Рис. 1. Число волн тепла (ВТ), их интенсивность (ВТ-инт, °С) и продолжительность (ВТ-дл., дни) для Хабаровска в динамике по десятилетиям с 1960 по 2012 г.
(а) (б)
Рис. 2. Пространственное распределение основных характеристик волны тепла, наблюдавшейся в континентальной части юга Дальнего Востока в июле-августе 2011 г.: 1 - ГМС; 2 - изолинии (а) длительности волны, дни; (б) интенсивности волны, °С
14
ЗНиСО Февраль iM (20/)
Известно, что длительность волны тепла связана с установлением на территории малоподвижного стационарного антициклона [2]; последующий анализ синоптических ситуаций позволит выявить причины в каждом отдельном случае.
Выводы. В условиях континентального мус-сонного климата летом волны тепла лучше всего определяются по среднесуточным температурам с использованием количественного вероятностного подхода, при этом в Хабаровске летальность увеличивается на 36 % по сравнению со средними величинами, что составляет около 8 случаев дополнительной смертности. Наименьшее число волн тепла в южной части Дальнего Востока отмечалось в 1960-1969, наибольшее - в 1980-1989 гг., при этом максимальное количество отмечено на континентальных станциях. Во всех случаях наибольшей интенсивностью отличаются самые длительные волны.
Результаты исследования зависимости состояния здоровья от качества окружающей среды могут служить основанием при разработке программ безопасности жизнедеятельности населения, позволяющих более эффективно управлять развитием территории, вести научно-обоснованную региональную демографическую политику, направленную на уменьшение рисков для здоровья.
Публикация подготовлена в рамках поддержанного РГНФ научного проекта № 15-0200259.
ЛИТЕРАТУРА
1. Григорьева Е.А. Волны тепла в Хабаровске и здоровье населения // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т.16. № 5(2). С. 843846.
2. Груза Г.В. и др. Наблюдаемые и ожидаемые изменения климата России: температура воздуха / Г.В. Груза, Э.Я. Ранькова. Обнинск: ФБГУ «ВНИИГМИ - МЦД», 2012. 194 с.
3. Оценка риска и ущерба от климатических изменений, влияющих на повышение уровня заболеваемости и смертности в группах населения повышенного риска: МР 2.1.10.0057-12. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2012. 48 с.
4. Anderson B.G. et al. Heat waves in the United States: mortality risk during heat waves and effect modification by heat wave characteristics in 43 U.S. communities / B.G. Anderson, M.L. Bell // Environmental health perspectives. 2011. Vol. 119. P. 210-218.
5. Basagana X. et al. Heat waves and cause-specific mortality at all ages / X. Basagana, C. Sartini, J. Barrera-Gomez [et al.] // Epidemiology. 2011. Vol. 22. P. 765-772.
Контактная информация:
Григорьева Елена Анатольевна, тел.: +7 (42622) 20539, e-mail: [email protected]
Contact information: Grigorieva Elena, phone: +7 (42622) 20539, e-mail: [email protected]
i
V
