Экологическая климатология и климатические ресурсы (стр. 5 )

Предметом данных классификаций стали специализированные климатические ресурсы (см. табл.9), являющиеся потенциалом для решения конкретных прикладных задач. Выделяются различные виды климатических ресурсов:

- по основным секторам экономики и социальной сферы, реагирующим на климат;

- по территории (макро-, мезо-, микроклиматические ресурсы). Основными видами являются агроклиматические, биоклиматические, энерго-климатические, строительно-климатические, транспортно-климатические ресурсы климатические ресурсы коммунального хозяйства и др. Каждый из этих видов ресурсов имеет ряд разновидностей. Так, в агроклиматические ресурсы входят климатические ресурсы отдельных сельскохозяйственных культур; в биоклиматические - физиолого-климатические ресурсы, рекреационно-климатические ресурсы, лечебно-профилактические ресурсы (для больных с различными заболеваниями), санитарно-гигиенические ресурсы. В энергоклиматические ресурсы включаются ресурсы для развития гелиоэнергетики, гидроэнергетики, атомной, тепло - и ветровой энергетики. Строительно-климатические ресурсы состоят из ресурсов для обеспечения теплового режима зданий, устойчивости к климатическим нагрузкам зданий и и сооружений, долговечности зданий, проектирования канализации и трубопроводов, безопасного и экономного проведения строительных работ и др. Транспортно-климатические ресурсы складываются из ресурсов для автомобильного и железнодорожного транспорта, ресурсы коммунального хозяйства — из ресурсов для обеспечения работы городского транспорта, убороч­ных работ, отопления жилья и других, ресурсы водного хозяйства - из ресурсов для канализации, различных элементов водоснабжения и управления водными ресурсами. Последний вид климатических ресурсов очень важен, так как обеспе­чивает доступ к другому виду природных ресурсов - водным запасам.

Данные виды и разновидности ресурсов могут определяться для любых терри­торий, как больших, так и малых. Можно оценивать микроклиматические ресур­сы отдельного строения, поля или даже части поля. В то же время при анализе климатических ресурсов в очень большом регионе, включающем несколько стран, например на территории Евроазиатского континента, встречаются некоторые трудности. Они связаны с разным уровнем развития производительных сил в различных странах, качеством жизни и другими социально-экономическими факторами. Поэтому районирование климатических ресурсов, определяемых по данной схеме (социально-экономической), наиболее целесообразно реализовывать в условиях одной страны или группы стран с одинаковым уровнем развития, а также описывать климатические ресурсы в рамках любой сколь угодно малой территории внутри страны. Единицей территории при районировании климатиче­ских ресурсов в данном их понимании являются либо административное образова­ние, либо населенный пункт или метеорологическая станция.

Специализированные климатические ресурсы могут быть дополнительно подразделены на:

·  потенциальные (ресурсный потенциал), возможные в принципе для использования;

·  технические - часть потенциальных, реализуемых при помощи определенных технических или других средств;

·  реальные, использование которых технически достижимо, экологически безопасно и экономически выгодно.

Впервые такое разделение ресурсов применили специалисты по ветро - и гелиоэнергетике, где оно наиболее актуально. Ими были выделены все три вида ресурсов.

Потенциальные ресурсы в ветроэнергетике — это, скорее, гипотетические ре­сурсы. Например, в России они велики и могут перекрывать все другие источники энергии, однако выработать такое количество энергии практически невозможно. Для этого пришлось бы по всей территории России расположить ветродвигатели определенной конструкции и мощности, оптимальной для каждого района.

Технические ресурсы составляют лишь часть потенциальных ресурсов и связа­ны с возможной утилизацией ветровой энергии посредством конкретных ветровых установок при их оптимизации для района. О технических ветроэнергетических ресурсах страны можно говорить лишь для некоторого стандартного двигателя.

Похожим образом обстоит дело и с агроклиматическими ресурсами. Потенци­альные агроклиматические ресурсы определяются в основном такими климатиче­скими показателями, как тепло - и влагосодержание почвы, количество посту­пающей солнечной радиации. Но в реаль­ных условиях прогнозируемый урожай зависит как от вида сельскохозяйствен­ной культуры, так и от бонитета земли, от производственно-технических и других условий, например от орошения, уровня обеспеченности и качества сельскохозяйственной техники. В отличие от ветроэнергетики, где реальные климатические ресурсы всегда меньше потенциальных, реальные агроклимати­ческие ресурсы могут превышать потенциальные.

1.5. Методика оценки и районирования индексов обеспеченности климатическими ресурсами

До недавнего времени климат, подобно воде и воздуху, не рассматривался как собственность, практически не оценивался в экономическом плане, и поэтому методика введения климата в экономический анализ не была разработана.

Климат по ряду причин трудно оценить количественно. Эксперты ВМО назы­вают первой причиной то, что, как уже говорилось выше, климат имеет черты общей собственности. Оценки, принятые при нормальных рыночных операциях, в большинстве случаев не удается распространить на климат. Вторая причина, по их мнению, возникает благодаря тому, что цена климата определяется на протяжении жизни целого поколения или даже больше, в то время как в настоящее время экономический анализ разработан для принятия решений на более короткий период. Некоторые традиционные методы оценки и анализа прибыли, использующие поправки на будущее, довольно сомнительны при их применении к климатическим условиям.

По мнению Рабочей группы ВМО, для кардинального решения данной проблемы следует развивать новую, специальную макроэкономику, которая учитывала бы оценку вклада в прибыль влияния окружающей среды, в том числе климата. При этом Рабочая группа не определила, какую цену назначить климату.

Попытки найти способы оценки стоимости климата делались рядом исследо­вателей. Один из таких способов состоит в определении цены климата как индекса комфорта. От степени комфортности среды, в которой находится работник, зависит производительность труда. Например, если жарко и высокая влажность, то число рабочих часов сокращается и уменьшается интенсивность труда. При низкой температуре и скорости ветра > 10 м/с на работы на открытом воздухе вводятся повышенные расценки труда. Комфортность среды очень важна и для индустрии отдыха. Для достижения комфортности используется, например, кондиционирование воздуха. Стоимость этого мероприятия можно оценить количественно.

Благодаря изменчивости во времени и в пространстве климат обеспечивает различный потенциал для разных видов производственной и социальной дея­тельности. Более детальное рассмотрение этих свойств климата позволит оценить их результаты в виде выгод или потерь. Климатический потенциал может быть оценен как фундамент затрат (финансовых и др.). Например, цена климата некоторого южного района может реализоваться в развитии крупномасштабных солнечных технологий. Затраты на улучшение некоторого участка земли по отношению к участку в другом районе, используемому с той же целью, также могут быть сравнительно легко оценены.

Предсказание климатических условий, исходя из которых, планируется тот или иной вид деятельности, также становится основой для количественной оценки.

Виды и разновидности климатических ресурсов выражаются первоначально в разных единицах: энергетических, тепловых, весовых, электрических, в баллах и др. Кроме того, каждая разновидность климатических ресурсов определяется, как правило, специализированными климатическими показателями. Во многих случаях комплекс показателей удается свести к одномерной комплексной харак­теристике, в других — приходится пока иметь дело с совокупностью показате­лей. Агроклиматический потенциал, например, может характеризоваться одним показателем - биоклиматическим потенциалом, а для оценки транспортно-климатических ресурсов (для автотранспорта) используется несколько кли­матических характеристик (видимости, гололедицы на дорогах, заносов и др.).

Поэтому при составлении книги, как показатели, так и разновидно­сти ресурсов, прежде всего, преобразовывались. Первым этапом этого преобразо­вания климатический ресурсный потенциал явилось нормирование климатических характеристик, т. е. приведе­ние значений климатического показателя к безразмерному стандартному виду х' в диапазоне значений [0, 1] по формуле

х/ = (1)

где х — значение показателя, в исходных единицах; а и b — минимальное и максимальное значения х в ряду данных, в исходных единицах.

Для удобства можно увеличить все значения х' в 10 раз, т. е. выразить их в баллах. Преобразование по формуле (1) позволит избавиться от отрицательных значений показателя. Выражение для отрицательных значений (в баллах) можно записать как:

В = 10 x' =1x - a)/ d

для положительных значений —

В = 10 (х - b)/ d,

d = a - b.

При исследовании климатических ресурсов отдельной области ряд составлялся из данных метеорологических станций.

Сравнивая разные области между собой, необходимо выбирать общероссийские экстремумы; подробно изучая распределение ресурсов внутри области, можно использовать внутриобластные максимум и минимум. Те же рассуждения применимы и к более мелким территориям.

Вторым этапом преобразования климатических показателей при расчете климатического ресурсного потенциала является переход к некоторым условным единицам.

Для перехода к условным единицам значения в баллах для каждого климатического показателя суммировались по территории. Сумма баллов приравнивалась к некоторому условному числу. К 1000 у. е. приравнивалась сумма баллов по каждому климатическому показателю. После этого все баллы переводились в условные климатические единицы (у. к.е. или просто у. е.) в которых и велись дальнейшие расчеты и выполнялось районирование. В табл.10 приведен пример перевода значений в исходных единицах сначала в баллы, затем в условные единицы. Эта таблица иллюстрирует методику расчетов.

Казалось бы, при таком подходе может несколько исказиться соотношение климатических ресурсов отдельного района. Их значения в баллах и условных единицах полностью совпадают в случаях, когда рассматривается один климати­ческий показатель, например биоклиматический потенциал для характеристики агроклиматических ресурсов. Различия в значениях, приведенных в баллах и условных единицах, максимальны, когда показателей и разновидностей особенно много. Но и в таком случае по абсолютному значению эти различия оказались настолько малы, что при выборе одинакового числа широких градаций по баллам и условным едини­цам не получилось бы заметных различий при картировании в том и другом случае. Поэтому при описании географического распределения значения ресур­сов взяты в условных единицах.

Таблица 10

Пример расчета канализационных климатических ресурсов

Административно-территориальная единица	Интенсивность дождя продолжительностью 20 мин	Суточный макси-мум осадков 1 %-й обеспеченности	Канализационные ресурсы (среднее по двум показателям), у. е.
л/с на 1 га	балл	у. е.	мм	балл	у. е.
Белгородская область	90	4,3	8,3	88	7,5	11,1	9,7
Воронежская область	85	4,6	9,0	94	7,2	10,7	9,8
Курская область	90	4,3	8,3	117	5,9	8,9	8,6
Липецкая область	85	4,6	9,0	103	6,7	10,0	9,5
Тамбовская область	85	4,6	9,0	84	7,7	11,4	10,2

По каждому району или станции (или по другой территориальной единице) значения климатических показателей, характеризующих некоторую разновид­ность климатических ресурсов, выраженные в условных единицах, осреднялись с некоторыми весами. Выбор веса каждого климатического показателя происхо­дил на основе опыта специалиста, проводившего осреднение в зависимости от вклада данного показателя в общий комплексный показатель, характеризующий ресурс. Вопрос о весах не возникал, когда использовался непосредственно ком­плексный показатель, так как в этом случае вклад отдельных климатических характеристик определен формулой. В процессе расчета климатических ресурсов составители иногда прибегали к корреляционному анализу связей между от­дельными климатическими показателями и ресурсами. Разновидности ресурсов объединены в виды или группы ресурсов, а все группы, в свою очередь, состав­ляют общероссийский интегральный или общеобластной климатический потен­циал. В процессе объединения также возникает проблема весовых коэффициен­тов, которая решена на основе опыта, здравого смысла и некоторых экономиче­ских сведений.

В итоговых таблицах, содержащих данные об интегральных климатических ресурсах и составляющих их видах (группах) ресурсов, и в таблицах видов ресурсов и составляющих их разновидностей все составляющие указаны в про­центах от итоговых данных каждой территориальной единицы, которые выра­жены в условных единицах.

Оценка климатических ресурсов в условных единицах позволяет сравнивать между собой их разновидности, а также сопоставить климатический ресурсный потенциал с потенциалами других природных ресурсов. Кроме того, исследования климатических ресурсов на заданной территории выявляют структурные особенности климата в экономиче­ском аспекте, что позволяет обосновать проведение социально-экономических мероприятий, выявить резервы промышленного производства.

В результате создается весьма информативная, но вместе с тем относительная картина распределения климатических ресурсов на территории региона.

Существенным недостатком такого подхода является то, что ресурсы, выра­женные в условных единицах, не обладают свойством аддитивности. Ресурсы различных территорий нельзя складывать. Точно так же нельзя складывать климатические ресурсы, выраженные в первоначальных естественных единицах. Например, нельзя складывать суммы температур, определяющие ресурсы тех или иных растений.

Для введения климата как ресурса в экономический анализ следует стре­миться к получению стоимостной оценки климатических ресурсов, которая обладает свойством аддитивности, удобна для сравнений и может непосредствен­но использоваться в экономических расчетах.

Совершенно очевидно, что составление подобной оценки для всех видов кли­матических ресурсов, рассмотренных в книге, задача непомерно трудная. Стоимость каждой разновидности климатических ресурсов зависит от многих факторов, действующих по-разному во времени и в пространстве, а не только от свойств климата.

Биоклиматические ресурсы оцениваются по затратному принципу по не­скольким статьям: стоимость одежды и затраты на социальное страхование. Годовую стоимость одежды населения России можно оценить примерно в 80 .млрд. руб. (тепловые свойства одежды выражаются в единицах С1о).

Кроме того, по результатам социальных и санитарно-гигиенических исследо­ваний, около 15 % заболеваний связано с не учетом влияния метеорологических условий. В первую очередь это относится к болезням людей с обостренной метеотропной реакцией на отдельные погодные ситуации.

В соответствии со статистическими данными за последнее десятилетие XX в. по России в среднем на каждого работающего человека приходилось по семь нерабочих дней (или один бюллетень). Исходя из средней заработной платы для начисления пенсий (например, 1800 руб.) и числа работающих (около 70 млн. человек), общая сумма потерь за год из-за не учета воздействия метеоро­логических факторов составит приблизительно 6,3 млрд. руб.

Таким образом, учитывая влияние климата на тепловое состояние человека, выраженное через стоимость одежды (= 80 млрд. руб.), климатическую часть рекреационных ресурсов (» 4 млрд. руб.) и зависимость заболеваемости от не учета климата (6,3 млрд. руб.), можно приближенно оценить экономический эффект от использования данных о биоклиматических ресурсах. Он составляет » 90 млрд. руб.

Оценка стоимости климатических ресурсов

При оценке стоимости климатических ресурсов устанавливается стоимость климата, или КРП, а не эффективность использования климатической информа­ции.

Так, климат, благоприятный для решения некоторой конкретной задачи, сто­ит дорого, а неблагоприятный — дешево (применительно к этой задаче). В то же время эффективность использования климатической информации во втором случае может быть больше.

В России различия климатических ресурсов огромны. Например, очень холодный климат Республики Саха применительно к само­чувствию человека самый дешевый на территории России, т. е. климатические ресурсы Республики Саха очень малы (здесь нужны теплые одежда и жилье, более частая медицинская помощь). Климат Краснодарского края при таком подходе стоит дорого.

Использование климатической информации для улучшения самочувствия человека в Республике Саха дает больший экономический эффект, чем в Красно­дарском крае. Если не учитывать климатические данные в Республике Саха, человек просто погибнет, в то время как в Краснодарском крае, скорее всего, выживет и без учета климата.

Составляя оценку стоимости климатического потенциала, будем рассматри­вать лишь основные климатозависимые социально-экономические системы (здоровье человека, строительство, энергетику, транспорт и т. п.). Кроме того, для определения стоимости КРП выделены наиболее важные составляющие каждого вида ресурсов. Таким образом, указывается нижняя оценка стоимости климатических ресурсов.

Следует также помнить, что в энциклопедии представлены удельные клима­тические ресурсы.

Общая методика составления оценок стоимости различных видов климатиче­ских ресурсов включает следующие этапы:

1.Оценивается стоимость продукции данной социально-экономической сис­темы.

2.Устанавливается общий вклад климата в стоимость продукции. С этой целью в большей части случаев определяется стоимость продукции в двух районах с резко различающимся климатом, например на севере и юге России.

3.Различие в стоимости продукции приравнивается к разнице удельных значений климатических ресурсов (в у. е.) в выбранных районах, и определяется стоимость 1 у. е.

4.Стоимость 1 у. е. умножается на число у. е. в каждой области, и получают­ся оценки стоимости удельных значений КРП.

Наиболее сложным является второй этап, и на этом этапе возможны и другие пути.

Оценка стоимости климатических ресурсов позволит качественно представлять вклад климатической составляющей в стоимость земельных участков, зданий и сооружений, и решать широкий круг других экономических задач.

1.6 Антиресурсы климата

Термин „антиресурс" впервые использовал по отношению к природным ре­сурсам (1990 г.). Антиресурсы климата — климатические ресурсы со знаком минус, информация о которых используется для нейтрализации или ослабления неблагоприятного воздействия климата путем привлечения, как правило, других видов ресурсов. Следовательно, из антиресурсов польза извле­кается косвенным способом, за счет приспособления к отрицательному влиянию климатических условий на объект или технологический процесс. Климатические антиресурсы так же, как и ресурсы, выражаются в условных единицах, в виде положительного числа. Но при этом, чем больше антиресурсы, тем больше рас­ход на компенсацию отрицательного влияния внешней среды. Значит, большому антиресурсу соответствует малый ресурсный потенциал, выраженный в баллах или условных единицах. Если, например, в заданном районе имеет место большая ветровая нагрузка, то ресурсный потенциал в условных единицах для объекта, на который действует нагрузка, мал, и наоборот, антиресурс удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ресурсу. Ему может быть дана стоимостная оценка, его количество ограничено и при некоторых условиях его может не хватать.

К антиресурсам относятся многие виды ресурсных потенциалов в холодную половину года. Это все виды атмосферных нагрузок, температурно-ветровой потенциал строительства, производства строительных работ, энергетический потенциал климата для атомных и тепловых станций, физиолого-климатический потенциал здоровья человека. В течение всего года климатический потенциал развития сухопутного транспорта является антиресурсом. Наряду с этим многие из перечисленных выше зимних антиресурсов в теплую половину года превращаются в положительные ресурсы: создаются благоприятные условия для строительства, для здоровья человека и особенно для сельскохозяйственного производства и лесного хозяйства. В то же время некоторые климатические составляющие ресурса могут давать отрицательный вклад в ресурс, тогда как другие его составляющие являются положительными, и наоборот. Так, зимой вклад радиации в тепловой режим здания положителен и в конце зимы может быть очень большим, в то время как и температура, и ветер создают климатический антиресурс.

Вопросы к главе 1.

1. Укажите реперные климатические станции на территории ЦЧО.

2. Под влиянием каких факторов формируется климат территории?

3. Чем определяется поступление солнечной радиации к поверхности земли?

4. Что оказывает наибольшее влияние на характер перемещения воздушных масс в зимний и весенний, летний и осенний периоды?

5. Какая форма циркуляции атмосферного воздуха является преобладающей для Центрально-Черноземных областей?

6. Влияет ли рельеф на климатические показатели в ЦЧО?

7. От чего зависит суточная амплитуда температуры и воздуха?

8. Как изменились за последние 30 лет значения температуры воздуха на территории Белгородской области?

9. Ветры каких направлений преобладают на территории Белгородской области, в какое время года наблюдаются наибольшие скорости ветра, в какое – наименьшие?

10. Какие факторы влияют на распределение осадков по территории области?

11. Что понимается под изменением климата или климатической тенденции?

12. С чем связаны современные изменения климата?

13. Как проявляются современные изменения климата на территории Белгородской области?

14. Какие синоптические процессы влияют на аномалии климатических характеристик?

15. Перечислите опасные метеорологические явления. На какие отрасли экономики они влияют?

16. Что такое «климатические ресурсы»?

17. В чем суть географической концепции климатических ресурсов?

18. В чем суть экономической концепции климатических ресурсов?

19. Принадлежит ли климат к природным ресурсам?

20. Дать характеристику активного и пассивного использования атмосферных и климатических ресурсов.

21. Как можно классифицировать климатические ресурсы?

22. Как можно разделить климатические ресурсы по характеру использования?

23. Что подразумевается под понятием «отрицательные ресурсы»? Что такое «антиресурсы климата»?

24. Какие виды климатических ресурсов относятся к основным?

25. Какие виды климатических ресурсов преобладают в различных отраслях экономики?

26. Как рассчитывается климатический ресурсный потенциал?

27. Как оценивается стоимость различных видов климатических ресурсов?

2.КЛИМАТ И ЧЕЛОВЕК

2.1. Влияние гидрометеоусловий на состояние организма человека

Функционально-динамические свойства любого организма зависят от его приспособленности к условиям существования, что и определяет сущность гомеостаза живых существ. Под этим термином подразумевается то динамическое единство и равновесие, в котором находится живой организм с внешней средой, ее многочисленными факторами. Основными факторами внешней среды, определяющими гомеостаз, являются атмосферное давление, температура, влажность, освещенность, естественные магнитные и электрические поля, одним словом комплекс, который входит в понятие метеорологических условий среды.

Давление воздуха. Исследования различных авторов показали, что влияние изменений атмосферного давления на организм человека неоднозначно. Известное практическое значение имеет тот факт, что при понижении атмосферного давления газы, находящиеся в желудочно-кишечном тракте, расширяются, вызывая растяжение органов. Это может сопровождаться ухудшением аппетита и нарушением процесса пищеварения. Кроме того, связанное с пониженным давлением высокое стояние диафрагмы может привести к затруднению дыхания и нарушению функций сердечно-сосудистой системы.

Существует ряд гипотез о колебаниях атмосферного давления с периодом 3-15 минут и даже нередко с амплитудой до 4 мм. рт. ст. При некоторых метеорологических процессах возникают колебания такой частоты, которые могут оказывать биологическое действие.

Температура. Температура воздуха играет большую роль в процессах теплообмена человека. Терморегулирование человеческого организма – поддержание постоянной температуры тела (гомотермия) при различной температуре окружающей среды и средней температуры тела около 37 оС происходит различными путями (испарение, излучение, конвекция, теплопроводность).

Но терморегулирование выполняется организмом автоматически, без дополнительных усилий и без неприятных ощущений только в определенных пределах значений температуры окружающего нас воздуха, т. е. когда сохраняется тепловой баланс организма – так называемая зона комфорта.

Верхний и нижний пределы значений температур, составляющих зону комфорта составляют «критические температуры». Значения их у различных людей могут существенно отличаться. Средние значения зоны комфорта – 21-24 оС, нижний предел критической температуры – 18 оС, верхний – 27 оС. Значения эти могут изменяться в зависимости от влажности воздуха и скорости ветра.

Эффективная температура. Это биометеорологический индекс, характеризующий эффект воздействия на человека комплекса метеоэлементов (температура, влажность воздуха и ветер) через единственный показатель – так называемую эффективную температуру воздуха (ЭТ). ЭТ – это то значение температуры, которое должен иметь сухой воздух при штиле, чтобы оказывать на человеческий организм такое же воздействие, как и воздух, обладающий некоторой влажностью при наличии ветра.

В жаркую и влажную погоду ЭТ будет выше действительно наблюдаемой, а в холодную, ветряную и влажную погоду ЭТ будет значительно ниже наблюдаемой.

В таблице 11 приведены значения температуры воздуха при штиле и эффективных температур при различной скорости ветра.

Таблица11

Скорость ветра, м/с	Температура, оС
Штиль	1	-3	-9	-15	-20	-26	-31
2-4	-1	-6	-12	-17	-23	-28	-34
6-7	-9	-17	-23	-31	-40	-45	-53
10-11	-17	-20	-28	-37	-45	-53	-62
15-16	-20	-23	-34	-40	-51	-59	-67

Температура поверхности кожи человека обычно 31-35 оС. При длитель­ном охлаждении температура кожи становится ниже 29 оС, появляется дрожь, при которой организм выделяет тепла больше обычного. При понижении температуры кожи до 27 оС у большинства людей наступает кома. Минимал­ьная температура, при которой люди кратковременно бывали на воздухе, со­ставляет -88 оС.