Оценка патогенности погодно-климатических условий Камчатского края

Полный текст

Обоснование

Климатический фактор занимает важное место в формировании окружающей среды обитания и условий жизни человека. Климат на макро- и мезоуровнях рассматривается как общий энергетический фон формирования здоровья и предпосылка проявления патологических состояний среди населения [1, 2]. Поэтому в научно-практическом отношении особую актуальность и востребованность составляют оценочные исследования погодно-климатических условий для медицинских и медико-географических целей, реализованные на региональном уровне [3-5]. Результаты подобных исследований раскрывают региональные особенности потенциальной значимости погодно-климатических условий для населения, его здоровья и реализации различных видов жизнедеятельности. Важным аспектом также является получение информации о внутрирегиональных (территориальных) различиях, актуальной для проведения исследований более локального характера, регионального стратегирования и реализации мероприятий по адаптации к климатическим (биоклиматическим) рискам. Такие действия особенно важны в крупных северных регионах с дифференцированными и часто дискомфортными климатическими условиями [6, 7], к числу которых относится Камчатский край.

Камчатский край – один из наиболее отдаленных восточных регионов страны, территория которого полностью относится к районам Крайнего Севера и характеризуется весьма сложными условиями природно-климатической среды. Неоднократно указывалось, что климат оказывает сильное влияние на формирование здоровья населения Камчатки [8-10]. В условиях данного региона в связи с климатическими факторами выявлены риски распространения болезней органов дыхания [11] и более высокой заболеваемости внебольничными пневмониями в различные месяцы года [12]. Также на основе медико-социологических оценок местными жителями отмечается достаточно сильная зависимость между собственным здоровьем и погодно-климатическими условиями проживания [13]. Сказанное подтверждает необходимость и актуальность изучения проблемы погодно-климатических условий Камчатского края относительно здоровья населения, основываясь на данных специальных биоклиматических (медико-климатических) индексов. В этом направлении для интересуемого региона выполнен ряд работ локального характера, ограничивающихся только пределами краевой столицы – г. Петропавловска-Камчатского [14-18]. Лишь отдельные макрорегиональные исследования позволили осветить некоторые показатели биоклимата Камчатского края на общем фоне Дальнего Востока [19-21], первые две из которых посвящены проблеме влияния климатических условий на респираторную систему человека. Поэтому медико-климатическое изучение Камчатского края на региональном уровне остается недостаточно разработанной проблемой и актуальной научной задачей.

К настоящему времени создано множество биоклиматических индексов, позволяющих проводить исследования для медицинских целей. Из них ограниченное число пригодно для реализации комплексных исследований различных свойств погодно-климатических условий какой-либо территории. К последним относится общий индекс патогенности погоды (или метеорологической ситуации) – эмпирический индекс, основанный на оценке нагрузки окружающей среды^[1], который считается одним из лучших биоклиматических индексов для изучения теплового стресса [22] и информативным для комплексной оценки влияния погоды на здоровье [23]. Данный индекс, предложенный Г.Т. Латышевым и В.Г. Бокшей, позволяет оценить степень патогенного (раздражающего) действия комплекса погодно-климатических условий на человека и, прежде всего, определить риски отрицательной реакции для больных людей [24]. Общий индекс патогенности погоды пригоден для комплексных исследований биоклиматической комфортности территорий регионального уровня и выявления внутрирегиональных различий [25-27]. Направленность индекса на медицинский (клинический) аспект оценки погодно-климатических условий актуальна в контексте необходимости улучшения качества жизни и охраны здоровья населения Камчатского края, а также долгосрочных перспектив развития в регионе санаторно-курортного дела и лечебно-оздоровительного туризма^[2].

Цель исследования

Вышесказанное определило цель исследования: провести региональную оценку патогенности погодно-климатических условий Камчатского края, основываясь на данных общего индекса патогенности погоды за период 2010-2024 гг.

Методы

Оценка патогенности погодно-климатических условий основывалась на суточных метеорологических данных по 12 основным (репрезентативным) метеостанциям Камчатского края (табл. 1), полученным на специализированных электронных ресурсах Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации – Мирового центра данных (meteo.ru) и справочного информационного портала «Погода и климат» (pogodaiklimat.ru). Отобранные метеоданные приводились к сопоставимому виду и сводились в тематическую базу данных, в которой производились дальнейшие расчеты. Временной охват данных составил многолетний период 2010-2024 гг., что соответствует фактическому современному климату. Представленные метеостанции характеризуются равномерной расположенностью по территории Камчатского края, охватывают все его климатические подобласти (согласно климатическому районированию по В.И. Кондратюку [28]) и административные (муниципальные) районы. Это позволило комплексно описать общие и внутренние региональные особенности патогенности погодно-климатических условий.

Таблица 1. Общая погодно-климатическая характеристика метеостанций Камчатского края

¹ Григорьева Е.А. Климат как экологический фактор жизнедеятельности человека: дисс. … д-ра биол. наук. Владивосток, 2016. 363 с.

² Стратегия социально-экономического развития Камчатского края до 2035 г. / Приложение №1 к Постановлению Правительства Камчатского края №541-П от 30 октября 2023 г. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://agvet.kamgov.ru/document/frontend-document/view-npa?id=35121 (дата обращения: 11.08.2025)

Собственно оценка патогенности погодно-климатических условий Камчатского края строилась на расчете комплексного биоклиматического индекса – общего индекса патогенности погоды (ИПП или I) [24], равного сумме частных индексов патогенности по основным метеорологическим факторам (параметрам) и основанного на общей формуле [29]:

I = 0,02(18-t)² + 10^(h-70/20) + 0,2v² + 0,06n² + 0,06(∆P)² + 0,3(∆t)²,

где t – среднесуточная температура воздуха, ^оС; h – среднесуточная относительная влажность воздуха, %; v – среднесуточная скорость ветра, м/с; n – облачность (нижняя), баллы; ∆P – межсуточное изменение атмосферного давления, гПа; ∆t – межсуточное изменение температуры воздуха, ^оС.

Интерпретация индекса зависит от его величины. Чем выше значение индекса, тем патогенность погоды хуже (сильнее). В работе принята следующая классификация индекса [30], которая позволила дать качественную характеристику и определить соответствующие условия (или тип) патогенности: 0-9,9 – оптимальные (комфортные); 10,0-16,0 – слабо раздражающие; 16,1-18,0 – умеренно раздражающие; 18,1-24,0 – сильно раздражающие; более 24 – острые. Дополнительно к данной классификации введен тип экстремальной патогенности, определяемой как двойное умноженное от минимальной величины индекса острого типа – более 48. Это необходимо для установления чрезвычайно высоких (экстремальных) значений индекса патогенности погоды в условиях разнообразных погодно-климатических условий большого по площади территории и северного по положению Камчатского края.

          Суточные данные стали основной для дальнейшего расчета индекса патогенности погоды за каждый календарный месяц и в среднем за год. Многолетние месячные данные позволили построить для всех метеостанций (территорий) годовой ход индекса патогенности погоды. Для каждого сезона по средним календарным месяцам (зима – январь; весна – апрель; лето – июль; осень – октябрь) с помощью серии карт, подготовленных в геоинформационном программном пакете QGIS 3.34.8, получена пространственная визуализация распределения индекса патогенности погоды. Всё это в совокупности позволило описать общегодовые, сезонные и территориальные особенности патогенности погодно-климатических условий Камчатского края.

          Дополнительно проведен статистический корреляционный анализ для установления корреляционных связей между показателями индекса патогенности погоды и общей заболеваемости населения (совокупно по всем классам и по отдельным – болезней органов дыхания, системы кровообращения). При их расчете использовался коэффициент Спирмена (доверительный интервал 0,95). Выбор классов болезней органов дыхания, системы кровообращения обусловлен климатической зависимостью ряда входящих в них нозоформ и установленными связями данных классов болезней с рядом биоклиматических индексов [2, 25, 31], а также их широким распространением, эпидемиологической и социальной значимостью для здоровья населения исследуемого региона [32]. Данные по заболеваемости населения за период 2010-2024 гг. получены в Камчатском краевом медицинском информационно-аналитическом центре. Анализ необходим для общего выявления потенциальной значимости патогенности погоды в увеличении заболеваемости населения на региональном уровне и определения перспективности выбранного индекса для дальнейших исследований, связанных с оценкой влияния погодно-климатических условий на здоровье населения.

Результаты

Многолетняя общая динамика среднегодовых показателей индекса патогенности погоды различных территорий Камчатского края за период 2010-2024 гг. (рис. 1) не претерпевала выраженных изменений. Большинство территорий из года в год, как правило, отличалось практически однородным варьированием среднегодовых показателей, отражая тем самым устойчивость сложившихся погодно-климатических условий и различий их патогенности. В то же время северные территории (Каменское, Тиличики, Оссора, Тигиль) отличились более высокими значениями среднегодовых показателей индекса в начале исследуемого периода, в дальнейшем показавшими снижение на 10,7-22,1% от максимума. Несмотря на это, северные территории продолжают характеризоваться высокими значениями среднегодового индекса патогенности погоды в сравнении с другими районами полуострова. В регионе наблюдается общая территориальная закономерность, выраженная в увеличении среднегодовых показателей индекса от юго-восточных и центральных (внутриматериковых) к северным территориям. Относительно худшие в региональном контексте Камчатского края значения среднегодовых показателей индекса патогенности погоды характерны для северных (Каменское, Оссора, Тиличики), западных (Усть-Большерецк, Соболево) и некоторых восточных, в том числе островных (Усть-Камчатск, Никольское) территорий. Относительно лучшие – для юго-восточных прибрежных и внутриматериковых территорий (Петропавловск-Камчатский, Сосновка, Мильково, Эссо, Тигиль). Максимальные значения, устойчиво с 2013 г. типичны для территории за пределами основной части региона – острова Беринга (Никольское). Минимальные значения актуальны для краевой столицы – г. Петропавловска-Камчатского.

Рис. 1. Динамика среднегодового показателя индекса патогенности погоды (ИПП) в разрезе метеостанций Камчатского края в 2010-2024 гг.

Годовой ход индекса патогенности погоды показывает как общие особенности, так и различия исследуемого процесса в Камчатском крае (рис. 2). Общая особенность просматривается в правильном годовом ходе по причине закономерной смены сезонов – понижении и увеличении индекса в более теплые и холодные периоды года соответственно. Различия связаны с неоднородностью величин и качественных характеристик индекса, отражающих различную степень патогенности погодно-климатических условий территорий. Данные различия более выражены для прибрежных и континентальных территорий (рис. 3), когда в первом случае наблюдаются относительно меньшие вариации значений, во втором случае, напротив, они более выражены и резки в разные сезоны. На прибрежных территориях патогенность погоды ни в одном месяце не достигает оптимального (комфортного) уровня. В теплый период года здесь устанавливаются слабо раздражающий тип патогенности с наибольшей длительностью в Петропавловске-Камчатском (с мая по сентябрь). В Оссоре и Тиличиках такая патогенность погоды устанавливается с июня по сентябрь, в Усть-Камчатске – только в сентябре (пограничное значение – август; остальные месяцы лета – умеренно раздражающая погода). В холодное время года, всю календарную зиму, март и ноябрь (последний – кроме Петропавловска-Камчатского) в прибрежных районах устанавливается острая патогенность погоды, которая в отдельных случаях длится дольше (в апреле – Усть-Камчатск, Оссора). Для межсезонья, как правило, характерна сильно раздражающая погода, на отдельных территориях – умеренно раздражающая (Петропавловск-Камчатский – октябрь, Оссора – май). Особым исключением не только для прибрежных, но и остальных, территорий Камчатского края является остров Беринга, где круглогодично на протяжении всех месяцев наблюдается только острая патогенность погоды. Несмотря на то, что она не достигает экстремальных значений, отсутствие оптимальных, слабо или умеренно раздражающих типов патогенности погоды позволяет охарактеризовать островную территорию наихудшими погодно-климатическими условиями для здоровья населения.

Рис. 2. Годовой ход индекса патогенности погоды (ИПП) в разрезе метеостанций Камчатского края в 2010-2024 гг. (тип патогенности: А – оптимальный; В – слабо раздражающий; С – умеренно раздражающий; D – сильно раздражающий; E – острый; F – экстремальный)

Рис. 3. Годовой ход индекса патогенности погоды (ИПП) в разрезе сгруппированных прибрежных и континентальных метеостанций Камчатского края в 2010-2024 гг.

Континентальные территории Камчатского края отличаются более выраженным годовым ходом индекса и соответственно разнообразными типами патогенности погодно-климатических условий. Исключением являются Усть-Большерецк и Соболево (выделены пунктирными линиями – рис. 3) со схожим годовым ходом прибрежных территорий, что связано, несмотря на их фактическое континентальное (неприбрежное) положение, близостью к морю (10-12 км). Оптимальный (комфортный) тип погоды устанавливается в Мильково (наибольшая длительность в регионе – с мая по август), Эссо и Тигиле (в обоих случаях – июнь-июль; пограничное значение в мае и августе в Эссо). На остальных территориях, кроме Усть-Большерецка, наилучшим возможным типом погоды за год является слабо раздражающая патогенность, продолжительно наблюдаемая в Сосновке и Каменском (с мая по сентябрь). В юго-западной части региона в Соболево такой тип погоды достигается только в июне, в Усть-Большерецке – не достигается вовсе, в теплый период года здесь наблюдается сильно раздражающая патогенность. Для всех континентальных территорий в холодное время года характерна острая патогенность погоды (повсеместно – ноябрь-февраль), нередко продолжающаяся до марта (кроме Сосновки). Наиболее длительный период острого типа погоды типично для Усть-Большерецка и Каменского, который в общей совокупности длится с октября по апрель. В отдельных континентальных районах индекс патогенности погоды достигает экстремальных значений – в январе (Мильково) и всю календарную зиму в декабре-феврале (Каменское). Несмотря на то, что в Мильково январь отличается экстремальным значением индекса, в силу длительного и наиболее продолжительного в регионе установления оптимального (комфортного) типа, данную территорию Центральной Камчатки можно отнести к наиболее благоприятным по погодно-климатическим условиям. Учитывая пограничные значения индекса патогенности погоды в мае и августе, отсутствие экстремальных проявлений, благоприятным по погодно-климатическим условиям также можно считать еще одну территорию центральной части региона – Эссо. Длительный период года с экстремальными значениями индекса, отсутствие оптимального типа погоды в течение года позволяет отнести Каменское к территориям с фактическими наиболее неблагоприятными для здоровья населения погодно-климатическими условиями, возможными в материковой части Камчатского края.

          Камчатский край отличается территориальными различиями патогенности погодно-климатических условий в различные календарные сезоны года (рис. 4). В январе повсеместно на всей территории региона устанавливается острая патогенность погоды, которая может достигать экстремальных значений во внутриматериковых районах Центральной Камчатки (Мильково) и крайнего северо-запада (Каменское). В апреле продолжает наблюдаться острая патогенность погоды, но уже в меньшей части региона. В это время слабо раздражающие по патогенности погодно-климатические условия формируются в Центральной Камчатке (Мильково), умеренно раздражающий тип также наблюдается на отдельных континентальных территориях (Сосновка, Тигиль). В июле в большей части региона наблюдаются от оптимальных (комфортных) до умеренно раздражающих по патогенности погодно-климатических условий. Наилучшие (оптимальные) условия формируются в пределах внутриматериковых территорий полуострова (Мильково, Эссо, Тигиль), на севере и юго-востоке они достигают – слабо раздражающего типа. Только в Усть-Большерецке погода держится на уровне сильно раздражающей патогенности, а в Никольском (остров Беринга) устойчиво сохраняется острая патогенность. Неблагоприятная ситуация по патогенности погодно-климатических условий в последних пунктах связана с комплексным влиянием некомфортных для человека сравнительно низких температур, высокой относительной влажности, регулярных и нередко сильных ветров. В октябре в Камчатском крае начинает увеличиваться патогенность погодно-климатических условий, достигая сильно раздражающего типа в большей части территорий. Острый тип патогенности погоды сохраняется в Никольском, Усть-Большерецке и становится типичным для Каменского. Умеренно раздражающая погода сохраняется на юго-востоке в Петропавловске-Камчатском и Сосновке.

Рис. 4. Территориальные и сезонные различия индекса патогенности погоды (ИПП) в Камчатском крае

Сезонные особенности в различиях индекса патогенности погоды в целом согласуются с ранее обозначенной общей территориальной закономерностью, наблюдаемой для среднегодовых показателей. В теплое время года большую выраженность имеют различия между континентальными и прибрежными районами, когда в первых из них индекс патогенности погоды достигает наилучших значений в крае. Частная ситуация наблюдается в холодное время года, когда в отдельных наиболее континентальных районах индекс патогенности достигает наихудших из возможных в крае значений (отчасти нарушая общую закономерность для центральной части полуострова). Наибольшая патогенность погодно-климатических условий в Камчатском крае и особенно в северных, центральных районах, как правило, устанавливается именно в январе. Это определяет данный месяц в региональном масштабе как наиболее патогенный по погодно-климатическим условиям и неблагоприятный для здоровья населения.

Учитывая медицинскую направленность индекса патогенности погоды, определенный интерес представляет установление корреляционных связей между его показателями и фактическими проблемами здоровья населения на региональном уровне, определяемыми общей заболеваемостью. Для этой задачи был реализован корреляционный анализ с показателями заболеваемости (общей, болезней органов дыхания и системы кровообращения), показавший наличие 11 корреляционных связей с коэффициентом 0,3 и более, из них 3 – статистически значимые (табл. 2). Наибольшее число корреляционных связей (по всем показателям заболеваемости) выявлено с индексом патогенности погоды холодного периода года в январе. Здесь же установлены все статистически значимые связи с показателями заболеваемости всего населения – болезни органов дыхания (высокая – 0,78), детского населения – болезни органов дыхания (высокая – 0,76) и общая заболеваемость (заметная – 0,59). Индекс патогенности погоды за среднегодовой и теплый период года (июль) получил слабые корреляционные связи со многими показателями заболеваемости. Умеренная и заметная корреляционная связь установлена только с показателями заболеваемости детского населения болезнями системы кровообращения (обе статистически не значимы).

Таблица 2. Результаты корреляционного анализа между показателями общей заболеваемости и индекса патогенности погоды (p > 0,3)

Обсуждение

Региональная дифференциация патогенности погодно-климатических условий в Камчатском крае выражается территориальными и сезонными особенностями, причины которых обусловлены различиями температурно-влажностного и ветрового режимов. Основные закономерности связаны с увеличением значений индекса патогенности погоды по направлению от юго-восточных и, как правило, центральных к северным территориям. Вместе с тем в регионе наблюдаются различия между континентальными и прибрежными территориями, выраженные годовым ходом индекса патогенности погоды, некоторыми сезонными и территориальными особенностями. Это отчасти согласуется с ранее полученными результатами исследования патогенности погоды на примере схожего по приморскому положению, но более южного дальневосточного региона – Приморского края [33]. В то же время прибрежные территории Камчатского края, в отличие от аналогичных в Приморском крае, отличаются более правильным годовым ходом индекса патогенности погоды (главным образом в связи с температурным фактором). Поэтому особенности континентального и прибрежного положения, в том числе в связи с различиями климатообразующих факторов, могут оказывать влияние на дифференциацию патогенности погодно-климатических условий на региональном уровне. В прибрежных районах в теплое время года нередко наблюдаются более высокие значения индекса патогенности погоды в сравнении с континентальными. Кроме того, островное положение территории в условиях северного климата круглогодично способствует формированию неблагоприятных для населения погодно-климатических условий. Ярким примером служит остров Беринга (Никольское), где круглый год устойчиво сохраняется острая патогенность погоды.

В Камчатском крае отчетливо выражено повсеместное увеличение индекса патогенности погоды в зимний сезон, достигающего острого типа, и в отдельных случаях – экстремального. Полученная новая региональная информация о неблагоприятной обстановке по индексу патогенности погоды дополняет ранние макрорегиональные [19, 21] и локальные [16, 18] медико-климатические исследования, подтверждает значительный и устойчивый уровень биоклиматического дискомфорта (с холодовым стрессом) для населения Камчатского края прежде всего в холодное время года. Это также согласуется с полученными в настоящем исследовании результатами корреляционного анализа, по итогам которого большинство корреляционных связей (и всех статистически значимых) установлено между показателями заболеваемости и индекса патогенности погоды холодного периода года в январе. В частности, для территории Дальнего Востока ранее устанавливались статистически-значимые корреляции с другими биоклиматическими индексами [2, 31]. В цитируемых исследованиях обнаруживались сильные корреляционные связи с заболеваемостью населения болезнями органов дыхания, что и на примере индекса патогенности погоды позволяет говорить о вкладе погодно-климатического фактора в распространение данной группы заболеваний. Необходимо отметить перспективность индекса патогенности погоды для региональных исследований влияния климатических факторов на динамику и распространение болезней органов дыхания.

Сложившаяся в Камчатском крае общая пространственно-временная стабильность патогенности погодно-климатических условий, оцененная с помощью соответствующего биоклиматического индекса, определила разные территории по степени комфортности для общего самочувствия и здоровья человека. Менее комфортные условия типичны для северных, прибрежных юго-западных и островных территорий, более комфортные – центральных и юго-восточных. Учитывая внутрирегиональные особенности, данная информация необходима для рационального и эффективного планирования различных специальных мероприятий медицинской, санаторно-курортной и туристско-рекреационной деятельности в Камчатском крае. Результаты оценки патогенности погодно-климатических условий позволяют рекомендовать реализацию перечисленных мероприятий в теплое время года в центральных районах (Мильково, Эссо), для жителей Корякского округа (в-первую очередь, Тигильского района) опорным пунктом можно рассматривать Тигиль. Дополнительно в теплое время года и периоды межсезонья при соблюдении правил нахождения на открытом воздухе перспективны территории Юго-Восточной Камчатки (Сосновка, Петропавловск-Камчатский). Круглогодично непригодны, прежде всего для мероприятий санаторно-курортного деятельности, территории острова Беринга (Никольское) и юго-западного побережья Камчатки (Усть-Большерецк).

Заключение

На основе специального комплексного биоклиматического индекса для Камчатского края впервые проведена оценка патогенности погодно-климатических условий на региональном уровне. К настоящему времени в регионе сложилась относительно стабильная пространственно-временная картина по исследованному процессу, что нашло подтверждение в динамике среднегодовых показателей индекса патогенности погоды, его сезонных и территориальных различиях. Практически всем территориям края свойственен правильный годовой ход индекса, просматриваемый в равномерном снижении его величины к теплому и увеличении к холодному временам года. При этом более выраженная контрастность годового хода актуальна для континентальных территорий. Общее ухудшение патогенности погодно-климатических условий наблюдается по основному направлению от юго-восточных и центральных к северным районам (общая территориальная закономерность региона). Исследование позволило выделить пригодные территории для реализации мероприятий санаторно-курортной и смежной деятельности. Наиболее пригодны центральные внутриматериковые территории, круглогодично непригодны остров Беринга и юго-западное побережье Камчатки. Также результаты исследования определили перспективность использования индекса патогенности погоды в региональных исследованиях влияния погодно-климатических факторов на здоровье населения и особенно проблем, связанных с респираторной заболеваемостью.

Об авторах

Артур Русланович Погорелов

Автор, ответственный за переписку.
Email: pogorelov_ar@mail.ru

Список литературы

Дополнительные файлы