Климаты ландшафтов Горного Алтая и их оценка для жизнедеятельности человека

Актуальность работы.

В последнее десятилетие мировыми научными, политическими и общественными организациями проявляется исключительно большой интерес к проблемам гор. В 1992 г. в Резолюцию Конференции ООН по окружающей среде была включена Глава 13, посвященная управлению хрупкими экосистемами горных регионов и их устойчивому развитию. В резолюции Генеральной Ассамблеи ООН (ноябрь 1998 г.) 2002 год провозглашен Международным годом гор (МГГ), тем самым была признана важность горных стран для глобального устойчивого развития планеты. В пределах России наибольшей интерес вызывает Алтай, привлекающий внимание уникальностью своей природы, своеобразием и красочностью ландшафтов. Академик В. А. Обручев об Алтае писал: «Нигде больше в Сибири нельзя найти такого сочетания красивых горных цепей со снегами и ледниками, альпийских лугов, скалистых ущелий, бурных рек с порогами и водопадами, больших и маленьких озер, мрачной елово-пихтовой черни на востоке и светлых лиственничных лесов на западе» [91].

Большую роль в формировании ландшафтного разнообразия Алтая играет сложность и мозаичность климатов. Вариации климатов на Алтае сформировались под влиянием особенностей строения рельефа. Л. С. Берг отмечал, что «. в каждой горной системе климатов много.» [21- с.395]. Поэтому, в литературе, посвященной климатам Алтая, используются термины «климат», «макроклимат», «местный климат» и «микроклимат» [88- 139- 151- 152- 168- 169]. Нами также используется понятие «биоклимат» — совокупность характеристик климата, которые определяют его комплексное воздействие на организм человека на определенной территории [7,13.22].

Таким образом, выявление на территории гор ландшафтов с комфортными и дискомфортными условиями для жизнедеятельности человека имеет принципиальное значение особенно при организации новых поселений в связи с освоением природно-ресурсного потенциала. Крупнейшие исследователи характера влияния среды на человека, отмечают, что между отдельными странами, областями и даже местностями всегда существуют известные неравенства в жизненных условиях, которые можно свести до минимума, но никогда не удастся устранить совершенно. Обитатели гор всегда будут жить в иных условиях, чем жители равнин [33- 188]. Продолжая развивать эту идею, следует отметить, что население низкогорий и среднегорий живет в различных климатических условиях, то же самое можно сказать о жителях лесных долин и степных котловин, полупустынных и горно-таежных ландшафтов и т. п. В горах сложность геосистем, а следовательно, и климатических условий жизнедеятельности человека достигает максимума, что создает трудности в оценке биоклиматов горных регионов.

Публикации по комплексной оценке климатов ландшафтов для условий жизнедеятельности человека практически отсутствуют. Наибольшее внимание, в имеющихся публикациях, обращено на рекреационную оценку либо климата, либо ландшафтов отдельных районов Алтая, к этому вопросу в своих исследованиях обращались В. И. Русанов, Ю. В. Русанов [125−127], Э. С. Яковенко, Г. Ф. Слуцкая [189], C.B. Харламов [172], Г. С. Самойлова [134], Г. С. Самойлова, C.B. Харламов [136], М. Г. Сухова [154], M .Г. Сухова, Т. Д. Модина [157], Н. К. Джабарова, Г. Ф. Слуцкая, Э. С. Яковенко, О. Ф. Зятева, Т. М. Тронова [97- 66], Е. Ф. Левицкий, Н. К. Джабарова, Г. Ф. Слуцкая [73] и др. В. И. Русановым в 1974 г. даны графики годового хода структуры погоды момента по осреднен-ным показателям за период с 1936 по 1960 гг. Нами произведена выборка данных ГМС за период с 1976 по 1995 гг., что весьма важно в условиях современного изменения климата. Разработка теоретических и методических основ оценки климатических ресурсов горных ландшафтов для жизнедеятельности человека на Алтае приобретает особо важное значение.

Цель работы — оценка климатов ландшафтов Алтая для жизнедеятельности человека и биоклиматическое районирование территории.

Основные задачи исследования:

1. Выявить формы влияния региональных особенной рельефа Алтая на общециркуляционные климатообразующие процессы и интенсивность самоочищения атмосферы, обосновать закономерности возникновения и распространения макрои мезоклиматов.

2. Изучить ландшафтно-климатическую дифференциацию Алтая.

3. Разработать методику оценки биоклиматов ландшафтов.

4. Произвести типизацию ландшафтов Алтая по биоклиматическим параметрам с оценкой их по условиям жизнедеятельности человека и для рекреационных целей.

5. Произвести биоклиматическое районирование дать характеристику районов.

Объектом исследования явлются региональные и типологические ландшафтные комплексы Горного Алтая.

Предмет исследования — биоклиматические особенности ландшафтов Горного Алтая.

При выполнении работы автор опирался на теоретические и методические подходы, изложенные в трудах Д. Л. Арманда, А. Г. Исаченко, Г. С. Самойловой, В. И. Русанова, Б. Б. Прохорова и др.

Основными методами исследований являются следующие: сравнительно-географический, ландшафтно-индикационный, вероятностно-статистический и картографический.

В работе широко использовались материалы гидрометеорологической сети (ГМС), как средние многолетние, опубликованные в Справочниках по климату, так и ежедневные, содержащиеся в фондах гидрометеорологической службы. На основании анализа фондовых метеорологических данных одиннадцати метеостанций произведена выборка классов погод за период с 1976 по 1995 годы в соответствии с методикой В. И. Русанова [120].

При выполнении диссертационной работы были организованы экспедиционные исследования по изучению климатических особенностей в некоторых районах Горного Алтая, по которым отсутствует гидрометеорологическая информация. Это долина реки Катуни и Куминский хребетдолина реки Маймыдолина реки Чулышмана и Улаганское плоскогорьедолина реки Чуй и Северо-Чуйский хребет. Критерием выбора пунктов наблюдений явилась типичность ландшафтов для определенных вертикальных ландшафтных поясов. В ключевые участки входили основные и дополнительные точки наблюдений. Основные — были расположены на днищах речных долин, дополнительные — на склонах хребтов и на водоразделах. Программа исследований содержала метеорологические и ландшафтные наблюдения. При проведении инструментальных наблюдений использовались стандартные метеорологические приборы. Материалы исследований обработаны в соответствии с требованиями наставлений гидрометеорологическим станциям и приведены к длинным рядам ближайших гидрометеорологических станций. В диссертационной работе были так же использованы материалы исследований, полученные автором при участии в выполнении кафедрой физической географии Горно-Алтайского гос. университета хоздоговорных работ по темам «Климат и климатические ресурсы Чойского и Турочакского районов» и «Климат Катунского заповедника» и депонированные отчеты кафедры по изучению климатов Алтая [57−65- 93- 94- 115- 116].

В процессе изучения и оценки биоклиматов различных ландшафтов широко использовался сравнительно-географический метод, включающий в себя сравнение и сопоставление различных географических показателей, в частности: морфологических, почвенно-растительных, ландшафтных. Еще А. И. Воейков [33] отмечал, что при слабой гидрометеорологической изученности территории или недостаточной освещенности метеорологическими станциями следует использовать географические индикаторы климатов. К очень объективным климатическим индикаторам относятся ландшафты.

Научная новизна.

1. Разработана методика оценки биоклиматических ресурсов горных ландшафтов Алтая, базирующаяся на современном использовании различных биоклиматических показателей и материалов по структуре погоды момента, предлагаемой В. И. Русановым.

2. На основании разработанной методики произведена оценка ландшафтов по условиям жизнедеятельности человека и для рекреационных целей.

3. Проведено биоклиматическое районирование территории Алтая в пределах долин и котловин — т. е. территорий проживания постоянного населения.

4. Представлена характеристика биоклиматических районов.

Защищаемые положения:

1. При оценке климатов Алтая для жизнедеятельности человека наиболее целесообразно использовать методику, учитывающую, как частные климатические и биоклиматические показатели (изменение атмосферного давления с высотой, дефицит тепла в организме человека и др.), так и комплексные, характеризующие степень благоприятности биоклимата;

2. Ландшафтам Горного Алтая присущи следующие, категории комфортности биоклимата: экстремальный, остро-дискомфортный, дискомфортный, умеренно-дискомфортный, прекомфортный, комфортный;

3. Территории возможного постоянного проживания человека в Горном Алтае, ограничиваются речными долинами и межгорными котловинами, в пределах которых, выделено 19 биоклиматических районов.

Практическая значимость.

Для территории Горного Алтая дана характеристика биоклиматических особенностей с учетом его ландшафтной дифференциации, выявлены закономерности влияния последних на тепловое состояние организма человека. Предложенная методика и полученные материалы могут дать информацию для разработки рекомендаций контролю режима труда населения, при оценке курорт-но-рекреационных ресурсов, а также в различных предпроектных разработках с возможным экономическим освоением и заселением любых типов ландшафтов.

Апробация работы Отдельные вопросы и результаты исследований обсуждались на симпозиумах и конференциях: I межвузовской научнопрактической конференции «День Земли — научные и педагогические проблемы», Бийск, 1995; Международном симпозиуме «Модели устойчивого развития Республики Алтай и стран Алтае-Саянского региона», Горно-Алтайск, 1996; Третьей Международной конференции «Природные условия, история и культура Западной Монголии и сопредельных территорий», Томск, 1997; I и II южносибирской региональной научной конф. молодых ученых «Проблемы экологии Южной Сибири», Абакан, 1997, 1998; Всероссийском научно-практическом симпозиуме, Иркутск, 1998; Научно-практической конференции «Социально-экономические проблемы развития г. Горно-Алтайска до 2000 года», Горно-Алтайск, 1998; Международном симпозиуме «Горы и горцы Алтая и других стран Центральной Азии», Горно-Алтайск, 2000; Международной конференции «Экология и рациональное природопользование на рубеже веков. Итоги и перспективы», Томск, 2000; Научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы охраны окружающей среды и экология природно-территориальных комплексов Западной Сибири», Горно-Алтайск, 2000.

Публикации Результаты выполненных исследований опубликованы в 18 работах.

Структура и объем работы Диссертация объемом 151 страницы машинописного текста состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Текст иллюстрирован 19 таблицами и 32 рисунками. Библиография включает 189 наименований списка литературы.

Выводы.

1. Биоклиматическое районирование — интегральный этап изучения биоклиматов ландшафтов.

2. Биоклиматическое районирование проведено для ландшафтов проживания постоянного населения — долин и межгорных котловин.

3. Наиболее комфортные условия жизнедеятельности свойственны биоклиматическим районам, находящимся в долинах низкогорий: Змеиногорскому, Чарышскому, Солонешенско-Алтайскому, Катунскому, Прителецкому, в которых преобладает минимальное и слабое напряжение систем терморегуляции человека.

4. Для биоклиматических районов, расположенных в долинах среднегорий, (Средне-Катунском, Верхне-Чарышском и Чулышманском) характерен прекомфортный тип биоклимата, проявляющийся в слабом и среднем напряжении систем терморегуляции человека.

5. Биоклиматические районы межгорных котловин характеризуются различной степенью дискомфортности биоклимата: Урсульский — умеренно-дискомфортным, Канский — умеренно-комфортным — зимой и дискомфортныйм — летом, Абайский — умеренно-дискомфортным зимой и дискомфортным — летом, Уймонско-Катандинский — дискомфортным зимой и.

154 умеренно-дискомфортный — летом, Улаганско-Башкаусский дискомфортным, Курайский и Чуйский остро-дискомфортным зимой, дискомфортным биоклиматом летом.

6. Для биоклиматических районов межгорных котловин, в зависимости от особенностей местных климатов, функциональное напряжение систем терморегуляции человека различается от среднего и сильного до сильного и чрезвычайно сильного.

7. В биоклиматических районах, расположенных в межгорных котловинах, должен соблюдаться в зависимости от классов погод режим ограничения работ под открытым небом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В настоящее время биоклиматология располагает большим фактическим материалом и экспериментальными данными о влиянии климата и сочетаний отдельных климатических факторов на организм человека и его здоровье.

Исследование биоклиматов Алтая затруднено сложностью горного рельефа, поэтому публикации, посвященные биоклиматам Алтая, в основном касаются отдельных районов. С учетом указанных сложностей в своих исследованиях мы исходили из закона взаимосвязей и взаимодействия в географической оболочке и широко использовали методы комплексного географического анализа, ландшафтно-индикационный, компьютерной обработки и др.

Исследования представляли собой несколько этапов. На первом этапе рассматривалось влияние рельефа на формирование горных климатов. Второй этап представляет собой анализ ландшафтно-климатической дифференциации в различных районах Алтая. На третьем этапе разработана методика биоклиматической оценки ландшафтов и произведена типизация ландшафтов по характеру биоклиматического воздействия на организм человека. Последний, четвертый этап, представляет собой биоклиматическое районирование долин и котловин по условиям жизнедеятельности человека.

Ландшафтно-климатические условия являются важнейшими объективными условиями жизнедеятельности человека. Горный рельеф Алтая крайне усложняет эти условия. По масштабам влияния рельефа на формирование климатов нами выделен ряд форм. Во-первых, на климат влияет высота гор. С высотой возрастает интенсивность солнечной радиации, но уменьшается температура и влагосодержание воздуха, понижается атмосферное давление. Показателем изменения климата с высотой является ландшафтная ярусность и высотная поясность. Во-вторых, под влиянием гор происходят изменения в крупномасштабных общециркуляционных процессах. В частности, деформируется планетарная высотная фронтальная зона, определенным образом ориентируется направление руслового потока воздушных масс из Средней Азии в Западную Сибирь. Вынужденный подъем воздушных масс на наветренных склонах усиливает интенсивность процесса конденсации и выпадения осадков, на подветренных склонах в котловинах формируется эффект «барьерной тени». В холодный период года над высокогорными котловинами резко усиливаются барические максимумы. Под влиянием взаимодействия гор с общециркуляционными процессами формируются макроклиматы крупных орографических систем Северного, Северо-Восточного, Центрального Алтая и т. д. В-третьих, мезорельеф определяет особенности местных климатов долин и котловин. Именно от этих свойств рельефа зависят условия образования фенов, играющих исключительно важную роль в климатах долингорно-долинной циркуляцииинтенсивности ночного выхолаживания днищ долин относительно склонов и другие особенности местных климатов.

Так как ландшафты являются «индикатором» климата, то ландшафтная структура Алтая связана с его климатической дифференциацией. Вертикальная климатическая поясность определяет ярусность и вертикальную поясность ландшафтов.

Типичными ландшафтами склонов являются лесные, которые в зависимости от количества тепла и влаги и их соразмерности изменяются от черневой тайги до лиственничных лесов. На верхних частях склонов и на водоразделах в условиях сурового климата высокогорий господствуют альпийские, субальпийские луга и тундры, а выше снеговой линиинивальные ландшафты. В засушливых и сухих межгорных котловинах среднегорий и высокогорий сформированы различные типы степных ландшафтов. В зависимости от степени аридности котловин их ландшафты различаются от лугово-степных до сухостепных и полупустынных. В долинах рек разнообразие ландшафтов определяется не только различиями в абсолютной высоте днищ, но и в значительной мере — местными климатическими особенностями, в основе которых лежат: повторяемость фенов, интенсивность горно-долинной и горно-склоновой циркуляции, характер ночного выхолаживания днищ долин относительно склонов и т. д. Основными ландшафтами долин являются: степные, лесостепные, лесные, луговые, лугово-болотные, болотные.

При оценке климата для жизнедеятельности человека наряду с общепринятыми климатическими показателями, характеризующими отдельные элементы климата, использовались специальные комплексные метеорологические показатели, отражающие влияние погоды на человека, независимо от его индивидуальных особенностей. Решение поставленной задачи стало возможным при использовании методики В. И. Русанова [120], которая через классификацию погоды момента раскрывает структуру погоды, воздействующую на человека. Анализ классов погод момента, биоклиматических и климатических данных показал, что по условиям жизнедеятельности организма человека все ландшафты Алтая можно объединить в группы, каждая из которых характеризуется определенными свойствами биоклиматов. Биоклиматы ландшафтов представлены следующими категориями: экстремальным или крайне дискомфортным биоклиматом, остро дискомфортным, дискомфортным, умеренно-дискомфортным, умеренно-комфортным или прекомфортным и комфортным.

Экстремальные условия жизнедеятельности характерны для ландшафтов высокогорий. Здесь длительный период с отрицательной средней суточной температурой воздуха, сильным ветром, крайне низкой теплообеспеченностью, которые значительно осложняют процессы терморегуляции. Низкое атмосферное давление вызывает горную болезнь.

Остро дискомфортные биоклиматические условия представлены в горнолесных и горно-таежных ландшафтах среднегорий. Острая дискомфортность определяется нарастающими с высотой дефицитом тепла и понижением атмосферного давления. Эти климатические условия являются предкритическими, оказывающими отрицательное влияние на здоровье человека.

Дискомфортные биоклиматические условия наиболее характерны для полупустынных ландшафтов межгорных котловин. Зимой в этих котловинах нередко наблюдаются остро дискомфортные, а летом дискомфортные биоклиматические условия, т. е. в зимний период преобладают неблагоприятные условия для жизнедеятельности человека.

Умеренно-дискомфортные биоклиматические условия типичны для ландшафтов степных котловин среднегорий в теплое время года, где зимой преобладают дискомфортные биоклиматические условия, которые вызывают сильное функциональное напряжение систем терморегуляции. Летом высокую повторяемость имеет умеренно дискомфортная погода, которая понижает температуру кожи, понижает обмен веществ. Однако повторяемость и ясной комфортной погоды, благоприятной для организма человека достаточно высокая.

Прекомфортные или умеренно комфортные биоклиматические условия преобладают в степных, лесостепных и лесных ландшафтах, характерных для днищ долин и озерных котловин низкогорий и отчасти среднегорий. Зимой для этих ландшафтов характерна умеренно-суровая и мягкая погода. Поэтому преобладает слабое функциональное напряжение систем терморегуляции человека. Летом резко холодные погоды обычно приурочены к ночной части суток. Днем преобладают комфортные и прохладные погоды с минимальным и слабым напряжением систем терморегуляции.

Комфортные биоклиматические условия характерны для степных и лесостепных, в незначительной мере для лесных ландшафтов пологих увалов и днищ долин низкогорий. Зимой здесь погода мягкая и умеренно суровая со слабой степенью напряжения систем терморегуляции. Зимы обычно многоснежные. Летом преобладающей является комфортная погода. Повторяемость жаркой сухой и жаркой влажной погоды, с которой связано сильное напряжение, не превышает 5%. Атмосферное давление близко к нормальному.

В целом на территории Горного Алтая 33 — 35% площади занимают ландшафты с экстремальными и около 50% с остро дискомфортными условиями для жизнедеятельности человека. Ландшафты с прекомфортными и комфортными условиями составляют 3.5% горной территории.

Таким образом, оценка территории Алтая по комфортности биоклиматов ландшафтов показывает, что наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности человека преобладают в долинах и котловинах. Районирование территории Алтая по биоклиматическим условиям проведено для долин и котловин. В основу биоклиматического районирования положено физико-географическое районирование, так как в горах единство климата связано с единством типа рельефа, генетической однородностью структуры ландшафтной поясности. Типизация ландшафтов, разработанная Г. С. Самойловой [77], является признанной, ибо ландшафтное районирование отражает и закономерное распределение биоклимата. На Алтае в зависимости от влияния орографических систем на трансформацию общециркуляционных процессов выделяется шесть физико-географических провинций: СевероЗападная Алтайская, Северная Алтайская, Северо-Восточная Алтайская, Восточная Алтайская, Юго-Восточная Алтайская, Центральная Алтайская.

Общими свойствами биоклимата всех провинций является хорошая обеспеченность ультрафиолетовой радиацией (рис. 10), большие суточные амплитуды температур (табл. 9) и большая изменчивость погоды (рис.29).

Провинции включают в себя биоклиматические районы, которые чаще всего представляют собой генетически однородный ландшафтный комплекс, подразделяющийся на вертикальные пояса. Комфортными биоклиматическими условиями характеризуются ландшафты Змеиногорского, Чарышского, Катунского, Солонешенско-Алтайского и Прителецкого районов. В этих районах продолжительность периода с благоприятной для жизнедеятельности человека погодой, при которой функциональное напряжение систем терморегуляции человека минимальное, слабое или среднее, в течение всего года составляет более 220 дней. Зимой теплоизоляция одежды в зависимости от степени физической нагрузки изменяется от 1.3 до 5 кло. Работа и отдых на открытом воздухе ведутся без ограничения. Летом теплоизоляция одежды от 0.0 до 2.0 кло, и лишь в очень редких случаях, в часы с очень жаркой сухой или влажной погодой, пребывание на открытом воздухе ограничено.

Прекомфортные биоклиматические условия характерны для ландшафтов таких биоклиматических районов, как Бийский, Ишинский, Верхне-Чарышский, Ануйско-Семинский, Чулышманский, Средне-Катунский. Число дней с погодой благоприятной для организма человека в течение года составляет от 200 до 215. Преобладает среднее напряжение систем терморегуляции человека, теплоизоляция одежды зимой от 2.0 до 5.0 кло, летом — от 1.5 до 2.0 кло.

В Урсульском, Канском, Абайском и Уймонско-Катандинском биоклиматических районах зимние условия оцениваются как умеренно-дискомфортные. Среднее годовое число дней с благоприятными биоклиматическими условиями в этих районах колеблется от 170 до 200. Зимой господствует суровая погода со средней степенью функционального напряжения системы терморегуляции. Теплоизоляция одежды в зависимости от степени физической нагрузки изменяется от 3.0 до 7.5 кло.

Ландшафты Улаганского района характеризуются дискомфортными биоклиматическими условиями. Среднее годовое число дней с благоприятной для организма человека погодой составляет 100 — 110. Для этого района характерна большая повторяемость дней с очень суровой погодой, с которой связано сильное функциональное напряжение систем терморегуляции.

Наиболее суровой погодой характеризуются Чуйский и Курайский биоклиматические районы, где зимой остро дискомфортные, летомдискомфортные биоклиматические условия жизнедеятельности человека. Зима очень суровая и малоснежная. Нередко бывает крайне суровая погода. Функциональное напряжение систем терморегуляции сильное и чрезмерное. При такой температуре предоставляется 10-минутный перерыв для обогрева.

161 через каждый час работы на открытом воздухе. При крайне суровой погоде работы, кроме аварийных, отменяются.

Результаты исследований показали, что на Алтае территория с благоприятными и относительно благоприятными для жизнедеятельности человека биоклиматическими условиями ограничена пределами долин и котловин. Горным долинам и котловинам свойственен ослабленный воздухообмен, образование инверсий в ночные часы летом и круглосуточно — в зимние периоды. Необходимо развернуть природоохранные мероприятия, связанные с нейтрализацией техногенного воздействия на атмосферу. Это, в свою очередь, потребует модернизации имеющихся предприятий, введения технологии производства в режиме замкнутых циклов, недопущения открытия предприятий загрязняющих атмосферу.

В целях повышения уровня здоровья человека долины и котловины Алтая должны превратиться в территории с особо бережным природопользованием.