При нахождении на открытой территории человек подвергается непосредственному воздействию погодных условий, которое сказывается, прежде всего, на его тепловом состоянии. Наше теплоощущение зависит от комплексного влияния погодных факторов окружающей среды: температуры, скорости движения воздуха, его влажности, давления, электрического состояния атмосферы, радиационной температуры и др. Температура окружающей среды под влиянием ветра не изменяется, но ветер отводит тепло от тела человека. Холодный ветер меняет восприятие внешней температуры: чем быстрее тепло отводится от тела, тем больше ощущается холод [1, 2].

Ветер может оказывать как саногенное, так и негативное влияние на все стороны жизнедеятельности и здоровье человека. Обеспечиваемый им режим в значительной степени определяет степень нашего комфорта при нахождении на открытой территории; он перераспределяет влагу на Земле, выравнивает температуру, очищает воздух. Сильный ветер оказывает давление на поверхностные ткани организма, вызывает утомление, головные боли, беспокойство, бессонницу, препятствует правильному дыханию, способствует одышке, оказывает угнетающее действие на психику человека. Такой ветер способствует пылеобразованию, перенося пыль на значительные расстояния. Поднятые в воздух капельки воды с поверхности морей и озер способствуют распространению инфекционных заболеваний [3].  Ветер следует принимать во внимание как решающий фактор в передаче различных заболеваний, а не только тех, которые передаются по воздуху, поскольку он может модулировать динамику различных переносчиков и патогенов [4– 7].

Прямое или косвенное влияние погода с участием ветра оказывает на функциональное состояние человека, формирует уровень здоровья населения, обусловливает региональные особенности формирования чувствительных к климатическим факторам заболеваний [8–11]. В ряду многочисленных биоклиматических показателей выделяют индексы «холодового стресса» как факторы, ограничивающие пребывание человека на открытом воздухе в зимний период [12, 13].  По некоторым данным, для оценки влияния холода предпочтительно использовать ветрохолодовой индекс (ВХИ) Сайпла [14, 15]. Определение ВХИ позволяет установить возможные риски для здоровья, связанные с низкой температурой и холодным ветром [16– 19].

Цель работы — оценить риск здоровью человека, возникающий при проживании в различных климатических зонах региона Красноярского края, по ветро-холодовому индексу. 

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Ретроспективно по данным многолетнего наблюдения провели оценку риска воздействия холодных сред на человека в условиях субарктического и умеренного континентального климата Красноярского края по ветрохолодовому индексу (ВХИ) Сайпла [20]. Оценку риска холодового стресса проводили по критериям: от –10 до –24 °С — дискомфорт, прохлада; от –25 до –34 °С — очень холодно, переохлаждение поверхности кожи; от— 35 до –59 °С — чрезвычайно холодно, обнаженные части тела человека могут переохладиться за 10 мин и от –60 °С и холоднее — экстремально холодно, обнаженные части тела человека могут переохладиться за 2 мин [21].

Всемирная метеорологическая организация (1962 г.) приняла единый 30-летний период для оценки климатических норм: первый — 1931–1960; второй — 1961–1990 и третий — 1991–2020 гг. Мы провели исследование по данным двух последних периодов определения климатических норм: 1961–1990 гг. (второй период) и 1991–2020 гг. (третий период) [22, 23].  Для этого оценили среднемесячные суточные показатели температуры на открытой территории и скорости ветра за последние десятилетия каждого периода, соответственно за 1981–1990 гг. и в третьем периоде за 2010–2019 гг. Оценивали также среднемесячные показатели минимальной температуры и максимальной скорости ветра. Метеорологические сведения были получены из Среднесибирского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, расположенного в г. Норильск (Таймырский филиал) и в г. Красноярск (Опытное поле). Силу ветра оценивали по шкале Бофорта в баллах [24].

Статистическую обработку проводили с использованием компьютерной программы Statistica 6.0 (StatSoft; США) с определением средних величин и ошибок средних (М ± m), применяли параметрический t-критерий Стьюдента. Различия считали достоверными при р ˂ 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

При оценке среднемесячных скоростей ветра в условиях субарктического климата обратили внимание на то, что во втором периоде (1961–1990 гг.) установления климатических норм в течение 7 месяцев в году (май– октябрь и январь) его сила была оценена в 3 балла (от слабого до умеренного): от 4,3 ± 0,2 до 5,1 ± 0,2 м/с (табл. 1). В остальные 5 месяцев она была равна 4 баллам (умеренный): от 5,5 ± 0,4 до 6,1 ± 0,2 м/с. В третьем периоде (1991–2020 гг.) силу ветра 11 месяцев в году, за исключением декабря, оценивали в 3 балла: от 3,6 ± 0,1 до 5,4 ± 0,2 м/с. Причем достоверное снижение скорости движения воздуха было отмечено в течение 8 месяцев в году (кроме зимних месяцев). Среднемесячные максимальные значения скорости ветра не изменились. Так, наименьшие ее значения зафиксированы в августе (10,5 ± 0,4 и 11,2 ± 0,9 м/с; р = 0,252), наибольшие — в декабре (16,2 ± 0,7 и 15,4 ± 0,6 м/с; р = 0,4) и январе (15,5 ± 0,6 и 16,3 ± 0,8 м/с; р = 0,41). В июле и сентябре они были на 1,2–1,3 м/с меньше, но без достоверных различий с показателями предыдущего периода, соответственно: 10,9 ± 1,0 против 12,1 ± 0,5 м/с (р = 0,278) и 12,2 ± 1,4 м/с против 13,5 ± 1,1 м/с (р = 0,469).

В умеренном континентальном климате во втором периоде во все месяцы года среднюю скорость ветра оценивали в 2 балла (слабый ветер): от 1,7 ± 0,07 м/с до 3,0 ± 0,2 м/с (табл. 2). В третьем периоде в июне и июле ее оценивали как очень слабую (1 балл): от 1,4 ± 0,05 до 1,5 ± 0,09 м/с. За исключением одного месяца (сентябрь), произошло достоверное снижение силы ветра. В третьем периоде было отмечено достоверное снижение максимальной скорости ветра в течение 9 месяцев, за исключением мая, августа и сентября. Это снижение достигало от 1,0 м/с в феврале и июне (р = 0,002) до 3,1 м/с в ноябре (р = 0,001) и 2,5 м/с в январе (р = 0,002).

Среднемесячная суточная температура воздуха в субарктическом климате во втором периоде наблюдения в летние месяцы года составляла от 11,4 ± 1,9 до 19,9 ± 1,2 °С, в зимние — от –20,5 ± 1,7 до –23,8 ± 2,2 °С (табл. 3). В третьем периоде наблюдения она достоверно увеличилась по сравнению с предыдущим наблюдением в апреле на 3,5 °С (–7,3 ± 0,9 против –10,8 ± 1,6 °С; р = 0,006). В июне температура увеличилась на 3,9 °С, но это значение достоверно от предыдущего не отличалось (15,3 ± 1,0 против 11,4 ± 1,9 °С; р = 0,062). Кроме того, было отмечено увеличение среднемесячной минимальной температуры в течение четырех месяцев в марте–июне: от –20,4 ± 2,0 до –26,2 ± 1,2 (р = 0,014) и от 6,5 ± 0,6 до 3,3 ± 0,8 °С (р = 0,007).

В умеренном континентальном климате в третьем периоде наблюдения в апреле и июне также было отмечено увеличение среднемесячной суточной температуры воздуха, соответственно на 4,05 °С (4,7 ± 0,5 против 0,65 ± 0,7 °С; р = 0,001) и на 3,9 °С (18,2 ± 0,5 против 14,3 ± 0,5 °С; р = 0,001) (табл. 4). Достоверное повышение среднемесячной минимальной температуры было зафиксировано только в апреле (–0,3 ± 0,4 против –3,5 ± 0,8 °С; р = 0,002).

По средним показателям ВХИ в условиях субарктического климата во втором периоде наблюдения в течение 5 месяцев в году, в третьем периоде — в течение 6 месяцев дискомфортные метеоощущения не возникали

(рис. 1).  Во втором периоде 2 месяца в году (октябрь и апрель) условия оценивали как «дискомфортные погодные условия», 4 месяца (ноябрь, декабрь и февраль–март) — как «очень холодно», а в январе — как «чрезвычайно холодно». В третьем периоде длительность дискомфортной погоды изменялась: на 1 месяц сократился период дискомфортных ощущений (октябрь), на 1 месяц (март) сократился период, оцениваемый как «очень холодно», ощущения стали дисфкомфортными; период «чрезвычайно холодно» не изменился.

В умеренном климате во втором периоде наблюдения 6 месяцев в году (октябрь–март) возникали дискомфортные ощущения, в третьем периоде — только 4 месяца (декабрь– февраль) (рис. 2).

Максимальный ветер и минимальная температура создавали менее комфортные условия: показатели ВХИ увеличивались и возникали более негативные метеоощущения (табл. 5). При этом в субарктическом поясе в каждом периоде наблюдения в течение 8 месяцев в году жесткость погоды не менялась. В октябре и мае ВХИ оценивали как «дискомфорт, прохлада», в апреле — «очень холодно, переохлаждение поверхности кожи», в ноябре–марте — «чрезвычайно холодно, обнаженные части тела могут переохладиться за 10 мин».

В умеренном климате во втором периоде 6 месяцев в году метеоощущения были негативными; из них 3 месяца оценивались как «дискомфорт, прохлада» и 3 — как «очень холодно, переохлаждение поверхности кожи». Дискомфортные ощущения могли возникать и в октябре. В третьем периоде установления климатических норм жесткость погоды уменьшилась до 5 месяцев в году: 2 месяца — «дискомфорт, прохлада» и 3 месяца — «очень холодно, переохлаждение поверхности кожи». Следует отметить, что в январе ВХИ практически достигал значения «чрезвычайно холодно, обнаженные части тела человека могут переохладиться за 10 мин».

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Скорость ветра учитывают при определении режима работ в холодный период года на открытой местности и в неотапливаемых помещениях, поскольку возможности должной защиты человека от охлаждения с использованием средств индивидуальной защиты, например в суровых климатических условиях (пояса «особый», IV, III), ограничены главным образом по причине малой эффективности утепления стоп и кистей, а также в связи с охлаждением лица и органов дыхания [18, 25, 26]. Определение ВХИ проводят для сохранения здоровья туристов и спортсменов, занимающихся зимними видами спорта, особенно в северных широтах России. При этом отмечается, что тип активности может смягчить риск гипотермии, но не дискомфорт, вызванный воздействием холодного ветра, что потенциально угрожает людям охлаждением организма и обморожением [27, 28]. ВХИ используют для оценки комфортности погодноклиматических условий конкретного региона проживания [29], высокие скорости ветра делают небезопасными прогулки на открытой местности без использования специальной зимней одежды [30]. Жесткость зимы имеет тесную корреляцию с силой ветра [30, 31].

ВХИ соответствует температуре воздуха на открытой территории, которая при скорости ветра 4,2 км/ч вызывает такой же охлаждающий эффект, как фактические условия окружающей среды [21]. Он характеризует степень охлаждения ветром — эквивалентную температуру воздуха, равную температуре воздуха, которая оказывает охлаждающий эффект при отсутствии ветра в тени без учета испарения. Точнее, это не температура, а индекс, который помогает связать охлаждающее действие ветра с температурой воздуха в спокойных условиях. Ветер не заставляет открытый объект становиться холоднее, чем окружающий воздух. Более высокая его скорость приведет только к охлаждению до температуры окружающей среды в более короткое время [32]. Скорость охлаждения вычисляют с учетом средневзвешенной температуры кожи, равной 33 °С. При полном безветрии и относительной влажности 100% тепловые ощущения человека зависят только от температуры окружающего воздуха. При одной и той же температуре, но при усилении ветра и уменьшении влажности, потери тепла возрастают, и человек чувствует себя так, как если бы происходило понижение температуры воздуха. Обратный эффект имеет место при ослаблении ветра и увеличении влажности [33].

В динамике наблюдения нами было отмечено снижение силы ветра в условиях как субарктического, так и умеренного континентального климатов. Эти данные подтверждают результаты других авторов, отмечавших ослабление зональной компоненты скорости ветра [11]. Авторы указали также на возрастание летних температур. В нашем наблюдении тоже отмечен достоверный рост температур в обеих климатических зонах, но только в апреле (субарктический пояс), апреле и июне (умеренный пояс). Снижение силы ветра и повышение температуры воздуха привели к снижению риска холодового влияния на организм как по длительности периодов, так и по степени их выраженности. В последнее десятилетие периода определения климатических норм (1990–2020 гг.) риск холодового воздействия уменьшился, что, вероятно, отражается и на состоянии здоровья населения в каждой климатической зоне края.

Оценка влияния погодно-климатических условий по показателям температуры и силы ветра показала значимость этих показателей при определении риска здоровью не только в субарктической зоне, но и в умеренном климате, что подтверждают результаты других авторов [8, 9, 16–18, 33]. Определение ВХИ в мае–сентябре в нашем исследовании не установило наличие риска здоровью, а в других исследованиях (например, при высокой температуре воздуха) отмечено, что сила ветра оказывает позитивное влияние на самочувствие человека, создавая ощущение комфорта [29, 30]. В отличие от исследований других авторов, нами оценен ВХИ при сочетании крайних значений этих метеофакторов: минимальной температуры и максимального ветра, что дает основание для установления большей длительности сезонов негативного влияния условий окружающей среды на человека.

Кроме того, в нашем исследовании выбор показателя ВХИ был обусловлен его приоритетностью при оценке безопасности обеспечения работ на открытой местности.

ВЫВОДЫ

Определение ВХИ позволяет выявить риск здоровью. Вместе с тем, при низких температурах метеоощущения усугубляются действием как сильного ветра, так и высокой влажности, что обусловливает проведение расширенного исследования по оценке риска в холодной среде обитания. Полученные результаты свидетельствуют об улучшении экологии обитания населения, но показывают, что эти изменения могут иметь последствия, которые предстоит изучать. Данную методологию можно использовать для оценки риска здоровью населения в других климатических регионах страны.