УДК 504.75.05; 504.75.06

Оценка статистических характеристик условий работы на открытом воздухе без риска обморожения

Безуглова Надежда Николаевна – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории физики атмосферно-гидросферных процессов Института водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук

Суковатов Константин Юрьевич – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории физики атмосферно-гидросферных процессов Института водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук

Аннотация: В данной работе выполнен статистический анализ метеорологических параметров и значений функции желательности, определены границы интервалов значений температуры воздуха и скорости ветра, позволяющие работать без риска обморожения. Определена частота реализации различных погодных условий во взаимосвязи функции желательности с категориальной переменной условия жесткости погоды. На основе ежедневных метеорологических данных рассчитаны значения обобщенного показателя, установлены предельные значения температуры воздуха и скорости ветра для анализируемых территорий, при которых возможна работа на открытом воздухе в зимнее время без риска обморожения.

Ключевые слова: модели обобщенного биоклиматического показателя, жесткость погоды, риски обморожения, районы падения отделяющихся частей ракет-носителей, космодром Восточный.

Введение

Необходимость продолжительных работ на открытом воздухе сопровождается риском переохлаждения организма. Сочетания метеорологических факторов, в частности температуры воздуха и скорости ветра в приземном слое атмосферы, могут создать условия, при которых даже при наличии соответствующей экипировки, возникает риск переохлаждения отдельных частей тела и дыхательных путей [1,2].

Важным объектом для принятия решений о регламентировании времени пребывания на холоде являются районы падения (РП) отделяющихся частей ракет-носителей, запущенных с космодрома Восточный. Как правило, РП располагаются в труднодоступных местах вдали от населенных пунктов. Для сбора и утилизации фрагментов отделившихся частей ракет-носителей группы поиска вынуждены длительное время работать на открытой местности.

Постановка задачи

Цель данной работы – оценить параметры, характеризующие возможность безопасной работы на открытой местности в холодное время года на территориях РП 512-514, 641, 642-643, находящихся в средних широтах вблизи Охотского моря (52-57ºс.ш., 131-142ºв.д.).

Методы и данные

В мировой практике используется целый ряд различных биоклиматических индексов холодового стресса [2, 3, 4]. Исследования показали, что в отдельных случаях в жестких погодных условиях при одних и тех же исходных метеорологических параметрах (температуре воздуха и скорости ветра) результаты оценки риска обморожения по различным индексам существенно отличаются [2].

В данной работе выполнен статистический анализ метеопараметров и значений функции желательности, определены границы интервалов значений температуры воздуха и скорости ветра, позволяющие работать без риска обморожения. Функция желательности изменяется в диапазоне, который можно разделить на интервалы, каждому из них соответствует определенное значение категориальной переменной условия жесткости погоды: (0-0,2) – “очень плохо”, (0,2-0,37) – “плохо”, (0,37-0,63) – “удовлетворительно”, (0.63-0.80) – “хорошо”, (0.80-1.00) – “очень хорошо”[5,6].

В качестве исходных метеорологических данных использованы результаты ежедневных измерений на станциях Александровск-Николаевский (РП 512-514), Экимчан (РП641), Аян (РП 642-643).

Результаты

В таблице 1 представлены средние значения метеорологических параметров, обобщенного биоклиматического показателя жесткости погоды D и статистические оценки за зимний сезон, рассчитанные для 2015-2019 гг.

Анализ средних величин показывает, что изменчивость погодных условий в течение зимнего сезона очень велика, поэтому важное значение имеют оценки среднемесячных и ежедневных данных.

Значения обобщенного показателя D=0-0,37 соответствуют условиям «плохо» и «очень плохо». Наиболее суровые условия работы в январе наблюдаются на территории РП 641 (рисунок1б).

Таблица 1. Среднесезонные значения метеорологических параметров и обобщенного показателя жесткости погодных условий D за период 2015-2019 гг.

Станция	Параметры	Среднее	Минимальное значение	Максимальное значение	Среднее квадр. отклонение
641 Экимчан	V, м/с	2,4	1,2	4,0	0,5
	T, °С	-21,2	-43,0	-0,2	9,2
	D	0,40	0,09	0,52	0,08
642-643 Аян	V, м/с	3.9	1.0	11.0	2.03
	T, °С	-13.3	-28.9	-0.15	5.48
	D	0.5	0.17	0.99	0.15
512-513 Александровск	V, м/с	4,1	2,0	11,0	1,9
	T, °С	-10,4	-26,8	-0,2	5,8
	D	0,58	0,18	0,99	0,17

На рисунке 1а-в представлены гистограммы значений D, рассчитанные на основании ежедневных данных для января. В каждом из анализируемых районов случаются от 30 до 60 случаев, когда значения обобщенного показателя жесткости погоды D не достигают критерия (D≥0,37)

а)

б)

в)

Рисунок 1. Гистограммы среднего распределения значений показателя D для января, рассчитанные по ежедневным данным за 2015-2019 гг.: а) РП 512-514, б) РП 641, в) РП 642-643.

Анализ метеорологических параметров, соответствующих критериальным значениям обобщенного показателя жесткости погоды Di≤0,37, позволил определить пределы значений температуры воздуха и скорости ветра, при которых возможна работа на открытом воздухе без риска обморожений. Результаты для самого холодного месяца зимнего сезона (января) представлены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты расчетов граничных значений температуры воздуха и скорости ветра для января.

РП	Январь
	T°С	V(м/с)
РП 512-514	-16,0 -19,0	6,0 3,0
РП 641	-19,0 -26,0	3,0 1,3
РП 642-643	-15,0 -21,0	9,0 3,0

Анализ гистограмм для всего диапазона значений функции желательности для территории исследуемых районов падения позволил выделить частоту реализации различных условий категориальной переменной условия жесткости погоды.

В качестве критерия необходимо выбирать значения функции желательности (D≥0,37), соответствующие значению категориальной переменной условия жесткости погоды «удовлетворительные и лучше».

Использование ежедневных метеорологических данных при расчете обобщенного показателя позволяет установить предельные значения температуры воздуха и скорости ветра для анализируемых территорий, при которых возможна работа на открытом воздухе в зимнее время без риска обморожения.

Список литературы

1. МР 2.2.7.2129-06. Методические рекомендации. Физиология труда и эргономика: Режимы труда и отдыха работающих в холодное время на открытой территории или в неотапливаемых помещениях. ‒ Введен в действа. 11.2006. ‒ 12 с.
2. Руководство по специализированному климатологическому обслуживанию экономики / под ред. Н. В. Кобышевой. – Санкт-Петербург: Главная геофизическая обсерватория, 2008. – 334 с.
3. Ю. В. Шипко, Е. В. Шувакин, А. В. Иванов. Обобщенный биоклиматический показатель безопасности работ на открытом воздухе в суровых погодных условиях. Вестник ВГУ, Серия: География. Геоэкология, 2015, № 3. С. 33-39.
4. Siple P. A. Measurements of dry atmospheric cooling in sub-freezing temperatures / P. A. Siple, C. F. Passel // Proceedings of the American Philosophical Society. – 1945. – Vol. 89. – P. 177-199.
5. Groen G. Wind chill equivalent temperature (WCET). Climatology and scenarios for Schiphol Airport. KNMI, 2009 [Электронный ресурс]. Систем. требования: Adobe Acrobat Reader. – URL: http://www.knmi.nl/samenw/kbs/ doc/WCET-Schiphol.pdf.
6. Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. – Москва: Наука, 1976. – 280 с.