Қазақстан республикасы қоршаған ортаны қОРҒау министрлігі «АҚпараттық-талдау орталығЫ» республикалық мемлекеттік кәсіпорыны»

1.2. Қазақстанның үстіндегі озон қабатының динамикалық жағдайын меңгеру бойынша зерттеулерді жүргізу және оған Ультракүлгін сәулелену, эритем сәулеленуі, озонның жалпы құрамы, ультракүлгін сәулелену индексі, бұлттылықтың ықпалына жағымсыз әсерлердің салдарының алдын алу бойынша шаралар қолдану

Жұмыстың мақсаты – Жердің озон қабатының бұзылуының жағымсыз салдарының алдын алу сонымен қатар, ультракүлгін сәулелену және озонның жалпы құрамын болжау мақсатында оның динамикасын және Қазақстан үстіндегі озон қабатының жағдайын меңгеру.

Зерттеу әдістеріне кіретіндер: спектралды талдау және корреляцциялы талдау сонымен қатар, зерттелетін көлемдердің өзгергіштік сипатын және орта маңыздағы динамикаларды анықтауға бағытталған математикалық статистика әдістері; эмпирикалық әдістер.

Жұмыс нәтижелерінде 1974-2003 жж. кезеңдегі Қазақстанның үстіндегі озонның жалпы құрамын кеңістікті – уақытша таратудың негізгі заңдылықтары анықталды, оның мерзім тенденциялары және оның өзгерісінің циклдігі анықталды. 2003-2004 жылдардағы озон қабатының сипаттары ұсынған негізде Қазақстанның үстінде озон қабатының динамикалық және ықпал көрсеткіштері жағдайы жүйесі әзірленген. Атмосфераның айналымының әртүрлі типтерін аумақтық таратудың карта-сызбалары құрылып, озонның жалпы құрамы санының айналымы ықпалы зерттелді (М.Х.Байдала бойынша).

Эритем ультракүлгін сәулеленуінің кеңістік - уақытша таратылуы және Қазақстанның аумақтар үшін ультракүлгін сәулеленудің индексінің заңдылықтарының талдауы ашық аспан және атмосфераның орташа бұлттылық жағдайларында өткізілді. Қазақстанның әр түрлі өңірлеріндегі бұлттылықтың әр түрлі формаларының қайталанғыштығы талқыланды және ультракүлгін сәулеленудің түсуіне бұлттылықтың ықпалы зерттелді.

Қазақстанның аумақтары үшін тұңғыш рет теңіз деңгейінің үстінде бұлттылықтың саны және орынның биіктігінің есепке алуына түзетілулер сонымен бірге, ультракүлгін сәулеленудің болжау индексін ашық аспанда эмпирикалық әдіске ұсыныс жасалған. Аталған әдісті іске асыруда Қазақстанның төрт қаласында (Алматы, Семей, Атырау, Қарағанды) материалға сәйкес (1986 жылдың сәуірінен 2007 жылдың қазанына дейін) апробация өткізілді. Біріккен Ұлттар Ұйымының қоршаған орта бойынша Бағдарламасы (ЮНЕП), Бүкіләлемдік Денсаулық Сақтау ұйымдарының Кепілдемесі негізінде және басқа институттармен халықтың денсаулығына ультракүлгін сәулеленудің әр түрлі деңгейінің келеңсіз ықпалы салдарының ескертуі бойынша шаралардың тізімі жасалды. Ұлттық гидрометеорологиялық қызметтің жедел тәжірибесін енгізуге арналған Қазақстан аумақтары үшін ультракүлгін сәулеленудің индексін болжауды процесі жасалды.

Жұмыстың нәтижелерін үкімет, ғылыми баға және жердің озон қабатын қорғау мәселелерімен шұғылданатын және қоғамдық ұйымдар қолдана алады. Ультракүлгін сәулеленудің индексін болжаудың әдісін «Казгидромет» РМК жедел тәжірибеге енгізді. Эритем ультракүлгін сәулеленудің қарқыны туралы халықты ақпараттандыру сонымен қатар, ашық ауадағы еңбекті қорғау үшін эритремді ультракүлгін сәулелену және ультракүлгін сәулелену болжау индексі (жазғы және биік таулы) кеңістікті-уақытша тарату туралы ақпарат курорттармен, денсаулық сақтау ұйымдарымен пайдаланылуы қажет.

Озонның жалпы құрамы туралы максималды мүмкін ақпарат көлемін пайдалану арқылы 1974-2003 жж. тексеру кезінде болған Қазақстанның үстіндегі озонның жалпы құрамы тәртібінің статистикалық сипаттамасы жеке алғанда келесідей анықтамалар сипаттарымен анықталды: ОЖЖ орташа айлық және орташа жылдық маңызы; ОЖЖт орташа тәуліктік, орташа текше ауытқулар (стандарттық ауытқулар); ОЖЖ орташа айлық және орташа жылдық маңызы; эксцес және асимметрияның коэффициенттері; ОЖЖ орташа жылдық маңызы және орташа айлық, орташа тәуліктік максималды және минималдығы; ОЖЖ орташа жылдық маңызы мен орташа айлық, орташа тәуліктік эмпирикалық таратуды 90, 67, 33 және 10 пайыздады. Аталған материалдар озон қабатының ағымдағы жағдайының ауытқыған деңгейін анықтауға арналған негіздерді құрайды.

Қазақстан және Қазақстанға жақын шетел бекеттерінің мәліметтері бойынша әр айға ОЖЖ орташа көпжылдық кеңістікті таратудың типтік карталары құрылған. ОЖЖ барлық айларының маңызында квази-ендік таратулары болғанда атмосфералық бағананың үлкейетіндігі көрсетілген. Ендік бөлуді бұзушылық атмосфераның айналымындағы ірі масштабтағы толқындардың таратылуынан пайда болады. ОЖЖ ең үлкен көлденең градиент сәуір және мамыр айларында байқалады және – 5 е. Д./100 км. тең болады. ОЖЖ орташа айлық мәндердің жыл аралық құбылмалылығының талдауы 22, 429, 6 е. Д жететін ОЖЖ ең үлкен стандарттағы ауытқулар қыс және көктемде байқалатынын көрсетті. Күзге қарай озонның толқу тербелісі әлсізденіп, мәнсіз 7-15 е.Д. болады. Ең үлкен жаттығу мүддесі ұсынатын ОЖЖ орташа тәуліктік мәндерінің құбылмалылығы орташа айлықтан едәуір жоғары. Сөйтіп қыс және көктем мерзімдерінде ОЖЖ орташа тәуліктік мәндердің стандартты ауытқуларының максимал мәндері 38, 2 е. Д ден 45, 7 е. Д. дейін толқиды, ал жаз және күз мерзімдерінде 17, 5 е. Д ден 28, 3 е. Д. дейін шектерде жатады.

ОЖЖ жылдық барысы зерттелген. Жыл бойы озонның бөлуіндегі негізгі тенденциялар барлық қазақстандық станцияларға дәл келеді және орта ендіктердің станцияларына тән ОЖЖ жылдық барысының заңдылықтарын қамтып көрсететеді. ОЖЖ Солтүстік станцияларда жоғарырақ мәнмен бейнеленген ендік айырмашылықтар бақыланып отырады. ОЖЖ үлкен мәндерде ұлғаюы наурыздан қарашаға дейін Алматыда 363 е Д., Семейде 387 е. Д. дейін ал, аз мәндерде ұлғаюы сәуірден қазанға дейін және қазанда Атырау және 300 е.Д. Арал теңізі, 296 е.Д. Алматы станцияларында байқалады.

1974-2003 жылдар кезеңінде Қазақстан үстінде ОЖЖ орташа жылдық және орташа айлық мәндерінің өзгерісі бағаланды. Зерттелген барлық станцияларда ОЖЖ орташа жылдық сызықты тренді коэффицентінің теріс болғандығы анықталды. Детерминация коэффициенті 20% тең (минус 5,8 е. Д./10 жыл) Арал теңізі станциясында және тенденция тренд қоры 45% құрайтын (минус 8,5 е. Д./10 жыл) ОЖЖ Атырау станциясында тенденциясының азаюы анық көрінген. Бұл екі станциялардың теріс тренділері статистикалық мағыналы болады. Станциялардың көпшілігінде ОЖЖ орташа айлық мәндері тенденцияларының кішірейуі күзгі-қысқы мерзімде анық байқалады. Алматы қаласының үстінде жеке айларда жерге жақын озон қорының ұлғаюы ОЖЖ ұлғаюына байланысты болғандығы байқалды.

Алматы, Қарағанды, Атыраудың станциялары үшін ОЖЖ орташа жылдық мәндері барысына уақытша спектрлік талдау жүргізілген. Нәтижесінде әрбір 27-30 айда батыстан шығысқа және керісінше бағыттарға өзгеріп бағытталған, тропиялық қабатсала желдерімен байланысты барлық ықтималдармен екі жылдық квази циклдік байланысты екендігі анықталды.

Қазақстанның үстінде орташа көп жылдық деңгей қатынасы бойынша тапсырылған уақытқа оның ауытқушылық дәрежесі мен ОЖЖ орташа көп жылдық деңгейінің толық сипаттамасы және ықтимал және динамикалық көрсеткіштерімен қамтамасыз ететін жиынтық ұсынысы жасалған. Көрсеткіштер таңдауы метеорологиялық көлем мониторингі мен озон мониторингіне жататын БМҰ материалдары талдауына негізделген.

Қазақстанның үстінде озон қабатының мониторинг жағдайы үлгісі ретінде 2003-2004 жылдар үшін Канада орталығымен салынған 2003 жылғы ОЖЖ жер үстіндегі бақылау мәліметтері бойынша нәтижелері бойынша орташа тәуліктік мәндерінің көрсеткіштерін талқылады. Талдау 2003 жылы барлық айларда және жыл бойы станцияларда қарастырылған ОЖЖ мәндерінің жағдайларының қалыпты екендігін көрсетті. Семей станциясында ОЖЖ орташа жыл бойғы нормасына жақын. Орташа айлық маңыздағы ОЖЖ жағымсыз аномалиясы Алматы станциясында тек маусымда, Қарағанды станциясында қазан және желтоқсанда, Семей станциясында сәуірден маусымға дейін және тамыз дан қыркүйекке дейін болды. Қазақстанының аумағының көп бөлігінде 2003 ж., 2004 ж. қарама-қайшылық ОЖЖ қатысты төмендеген нормалар байқалды.

Қауіп-қатердің ең жоғары класының зиянды заттарына және ең күшті атмосфералық тотықтырғыштарға қатысты және жерге жақын озонның шоғырландырылуын бақылау пункттері желілерін кеңейтуді жылдамдату, Қазақстанның үстінде озон қабатының жағдайына түзу мониторинг жүргізу қажет екендігі атап өтілді. Сонымен қатар, Қазақстанда озонның бөлуінің тік профилін анықтауға мүмкіндік беретін құралдар жоқ. Қазақстанда сонымен бірге теңіз деңгейінің үстінде жоғары 1000 м биіктікте орналасқан биік таулы станцияларға бақылауы жүргізуге мүмкіндіктер бар. Аталған бақылау еркін тропосала болып табылатын процестерді жақсы қамтып көрсетеді. ОЖЖ тік таратудың профильiнiң бiлiмi тенденциялары жерге жақын әсiресе озонның еншiсi үнемi үлкейетiн iрi өнеркәсiптiк орталықтарды жақсы түсiнуге мүмкiндiк туғызады.

М.Х.Байдалының типтелуге арналған айналымның формаларымен күндер саны ОЖЖ болжау үшін предикторлар ретінде қолданудың мүмкіндігі тұңғыш рет зерттелген. ОЖЖ орташа маусымды мәндерінің арасындағы корреляция тәуелділігін және 10% мән деңгейінде (С, Е, Ш) айналымның әр түрлі формалары бар күндеріне талдау жасалды. Қазақстанның үстінде ОЖЖ орташа маусымды мәндер күндері ендік форма санының үлкеюі кезінде көктем және күз мерзімдерінде азаяды ал, Е меридиональды форма кезінде керісінше үлкейеді.

Айналымның әр түрлі формаларының қайталанғыштығы тенденцияларының бірлескен талдауы және ОЖЖ айналымның ендік формасы бар күндері санының өсуі тенденциясының қысқы-жазғы кезеңдерде бақыланған және Е айналымының түрі бар күндері санының түбегейлі азаюы Қазақстанның үстінде озон қабатының құруына мүмкіндік туғызатындығын көрсетті.

Бұл кезеңдерде ОЖЖ айналымының өзгерудің әрбір формасының үлесі бағаланды және жазғы және қысқы мерзім үшін бөлектеу және 10 күн айналым ұзақтығы біркелкі мерзімдеріне каталог жасалған. Е типтегі айналымның (10 күннен аса) ұзақ уақыт жүзеге асырылуында жазғы және қысқы мерзімдерде озон құрамы 3,2% көбейгенін көрсетті. С типтегі айналым кезінде ОЖЖ қысқы мерзімде нормадан 2,3%-ға көбеюіне ал, жазғы мерзімде нормадан 1,7%-ға азаюына мүмкіндік туғызады. ОЖЖ өзгерістері ендік тасымалдау болған уақытта ОЖЖ болған өзгерістер қарастырылған маусымдардың бірінде де болмайды. Атмосфера айналымының негізгі формаларының (С, Е, Ш) біркелкі айналымда ұзақ болуда Қазақстанның үстіндегі озонның жалпы құрамын аумақтық таратудың типтік сызба-карталары құрылған.

Жалпы өрістердегі озон құрамын болжауда халықаралық тәжірибелерді назарға ала отырып аталған кезеңде ұлттық гидрометеорологиялық қызметтің дамытуда алдыңғы қатарлы мамандандырылған орталықтар құрастырған дайын болжамдарды пайдалану Қазақстан үшін ұтымды нұсқа екендігіне қорытынды жасалды.

Қазақстан аумағындағы эритремді ультракүлгін радиациясына жататын бағалар және УК индексі үшін және 1998-2002 жылдар бойынша бес жылғы кезеңде («Казгидромет» РМК) Қазақстанның үстінде бұлтты жамылғыларының жағдайы туралы тәулік сайынғы УК радиация мәліметтері (NASA) қолданылған.

Қазақстанның 17 қаласы үшін (Петропавловск, Көкшетау, Қостанай, Павлодар, Орал, Астана, Өскемен, Семей, Ақтөбе, Қарағанды, Жезқазған, Арал теңізі, Қызылорда, Атырау, Ақтау, Алматы, Жамбыл, Шымкент) NASA мәліметтері орталығынан эритем ультракүлгін сәулеленуі туралы тәуліктік мәліметтер алуға мүмкіндік беретін компъютерлік бағдарлама жазылған.

Қазақстанның әр түрлі қалаларының мәліметтері бойынша эритем ультракүлгін радиациясының жылдық барысы зерттелді. Эритем УК радиацияларының таратылуының негізгі тенденциялары жыл ішінде барлық қалалар үшін сәйкес келетіні көрсетілген. Оңтүстік ендіктердегі сәулеленудің эритем УК радиациялары жоғарырақ мәнде бейнеленген ендік айырмашылықтары айқын бақыланып отырады.

Эритем УК радиацияларының өсім кезеңі қаңтардан шілдеге дейін шілдедегі ең үлкен мәндермен 141 мВт/м² Петропавл қаласында, 260 мВт/м² Жамбыл қаласында ал, эритем УК радиацияларының азаю кезеңі шілдеден желтоқсанға дейін ең төменгі мәндермен 5 мВт/м² Петропавл қаласында, 33 мВт/м² Жамбыл қаласында байқалады.

Қазақстанның 18 қаласы үшін 1МЭД жинақталу уақыты және 1 сағаты (МЭД) орташа көп жылдық минималды эритемді дозалары есептелген. Бұл көлемдердің аумақтық тарату карталары құрастырылған. 1 МЭД жинақталу шамамен 20 минутқа жүргізіледі, шілде-тамызда Қазақстанның оңтүстік аудандарында максимумға жете отырып МЭД саны біртіндеп солтүстіктен оңтүстікке дейін 1 сағаттық экспозиция көлемінде көбейеді.

Эритем ультракүлгін радиациясының кірісі дозасы барынша максималды есептелген. Солтүстік Қазақстанда МЭД саны жаз мезгілінде шектерде 2,5-3 көлемге, орташа ендіктерде 3-3,5, оңтүстікте МЭД саны орташа ендіктерге 4,5 жетеді. Орта есеппен алғанда Қазақстан бойынша ашық аспан астында 1 МЭД 15-20 минутқа жетеді. 1986-2002 жж. кезеңдері мәліметтері бойынша ашық аспан астында және орташа бұлттылық жағдайда Қазақстан аумағы үшін УК индексінің орташакөпжылдық маңызы есептелді. УК индексі мәнінің кеңістіктік уақытша талдауы жасалды.

Қазақстан аумағына кіретін эритем ультракүлгін радиациясы туралы алынған мәліметтер негізінде УК индексі көмегімен сипатталатын көлем Қазақстан аумағы үшін УК индексі болжамы болып табылатын тиімді, әсіресе сәуірден қазанға дейін таулы аудандар үшін Республиканың оңтүстік аумақтары үшін ауа райы қажет болады.

Бұлттылық, орынның биіктігінің төселме беттер альбедоның ықпалына түзету енгізу есебімен Қазақстан аумақтары үшін УК индексін болжауэмпиоикалық әдісі ұсынылды. Тәуелді материалдың сапасын анықтауға өткізілген әдістер қанағаттанарлық нәтижелер көрсетті.

Денсаулық сақтау бойынша Бүкіләлемдік ұйымдарды кепілдемелері негізінде УК индекс болжамын қолдану бойынша және ультракүлгін сәулеленудің ықпалының келеңсіз салдарын сақтап қалу бойынша басшылық құрылды.

Қазақстанның ІІ Инновациялық конгресінің ұсыныстарына (Алматы, 2005ж.) және «Казгидромет» РМК Техникалық кеңестің Ғылыми секциясы шешіміне (Алматы, 2007ж.) сәйкес УК индексін болжаудың ұсынылған әдісі «Казгидромет» РМК Гидрометорталығы шұғыл тәжірибесіне енгізілуі мүмкін.

Халықты ультракүлгін сәулеленудің зиянды әсерлерінен қорғау бойынша Кепілдемелер Қазақстанның әр түрлі өңірлеріне арналған ультракүлгін сәулеленудің индексін болжауда бірқатар аурулардың алдын алуға жұмыс нәтижелері қолданылады.