Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В ходе первого этапа исследования проведенный анализ доступности климатических данных по городам РФ показал, что наблюдается недостаточное количество репрезентативных станций, характеризующих городские и фоновые условия. Для изучения климатических и, впоследствии, медико-географических различий между городом и пригородом необходимо одновременное наличие как минимум двух репрезентативных станций для каждого города – одна в городской черте, другая – в сельской местности, не сильно удаленной (не более, чем на 50-70 км) от городской станции. Проведенный анализ показал, что этому критерию отвечают только 19 городов. На примере Московского мегаполиса отлажена и верифицирована методика использования мезомасштабной модели атмосферы COSMO-CLM для получения детализированной метеорологической информации для дальнейшего анализа внутригородской изменчивости биоклиматических условий с шагом по пространству в 1 км. Модель адекватно воспроизводит повторяемость ситуаций ночного теплового стресса (для определения которых использовался критерий «жарких ночей» с минимальной суточной температурой более 24 °С) и ее пространственную дифференциацию между городскими и фоновыми территориями. Это позволяет провести в дальнейшем расчет выбранных биоклиматических индексов по данным моделирования. Выявлено, что все большее использование в зарубежной практике получают биоклиматические индексы, основанные на энергетическом балансе человека (в России такие исследования до сих пор единичны). Лидерами среди данного вида индексов являются - Индекс физиологически эквивалентной температуры (Physiological equivalent temperature (PET)) и Универсальный тепловой индекс климата (Universal thermal climate index (UTCI). Определено, что большая вероятность теплового стресса в летний период характерна для крупных и быстроразвивающихся городов Центральной России, где наблюдается более быстрый рост индекса РЕТ в сторону теплового дискомфорта по сравнению с температурами воздуха. Это подтверждают примеры Москвы и Нижнего Новгорода (тренд РЕТ в два раза более интенсивный, чем температуры). Выявлена необычная крестообразная форма трендов для г. Москвы (в других городах тренды практически параллельны друг другу), что означает более интенсивный рост дискомфортных биоклиматических условий по сравнению с температурой воздуха. Более подробный анализ указывает на то, что рост дискомфортности условий обусловлен наличием тенденций к снижению скорости ветра и уменьшением облачности. Определено изменение средней температуры тёплых периодов в Московском регионе за 39 лет. В среднем для всех станций оно происходит со скоростью 0.56°C/10 лет. Увеличение индекса комфортности PET в пределах Московского региона среднем колеблется от 0,48°C/10 лет до 1°C/10лет. Результаты анализа современного состояния здоровья населения в городах России по показателям смертности от климатозависимых патологий по основным классам болезней позволили установить, что явление аномально жаркой погоды может повлиять на возникновение риска дополнительной смертности. Население, прежде всего, ряда городов Московской области и Норильска, может иметь повышенный риск смертности в случае экстремальных погодных явлений, что сохраняет актуальность исследования биоклиматических условий данных городов. В отношении климатозависимых инфекций установлено, что за последние 40 лет наблюдаются тенденции к увеличению суммы эффективных температур, необходимых для развития возбудителей инфекций, в частности, малярии, особенно явно выраженные в городских условиях. Например, начиная с середины 1990-х годов, практически всегда набираются эффективные температуры для развития возбудителя, что раньше было не столь регулярно на всей территории Московского региона. Наиболее выраженные изменения относятся к периоду 2000-х годов. Наступление сезона эффективной заражаемости комаров в черте города происходит всегда раньше, чем за городом, особенно четко проявляясь в плотно застроенных участках города. Предложенный интегральный индекс показывает четкую дифференциацию Московского региона по степени благоприятствования термических условий для передачи малярии. К наименее благоприятным территориям следует отнести северные и западные территории региона; более благоприятные условия складываются на юге и востоке. Наибольший интерес представляет распределение термических условий в пределах города, где также отмечается внутригородская дифференциация: разница между значениями интегрального индекса, рассчитанного по данным метеостанции Балчуг и метеостанции ВДНХ достигает 1,5 раз. На основе индекса комфортности с учетом социально-экономических показателей выявлено, что в среднем за период 1998-2016 г. наиболее комфортные условия для проживания сложились в следующих регионах: Москва, Московская область, Санкт-Петербург, Республика Татарстан, Тюменская область, Республика Башкортостан, Ленинградская, Свердловская, Белгородская и Липецкая области. В большом числе регионов с экстремальными биоклиматическими условиями (Красноярский край, Республика Коми, Мурманская область, Иркутская область, Республика Карелия, Камчатский край) индекс комфортности рос существенно меньшими темпами, чем в других регионах, а соответственно снижалась их привлекательность для населения, наблюдался высокий миграционный отток. В конечном итоге, численность населения, проживающего в менее комфортных условиях, снизилась.

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
По итогам второго этапа проекта разработана и апробирована для территории РФ универсальная технология по расчету и статистическому анализу индексов теплового комфорта по сеточным метеорологическим данным – по данным реанализа и по результатам регионального климатического моделирования. Отличительной особенностью технологии является использование наиболее современных индексов теплового комфорта, основанных на физико-математической модели теплового баланса человека. На современном этапе исследования технология доведена до полуавтоматического уровня, что обеспечивает удовлетворительную вычислительную скорость без использования суперкомпьютерных технологий. В традиционном для подобных баз данных формате NetCDF, получены массивы данных о следующих биоклиматических индексах с горизонтальным разрешением 0.75х0.75 гр. широты/долготы и временным разрешением 3 часа для 30-летнего временного периода (1981-2010 гг.): Physiological equivalent temperature (PET), Universal Thermal Climate Index (UTCI), Heat Index (HI), Humidex (HUM), Wind Chill Temperature (WCT). В дальнейшем данная технология может быть применена для расчетов параметров комфортности (создания самостоятельной, биоклиматологически обоснованной базы данных реанализа условий термического комфорта для населения) на глобальном уровне. Подготовка подобной базы поможет составить глобальные карты «сложных биоклиматических индексов», которые пока используются исключительно для оценки климатических изменений на локальном и региональном масштабах. Проанализированные пространственные изменения трендов индексов биоклиматической комфортности показали, что наиболее сильные изменения характерны для летнего периода. В зимний период наблюдается отрицательный тренд условий сильного холодового стресса на западных рубежах России (от северных до южных широт), а тренд повторяемости экстремального холодового стресса (по UTCI) растет в центральных и южных районах Сибири и Дальнего Востока. Тренды «безопасных дней» показывают отрицательные значения на большей части территории страны, положительный тренд – только на севере Сибири и Дальнего Востока. По результатам анализа данных наблюдений для Московского региона выявлена существенная неоднородность показателей биоклиматической комфортности, а также трендов их изменений на региональном уровне. Наиболее пространственная неоднородность ярко проявляется в контрастах между городом и фоном. Многолетняя динамика летних биоклиматических условий характеризуется увеличением повторяемости теплового стресса. Наиболее существенные различия между городскими и фоновыми условиями видны на примере повторяемости так называемых «жарких ночей», когда минимальная температура превышает 20 °С. Для загородных территорий и городских парков они остаются очень редким событием, но для центра города их повторяемость достаточно велика и имеет значимую тенденцию к увеличению. Таким образом, летнее усиление острова тепла приводит к ускоренному росту повторяемости теплового стресса в городе. Усиление теплового стресса в пределах урбанизированных территорий происходит не только за счет увеличения дневных, т.е. максимальных значений, но и увеличении продолжительность часов с тепловым стрессом в утренние, вечерние и ночные часы. Зимой наблюдается обратная картина – на фоне потепления климата и смягчения суровости биоклиматических условий, различия между городом и фоном ослабевают. Это особенно ярко видно на примере повторяемости сильного холодового стресса по индексу UTCI. В 70-80е годы XX века в отдельные зимы она достигала 30% за городом, а в центре города не превышала 15%. В течение рассматриваемого периода значения показателя за городом радикально уменьшились, а для центра города изменились значительно меньше. Впервые для городов Арктической зоны РФ было проведено районирование по локальным климатическим зонам (LCZ). Было определено, что наиболее характерной для большинства городов является зона «LCZ 5» (широкие улицы с высотой домов порядка 10-25 метров). Показано, что несмотря на то, что практически по всей территории Арктической зоны РФ наблюдаются тренды увеличения среднегодовой температуры со скоростью 0,3 -0,55°C/10 лет, показатели термического комфорта в городах Арктики изменяются совершенно неодинаково. Результаты моделирования распространения климатозависимых инфекций показали, что в возникновении местных случаев заражения малярией в 1999-2008 гг. в Московском регионе главную роль сыграла совокупность как природных, так и социально-экономических условий. Интерпретация вклада климатических параметров может свидетельствовать о том, что от средней суточной температуры непосредственно зависит развитие возбудителя, а уровень осадков самого холодного квартала, вероятно, сказывается на формировании наиболее благоприятных местообитаний для переносчиков. На основе полученной модели была создана карта, отражающая наиболее подходящие для восстановления инфекции территории. Ее анализ позволяет сделать вывод, что в современных климатических и социально-экономических условиях Московского региона при отсутствии соответствующих профилактических мероприятий именно в г. Москве будут складываться наиболее благоприятные условия для восстановления инфекции. Изменение осреднённых за каждый год по всей рассматриваемой территории юга РФ значений индекса благоприятности термического режима для развития возбудителя лихорадки Западного Нила, по сути, характеризует смещение повышенных значений этого индекса к северу. Результаты показывают небольшой слабо выраженный рост на фоне значительной межгодовой изменчивости. Для оценки социального риска для населения в связи с изменения биоклиматических условий составлена база данных социально-экономических характеристик регионов России за 1998-2017 гг., характеризующая уязвимость населения к опасным природным явлениям, включая показатели: численность и плотность населения, возрастная структура населения, доходы и уровень жизни населения, миграционный прирост, уровень образования занятых. На примере г. Москвы за 2010-2017 гг. проведены расчеты индекса опасности термического стресса, индекса подверженности, индекса восприимчивости, индекса уязвимости и индекса социального риска.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В ходе третьего этапа проекта проведена оценка внутригородской биоклиматической комфортности на примере Якутска и Нижнего Новгорода, а также выполнен анализ изменения биоклиматической комфортности в зависимости от реализации различных сценариев городского развития Москвы. Использована технология регионального моделирования метеорологического режима, ранее отлаженная на примере Московского мегаполиса и доработанная с учетом опыта последних исследований авторского коллектива. Анализ повторяемости различных градаций теплового стресса по индексу PET во время волны жары в Якутске (4-12 июля 2018 г) показал незначительные различия между тестовыми точками в различных функциональных зонах города. Такую сглаженность по территории в уровне термического стресса можно объяснить, как действием высоких температур и слабых скоростей ветра, что нивелирует различия между точками, так и однородностью застройки. Различия между анализируемыми точками по территории Нижнего Новгорода (1-7 августа 2018 г.) более заметны, чем в пределах Якутска, что может быть обусловлено более разнообразной застройкой Нижнего Новгорода, а также наличием обширных производственных территорий. При рассмотрение различных сценариев застройки Москвы для условий аномально жаркого года (2010 г.) и типичных летних условий (2014 г.) показано, что наиболее сильные различия индекса РЕТ относительно современного сценария развития климата наблюдаются при сценарии полной застройки Новой Москвы. Для станций, расположенных в границах «старой Москвы», влияние изменения застройки минимально. Это можно объяснить тем, что в этих сценариях застраиваются именно новые территории вокруг Москвы, и изменение метеорологических параметров и индекса комфортности в ЗАО и в ЦАО происходит гораздо медленнее. Разработана типологическая классификация и районирования исследуемых территорий по уровню и причинам смертности городского населения от климатозависимых патологий. На основе кластерного анализа проведено сопоставление данных пространственной дифференциации повторяемости теплового или холодового стресса с уровнем смертности отдельно для мужчин и женщин. Показатели смертности среди женщин в большей степени дифференцированы согласно условиям термического стресса. Так, например, достаточно четко выделяется кластер городов с высоким уровнем смертности от всех причин и высокой повторяемости холодового стресса. Другой кластер сочетает города с высоким уровнем смертности от ишемической болезни и высокой повторяемости теплового стресса, что соответствует современным представлениям о вкладе температурного фактора в смертность от болезней сердечно-сосудистой системы. Среди мужчин подобные закономерности прослеживаются в меньшей степени, что может быть связано с большей подверженностью смертности мужского населения другим факторам. Проведена оценка эпидемической опасности модельных городов по набору природнообусловленных заболеваний путём выявления особенностей территориальной организации нозологических систем в условиях городской среды на примере анализа вспышки лихорадки Западного Нила в Волгоградской области в 2010-2011 гг. Был использован метод моделирования экологических ниш с оптимизацией по принципу максимальной энтропии на основе применения программного обеспечения MaxEnt. Было выявлено, что эпидемически опасные территории обусловлены как компонентами, непосредственно связанными с активностью населения в городской среде, что в моделях определяется плотностью автодорог и застройки, так и другими составляющими, среди которых основная роль принадлежит температуре поверхности и близости водных объектов. Разработан перспективный прогноз на вторую половину XXI века биоклиматических показателей, характеризующих комфортность для здоровья и жизнедеятельности населения и условия для распространения климатозависимых заболеваний для территории, расширенной до пределов Северной Евразии. Использована климатическая модель Земной системы, GFDL-ESM2M, центра NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (NOAA-GFDL, США) для двух климатических сценариев: Historical (1976-2005 гг.), соответствующего реальному развитию климатической ситуации в мире до 2005 г. включительно, и климатического сценария RCP 4.5 (2041-2060 гг.), характеризующегося ростом с последующей стабилизацией во второй половине XXI века радиационного форсинга. Далее к полученному архиву данных был применена технология обработки данных и расчета биоклиматических индексов по сеточным данным, представляющая последовательное применение набора программ для ПО Matlab и диагностической микроклиматической модели Rayman Pro 3.1. На заключительных этапах использованы модули статистического анализа временных рядов и визуализации итоговых полей значений биоклиматических индексов. Выявлено, что к середине XXI века наибольшие изменения будут характерны для зимнего периода. Частота проявления сильного или экстремального холодового стресса более чем на 80% территории уменьшится на 20-25%. При этом рост теплового стресса будет заметен только на западе Европейской России и крайнем юге Восточной Сибири. В целом данные результаты прогнозирования по CMIP5 совпадают с результатами, полученными по анализу трендов современного климата c использованием реанализа Era-Interim. Европейскую территорию России можно отнести к наиболее подверженной климатическим изменениям, т.к. здесь наблюдаются изменения в биоклиматической комфортности как зимой, так и летом. На основе обширной базы данных о факторах, определяющих социально-экономическую комфортность проживания в регионах России, включая социально-экономические и медико-демографические характеристики регионов России за 1998-2019 гг., были выявлены взаимосвязи между биоклиматической комфортностью, качеством жизни населения, экологической эффективностью экономики региона и привлекательностью региона для мигрантов. Разработка интегральной оценки комфортности проживания населения осуществлялась на основе решения следующих задач: 1) выявлении взаимосвязей между биоклиматической комфортностью, качеством жизни населения и экологической эффективностью экономики региона; 2) выявлении взаимосвязей между биоклиматической комфортностью, качеством жизни населения и привлекательностью региона для мигрантов. Для решения первой задачи предложен подход к сравнительной оценке экологической эффективности региональных экономик на основе Data envelopment analysis. Решение второй задачи было сфокусировано на выявлении факторов, способствующих привлечению человеческого капитала в регионы России, и разработке на их основе индекса привлекательности регионов. В качестве зависимой переменной использовано число прибывших в регион мигрантов с высшим образованием. Независимые переменные учитывали климатическую комфортность проживания, качество жизни в привлекающем кадры регионе, институциональные условия, предложение и спрос на высококвалифицированные кадры. На основе выявленных взаимосвязей предложен индекс привлекательности регионов, который одновременно является интегральной оценкой качества жизни населения и комфортности проживания. Данный индекс позволит осуществлять ежегодный мониторинг в контексте изменения качества жизни и комфортности проживания и готовить рекомендации для региональных властей., приоритетные меры должны быть сфокусированы на улучшении и формировании комфортной городской среды для повышения качества жизни.