Környezeti klimatológia II.
Makra László
Fejezetek a biometeorológiából
Fejezetek a Biometeorológiából A hőérzet •
A hőmérséklet-átadás egyik lehetséges módja a hőáramlás. A hőáramlás mértéke jelentősen növekszik, ha a gáz, vagy folyadék, amelyben az áramlás zajlik (esetünkben a légkör, azaz a levegő) mozgásban van. Ezért az ember szeles időben gyorsabban hűl, mint szélcsendben. A hőérzet hőmérséklet (WCT = windchill temperature) a nyugvó levegő azon hőmérséklete, amelynek ugyanolyan hűtő hatása van a fedetlen emberi testre, mint adott szélsebesség és hőmérséklet mellett. Ennek a mértékegysége ugyan hőmérséklet, de értelmezése szerint kevésbé hőmérséklet, mint inkább egy index, ami a szél hűtő hatását segíti viszonyítani a szélcsendes körülmények léghőmérsékletéhez.
•
Fontos megjegyezni, hogy a szél nem tudja a tárgyakat a környezet hőmérséklete alá hűteni, ugyanakkor a nagyobb szélsebességek gyorsabban hűtik le a tárgyakat erre a hőmérsékletre.
A szélsőségesen meleg jelenség vagy hőhullám az adott földrajzi szélességhez és évszakhoz képest hosszú ideig tartó nappali és éjszakai hőség, ami magas relatív nedvességgel párosul.
Kiszáradt tó Szerbiában
Az emberi test a hőveszteségét a vérkeringés gyorsaságának és a felszíntől való távolságának szabályozásával és vízveszteséggel éri el. A hűtéshez a szív elkezd több vért pumpálni, a vérerek kitágulnak, hogy befogadják a megnövekedett áramlást, a vékony vérerek kötegei, amelyek a bőr külső rétegeiben találhatók, működésbe lépnek. A vér a bőr felszínéhez közelebb kezd keringeni, és ezáltal kivezeti a meleget a hidegebb légkörbe. Ugyanekkor a víz átdiffundál a bőrön, mint izzadtság. A testből disszipálódó hő mintegy 90 %-át a bőr kezeli.
•
Az izzadás magában véve még nem hűti a testet, amíg a víz el nem tud párologni, és a magas légnedvesség hátráltatja a párolgást. Ha magas a hőmérséklet és magas a relatív páratartalom, a szervezet a belső hőmérsékletét 37°C-on szeretné tartani. A szív a véráramot a kitágult ereken átpumpálja, az izzadságmirigyek folyadékot választanak ki a bőr felszínére, benne olyan lényeges oldott anyagokkal, mint a nátrium és a klór. Ha a hőmennyiség meghaladja azt a szintet, amit a test még kompenzálni tud, vagy ha a test nem tudja pótolni az izzadtság által elvesztett folyadékot és sót, akkor a szervezete belsejében a hőmérséklet elkezd emelkedni, s a magas hőmérséklet betegséghez vezethet. Az elhalálozások száma jelentősen növekedhet a hőhullámok miatt. A maximális napi elhalálozások száma szoros kapcsolatban van az 1-2 nappal korábbi napi maximum hőmérséklettel, azaz 1-2 napos késés mutatkozik a legmagasabb hőmérsékletek és az elhalálozási csúcsok között. Betegségek (hőguta, meleg okozta kimerültség, stb.) léphetnek fel egészséges embereknél is, akik túl nagy hőnek vannak kitéve, vagy túlságosan nehéz fizikai munkát végeznek. Azonban a hőhullám következtében való elhalálozásoknál elsősorban más betegségek okozzák a halált, a meleg csak felgyorsítja az elhalálozást. Gyermekek, idősebbek, beteg emberek, különösen vérkeringési problémákkal küszködők vannak kitéve fokozottabb kockázatnak a nagyobb melegben.
Számos indexet fejlesztettek már ki azon célból, hogy le tudják írni a meteorológiai elemeknek az emberi testre gyakorolt hatásait. Közülük néhányat az alábbiakban hasonlítunk össze. A hőérzet 0 Fahrenheit fokon négy esetben. A grafikonok a hőérzetet a szélsebesség függvényében mutatják be.
A hőindex (HI) az a hőmérséklet, amit a test érez, ha a hőmérsékletet és a légnedvességet vesszük figyelembe. Az alábbi táblázat mutatja azt a HI-t, ami az aktuális hőmérsékleti és nedvességviszonyoknak felel meg. (A táblázat árnyékos helyre vonatkozik, enyhe szellővel.) A közvetlen napsugárzás a HI-t akár 15 °F-kal is emelheti (a Fahrenheitfokok átszámítása Celsius-fokokra: °C = (5/9)⋅(°F−32).
Hőmérséklet (F) és relatív nedvesség (%)
A hőmérséklet (lefelé növekszik) és a harmatpont (jobbra növekszik). Ez a táblázat összeveti azt a hőmérsékletet és a harmatpontot, amelyek hasonló rendellenességeket okoznak.
Az időjárás és az emberek egészsége Már ősi idők óta az emberek bizonyos időjárási helyzeteket kapcsolatba hoztak fokozottabb fájdalmakkal, fejfájással, migrénnel, vagy egyszerűen a rossz közérzettel. Ez a kapcsolat néha nagyon is nyilvánvaló, amikor pl. a hőhullám több száz idős ember halálát okozza, vagy amikor a bõrrák előfordulása hirtelen megugrik. A meleg és hideg szélsőértékek, valamint a Nap ultraibolya (UV) sugárzása okozta rendellenességek nyilvánvalóak. Nem ennyire egyszerűek a közérzetre, viselkedésre és a komfortérzetre való hatások. A kutatók rájöttek, hogy az orvostudomány egymaga nem tud minden betegségtünetet megmagyarázni. Új tudomány született, a biometeorológia, ami több tudományág kombinációja, de főként a meteorológiáé, az orvostudományé és biológiáé. A természetből való kiválásunk, a modern életstílus, a légkondicionálók, a légpárásítók, a fűtőkészülékek érzékenyebbé tettek minket (főleg a legyengült szervezetet) a környezeti hatásokkal szemben.
A test úgy reagál a hidegre, hogy összehúzódnak az erek a bőrben, s a testfelszín közelében. Így a szívnek erősebben kell dolgoznia, hogy a vért mozgásban tartsa a keskenyebb erekben. Ez egy beteg szív számára már túl sok lehet. Ha a légnyomás jelentősen csökken, akkor a levegő kitágul az elszigetelt testüregekben és a membránok folyadékaiban. Ez nyomást gyakorol a gyulladt, vagy sérült szövetekre az izületekben és az
Forró víz hatása a -18°C-os levegőre, 2000. december 25-én.
izmokban, ami fájdalom növekedéssel járhat. Vannak emberek, akik ugyanezt érzik repülőúton, amikor a kabin légnyomása csökken a felszálláskor. Az időjárás-érzékenység fájdalmat okozhat, mert az időjárási elemek gyors változása irritálja az idegvégződéseket. Továbbá a csontok és az izmok különböző sűrűségűek, ennélfogva hőmérséklet- és nedvességváltozáskor az egyenlőtlen kiterjedés és összehúzódás fájdalmat okoz a gyulladt, vagy sérült izületekben és izmokban.
A meleg időszakok időjárási szélsőértékei nagyobb hatással vannak a halálozásra, mint a hideg időszakok. 2003 nyarán kb. 180 ember halt meg egy nap alatt Párizsban a rendkívüli magas hőmérséklet miatt, és az egész hőhullám során több ezer ember pusztult el.
A nedvesség is igen jelentős a hatása az elhalálozásra, mivel a test hőszabályozó rendszerére hat, amikor az izzadság párolgását befolyásolja.
Porvihar az USA Edwards légitámaszpontja felett.
Az időjárás-érzékeny emberek egykét nappal az időváltozás előtt már ingerültekké válnak és gyakran borzasztó rosszul érzik magukat, amikor front érkezik. Pl. az USA kórházaiban megállapították, hogy ilyenkor több kisgyermek születik, növekszik a fejfájások és migrének száma. A reumások már előre félnek a hideg és nyirkos levegő érkezésekor, míg a száraz, porral teli szárazföld felől fújó szél már a front megérkezése előtt felerősíti az asztmát és súlyosbítja tüneteit. A szénanáthával küszködők is pontosan tudják, mikor következik be a számukra kedvezőtlen idő.
A szárazföld felől fújó, front előtti száraz szél hasonló, mint amit az Alpok, és a Szikláshegység amerikai és kanadai lakosai átélnek. Ezek a kellemetlen szelek Közép-Európában a főn, Észak-Amerikában A száraz Santa Ana szél a chinook és a Santa 1) a magas légnyomás a sivatag felől fújó szelet indít Ana. Néhány svájci el; 2) a levegő lefele haladva összenyomódik és bíróságon ezeknek a felmelegszik. Így csökken a relatív nedvességtartalma szeleknek a negatív és kiszárítja a növényzetet; 3) a levegő összenyomódik hatása a bűntettek a keskeny völgyekben, s tüzeket okoz. enyhítő körülményeként jelenik meg. A kanadai Calgary Egyetem igazolta, hogy a chinook sok migrénpanasz okozója. Az elektromos áramnak is van hatása. A villám a fény sebességével terjedő elektromágneses jeleket bocsát ki, melyek mérőműszerekkel több száz kilométer távolságból mérhetők.
Az éghajlatváltozás és a sztratoszférikus ózon csökkenésének főbb hatásai az emberi egészségre (WHO/WMO/UNEP munkacsoportja, 1996)
Információk a környezetváltozás és az emberi egészség kapcsolatáról • Az erősen iparosodott országokban a „környezeti egészség” kifejezés általában a helyi környezet speciális fizikai, vagy kémiai tényezőinek az emberi egészségre való káros hatásaira vonatkozik. Ezeknél a hangsúly a levegőt, vizet, talajt és élelmiszert szennyező anyagokon van. Járványügyi és a mérgekkel foglalkozó szakértők figyelmüket ezeknek a hatásoknak a számszerűsítésére fordítják, részben az emberek vizsgálatával, részben állatkísérletekkel. • A globális környezet egészségügyi kockázatai széles skálát fognak át:
1) Az üvegházgázok alsó troposzférában való koncentrációjának növekedése következtében fellépő globális éghajlati változások;
1. A napsugárzás egy része eléri a Földet (az ózonréteg megvédi a Földet a Nap káros ultraibolya sugárzásától); 2. Az energia mintegy 30 %-a visszaverődik a világűrbe;
3. A fosszilis tüzelőanyagok égetése és az erdőirtások növelik a légköri széndioxid mennyiségét. Ehhez járulnak a (részben vagy teljesen) halogénezett szénhidrogének (a természetben nem található gázok, amiket pl. a dezodoros dobozokban, hűtőknél, szigeteléseknél alkalmaznak), s a metán (hulladéklerakókból, a mezőgazdaságból és a mocsarakból); 4. Az ezen gázokból együttesen képzett „takaró” csapdában tartja az energiát, így melegíti a Földet;
2) A sztratoszférikus ózonhiány; 9 A Nap ultraibolya sugárzásának lehetséges hatásai az emberi egészségre: a bőrre (leégés, rosszindulatú daganatok, krónikus betegségek stb.); 9 a szemre (a szemlencse átlátszósága változik, retina betegségek, szaruhártya rák stb.); 9 az immunrendszerre (a sejtek ellenálló-képessége csökken, növekszik a fertőzéshajlam, latens vírusfertőzések aktivizálódhatnak, stb.); • közvetlen hatások (D-vitamin képződés, az angolkór megelőzése, változékony kedélyállapot, stb.); • közvetett hatások (az éghajlaton, az élelmiszer-ellátáson, a fertőző betegségeken, a légszennyezésen keresztül, stb.);
9Az ultraibolya besugárzás (UV) függ a napsugarak beesési szögétől, a földrajzi szélességtől, a felhőtakarótól, a tengerszint feletti magasságtól, az ózon mennyiségétől, s a felszín visszaverő képességétől. 9A vékony felhőtakarón az UV sugarak mintegy 90 %-a áthatol. 9A tiszta hófelszín a bőrt leégető UV sugarak mintegy 80 %-át visszaveri. 9Az UV besugárzás 60%-át napi 10 és 14 óra között kapjuk. 9300 m magasságnövekedés 4 %-kal növeli az UV sugárzás erősségét. 9Az árnyék az UV sugárzást legalább a felére lecsökkenti. 9A zárt helyen dolgozók 10-20 %-át kapják annak az UV sugáradagnak, amit a szabadban dolgozók kapnak. 9A homok az UV sugárzás mintegy 25 %-át sugározza vissza. 9A vízben fél méter mélyen az UV sugárzás már csak 40 %-a a felszíni sugárzásnak.
3) A biológiai sokféleség csökkenése; Ez nagyon gyorsan zajlik le, és maga után vonja a hasznos fajok kipusztulását, valamint a különböző ökoszisztémák gyengülését. Ugyanis csökken a természetben a fajok létfenntartó egymásra épültsége.
Még a megmaradt észak-amerikai erdőségekben is nagy tisztogatások folynak az újabb fejlesztések érdekében
4) Elsivatagosodás, talaj-degradáció, a talajvíz csökkenése, a természetes halászat, ezek csökkentik az élelem-termelõ ökoszisztémák termelékenységét, s ezzel kiegyenlítik a génmanipulált élelmiszerek, precíziós gazdálkodás és a haltenyésztés nyereségét;
Balra: kecske élelmet keres az afrikai Szahel-övezet ritkás növényzetében; Jobbra: a terepjárók jelentősen növelik a talajveszteséget az érzékeny sivatagos környezetben;
5) Különböző vegyi szennyezőanyagok, amelyek már az iparosodás következtében helyi szennyeződésekként ismertek, most ismét feltűntek, mint állandósultak, és az egész Földön elterjedtek. Néhány közülük még az idegi, immun és a reproduktív rendszerre is hat, s már nemcsak specifikus és korlátozott mérgező hatásuk van.
Az emberek egyre több üvegházhatású gázt bocsátanak a légkörbe. Autók, teherautók, házak és gyárak, irodák hűtése és fűtése, erőművek felelősek az USA szén-dioxid kibocsátásának mintegy 98 %-áért, és nitrogén-oxid kibocsátásának 18 %-áért.
•
A nagytérségű környezeti változásokhoz hasonlóan, az emberi társadalom globális irányzatainak is jelentős hatásuk van az emberi egészségre. A népesség egészségének a közepestől hosszabb időskálán a legfontosabb meghatározója a környezet létfenntartó képessége. Ezért szükséges az alapvető ökológiai viszonyoknak a környezeti feltételekkel, éghajlati viszonyokkal és az emberi egészséggel való kapcsolatrendszerének tisztánlátása.
A népesség egészségének mérése •
A népesség egészségének méréséhez, ami egy bonyolult paraméter, valamilyen mértéket kell találni. Ez a népességben a betegségek okozta terhelést viszonyítja a betegség okán, illetve az idő előtt bekövetkezett összes halálozáshoz. A különböző kockázati tényezőkhöz tartozó részterhelések viszonyításához szükség van először az egészségi probléma időtartamára és súlyosságára, másodszor pedig az egészségcsökkenésre megállapítására valamilyen általánosan elismert egységben. Az általában alkalmazott Rokkantsággal Korrigált Életkor (DALY) két szám összege: [az idő előtti halál következtében elveszett évek (YLL) + a rokkantsággal töltött évek (YLD)].
Az YLL figyelembe veszi az életkort a halál időpontjában, a YLD figyelembe veszi a betegség hosszát, az életkort a betegség megjelenésekor, valamint a betegség súlyossága szerinti rokkantsági súlyt. Ezen a mértéken alapulva 2000-ben az éghajlatváltozás becsült hatásai az alábbiak voltak: Régió
Összes napok száma (1000s)
Afrika
1894
3071,5
768
1586,5
92
188,5
2572
1703,5
169
111,4
8
8,9
5517
920,3
Kelet-Mediterrán térség Latin-Amerika és a Karib térség Délkelet-Ázsia Nyugat-csendes-óceáni térség (a fejlett államok nélkül) Fejlett országok (és Kuba) Világ
DALY/millió ember
Néhány példa, hogy a környezeti változások hogyan hatnak néhány fertőző betegségre: Környezeti változás
Betegségek
A hatás útvonala
Gátak, csatornák, öntözés
Schistosomiasis laposférgek útján terjedõ betegség
a gazdaállatok élőhelye bővül
Malária
a moszkítók költőhelyei bővülnek
Intenzív mezõgazd aság
Malária
a növényvédõszerek miatt a vírusok ellenállóképessége növekszik
Városiasodás, túlzsúfolts ág
Kolera
a higiénia csökken, a víz szennyezettsége nő
Náthaláz
speciális moszkitók költõhelye bõvül, a víz összegyûjti a szemetet
Erdõirtás
Malária
a költőhelyek bővülnek, növekszik a vírusok száma, fogékony emberek betelepülése
Erdõsítés
Lyme kór
a kuillancsok élettere bővül
Óceánok melegedés e
Vörös algák
algák elszaporodása
Megnövekedett csapadék
Hantavirus pulmonalis szindróma
rágcsálók elszaporodása
«The tree» of bioclimate resources Cardio-vascular diseases (atmospheric pressure tendency, severity indexes) Respiratory diseases, tuberculosis (temperature-wind speed-humidity complex, fog and thunderstorm frequency )
Asthma (maximum wind speed by subzero temperature, precipitation frequency, extreme air temperature)
Acclimatization and reacclimatization (mean monthly and extreme air temperature, humidity, wind speed ) Tourism and sport (meteorological disasters frequency, wind speed and direction in the daytime) Illumination (the number of clear days)
Eye and skin diseases (ultra-violet radiation, extreme air temperature)
Climate pathology resources
Rheumatism, arthritis (positive ions quantity, humidityatmospheric pressure-wind speed complex) Infectious diseases (air temperature, humidity, wind speed variability air temperature inversions, extreme air temperature)
Climate therapy resources and balneology
Climate physiology resources Climate sanitary resources inside apartments
Aerotherapy (the number of clear days, maximum daily air temperature ) Heliotherapy (radiation balance of human being) Recreation (REET and other discomfort indexes)
Relatív elhalálozás, Európa, 1986-1996 130
relatív elhalálozás, %
125
London
Hollandia
Baden-Württemberg
Budapest
Lisszabon
Madrid
120 115 110 105 100 95 -3
-2
-1
0
1
hőterhelési kategóriák
2
3
Mára befejeztük, viszontlátásra!
