Проблема клімату у зв'язку з його зростаючим впливом на діяльність людини і зворотною дією стає дедалі актуальнішою, особливо у вирішенні великих народногосподарських завдань. Першочерговим у цьому відношенні є прогнозування потенційних антропогенних змін клімату, які можуть несприятливо впливати на людину.
Під поняттям "клімат" слід розуміти багаторічний режим погоди, притаманний даній місцевості, який визначається закономірною послідовністю метеорологічних процесів. Клімат є статистичним режимом атмосферних умов, характерним для кожного даного місця Землі на підставі його географічного розташування за достатньо тривалий, але обмежений проміжок часу, що охоплює період від кількох років до 10 і навіть до 30.
Погодою називається сукупність значень метеорологічних елементів у даній місцевості в даний момент часу. Отже, це стан атмосфери, який безперервно змінюється. Кожний конкретний стан погоди — це частковий стан клімату.
З кліматичної точки зору розрізняють три типи погоди:
1) оптимальна, що сприятливо впливає на організм людини, з відносно однаковим ходом метеорологічних елементів;
2) дратівлива — з порушенням оптимального ходу метеорологічних елементів;
3) гостра — з різкими змінами метеорологічних елементів.
Класифікація погоди, запропонована В. Ф. Овчаровою, містить характеристику погоди з медичної точки зору (табл. 9).
Нею можна користуватися в усіх рівнинних регіонах середніх географічних широт.
Оцінюючи біотропність погоди стосовно захворювань серцево-судинної системи, молена скористатися даними табл. 10.
Медико-гігієнічну оцінку погодних умов з урахуванням геліофізичних елементів наведено в табл. 11.
У табл. 12 визначено терміни проведення профілактики серцево-судинних захворювань.
Оскільки клімат є наслідком метеорологічних процесів, що безперервно відбуваються в атмосфері, то його риси залежать від кліматоутворювальних чинників, зокрема радіаційного балансу Землі, циркуляції атмосфери, гідросфери і характеру поверхні Землі.
Сучасний клімат є наслідком взаємодії великої кількості як земних, так і космічних чинників упродовж сотень мільйонів років. Головною його особливістю, внаслідок еволюції кліматичних умов, є утворення чітких кліматичних поясів, у кожному з яких можна виокремити 4 основні типи: материковий, океанічний (це пояснюється різним впливом суші та морів) і клімати західного й східного узбережжів материків (зумовлені атмосферною циркуляцією і морськими течіями).
На земній кулі розрізняють сім основних кліматичних поясів (табл. 13).
Клімат екваторіального поясу в межах екваторіальної зони з пониженим атмосферним тиском формується під дією інтенсивної сонячної радіації в умовах ясної погоди і значного випаровування. Накопиченню вологи сприяє перенесення її пасатами з тропічних районів океану. Випаровування в екваторіальному поясі на океанах і материках однакове, а тому материковий тип екваторіального клімату подібний до океанічного. Середньомісячна температура материкового типу екваторіального клімату упродовж року коливається в межах 24....28 °С. Річний мінімум нижчий ніж 20 °С, річна кількість опадів досягає 2000 мм, що сприяє ростові багатої рослинності.
У районі океанів спостерігаються часті дощі і громовиці. Улітку повітряні маси екваторіального поясу пересуваються в бік тропіків, і тоді в районі цих вітрів збільшується вологість повітря, йдуть дощі, зменшуються добові коливання температури. Узимку вітри дмуть у бік екватора, вологість на материках зменшується й опади практично припиняються.
Клімат помірних широт вирізняється значною циклонністю, вираженою протягом усього року. Для материкового клімату характерна холодна, сніжна зима й тепле літо, а для океанічного — тепліша, ніж на материках, зима і прохолодніше літо. Помірний клімат включає місцевості з ізотермою лип¬ня в межах 20 °С і 10 °С.
Клімат субполярних і полярних регіонів характерний тим, що влітку в районах материкового субарктичного клімату переважають вітри північного напрямку, а взимку — південного. Зима дуже холодна, а літо — відносно тепле. Коливання температури тут найбільш виражене. Для океанічного клімату характерні незначні річні коливання температури, м'яка зима і холодне літо. У полярних регіонах спостерігається сніговий покрив упродовж усього року. У центральних регіонах Арктики й Антарктиди переважає антициклонна погода. Материковий полярний клімат вирізняється дуже холодною зимою і холодним літом. Середньорічна температура нижча ніж 0 °С, переважає антициклонний сухий режим. До холодного поясу входять місцевості з липневою ізотермою між 10 і 0 °С. Пояс вічного холоду має ізотерму липня нижчу ніж 0 °С.
Клімат України здебільшого помірний, переважно континентальний. Середня температура січня на північному сході коливається в межах від -7 до -8 °С, на Південному березі Криму — 2...4 °С. Середня температура липня коливається в межах від 18...19 °С на північному заході і до 23...24 °С — на південному сході. Опадів випадає від 300 мм на рік на південному сході, до 1200—1600 мм — у Карпатах. Клімат Львівської області помірно-континентальний. Зима тут м'яка, з частими відлигами, літо тепле, вологе. Середня температура січня коливається в межах від -4 до -6 °С, середня температура липня — в межах від 18,3 °С, у центральній частині області до 12,8 °С у горах.
Над територією Львівської області панівним є повітря помірних широт або полярне. В усі пори року спостерігається морське полярне повітря, що взимку приносить похмуру з туманами погоду, відлиги, а влітку — нестійку холодну погоду зі зливами і градом.
Континентальне полярне повітря спостерігається найчастіше влітку та навесні і пов'язане з трансформацією морського полярного повітря. Погода в області значно залежить від циклонів, які на території Львівщини переміщуються протягом усього року, здебільш узимку і навесні.
Континентальне арктичне повітря приносить холодну безхмарну погоду, низькі мінімальні температури. Навесні та влітку на територію області проникає тропічне повітря і зумовлює найвищі температури.
Під час вирішування питань планування та забудови населених місць використовують так звану будівельну класифікацію клімату.
У ній визначено чотири кліматичні райони, а саме І — холодний, II — помірний, III — теплий, IV — спекотний, які поділяються на 16 підрайонів (табл. 14).
Україна за цією класифікацією має зони, які належать до II, III та IV кліматичних районів.
Ландшафтно-кліматичні особливості України лягли в основу поділу її території на п'ять зон, а саме — Полісся, Лісостеп, Степ, Карпати, Кримські гори (мал. 27).
Територія України, за даними Українського бюро погоди, ділиться на п'ять регіонів — північний, західний, центральний, східний і південний, що найбільше відповідає меті біокліматологїї та кліматотерапії.
Еволюція клімату свідчить, що він може змінюватися. Спостерігалися глобальні зміни клімату — загальне зниження температури, збільшення на континенті кількості льоду і снігу, а відтак окремі потепління, зміна клімату тощо.
У зміні клімату певну роль відіграє людська діяльність. Перетворення, проведені людиною в різних регіонах Землі, призводять до змін як погодних умов, так і мікрокліматичних та кліматичних показників. У нашій країні побудовано сотні міст, гігантські водосховища, канали, у посушливих регіонах тепер штучне зрошення, інші території осушені, насаджено нові зелені лісові масиви. Антропогенний вплив на клімат, пов'язаний із розвитком основних галузей економіки, можна звести до впливу таких найважливіших чинників, як вуглекислий газ, порох, теплові відходи. Унаслідок згорання палива в атмосферу щороку надходить приблизно 5 млрд т вуглецю. На початку XXI ст. передбачається збільшення вуглекислого газу в атмосфері на 20—25%. Наслідком збільшення вуглекислого газу в атмосфері є потепління клімату, відсунення снігової лінії, нестабільність льодового покриву, танення льоду, що спричинює підвищення рівня океану, порушення циркуляції атмосфери й океану. Тепловий ефект полягає в підвищенні температури в нижній тропосфері.
В оцінці кліматичних змін велике значення має аерозоль. Деякі його компоненти, такі, як сірка, можуть перетворюватися на CaS04 і, з'єднуючись з вологою, утворювати дрібнодисперсний аерозоль, який складається з маленьких краплинок H2S04. Аерозоль у тропосфері може впливати на мікроструктуру хмарності й опадів, тобто й на зміну умов проходження радіації в атмосфері, та клімату.
У верхній тропосфері збільшується кількість водяної пари за рахунок польотів літаків, що також позначається на кліматі.
Мікроклімат — це сукупність метеорологічних умов на обмеженій території або в закритому приміщенні. У зв'язку з цим у деяких ландшафтних умовах можуть створюватися особливі мікрокліматичні умови.
Вплив чинників навколишнього середовища, що залежать від кліматичних умов, на самопочуття і здоров'я людини вивчає біокліматологія. Медична кліматологія є галуззю біометеорології. Вона досліджує дію фізичних чинників навколишнього середовища на людину з метою розробки методів їхньої оцінки в лікувальних і профілактичних заходах, спрямованих на запобігання патологічним реакціям. Її розвиток пов'язаний із дослідженнями у галузі кліматофізіології, кліматопатології та кліматотерапії. Медична термо-кліматологія вивчає тепловий баланс організму людини. Комплексна медична кліматологія виходить із положення, що на організм людини впливають усі погодні чинники. В основу кліматології покладено класифікацію погоди Федорова—Чубукова, в якій погоду доби поділено на 16 класів, що мають велике кліматофізіологічне і кліматотерапевтичне значення.
Нині математичні розрахунки дають змогу визначити кліматичні умови, які є оптимальними для життя людини. Наприклад, верхню межу можливих для життя умов становить температура близько 55 °С, нижню межу -60 °С Зоною кліматичного комфорту вважається досить вузький інтервал темпера¬тур у 20 — 25 °С, який дещо відрізняється в країнах із різним режимом вологості і вітру. Мінімум смертності від серцево-судинних захворювань у Північній півкулі припадає на літні місяці, а в Південній у цей час спостерігається максимум смертності. Доведено, що багато вірусів можуть розвиватися і розмножуватися лише за певних кліматичних умов, що своєю чергою впливає на поширеність найрізноманітніших вірусних захворювань.
Вплив клімату на організм людини пояснюється характером місцевих погодних умов. Тропічний клімат спричинює явища перегрівання, а полярний — переохолодження. Клімат спекотної зони сприяє посиленню процесів тепловіддачі і водно-сольового обміну. Підвищена інсоляція зумовлює підвищену пігментацію шкіри внаслідок компенсаторної реакції організму. Морський клімат збагачує організм солями морської води. Його сприятливий вплив послаблює дію спекотної і холодної погоди. Клімат лісів і степів помірної зони сприяє адаптації до помірно холодної і помірно спекотної погоди, до різко виражених сезонних змін року. Клімат степів зумовлює підвищене виділення води шкірою і легенями та зменшене — нирками. Клімат пустель діє збудливо, а відтак спричинює депресивні реакції. Гірський клімат сприяє посиленню функцій зовнішнього дихання, кровообігу і кровотворення, утилізації кисню тканинами. Дуже сприятливо впливає на організм лісовий клімат.
За нинішніх умов розроблено спеціальні схеми, які відображають основні шляхи впливу кліматичних чинників на організм.
Кліматичні та погодні умови тісно пов'язані в життєдіяльності людини з біологічними ритмами. Під біологічними ритмами слід розуміти періодичні коливання біологічних процесів у організмі. Біоритми дають змогу адекватно реагувати на реальні коливання природного середовища. Доведено, що сезонні зміни погоди є причиною суттєвих змін обмінних процесів у організмі, зокрема сезонні зміни білкових фракцій крові, фагоцитарної активності нейтрофільних гранулоцитів, рівня еритроцитів і гемоглобіну, імунобіологічної активності тощо. Відхилення біоритмів від норми супроводжується слабкістю, швидкою втомлюваністю, функціональним порушенням діяльності серцево-судинної системи, нейрогенних реакцій, гормональної діяльності.
Певні атмосферні умови мають безпосереднє відношення до ступеня концентрації уваги, працездатності й емоціональної рівноваги.
Кліматопатологія вивчає залежність патологічних явищ від клімату: кліматопатологічні реакції, що виникають унаслідок різкої зміни клімату, і метеопатичні реакції, зумовлені аномальними змінами погоди у звичайному кліматі.
Кліматопатологічні реакції можуть бути найрізноманітнішими. Вони виникають переважно в процесі акліматизації. Метеопатичні ж реакції можуть сприяти виявленню прихованих патологічних процесів або загостренню хронічних захворювань. Ці реакції організму з'являються синхронно зі змінами погоди і виражаються у скаргах хворого у поєднанні з об'єктивними ознаками загострення хвороби. Період року і пов'язаний з ним сезонний біоритм набувають особливого значення в діагностиці метеозахворювань. Сезонні зміни погоди призводять до загострення багатьох хронічних захворювань. Зокрема, максимум загострень захворювань серцево-судинної системи припадає на осінньо-зимовий період, загострення виразкової хвороби шлунка і дванадцятипалої кишки буває частіше навесні і восени. Доведено, що умови погоди впливають на перебіг ІХС, який ускладнюється за несприятливої погоди, та гіпертонічної хвороби. Дуже чутливими до погодних умов виявилися хворі на хронічні неспецифічні хвороби легенів, цукровий діабет та інші захворювання.
У Києві понад 30% викликів "Швидкої допомоги" з приводу загострення серцево-судинних захворювань пов'язано з несприятливими погодними умовами (Р. Д. Габович, В. Г. Бардов, 1978).
У Львівській області простежується чітко виражений зв'язок між частотою хворобливих проявів з боку серця і фронтальним типом погоди, котрий як потужний комплексний подразник ставить перед організмом підвищені вимоги щодо швидкої відповідної перебудови всього його функціонального стану. У такому разі у хворих на інфаркт міокарда спостерігається посилення больового відчуття в ділянці серця, поява задишки, відчуття браку повітря, слабкості, запаморочення, виникнення екстрасистолії, тахікардії, зміна AT. ЕКГ показує погіршення коронарного кровообігу у навколорубцевій зоні, ішемічні зміни кінцевої частини шлуночкового комплексу. Погіршуються показники жирового обміну, коагулограми, білкового обміну тощо.
До метеотрогших захворювань, пов'язаних з географічними чинниками, належить тепловий і сонячний удари. Тепловий удар частіше трапляється при температурі повітря ЗО °С...50 °С і відносній вологості понад 75%, особливо під час виконання фізичної праці.
УФ-радіація спричинює виникнення фотоеритеми. Блондини щодо фотоеритеми чутливіші, ніж брюнети. Чоловіки менш чутливі, ніж жінки, а найчутливіші діти. Доза сонячної радіації, у 70 разів вища за еритемну, зумовлює бластомогенний ефект — рак шкіри. У переселенців до спекотних країн рак шкіри буває частіше, ніж у корінного населення. Це пов'язано зі слабкою пігментацією шкіри у переселенців. УФ-радіація несприятливо впливає також на орган зору, спричиняючи виникнення кератиту, кон'юнктивіту та інших патологічних станів.
Знижена температура повітря на великих висотах, інтенсивна сонячна радіація, велика швидкість вітру і значна сухість повітря сприяють виникненню гірської хвороби. Реакція організму на гірські умови визначається сукупною дією тиску, температури і вологості повітря. Холодна погода супроводжується посиленням симптомів артриту й астми. Деякі хворі на артрит часто можуть прогнозувати зміни погоди з дивовижною точністю.
Зміни вітряного режиму можуть спричинити патологічний стан, який називається анемопатією. Нерідко сильні вітри позначаються на настрої та зумовлюють інші психічні реакції.
Доведено залежність коливань захворюваності від зміни сонячної радіації. Швидким змінам геомагнітного поля передують у деяких людей явища раптової слабкості, апатії, пригнічення психіки.
Ось чому лікар лікувального профілю повинен завжди знати якісну оцінку зміни погоди для своєчасного проведення відповідних профілактичних заходів.
Основними заходами медичної профілактики несприятливих для здоров'я метеореакцій є:
1) підвищення адаптивних можливостей організму, що досягається загартовуванням організму, правильною організацією праці, відповідним харчуванням;
2) щадний режим організму: за потреби — постільний режим, у разі перенесення складних лікувальних процедур, зміни кліматичних умов тощо;
3) лікувальні заходи, що ґрунтуються на оперативній інформації про майбутню біотропну погоду; перед погодними ситуаціями підвищеного ризику призначають відповідні медикаментозні засоби, які підвищують адаптаційні можливості організму.
Слід зауважити, що, з гігієнічної точки зору, таблиці структури клімату широко використовуються під час проектування міст і помешкань у різних кліматичних зонах, під час вирішення питань санітарно-курортного відбору, у разі кліматофізіологічної оцінки різних видів одягу та взуття.
Зокрема, такі чинники, як зміна висоти Сонця, впливають на рішення відносно типу і кількості ізоляційного матеріалу, кута нахилу даху, потреби і розмірів устаткування для кондиціювання повітря, а також можливості застосування відповідних систем опалення. Від сонячної радіації залежить орієнтація будинків, використання сонцезахисних споруд, зелених насаджень тощо. Товсті стіни будинків мають велику теплову інерцію і можуть зменшити перепади температур. Під час проектування будинків велике значення мають статистичні дані про повторюваність вітрів різної сили і напряму в тому місці, де буде розташований будинок, щоб прийняти правильне рішення щодо його конструкції та насадження дерев, які б захищали від вітру.
Акліматизація. У процесі життєдіяльності людина виробила захисні механізми, які допомогли їй легше переносити всі зміни погоди і клімату. Адже все життя людини є, власне, процесом постійного пристосування організму до умов навколишнього середовища, яке постійно змінюється. Організм людини характеризується великою здатністю пристосовуватися до різних змін кліматичних умов. Акліматизація і є саме тим складним соціально-біологічним процесом активного пристосування до нових кліматичних умов. Це фізіологічне пристосування, що залежить від умов праці і побуту, від харчування та багатьох інших чинників. Різні зміни фізичних властивостей повітря, переміщення людей в інші кліматичні зони, характер праці і побуту зумовлюють в організмі людини багато реакцій, що мають свої характерні риси. У формуванні цих реакцій відіграє роль інтенсивність діючих чинників, а також вік людини. Діти, підлітки і юнаки вирізняються високою реактивністю на дію незвичайних кліматичних чинників, у той час як у людей літнього віку реактивність знижена, а в маленьких дітей ще слабко розвинені терморегуляторні пристосування. Різка зміна клімату в осіб, ослаблених захворюваннями, може спричинити низку патологічних реакцій. Такі самі реакції можуть з'явитись у метеолабільних осіб. Десинхронізація добового і сезонного ритму метеорологічних чинників ускладнює перебіг адаптаційних реакцій організму. Реакції акліматизації формуються з дитинства і мають спадкову основу.
Таким чином, акліматизація є надзвичайно складним процесом, зумовленим еволюційним розвитком, що включає сукупність фізіологічних реакцій, спрямованих на пристосування до нових умов існування.
Потрібно враховувати, що клімат може впливати через воду, їжу та інші чинники навколишнього середовища. Акліматизація залежить від соціально-економічних, гігієнічних і психологічних чинників. Вона може бути пасивною, тобто відбувається природним шляхом, і активною, штучною, тобто організованою самою людиною. Специфічні риси пристосування характерні для того або іншого клімату.
Процес акліматизації має фази розвитку. Перша фаза називається початковою, або орієнтувальною, друга — фазою перебудови динамічного стереотипу. У ній розрізняють перший варіант — зрівноваження на новому функціональному рівні і другий варіант — патофізіологічну реактивність. Третя фаза — це фаза стійкої акліматизації. Може спостерігатися несприятливий перебіг адаптаційного процесу, і тоді виникають метеотропні реакції, настає дизадаптація.
Перша фаза ще носить назву фази орієнтації з появою орієнтаційних рефлексів і переважанням загальної загальмованості ЦНС. Друга фаза називається ще фазою високої реактивності, або екзальтації, з переважанням процесів збудження ЦНС і можливістю виникнення патологічних станів. Третя фаза — фаза вирівнювання, оздоровлення, яка називається ще фазою нормалізації, або удосконалення, адаптації, і яка характеризується зникненням багатьох функціональних порушень.
Акліматизацію треба відрізняти від реакції пристосування до штучних виробничих чинників навколишнього середовища, від патологічних явищ і тренування.
Акліматизація до спекотного клімату має свої відмінні риси, пов'язані зі специфікою кліматичних умов, а саме: надлишковою сонячною радіацією, високою температурою повітря з різкими її коливаннями і високою вологістю. У пустелях позитивний баланс збільшується майже в 1,5 разу, створюючи передумови для пустельної хвороби.
В умовах спекотного клімату забезпечення потрібного рівня збільшення віддачі тепла здійснюється шляхом зростання кількості циркулюючої периферійної крові, що своєю чергою зумовлює зниження AT й ослаблення пульсу. Розширення периферійних кровоносних судин сприяє поліпшенню випаровування вологи з поверхні шкіри. Якщо її огортає гаряче і вологе повітря, випаровування не поліпшується. За таких умов тепловіддача відбувається, головним чином, шляхом тепловипромінення. В умовах спеки спостерігаються зміни рівня гемоглобіну, зменшення кількості лейкоцитів, збільшення кількості лімфоцитів, зрушення в психоемоційній сфері, зниження нейроендокринної регуляторної функції, обміну речовин, особливо водно-сольового.
У процесі акліматизації, коли людина адаптується і всі функції організму вирівнюються, з'являється значна пігментація, що ослабльоє надлишкову дію УФ-радіації.
З метою поліпшення процесу акліматизації з гігієнічної точки зору рекомендується комплекс заходів, спрямованих на оптимізацію умов життя. Це насамперед архітектурно-планувальні заходи, спрямовані на відповідне обладнання житла й умов праці, на оптимізацію харчування, водозабезпечення, відпочинку, особистої гігієни та інших соціальних і гігієнічних умов. Ці питання детально висвітлено в окремих розділах підручника.
Акліматизація в умовах помірного клімату здійснюється щодо теплового й УФ-режиму місцевості, а також режиму добової періодики.
Акліматизація до холодного клімату характеризується специфікою пристосування до різко охолоджувальних чинників і до географічних особливостей місцевості, а також до зміни полярного дня довгою полярною ніччю, і тому супроводжується переважанням гальмівних нервоворефлекторних реакцій, ослабленням процесів терморегуляції, сповільненням шкірно-судинної реакції та охолодження. Інтенсивність обміну речовин і кровообіїу також сповільнена. У процесі такої акліматизації розвиваються стійка гіпотензія і брадикардія. Посилено реагує парасимпатична нервова система збільшеним виділенням холінестерази. Можливі зрушення енергетичного обміну, зокрема, з переключенням вуглеводного типу на жировий. Бувають також психоемоціональні реакції напруженості. Акліматизацію ускладнює УФ-голодування й авітамінози, а також порушення добової ритміки фізіологічних функцій.
Місцем мешкання і праці багатьох людей стали не тільки субарктичні широти, а й саме Арктика. Успішно освоюють також Антарктиду, де, крім того, спостерігається ще і розрідження атмосфери. Ці території земної кулі характеризуються екстремальними кліматичними умовами. Не можна не враховувати, що тут магнітні силові лінії згущуються, й це також впливає на низку геофізичних процесів. Вплив холоду посилюється шквальними вітрами, бурями, різкими коливаннями атмосферного тиску.
Для полегшення акліматизації розроблено норми перебування і праці на відкритому повітрі в зимових умовах. Соціально-гігієнічні заходи забезпечують оптимальні умови середовища на виробництві, у транспорті і в житлових приміщеннях.
Відомі процеси акліматизації до умов гірського клімату. В аборигенів високогірних районів зазвичай не буває порушень у діяльності серцево-судинної системи, органів дихання і кровотворення. Вони різко виражені у мешканців рівнини у разі переїзду в гори, де головними чинниками, що діють на різні регуляторні системи організму, є знижений атмосферний тиск і пов'язаний із ним низький парціальний тиск кисню.
Таким чином, проблема акліматизації є однією з важливих проблем сучасної біології і медицини, перед якою відкриваються широкі перспективи подальшого вивчення та розвитку. Слід враховувати, що для людини поряд із фізіологічними механізмами акліматизації вирішальну роль відіграють санітарно-гігієнічні заходи та соціально-побутові умови.