Bioklimatologické podmínky regionu Severní Moravy a Slezska

Mgr. Wojciech Szarek, Ph.D.

Doctoral thesis

Bioclimatological conditions of the region of north Moravia and Silesia

Abstract:

Cílem disertační práce je charakteristika vlivu enviromentalních faktorů na energetickou bilanci lidského organismu na území severní Moravy a Slezska. Mezi zkoumané enviromentalní faktory patří teplota a vlhkost vzduchu, rychlost větru a sluneční záření. Jako studijní materiál byla použita meteorologická data pocházející z denního měření na 18 klimatologických stanicích na území severní Moravy a Slezska, které patří ostravské pobočce Českého hydrometeorologického ústavu. Data pocházejí z období 1961 až 1990. Z těchto údajů byla vypočtena energetická bilance lidského organismu a její složky a dále bioklimatologické indexy jako fyziologická subjektivní teplota, subjektivní teplota, index fyziologického napětí a očekávaná velikost termoizolace oděvu. V souladu s biometeorologickými indexy, které jsou založené na energetické bilanci lidského organismu PST, PhS, a na metabolické produkci energie Iclp, byly stanoveny subjektivní pocity tepelného prostředí. Výpočet energetické bilance a biometeorologických indexů je vázán na rovnice modelu MENEX, vytvořené v softwaru Bioklima 2005. Dosažené výsledky byly postupně statisticky analyzovány. Statistcká analýza byla provaděná pro každou stanici zvlašt. Pro učel práci použito typizaci synoptyckých situaci použivané ČHMÚ Díky tomu, že základní data pocházejí ze tří klimatologických termínů (7, 14 a 21 hodin místního středního slunečního času), bylo možné popsat denní a roční cyklus bioklimatických podmínek. Modelová simulace představuje energetickou bilanci člověka konajícího fyzickou práci, při které je metabolická produkce energie na úrovni 135 W∙m-2. Příkladem této aktivity je chůze po rovném terénu o rychlosti 4 km∙h-1. Časová a prostorová distribuce biometeorologických podmínek je výrazná. Existuje vázba mezí typem synoptické situaci a četnosti výskytu komfortních a nekomfortních bioklimatologických podmínek. Velikost energetické bilance a biometeorologických indexů potvrzují, že letní sezóna je z hlediska teplotního komfortu nejvíce vhodná pro lidský organismus. Opačná situace je pro zimní období, kdy energetická bilance a s ní spojené biometeorologické indexy ukazují na převládající nekomfortní podmínky. Velikost fiziologického napětí, která je dána vztahem mezi turbulentním tokem tepla a evaporací, vykazuje největší vliv tepelného prostředí na lidský organismus v zimním období.

Abstract:

Aim of this work is characteristic of influence of environment factors on energy balance in human organism on area of North Moravia and Silesia. Environmental factors taken into consideration are: air temperature and humidity, wind speed and solar radiation. Basic material used for work was meteorological data collected at 18 stations belong to Czech Hydrometeorological Institute, Ostrava branch. Data base covers period of 30 years, 1961 – 1990. With using meteorological data energy balance of human body and its particular elements were calculated. Beside of this bioclimatological indices: Physiological Subjective Temperature (PST), Physiological Strain (PhS) and predicted value of (Iclp) were calculated. According to indices based on energy balance of human body (PST, PhS) and on metabolic energy production (Iclp), subjective feeling of thermal environment was described. Calculation of energy balance in human organism and biometeorlogical indices were done according to MENEX model equations with use of Bioklima 2005 software. In next step statistical analyze of results of calculations were made. Relationship between frequency of appearance comfortable and uncomfortable conditions with type of synoptic situation was presented. Due fact that database used in this thesis was collected in three climatological terms was possible to describe temporary difference in circadian rhythm as well as differences existing between seasons. Model simulation was made for person who was exposed to outdoor condition with physical activity level corresponding with metabolical energy production equal to 135 W∙ m-2. This activity level is equal to walking on flat level with velocity 4 km∙hr-1. Temporal and spatial distribution of biometeorological conditions is clear. Obtained values both of energy balance and biometeorological indices for summer season corresponds with most comfortable condition, whereas these calculated for winter season corresponds with strongest stimulation of human organism. In summer season energy balance of human body was closest to state of equilibrium between energy losses and gains. In winter even extremely high (but still on minus) values of human body energy balance were out of equilibrium state. Relation between two important ways of energy exchange by turbulence and evaporation confirm that the strongest influence of thermal environment to organism was in Winter season.

Keywords

biometeorologie, termalní prostředí, energetická bilance lidského organismu, termalní komfort, biometeorologické indexy, subiektivní pocít termalního prostředí, model MENEX biometeorology, thermal environment, energy balance of human body, thermal comfort, biometeorology indices, subjective feeling of thermal environment, MENEX model

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 8. 2011

Thesis defence

• Date of defence: 24. 9. 2012
• Supervisor: prof. RNDr. Pavel Prošek, CSc.
• Reader: prof. Ing. Zdeněk Žalud, Ph.D., prof. RNDr. Milan Lapin, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geography (4-years) / Physical Geography