Written by 09:31 Meteo

Przegląd prognoz biometeorologicznych IMGW-PIB

Grzegorz Kaliński, Jakub Szmyd
IMGW-PIB/Centrum Meteorologicznej Osłony Kraju, Zespół Prognoz Specjalistycznych

Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowy Instytut Badawczy już od około 70 lat prowadzi osłonę biometeorologiczną, w ramach której na każdy dzień roku wydawana jest prognoza warunków biometeorologicznych. Jej uzupełnienie stanowią specjalistyczne opracowania modelowe takich parametrów jak temperatura odczuwalna, ryzyko odmrożeń czy poziom obciążenia termicznego organizmu.

Prognoza warunków biometeorologicznych dla 21 miast Polski to kompleksowe opracowanie powstające w wyniku analizy synoptycznej i modelowej prognozy pogody, wykorzystującej wskaźniki i normy biometeorologiczne oraz schemat biosynoptyczny. W prognozie zamieszczamy informacje na temat obszaru, czasu i przyczyny występowania poszczególnych rodzajów warunków biometeorologicznych. Opisujemy możliwy wpływ pogody na organizm człowieka (w tym na nastrój i sprawność psychofizyczną) oraz potencjalne objawy meteorotropowe, które środowisko atmosferyczne może wywołać u osób wrażliwych na bodźce atmosferyczne i u meteoropatów. W każdej prognozie znajdują się również rekomendacje, w tym praktyczne wskazówki pozwalające minimalizować niekorzystny wpływ pogody.

Przygotowanie prognozy biometeorologicznej to złożony proces, który zaczyna się od szczegółowej analizy aktualnej pogody, prognozowanego rozwoju i ruchu układów ciśnienia oraz frontów atmosferycznych, a także napływu mas powietrza. W pracach wykorzystujemy wiele wskaźników biometeorologicznych obliczanych na podstawie danych z numerycznych modeli prognozy pogody. Wśród nich znajdują się wskaźniki całoroczne (np. temperatura odczuwalna lub uniwersalny wskaźnik obciążeń termicznych UTCI) i sezonowe, dotyczące np. ryzyka wystąpienia odmrożeń lub wielkości strat wody z organizmu w wyniku pocenia się. Na podstawie całościowej analizy zebranych materiałów opracowujemy dwie komplementarne części prognozy – graficzną i opisową.

Część graficzną stanowi mapa Polski, na której za pomocą barw oznaczane są warunki biometeorologiczne: kolorem czerwonym – niekorzystne, białym – obojętne, a zielonym – korzystne. Zielone szrafowanie to warunki biometeorologiczne przechodzące z niekorzystnych w korzystne, a czerwone – korzystnych w niekorzystne. Tendencja zmian prognozowanej biotropii pogody jest oznaczana za pomocą symboli literowych: n – niekorzystne, o – obojętne i k – korzystne. Pierwsza litera dotyczy dominujących warunków biometeorologicznych rano, druga – w dzień, a trzecia – wieczorem. W przypadku istotnych obciążeń termicznych w lewym dolnym rogu mapy umieszczane jest stosowne ostrzeżenie barwy czerwonej (w przypadku stresu gorąca) lub niebieskiej (przy obciążeniu zimnem).

W części opisowej przedstawia się syntetyczny opis prognozowanej biotropii pogody (ze wskazaniem na tendencję jej zmian) oraz charakterystykę warunków biotermicznych. Następnie kompleksową oceną prognozowanych warunków biometeorologicznych wraz z potencjalnymi objawami meteorotropowymi oraz przyczynami ich wystąpienia. Uzupełnieniem prognozy są praktyczne wskazówki dotyczące postępowania w określonych sytuacjach pogodowych.

Przykład graficznej części prognozy biometeorologicznej.
Przykład graficznej części prognozy biometeorologicznej.

Należy pamiętać, że prognoza biometeorologiczna ma charakter ogólny, a występowanie objawów meteorotropowych jest zależne od wielu zmiennych, w tym cech osobniczych, przebytych chorób, stopnia zahartowania organizmu, jego kondycji zdrowotnej, a także lokalnych warunków meteorologicznych.

Temperatura odczuwalna

Zwykle oceniamy pogodę na zewnątrz, spoglądając na termometr za oknem i zwracając uwagę na ubiór przechodniów. Po wyjściu z domu często okazuje się, że nasze wyobrażenie było odmienne w stosunku do tego, czego doświadczamy. Wynika to z tego, że oprócz temperatury powietrza na percepcję środowiska termicznego istotnie wpływają także inne elementy meteorologiczne, w tym prędkość wiatru i wilgotność powietrza. Wiatr stanowi czynnik chłodzący – wzmaga utratę ciepła z powierzchni ciała. Przy dużej prędkości wiatru warunki są odbierane jako znacznie chłodniejsze niż sugeruje to wskazanie termometru. Wilgotność powietrza wpływa natomiast na możliwość parowania potu z powierzchni skóry. Wilgotne powietrze, zwłaszcza latem, uniemożliwia skuteczne odprowadzanie ciepła z organizmu, potęgując odczucie gorąca. Z drugiej strony, w mroźne dni z porywistym wiatrem duża wilgotność powietrza sprzyja zwiększonym stratom ciepła z powierzchni skóry, skutkując możliwością wystąpienia odmrożeń. W zależności od panujących warunków atmosferycznych i dominującego sposobu wymiany ciepła między ciałem człowieka a atmosferą, w IMGW-PIB wykorzystujemy do obliczeń temperatury odczuwalnej odpowiednią kombinację wzorów. W działaniach tych nie uwzględniamy promieniowania słonecznego (prognoza dotyczy miejsc zacienionych), dlatego też w miejscu nasłonecznionym temperatura odczuwalna może być istotnie wyższa od prognozowanej. Warto pamiętać, że przy długim pobycie na zewnątrz percepcja środowiska termicznego może być odmienna od początkowego, chwilowego odczucia.

Prognoza temperatury odczuwalnej jest dostępna dla godzin: 0, 6, 12 i 18 UTC. Aktualna wartość wskaźnika jest prezentowana po wciśnięciu przycisku „Teraz”.

Przykładowa prognoza temperatury odczuwalnej.
Przykładowa prognoza temperatury odczuwalnej.

Obciążenie termiczne organizmu człowieka wg UTCI

UTCI (ang. Universal Thermal Climate Index) to kompleksowy i obiektywny wskaźnik biotermiczny do oceny obciążeń cieplnych organizmu człowieka, który został opracowany w ramach międzynarodowej Akcji COST 730. Wskaźnik jest wyznaczany na podstawie obliczeń modelu bilansu cieplnego człowieka, przy uwzględnieniu reakcji fizjologicznych zachodzących w organizmie na skutek oddziaływania pełnego spektrum środowiska termicznego – od mrozu do gorąca. UTCI jest definiowany jako temperatura powietrza, przy której (w warunkach modelowych) podstawowe parametry fizjologiczne organizmu przyjmują takie same wartości, jak w warunkach rzeczywistych. Wskaźnik ma wymiar termiczny (jego jednostką są stopnie Celsjusza), jednak zwykle jest prezentowany w formie klas od –5 do +4, gdzie –5 oznacza ekstremalny stres zimna, 0 – brak istotnych obciążeń termicznych, a +4 – ekstremalny stres gorąca. Każdy z progów danej klasy został wyznaczony na podstawie istotnych zmian parametrów fizjologicznych człowieka.

W serwisie Biometeo IMGW-PIB prognoza obciążeń termicznych wg UTCI prezentowana jest dla terminów: 0, 6, 12 i 18 UTC. Dla ułatwienia odczytu wartości UTCI są przedstawiane w formie klas z przypisaną barwą – od fioletowej (dla ekstremalnego stresu zimna), przez białą (brak istotnych obciążeń termicznych), po czerwoną (ekstremalny stres gorąca).

Przykładowa prognoza obciążenia termicznego organizmu człowieka wg UTCI.
Przykładowa prognoza obciążenia termicznego organizmu człowieka wg UTCI.

Zgodnie z zamysłem autorów wskaźnika, każdej wartości UTCI odpowiada określona reakcja fizjologiczna organizmu. W tabeli opisano podstawowe objawy fizjologiczne towarzyszące poszczególnym klasom obciążenia termicznego, a także przedstawiono rekomendacje pozwalające ograniczyć niekorzystny wpływ środowiska termicznego na funkcjonowanie organizmu. Należy pamiętać, że objawy fizjologiczne i rekomendacje dotyczą osób zdrowych, które w trakcie pobytu na terenie otwartym są ubrane odpowiednio do panujących warunków termicznych. W przypadku osób chorych (w tym z zaburzeniami gospodarki cieplnej organizmu), poza rekomendowanymi zachowaniami, może być konieczne wprowadzenie dodatkowych działań ochronnych.

Skala oceny obciążenia termicznego organizmu człowieka wg UTCI (Opracowano na podstawie: Błażejczyk i in. 2010, UTCI – nowy wskaźnik oceny obciążeń cieplnych człowieka, Przegląd Geograficzny, 82 (1), 49-71).
Skala oceny obciążenia termicznego organizmu człowieka wg UTCI (Opracowano na podstawie: Błażejczyk i in. 2010, UTCI – nowy wskaźnik oceny obciążeń cieplnych człowieka, Przegląd Geograficzny, 82 (1), 49-71).

Zalety prognozy obciążenia termicznego organizmu człowieka wg UTCI powinny zostać docenione nie tylko przez turystów, ale także przez osoby, których praca lub zainteresowania wymagają częstej i długiej ekspozycji na warunki atmosferyczne. Niewątpliwym atutem prognozy jest jej użyteczność zarówno w ciepłej, jak i chłodnej połowie roku.

Subiektywne odczucie termiczne (SOT)

Ze względu na zróżnicowanie przestrzenne klimatu Polski, w tym nierównomierny rozkład średniej temperatury powietrza, ludność w różnych regionach kraju jest przystosowana do odmiennych warunków termicznych. Przykładowo, mieszkańcy Dolnego Śląska są przyzwyczajeni do wyższej średniej temperatury powietrza niż mieszkańcy Suwalszczyzny. W związku z tym, na początku lata, przy temperaturze powietrza 20°C, przeciętnemu Wrocławianinowi może być odczuwalnie gorąco, natomiast mieszkańcowi Suwałk – bardzo gorąco. Z drugiej strony, w styczniu przy –17°C ludziom żyjącym w północno-wschodniej Polsce będzie odczuwalnie zimno, zaś mieszkańcom południowego zachodu – bardzo zimno. Ponadto ze względu na cykle sezonowe i nasze przystosowanie do różnych wartości temperatury w ciągu roku, takie same odczucia termiczne mogą występować w różnych porach roku przy różnej temperaturze. W ten sposób odczuwamy komfort termiczny w lutym przy 0°C, jak i na początku sierpnia przy 15°C, albo może być nam zimno w styczniu przy –15°C i w lipcu przy 5°C.

Na podstawie wieloletnich badań ankietowych dotyczących klimatu odczuwalnego Polski, zespół biometeorologów IMGW-PIB opracował wskaźnik Subiektywne Odczucie Termiczne (SOT). Uwzględnia on zarówno regionalne przystosowanie mieszkańców do warunków termicznych, jak i sezonową zmienność percepcji temperatury. Wskaźnik SOT jest stosowany do oceny odczuć osób zdrowych, w średnim wieku, ubranych stosownie do pory roku, niewykonujących wysiłku fizycznego, na stałe mieszkających w danym regionie Polski (subiektywne odczucie termiczne osób krótkotrwale przebywających na danym obszarze (np. turystów), chorych, a także dzieci i osób starszych może być inne). Należy pamiętać, że na odczucie termiczne wpływają czynniki osobnicze, stres, zmęczenie, a także osobiste preferencje.

W serwisie Biometeo IMGW-PIB prognoza wskaźnika SOT jest przedstawiana dla 3 terminów: poranka, południa i wieczora. Klasy prognozowanych odczuć termicznych są prezentowane za pomocą sygnatur kołowych w barwach chłodnych (dla odczuć: bardzo zimno, zimno i chłodno), beżowej (komfort termiczny) i ciepłych (ciepło, gorąco, bardzo gorąco).

Przykładowa prognoza Subiektywnego Odczucia Termicznego (SOT).
Przykładowa prognoza Subiektywnego Odczucia Termicznego (SOT).

Zalecana termoizolacyjność odzieży na prognozowane warunki pogodowe

Odzież stanowi barierę, która chroni nas przed środowiskiem zewnętrznym. W zależności od materiału i rodzaju splotu, z którego został wykonany ubiór, cechuje się on różną zdolnością zatrzymywania ciepła, czyli izolacyjnością termiczną. Izolacyjność termiczna odzieży (wyrażana w jednostkach clo) określa ilość ciepła przenoszonego przez jednostkę powierzchni materiału w jednostce czasu, przy założeniu istnienia różnicy temperatury po obu jego stronach. Zbyt duża termoizolacyjność odzieży może utrudniać oddawanie ciepła z organizmu do otoczenia i sprzyjać przegrzaniu, natomiast zbyt mała może doprowadzić do nadmiernego wychłodzenia. Odzież o odpowiedniej termoizolacyjności to taka, która pozwala na zachowanie równowagi cieplnej organizmu w danych warunkach atmosferycznych. Wskaźnik termoizolacyjności odzieży może przyjąć wartości od 0,3 clo (typowo letni zestaw odzieży o bardzo małej termoizolacyjności) do 3,0 clo (specjalistyczny, wielowarstwowy ubiór, zapewniający bardzo dużą izolacyjność termiczną).

Prezentowany w serwie IMGW-PIB wskaźnik termoizolacyjności odzieży dostarcza informacji o rodzaju odzieży zapewniającej komfort termiczny na terenie otwartym w prognozowanych warunkach atmosferycznych. W obliczeniach uwzględniamy wartości modelowe, charakteryzujące zmiany bilansu cieplnego zdrowego mężczyzny w średnim wieku, o masie ciała 75 kg i wzroście 175 cm, który spaceruje z prędkością 4 km/h. Ze względu na znaczne osobnicze zróżnicowanie procesów termoregulacji i form aktywności fizycznej należy pamiętać, że wartość wskaźnika ma charakter orientacyjny.

Prognoza zalecanej termoizolacyjności odzieży w serwisie Biometeo IMGW-PIB przedstawiana jest dla godzin: 0, 6, 12 i 18 UTC. Wartości wskaźnika prezentowane są na mapie Polski jako liczby wraz z odpowiadającym im symbolom koszulek o barwach: niebieskiej (odzież zimowa), czerwonej (odzież przejściowa) i zielonej (odzież letnia).

Przykładowa prognoza zalecanej termoizolacyjności odzieży.
Przykładowa prognoza zalecanej termoizolacyjności odzieży.

Uzupełnieniem prognozy jest tabela z przykładowymi zestawami odzieży, które odpowiadają danej izolacyjności odzieży wg normy ISO/FDIS 9920. Wartości termoizolacyjności obliczane są jako suma uwzględniająca poszczególne części odzieży. Identyczną sumaryczną wartość termoizolacyjności można uzyskać dla różnych zestawów ubrań.

Przykładowe zestawy odzieży o danej termoizolacyjności.
Przykładowe zestawy odzieży o danej termoizolacyjności.

Prognoza zalecanej termoizolacyjności odzieży stanowi ważną sugestię dotyczącą ubioru dla osób, które planują spędzić dłuższy czas na świeżym powietrzu, podejmując aktywności o małej intensywności, jak np. spacerowanie lub piknikowanie.

Straty wody z organizmu na skutek pocenia się

Pocenie się jest jednym z podstawowych mechanizmów termoregulacyjnych w gorącym środowisku. Kropelki potu, parując z powierzchni skóry, schładzają organizm. Skuteczność procesu pocenia się jest zależna od czynników meterologicznych (temperatura i wilgotność powietrza, prędkość wiatru) i cech osobniczych (np. wiek, stan zdrowia), a intensywność pocenia – od cech osobniczych, natężenia wykonywanej pracy fizycznej i stresu. W gorący dzień, w nasłonecznionym miejscu, tylko przy lekkim wysiłku (np. spacerowanie) straty wody wynoszą około 0,5 litra w ciągu godziny. W skrajnym przypadku, przy ciężkiej pracy fizycznej w upale, możemy stracić aż 3 litry wody w ciągu godziny na skutek samego pocenia się, pomijając wodę traconą na skutek wydychania wilgotnego powietrza i oddawania moczu. Niedobory wody w organizmie mogą prowadzić do zaburzenia procesów poznawczych (spadku koncentracji, wydłużenia czasu reakcji), uczucia rozdrażnienia, przyspieszenia oddechu i pracy serca, bólów głowy, nudności, omdleń, zaburzeń świadomości, drgawek, a w skrajnych przypadkach nawet śmierci.

Szacunkowe straty wody z organizmu na skutek pocenia się w danych warunkach pogodowych przedstawiamy w serwisie Biometeo w postaci prognozy SW. Tę sezonową prognozę publikujemy od kwietnia do października. Obejmuje ona 5 terminów na dobę (6, 9, 12, 15, 18 UTC) i jest przygotowywana z wykorzystaniem modelu wymiany ciepła między człowiekiem a otoczeniem (MENEX). Prognoza obrazuje, ile wody (w gramach na godzinę) należy dostarczyć do organizmu, żeby nie dopuścić do jego odwodnienia. W prognozie uwzględniane są trzy scenariusze aktywności o różnej intensywności: małej (np. plażowanie), średniej (np. spacery) i dużej (np. biegi) oraz dwa modele ekspozycji na promieniowanie słoneczne (miejsca nasłonecznione i zacienione). Wartości wskaźnika dla wybranych scenariuszy są prezentowane na mapach Polski za pomocą szklanek z ilością wody, jaką należy wypić w ciągu godziny. Ponadto prognoza jest wzbogacona o kolejny wskaźnik biometeorologiczny – ryzyko odwodnienia – prezentowany pod mapami głównymi. Stopień narażenia organizmu na odwodnienie wg normy ISO/DIS/7933 jest obliczany osobno dla osób zaaklimatyzowanych i niezaaklimatyzowanych.

Przykładowa prognoza strat wody z organizmu na skutek pocenia się (mapy u góry) i ryzyko odwodnienia (mapy u dołu).
Przykładowa prognoza strat wody z organizmu na skutek pocenia się (mapy u góry) i ryzyko odwodnienia (mapy u dołu).

Dzienne spożycie płynów, kompensujące fizjologiczne straty wody z organizmu w warunkach komfortu termicznego i przy niewielkiej aktywności fizycznej, powinno wynosić u osób dorosłych 2-2,5 l, u nastolatków nieznacznie mniej. Indywidualne zapotrzebowanie na wodę może być zróżnicowane, przykładowo zwiększone jest u kobiet w ciąży i matek karmiących. Szczególnie podatne na odwodnienie są osoby podejmujące wzmożoną aktywność fizyczną, a także dzieci.

Prognozowane wartości wskaźnika SW mają charakter orientacyjny i mogą się różnić od wartości rzeczywistych. Należy pamiętać, że woda tracona w wyniku pocenia się stanowi jedynie część płynów ubywających codziennie z organizmu, dlatego całkowita ilość przyjmowanych płynów (w tym zawartych w pokarmach) powinna być większa od prognozowanej.

Prognoza strat wody z organizmu na skutek pocenia się może być szczególnie użyteczna dla osób aktywnie uprawiających sport, turystykę i rekreację (zwłaszcza latem, przy wysokiej temperaturze powietrza) oraz dla osób starszych i z zaburzeniami odczuwania pragnienia. Nie zapominajmy o piciu odpowiedniej ilości wody, zwłaszcza w upalne dni.

Ryzyko odmrożeń

Ekspozycja na zimno niesie ze sobą ryzyko nie tylko hipotermii, ale również powstania odmrożeń. W czasie wydłużonego pobytu w zimnym środowisku następuje kurczenie obwodowych naczyń krwionośnych, a tym samym zmniejszenie przepływu krwi w peryferyjnych częściach ciała i skierowanie jej do najważniejszych organów wewnętrznych. Długotrwałe obkurczenie naczyń krwionośnych może doprowadzić do niedotlenienia i uszkodzenia, a w skrajnym przypadku nawet do obumarcia tkanek. Odmrożeniom najczęściej ulegają palce dłoni i stóp, uszy, nos i policzki. Szybkiemu powstawaniu odmrożeń sprzyjają niska temperatura powietrza, wysoka wilgotność powietrza oraz duża prędkość wiatru. Przy odpowiedniej kombinacji tych elementów pogodowych do uszkodzeń tkanek może dojść nawet w temperaturze powyżej 0°C. Do grupy podwyższonego ryzyka powstania odmrożeń zalicza się osoby: starsze, chore (zwłaszcza z zaburzeniami krążenia krwi), o ograniczonej sprawności psychoruchowej, pod wpływem substancji psychoaktywnych oraz dzieci, które charakteryzują się dużym stosunkiem powierzchni ciała do masy, co sprzyja szybkiej utracie ciepła.

Sezonową prognozę ryzyka odmrożeń publikujemy w serwisie Biometeo w okresie od listopada do marca. Obejmuje ona cztery terminy w ciągu doby (0, 6, 12, 18 UTC). W prognozie stosowane są wyniki badań nad przewodnictwem i przepływem ciepła w tkankach oraz model ochładzania i przemarzania nieosłoniętej skóry w obrębie policzka i palców. Przedstawia ona przybliżony czas ekspozycji na prognozowane warunki pogodowe, po jakim może dojść do odmrożenia nieosłoniętych palców dłoni i policzka. Prognoza prezentowana jest na mapach, na których za pomocą klas od 0 (brak ryzyka lub ryzyko znikome) do 5 (ryzyko bardzo duże) przedstawiono zagrożenie odmrożeniem.

Przykładowa prognoza ryzyka odmrożenia nieosłoniętych palców dłoni i policzka.
Przykładowa prognoza ryzyka odmrożenia nieosłoniętych palców dłoni i policzka.

Prognoza ryzyka odmrożenia palców dłoni i policzka może okazać się przydatna dla wszystkich osób podejmujących aktywność na zewnątrz w okresie jesienno-zimowym, a zwłaszcza dla narciarzy, saneczkarzy i osób morsujących.

Bierny lub aktywny wypoczynek na świeżym powietrzu powinien być podstawowym elementem profilaktyki w walce z meteoropatią. Niesprzyjająca pogoda wcale nie oznacza, że musimy rezygnować z naszych ulubionych zajęć. Ekspozycja organizmu na takie warunki może przynieść nam wiele korzyści, w tym m.in. poprawę naszej odporności, kondycji zdrowotnej i samopoczucia. Bogaty wybór prognoz biometeorologicznych IMGW-PIB umożliwia odpowiednie przygotowanie się do spędzania czasu na zewnątrz w każdych warunkach. Korzystanie ze wskazówek zawartych w serwisie Biometeo pozwala znacznie ograniczyć niekorzystny wpływ pogody na organizm człowieka.

Wszystkie prognozy wraz z opisem produktów i innymi materiałami edukacyjnymi są dostępne w serwisie https://biometeo.imgw.pl/:


Oprac. Grzegorz Kaliński, Jakub Szmyd | Centrum Meteorologicznej Osłony Kraju, Zespół Prognoz Specjalistycznych, IMGW-PIB.

(Visited 150 times, 1 visits today)
Tagi: , , , Last modified: 30 sierpnia 2023
Close