Экспериментальные исследования обоснованности температуры наиболее холодной пятидневки на территории Белгородской области

Введение. Мотивацией для настоящего исследования послужило изменение расчетной температуры наиболее холодной пятидневки Белгородской области по последним справочным данным, идущим вразрез с глобальным трендом потепления климата. Выдвинута гипотеза о возможной необоснованности полученных справочных сведений, проведены экспериментальная проверка и анализ полученных результатов. Представлена информация об изменении климатических параметров отопительного сезона Белгородской области. Выявлены недостатки в существующей методике расчета обеспеченности наиболее холодных пятидневок и предложены способы решения указанной проблемы.

Материалы и методы. С целью расчета основных климатических параметров холодного периода года использовались архивы данных действующих метеорологических станций. Применялась библиотека для обработки информации и анализа данных Pandas; в качестве визуализации использовалась библиотека Matplotlib; для решения представленных в работе математических задач — библиотека SciPy.

Результаты. Представлены подробные результаты исследования изменения климатических параметров Белгородской области. Показаны описательные статистики по каждой из метеостанций, обладающих достаточной глубиной архива данных для исследований. Приведены изменения среднегодовых температур метеостанций в течение всего периода исследований. Рассчитаны и визуализированы изменения основных расчетных параметров отопительных периодов. Выполнены расчеты, позволяющие установить температуры наиболее холодной пятидневки на каждой метеостанции в различных комбинациях.

Выводы. Выявлено, что климатические изменения в Белгородской области по сведениям всех метеостанций региона соответствуют глобальным изменениям климата. Указанная в последней редакции строительной климатологии температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 является избыточной и не достигает ни при каком из обоснованных сочетаний –24 °C. Полученные температуры наиболее холодных пятидневок метеостанций меньше установленного значения на 1–2 °C. Предложено использовать для расчета наиболее холодных пятидневок несколько региональных метеостанций. Эти предложения будут способствовать обоснованному снижению стоимости систем отопления.

1. Hansen J.E., Sato M., Simons L., Nazarenko L.S., Sangha I., Kharecha P. et al. Global warming in the pipeline // Oxford Open Climate Change. 2023. Vol. 3. Issue 1. DOI: 10.1093/oxfclm/kgad008

2. Cho H.H., Strezov V., Evans T.J. A review on global warming potential, challenges and opportunities of renewable hydrogen production technologies // Sustainable Materials and Technologies. 2023. Vol. 35. P. e00567. DOI: 10.1016/j.susmat.2023.e00567

3. Scafetta N. Impacts and risks of “realistic” global warming projections for the 21st century // Geoscience Frontiers. 2024. Vol. 15. Issue 2. P. 101774. DOI: 10.1016/j.gsf.2023.101774

4. Patel V.K., Kuttippurath J. Increase in tropospheric water vapor amplifies global warming and climate change // Ocean-Land-Atmosphere Research. 2023. Vol. 2. DOI: 10.34133/olar.0015

5. Bai H., Xiao D., Liu D.L., Tao F., Liu F., Tang J. Impacts of future climate change and management practices to yield, eco-efficiency and global warming potential for rice–wheat rotation system // Journal of the Science of Food and Agriculture. 2025. Vol. 105. Issue 11. Pp. 6138–6150. DOI: 10.1002/jsfa.14322

6. Wu S., Chao Q., Gao J., Liu L., Feng A., Deng H. et al. Identification of regional pattern of climate change risk in China under different global warming targets // Journal of Geographical Sciences. 2023. Vol. 33. Issue 3. Pp. 429–448. DOI: 10.1007/s11442-023-2090-1

7. Diffenbaugh N.S., Barnes E.A. Data-driven predictions of the time remaining until critical global warming thresholds are reached // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2023. Vol. 120. Issue 6. DOI: 10.1073/pnas.2207183120

8. You Q., Jiang Z., Yue X., Guo W., Liu Y., Cao J. et al. Recent frontiers of climate changes in East Asia at global warming of 1.5 °C and 2 °C // Npj Climate and Atmospheric Science. 2022. Vol. 5. Issue 1. DOI: 10.1038/s41612-022-00303-0

9. Song F., Zhang G.J., Ramanathan V., Leung L.R. Trends in surface equivalent potential temperature: A more comprehensive metric for global warming and weather extremes // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2022. Vol. 119. Issue 6. DOI: 10.1073/pnas.2117832119

10. Samset B.H., Lund M.T., Fuglestvedt J.S., Wilcox L.J. 2023 temperatures reflect steady global warming and internal sea surface temperature variability // Communications Earth & Environment. 2024. Vol. 5. Issue 1. DOI: 10.1038/s43247-024-01637-8

11. Safiullin R.N., Afanasyev A.S., Reznichenko V.V. The Concept of Development of Monitoring Systems and Management of Intelligent Technical Complexes // Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 237. Pp. 322–330. DOI: 10.31897/PMI.2019.3.322. EDN QSSESC.

12. Лупей А.Г. О диагностике состояния систем отопления потребителей тепловой энергии // СОК. 2004. № 8. С. 48–52.

13. Elistratova Y., Seminenko A., Elistratov D., Sheps R., Umerenkov A. Reliability of Methods of Calculation of Heating Systems for Digital Model // Lecture Notes in Civil Engineering. 2024. Pp. 31–39. DOI: 10.1007/978-3-031-36723-6_4

14. Трухний А.Д., Зройчиков Н.А., Ломакин Б.В., Седов И.В. Информационно-диагностическая система контроля подогревателей сетевой воды турбо-установки Т-250/300-240 // Теплоэнергетика. 1998. № 1. С. 30–34. EDN WNFXXD.

15. Tol H.İ., Desmedt J., Salenbien R. A novel demand-responsive control strategy for district heating systems, featuring return temperature reduction // Energy and Built Environment. 2021. Vol. 2. Issue 1. Pp. 105–125. DOI: 10.1016/j.enbenv.2020.05.001

16. Khlebnikova E.I., Sall’ I. A., Shkol’nik I.M. Regional climate changes as the factors of impact on the objects of construction and infrastructure // Russian Meteorology and Hydrology. 2012. Vol. 37. Issue 11–12. Pp. 735–745. DOI: 10.3103/S1068373912110076. EDN RGGFPF.

17. Li Y., Wang W., Wang Y., Xin Y., He T., Zhao G. A Review of Studies Involving the Effects of Climate Change on the Energy Consumption for Building Heating and Cooling // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020. Vol. 18. Issue 1. P. 40. DOI: 10.3390/ijerph18010040

18. Shi Y., Wang G., Gao X., Xu Y. Effects of climate and potential policy changes on heating degree days in current heating areas of China // Scientific Reports. 2018. Vol. 8. Issue 1. DOI: 10.1038/s41598-018-28411-z

19. Andrade C., Mourato S., Ramos J. Heating and cooling degree-days climate change projections for Portugal // Atmosphere. 2021. Vol. 12. Issue 6. P. 715. DOI: 10.3390/atmos12060715

20. Chidiac S.E., Yao L., Liu P. Climate change effects on heating and cooling demands of buildings in Canada // CivilEng. 2022. Vol. 3. Issue 2. Pp. 277–295. DOI: 10.3390/civileng3020017

21. Janković A., Podraščanin Z., Djurdjevic V. Future climate change impacts on residential heating and cooling degree days in Serbia // Időjárás. 2019. Vol. 123. Issue 3. Pp. 351–370. DOI: 10.28974/idojaras.2019.3.6

22. Самарин О.Д. Выбор расчетной температуры наружного воздуха в холодный период года с обоснованной обеспеченностью // Жилищное строительство. 2022. № 3. С. 36–39. DOI: 10.31659/0044-4472-2022-3-36-39. EDN HESWFT.

23. Малявина Е.Г., Ландырев С.С. Роль сопротивления теплопередаче окна в формировании результирующей температуры на границе обслуживаемой зоны помещения // Вестник МГСУ. 2024. Т. 19. № 7. С. 1161–1172. DOI: 10.22227/1997-0935.2024.7.1161-1172. EDN OLMXXQ.

24. Мильков Д.А., Юферев Ю.В., Тютюнников А.И., Горшков А.С. Изменение климата и его влияние на инженерно-энергетический комплекс (на примере Санкт-Петербурга) // Теплоэнергетика. 2023. № 3. С. 87–96. DOI: 10.56304/S0040363623030049. EDN CTNQTJ.

25. Клименко В.В., Клименко А.В., Терешин А.Г., Микушина О.В. Изменение параметров отопительного периода на европейской территории России в результате глобального потепления // Известия РАН. Энергетика. 2002. № 2. С. 10–27.

26. Клименко В.В., Клименко А.В., Андрейченко Т.Н. Энергия, природа и климат. М. : Изд-во МЭИ, 1997. 214 с.

27. Klimenko V.V., Mikushina O.V., Larin D.A. Temperature changes in Taimyr region in the context of global climate change // Geoekol., Inzh. Geol., Gidrogeol., Geokriol. 2001. Nо. 3. Pp. 195–203.

28. Klimenko V.V., Dovgalyuk V.V., Mikushina O.V. Forecast of climate change in the Moscow region under the influence of anthropogenic and natural factors // Vestnik MEI. 2001. Vol. 2. Pp. 36–45.

29. Шеремет Е.О., Старченко С.Ф. Исследование изменения основных расчетных параметров отопительного периода по архиву температур // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2024. № 6. С. 19–31. DOI: 10.34031/2071-7318-2024-9-6-19-31. EDN TSGHCS.