Цирканнуальные вариации парциальной плотности кислорода в зависимости от уровня солнечной активности и климатического пояса

Обоснование. Существуют медицинские классификации погоды, где определяющим параметром, влияющим на самочувствие человека, является снижение в воздухе парциальной плотности кислорода, которая может модулироваться не только метеофакторами, но и гелиогеофизической обстановкой. Необходимо отметить, что среди типов погод не рассматриваются синоптические комбинации с повышенным содержанием кислорода, хотя в ряде исследований установлено негативное воздействие гипероксии на здоровье. Цель. Оценить влияние окологодовых вариаций солнечной активности на динамику парциальной плотности кислорода атмосферного воздуха в субарктическом и субтропическом регионах. Материалы и методы. Для расчёта парциальной плотности кислорода использовали ежедневные среднесуточные значения температуры, атмосферного давления и относительной влажности окружающего воздуха. Данные о числе солнечных пятен получены из общедоступных материалов Королевской обсерватории Бельгии. Сравнивали данные за 2007 г., как наиболее спокойный год 23-го цикла солнечной активности, и за 2001 г., когда активность солнца была высокой. Для математической обработки применяли вейвлет-анализ. Результаты. В годы спокойного (2007 г.) и активного (2001 г.) солнца значимо отличаются мезоры числа солнечных пятен, амплитуда их колебаний, коэффициент вариации и спектр ритмов. В 2001 г. наиболее мощным являлся ритм, близкий к полугодовому. В 2007 г. динамика числа солнечных пятен составляла 27,27 сут. В Ханты-Мансийске размах сезонных колебаний парциальной плотности кислорода в 2001 г. был ~147 г/м3, в 2007 ~70 г/м3. В годовом цикле превалирует гипероксия с верхней границей 395 г/м3 (норма 285 г/м3). В Полокване в 2001 г. зимне-летняя вариация парциальной плотности кислорода составляет ~24 г/м3 (практически не отличается от 2007 г. - 30 г/м3), что попадает в разряд неблагоприятной гипоксической погоды. В год активного солнца (2001 г.) обнаруживается полиритмия постоянных и вставочных ритмов парциальной плотности кислорода как в субарктическом, так и в субтропическом регионах. Заключение. В субарктическом регионе в зимний период наблюдаются высокие значения парциальной плотности кислорода в год спокойного солнца и очень высокие - в год активного солнца. Сезонная вариативность состояния «гипероксия/гипоксия» выходит далеко за рамки благоприятного типа погоды. Для субтропического климата характерны колебания парциальной плотности кислорода в пределах гипоксического статуса вне зависимости от уровня солнечной активности. В год высокой солнечной активности в обоих исследованных регионах выявлена полиритмия парциальной плотности кислорода как признак десинхроноза. Медицинские классификации погод рекомендуем дополнить такими пунктами, как «гипероксический день» и «гипероксический тип погоды».

BACKGROUND: Some medical weather classifications identify reduced partial oxygen density in the air as a key parameter affecting human well-being. This parameter can be modulated not only by meteorological factors but also by the helio-geophysical environment. It should be noted that synoptic combinations with elevated oxygen content are not considered among the weather types, although several studies have shown that hyperoxia can have adverse effects on health. AIM: To assess the influence of circannual variations in solar activity on the changes of atmospheric partial oxygen density in subarctic and subtropical regions. METHODS: Calculations of partial oxygen density were based on daily average values of air temperature, atmospheric pressure, and relative humidity of the ambient air. Sunspot number data were obtained from publicly available sources provided by the Royal Observatory of Belgium. Data from 2007 (a year of low solar activity in the 23rd solar cycle) and 2001 (a year of high solar activity) were compared. Wavelet analysis was used for mathematical processing. RESULTS: The mesor, amplitude, coefficient of variation, and rhythm spectrum of sunspot numbers differed significantly between the years of low (2007) and high (2001) solar activity. In 2001, the dominant rhythm was close to a semiannual cycle. In 2007, the rhythm of sunspot numbers was 27.27 days. In Khanty-Mansiysk, the seasonal range of partial oxygen density was ~147 g/m3 in 2001 and ~70 g/m3 in 2007. The annual cycle was characterized by prevailing hyperoxia, with upper values reaching 395 g/m3 (normal: 285 g/m3). In Polokwane, the winter-summer variation in partial oxygen density in 2001 was approximately 24 g/m3 (virtually the same as in 2007, 30 g/m3), which falls into the category of unfavorable hypoxic weather. In the year of high solar activity (2001), a polyrhythmic pattern of both stable and transient rhythms of partial oxygen density was observed in both subarctic and subtropical regions. CONCLUSION: In the subarctic region, wintertime values of partial oxygen density were high in the year of low solar activity and very high in the year of high activity. Seasonal fluctuations between hyperoxia and hypoxia extended far beyond the range of favorable weather types. Fluctuations in partial oxygen density characteristic of the subtropical climate consistently remained within hypoxic ranges, regardless of solar activity levels. During the year of elevated solar activity, both examined regions exhibited polyrhythmic patterns of partial oxygen density, indicative of desynchronosis. It is recommended that medical weather classifications be expanded to include “hyperoxic day” and “hyperoxic weather type.”