Емельяново, Красноярский край, Россия
Россия
Иваново, Ивановская область, Россия
УДК 614.84 Пожарная охрана. Опасность пожара. Пожары
УДК 551.583 Изменения климата
В районах Крайнего Севера, местностях, приравненных к районам Крайнего Севера и Арктической зоне Российской Федерации (далее – АЗРФ), эксплуатация пожарных автомобилей (далее – ПА) связана с экстремальными климатическими условиями. Действующая система сезонного технического обслуживания (далее – СО) базируется на фиксированных календарных датах, которые основываются на исследованиях ещё советского периода. Эти даты не учитывают наблюдаемые в последние десятилетия климатические изменения – смещение сезонов, увеличение частоты оттепелей и ранних заморозков. В статье обосновывается необходимость перехода от статического к динамическому методу планирования СО ПА в АЗРФ на основе данных метеопрогнозов. Для этого был проведён анализ многолетних температурных рядов (1980–2024 гг.) для пяти городов, находящихся на территории АЗРФ: Мурманск, Нарьян-Мар, Салехард, Норильск, Тикси. В качестве порогового значения выбрана температура +5 °C, рекомендованная для смены зимних и летних сортов моторных масел. По результатам анализа выявлено устойчивое смещение дат перехода окружающей температуры через +5 °C: весной – на 15–20 суток раньше, осенью – на 15–18 суток позже по сравнению с климатическими нормами 1980‑х годов. Показано, что фиксированные даты СО не соответствуют фактическим условиям. Предложен алгоритм динамического перехода, использующий прогнозы устойчивого повышения/понижения температуры.
Арктическая зона, пожарный автомобиль, основной силовой агрегат, сезонное техническое обслуживание, изменение климата, динамический переход, мониторинг, вязкость моторного масла, эксплуатационная надежность, спутниковая система «Арктика-М»
Алгоритм динамического перехода сезонного технического обслуживания пожарных автомобилей в Арктической зоне, с учетом изменения климата
Введение
Эксплуатация ПА в АЗРФ требует особого внимания к надёжности их основного силового агрегата. Это связано с тем, что отрицательные температуры ускоряют процесс износа, снижая ресурс и работоспособность технических узлов с повышением количества отказов любой системы [1, 2]. В таких условиях поддержание боеготовности ПА напрямую зависит от исправности двигателя, чья работа в значительной степени определяется своевременной сменой моторного масла и технических жидкостей в рамках проведения комплекса мероприятий СО.
Однако существующие сроки проведения СО, регламентированные приказами территориальных органов (Главных управлений по субъектам) МЧС России, по-прежнему опираются на фиксированные календарные даты (например, переход на зимний вариант использования ПА – 15 октября, на летний – 16 апреля). Указанные даты в правовых актах ГУ МЧС России по субъектам РФ о сезонном переходе основываются на распоряжении Министерства транспорта РФ от 14.03.2008 г. № АМ-23-р «Нормы расхода топлива и смазочных материалов на автомобильном транспорте», который в свою очередь опирается на ГОСТ 16350-80 «Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей». Но эти даты были установлены еще в 1970–1980-х годах на основании средних, многолетних климатических норм и почти не пересматривались. Между тем, за последние 40–45 лет климат в высоких климатических широтах претерпел масштабные изменения: темпы потепления в Арктике в 3–4 раза превышают среднемировые [3, 4]. Это привело к сдвигу климатических сезонов и росту числа аномальных погодных явлений.
Цель данного исследования – на основе анализа климатических данных за 1980–2024 гг. количественно оценить степень несоответствия фиксированных дат СО с реальными показателями в АЗРФ и обосновать переход к динамическому планированию СО для увеличения эксплуатационной надёжности основного силового агрегата ПА.
Задачи исследования:
1. проанализировать многолетние ряды среднесуточных температур в ключевых населенных пунктах АЗРФ;
2. вычислить смещение дат устойчивого перехода через +5 °C за период 1980–2024 гг.;
3. оценить фактическое несоответствие установленных сроков проведения СО;
4. предложить алгоритм динамического перехода.
Материалы и методы
При проведении исследования были использованы данные Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) за период 1980–2024 гг. для шести опорных метеостанций, расположенных на территории АЗРФ:
1. Мурманск (Мурманская область);
2. Нарьян-Мар (Ненецкий автономный округ);
3. Салехард (Ямало-Ненецкий автономный округ);
4. Норильск (Красноярский край);
5. Тикси (Республика Саха (Якутия));
6. Анадырь (Чукотский автономный округ).
Для каждого пункта был проведен расчёт:
1. средних дат перехода через +5 °C (рекомендуемая граница для смены летних/зимних сортов масел согласно [5]);
2. среднегодовой температуры за период 1980–2024 гг.;
3. продолжительность «холодного» (t < –5 °C) и «теплого» (t > +5 °C) периодов.
Для удобства построения диаграммы и ее анализа, все полученные данные были разделены по 5-летним интервалам (1980–1984, 1985–1989, …, 2020–2024). При изучении многолетних среднемесячных колебаний температур был применен метод анализа временных рядов.
Результаты
Анализ показателей температур показал устойчивое потепление во всех исследованных городах. Наибольший рост среднегодовой температуры отмечен в западной части исследуемой территории (Мурманск: +0,8 °C за десятилетие), наименьший — в континентальной части (Тикси: +0,4 °C за десятилетие). На Рис.1 представлена диаграмма, отображающая значения среднегодовой температуры по 5-летним интервалам.
Рис.1. Диаграмма изменения среднегодовой температуры воздуха в городах, расположенных на территории АЗРФ (1980–2024 гг.)
Из Рис.1 видно, что прирост среднегодовой температуры за 45 лет в Мурманске составил 2,2 °C, в Нарьян-Маре – 2,7 °C, в Салехарде – 3,1 °C, в Норильске – 2,8 °C, в Тикси – 2,7 °C, в Анадыре – 2,6 °C. Эти цифры согласуются с глобальными данными об усилении потепления в Арктике [4].
Для планирования комплекса мероприятий СО ПА наиболее значимым является переход через +5 °C. Этот порог рекомендован большинством руководств по эксплуатации для смены зимних и летних сортов моторных масел [5, 6].
Анализ многолетних рядов данных за 1980–2024 гг. позволил рассчитать средние даты наступления этих переходов для шести ключевых городов АЗРФ. В Таблице представлены значения для двух 5‑летних интервалов: исходного (1980–1984) и современного (2020–2024), а также величина сдвига в сутках.
Таблица. Смещение дат устойчивого перехода среднесуточной температуры через +5 °C в городах АЗРФ (1980–1984 и 2020–2024)
|
Город |
Переход через +5 °C весной (дата) |
Сдвиг, сут. |
Переход через +5 °C осенью (дата) |
Сдвиг, сут. |
||
|
1980–1984 |
2020–2024 |
1980–1984 |
2020–2024 |
|||
|
Мурманск |
25 мая |
10 мая |
–15 |
5 октября |
20 октября |
+15 |
|
Нарьян-Мар |
30 мая |
15 мая |
–15 |
28 сентября |
15 октября |
+17 |
|
Салехард |
5 июня |
20 мая |
–16 |
20 сентября |
8 октября |
+18 |
|
Норильск |
15 июня |
28 мая |
–18 |
12 сентября |
30 сентября |
+18 |
|
Тикси |
25 июня |
5 июня |
–20 |
5 сентября |
22 сентября |
+17 |
|
Анадырь |
20 июня |
2 июня |
–18 |
8 сентября |
25 сентября |
+17 |
Для наглядности смещения дат, отобразим информацию из таблицы на карту АЗРФ (Рис.2).
Рис.2. Смещение дат устойчивого перехода среднесуточной температуры через +5 °C за 45 лет на территории АЗРФ
Из Таблицы и Рис.2 сделаем вывод, что за последние 45 лет:
- Весенний переход через +5 °C стал происходить раньше на 15–20 суток. Наиболее значительное смещение зафиксировано в Тикси (–20 суток) и Норильске (–18 суток). Это означает, что период, когда можно использовать летние масла, начинается почти на три недели раньше, чем в 1980‑х годах.
- Осенний переход через +5 °C сместился позже на 15–18 суток. Самое большое отставание наблюдается в Салехарде и Норильске (+18 суток). Следовательно, переход на зимние масла можно отодвигать на 2–2,5 недели по сравнению с традиционными календарными сроками.
Это смещение имеет прямое практическое значение: если придерживаться фиксированных дат перехода (например, переход на зимние масла 5 октября – 15 октября), то в современных условиях в Мурманске, Нарьян-Маре, Салехарде техника будет вынуждена работать на зимних маслах при дневных температурах +5 – +10 °C в течение 15–18 суток. Вязкость зимнего масла при таких температурах становится низкой, что приводит к уменьшению толщины масляной плёнки и повышенному износу подшипников коленчатого вала и эксплуатации цилиндропоршневой группы двигателя [7].
Если рассмотреть весенний плановый переход на летние масла (например, 15 апреля), то он происходит на 15–20 дней раньше, чем в реальности устанавливается стабильная температура выше +5 °C. Из-за этого в указанный период двигатели работают с летним маслом при ночных отрицательных температурах, что приводит к масляному голоданию в первые минуты после запуска. Следствием становится абразивный износ [8].
Следовательно, существующая система планирования СО ПА требует корректировки.
Для устранения выявленного расхождения предлагается отказаться от фиксированных дат в пользу динамического критерия, опирающегося на прогноз устойчивого пересечения температурой отметки в +5 °C..
Переходить на летние масла только после того, как среднесуточная температура будет устойчиво (не менее пяти дней подряд) превышать +5 °C. На зимние масла можно переходить после устойчивого снижения среднесуточной температуры ниже указанной отметки.
Прогнозируемая информация – данные полученные от Росгидромета и спутниковой системы «Арктика-М» [9]. Алгоритм предусматривает оповещение подразделений за 3–5 суток до проведения работ (Рис.3).
Рис.3. Блок-схема алгоритма динамического подхода к проведению СО
Обсуждение
Полученные данные хорошо согласуются с результатами других исследователей, отмечающих ускоренное потепление в Арктике и сдвиг климатических сезонов [3]. Однако до настоящего времени эти изменения не были учтены в нормативных документах МЧС России, регламентирующих эксплуатацию ПА.
Сравнение с ранее опубликованными работами. В [1] и [10] авторы также указывали на негативное влияние низких температур на пусковые качества двигателя, но не связывали это с необходимостью пересмотра сроков СО. В работе [11] предлагалось использовать гибкие графики, но только для вооружения, военной и специальной техники, без привязки к ПА. Настоящее исследование впервые для системы МЧС России обосновывает динамический переход на основе инструментальных измерений за 45 лет.
Возможные ограничения предложенного метода. Главным ограничением является необходимость оперативного получения достоверных метеопрогнозов в удаленных районах АЗРФ, где сеть метеостанций плохо распространена. Однако развитие спутниковой системы «Арктика-М» [9] и внедрение моделирующих комплексов (например, WRF-ARW) позволяет с высокой точностью прогнозировать температурный режим на 7–14 суток даже для труднодоступных территорий.
Для совершенствования системы СО рекомендуется провести следующие мероприятия:
1. внести изменения в Руководство по организации материально-технического обеспечения МЧС России, а именно заменить жесткие календарные даты проведения СО на даты «устойчивого перехода температуры»;
2. поставить задачу Центру управления в кризисных ситуациях (ЦУКС) осуществлять мониторинг фактической и прогнозируемой температуры, и не позднее чем за 5 суток до наступления пороговых значений оповещать пожарно-спасательные подразделения;
3. провести экспериментальную апробацию динамического СО в пилотном регионе (например, в Красноярском крае) в течение одного года с последующей технико-экономической оценкой.
Также хотим отметить, что переход на динамическое СО не требует существенных финансовых затрат, но дает значительный эксплуатационный эффект.
Заключение
Проведенный анализ климатических данных за 1980–2024 гг. подтвердил значительное потепление в АЗРФ. Среднегодовая температура в исследованных городах выросла на 2,2–3,1 °C.
Даты устойчивого перехода через +5 °C сместились: весной — на 15–20 суток раньше, осенью — на 15–18 суток позже.
Действующая система СО ПА, опирающаяся на жёстко закреплённых календарных датах, которые определены исследованиями советского времени, сегодня уже не соответствует реальному климату. Расхождение между предписанной датой и тем, когда фактически начинается холодный или тёплый период, доходит до 15–20 суток. На практике это приводит к работе машин на неподходящих сортах моторного масла, ускоренный износ двигателей и, как следствие, снижение боеготовности подразделений.
В данной работе впервые применительно к пожарной охране предлагается динамический способ назначения сроков СО. В его основе лежит момент, когда среднесуточная температура устойчиво переходит через рубеж +5 °C и держится так не менее пяти дней подряд. Чтобы реализовать такой подход, не требуя серьёзных дополнительных вложений, можно использовать данные спутниковой системы «Арктика-М» и информацию от Росгидромета.
В качестве рекомендаций — внести поправки в действующее Руководство по организации материально-технического обеспечения МЧС России, а также провести опытную апробацию динамического СО в одном из субъектов, относящихся к арктическому региону.
Все перечисленные меры дадут возможность повысить эксплуатационную надёжность основного силового агрегата пожарного автомобиля (ПА) в условиях низких температур. Такая система позволит оптимизировать график проведения технического обслуживания и увеличить готовность пожарно-спасательных подразделений к выполнению задач по предназначению — особенно в экстремальных условиях с отрицательными температурами.
1. Квашнин, А. Б. Особенности эксплуатации спасательной техники в условиях Арктики / А. Б. Квашнин // Инновационная наука. – 2023. – № 8-2. – С. 37-39. – EDN QLOBLZ.
2. Бубнов, В. Б. Разработка научно-обоснованных рекомендаций по эксплуатации и проектированию противопожарных водопроводов для природно-климатических условий Арктики / В. Б. Бубнов, Д. С. Репин // Современные проблемы гражданской защиты. – 2023. – № 4(49). – С. 120-128. – EDN SITPAV.
3. Холопцев, А. В. Оценка значимости некоторых факторов современных изменений термического режима районов Арктической зоны Восточной Сибири для летних месяцев / А. В. Холопцев, Р. Г. Шубкин, Н. Ю. Проскова // Сибирский пожарно-спасательный вестник. – 2023. – № 2(29). – С. 143-158. – DOIhttps://doi.org/10.34987/vestnik.sibpsa.2023.56.74.009. – EDN JMWODZ.
4. Бабаева, Э. Влияние глобального потепления на геологические процессы / Э. Бабаева, А. Чарыев, А. Сахатов, О. Нурыев // Символ науки: международный научный журнал. – 2024. – Т. 3, № 11-2. – С. 50-51. – EDN SLWCGD.
5. Авлиекулов, Ж. С. Исследование периодичности замены моторного масла в условиях эксплуатации / Ж. С. Авлиекулов, С. О. Нарзиев, Ш. П. Магдиев // Вестник науки и образования. – 2021. – № 9-3(112). – С. 16-19. – DOIhttps://doi.org/10.24411/2312-8089-2021-10912. – EDN LFEENJ.
6. Попов, Д. А. Периодичность замены моторного масла с учетом условий эксплуатации автомобилей в современных условиях / Д. А. Попов, А. М. Кадырметов, Н. А. Горячев, П. И. Деревянко // Проблемы эксплуатации автомобильного транспорта и пути их решения на основе перспективных технологий : материалы Всероссийской научно-технической конференции, Воронеж, 18 октября 2021 года. – Воронеж: Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, 2021. – С. 19-22. – DOI 10.34220/ PRTOPT2021_19-22. – EDN ZVAVLL.
7. Черкашин, Д. В. Причины и последствия масляного голодания двигателя / Д. В. Черкашин, А. В. Лянденбурская, П. Ю. Железняков [и др.] // Проблемы научной мысли. – 2022. – Т. 1, № 9. – С. 107-109. – EDN UNDGZE.
8. Опарин, Д. Е. Особенности эксплуатации пожарных автомобилей на пожаре в условиях низких температур / Д. Е. Опарин // Экология и безопасность жизнедеятельности: Сборник статей XXIII Международной научно-практической конференции, Пенза, 11–12 декабря 2023 года. – Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2023. – С. 311-314. – EDN DBGTYE.
9. Гектин, Ю. М. Первые результаты работы аппаратуры МСУ-ГС/ВЭна КА "Арктика-М" №1 / Ю. М. Гектин, М. Б. Смелянский, Н. А. Сулиманов [и др.] // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. – 2022. – Т. 9, № 1. – С. 30-41. – DOIhttps://doi.org/10.30894/issn2409-0239.2022.9.1.30.41. – EDN PNFDBE.
10. Шабалин, Д. В. Влияние отрицательных температур и других факторов на процесс пуска дизельного двигателя / Д. В. Шабалин, Е. И. Монахов, М. Ю. Будагов // Наука и военная безопасность. – 2025. – № 1(40). – С. 70-74. – EDN WJOMES.
11. Спирин, М. С. Предложения по адаптации системы технического обслуживания и ремонта вооружения, военной и специальной техники к условиям Арктики / М. С. Спирин, А. В. Пляго, А. Н. Розе // Научные проблемы материально-технического обеспечения Вооружённых Сил Российской Федерации. – 2024. – № 4(34). – С. 160-167. – EDN UEBVTH.
