атмосферное давление в мм рт ст в нижней и верхней

МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ
(учебно-методическое пособие)
Ставрополь, 2011
ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет
Климатология и метеорология
Допущено Учебно-методическим объединением вузов
Российской Федерации по агрономическому образованию
в качестве учебного пособия для подготовки бакалавров и магистров
по направлениям агрономического и экологического образования
УДК 579
ББК 40.5
К 59
Составили:
В.С. Цховребов С.И. Веревкина, В.Я. Лысенко В .Я., Фаизова В.И.,
А.М.Никифорова, Д.В. Калугин, Л.Ю. Чистоглядова, М.И.Писаренко.
Климатология и метеорология: учебно-методическое пособие.Ставрополь: Ставропольское издательство «Параграф», 2011.- 47 с.
Даны понятия об основных метеорологических величинах,
рекомендации по оценке климатических ресурсов отдельных территорий.
Описаны приборы и правила измерения основных метеорологических
величин, оказывающих влияние на процессы в народном хозяйстве
Представлены правила по технике безопасности при работе
студентов с приборами в лаборатории, содержание, порядок и
последовательность выполнения заданий.
Для студентов сельскохозяйственных вузов специальностей 020800.62 экология и природопользование, 250700.62 – ландшафтная архитектура,
110201.62 – агрономия (бакалавры), 110201.65 –агрономия ПФО. СФО;
250203.65 – садово-парковое и ландшафтное строительство,
020802.65
–
природопользование,
020800.68
–
экология
и
природопользование, 020200.68 – экология и природопользование
(магистры).
©Составители, 2011
©ФГБОУ
ВПО
Ставропольский
государственный аграрный университет
© Ставропольское издательство «Параграф»,
2011
Содержание
Введение
4
1. Измерение атмосферного давления
5
1.1 Состав и строение атмосферы
5
1.2. Атмосферное давление
6
2. Методы измерения лучистой энергии
12
2.1 Виды лучистой энергии
12
2.2 Приборы для измерения солнечной радиации
13
3. Методы измерения температурного режима атмосферы
16
3.1 Характеристики температур
17
3.2 Приборы для измерения температуры воздуха
18
3.3 Приборы для измерения температуры почвы
20
4 Осадки и методы их измерения
28
4.1 Международная классификация облаков
28
4.2 Методы наблюдения за осадками
29
5. Методы измерения влажности воздуха атмосферы
34
5.1 Характеристики влажности воздуха
34
5.2. Методы измерения влажности почвы
34
6. Общая циркуляция атмосферы
39
6.1 Барическое поле и барическая система
40
7. Ветер и методы его изучения
43
7.1 Приборы для измерения скорости и направления ветра
44
8. Прогнозы
47
8.1 Синоптические карты погоды
48
8.2 Агрометеорологические прогнозы
50
8.3 Предсказание заморозков
51
8.4 Прогноз запасов влаги
57
8.5 АГСП (агрогидрологические свойства почвы)
63
8.6 Прогноз погоды по местным признакам
64
9. Влияние погоды на сельское хозяйство
75
10. Загрязнение атмосферы
80
10.1 Ежегодные объемы выбросов в атмосферу, последствия 81
10.2 Нормирование загрязнения атмосферы
83
11. Влияние климатических условий на планировку
застройки
85
12. Использование метеорологических наблюдений и
методов в природообустройстве
88
Глоссарий
89
Список литературы
94
Введение
Учебное пособие к лабораторно-практическим занятиям по
«Климатологии и метеорологии» преследуют цель – ознакомить
студентов с важнейшими климатическими, метеорологическими
факторами, которые определяют условия жизни и продуктивность
растений, животных, человека и закрепить теоретические знания по
курсу, дать студентам навыки самостоятельной работы:
по изучению стандартных метеорологических приборов и
правилам измерения основных метеорологических величин, оказывающих
влияние на процессы в аграрном производстве и продуктивность
сельскохозяйственных культур;
- владению методами анализа первичной метеорологической
информации
- рекомендациям по оценке неблагоприятных метеорологических
условий, агроклиматических ресурсов отдельных территорий;
- освоению основных методов метеорологических наблюдений и
прогнозов, применяемых в практике обслуживания аграрного
производства;
- по изучению форм записи метеорологических наблюдений,
климатических характеристик, расчетов и анализа полученных
результатов.
Студент должен знать, как солнечное излучение, состав атмосферы,
тепло и влага влияют на все природные тела (растения, почвы, макро- и
микроорганизмы),
объекты
и
процессы
сельскохозяйственного
производства.
Студент должен уметь эффективно использовать климатические,
метеорологические и гидрологические ресурсы для повышения
продуктивности земледелия; уметь бороться с
неблагоприятными
метеорологическими явлениями; уметь пользоваться информацией
гидрометеослужбы; самостоятельно измерять основные погодные
элементы (температура, осадки) и умело их использовать для повышения
урожайности полевых культур и интенсификации сельскохозяйственного
производства в целом.
При самостоятельной работе с тетрадью необходимо тщательно
изучить содержание и порядок выполнения задания.
После выполнения задания все записи сдаются на проверку
преподавателю, который проводит собеседование и выставляет
качественную оценку данной выполненной работы.
1. ИЗМЕРЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ.
1.1 Состав и строение атмосферы
Атмосфера — газовая оболочка Земли, распространяющаяся до
высот приблизительно 1000 км.
Атмосфера состоит из смеси ряда газов - воздуха, в котором во
взвешенном состоянии находятся пыль, капельки, кристаллы и т. п.
Водяной пар также входит в состав воздуха, однако в отличие от
большинства других газов его процентная доля существенно меняется с
высотой и даже у поверхности земли содержание водяных паров
значительно меняется как во времени, так и в пространстве. В меньшей
мере изменяются доли диоксида углерода и озона. Процентное отношение
других газов меняется в пространстве атмосферы незначительно. Поэтому
в метеорологии приняты понятия сухого воздуха и влажного воздуха.
Процентное соотношение газов (по их объему) в сухом воздухе
следующее.
Азот
Кислород
Аргон
Диоксид
Другие
(N2)
(02)
(Аг)
углерода (С02)
газы
78,08
20,95
0,93
0,03
0,01
Существует понятие «международная стандартная атмосфера» (МСА),
для которой принимают следующие основные условные характеристики:
состав сухого воздуха такой же, как и у земной поверхности; давление на
уровне моря при температуре 15 °С равно 760 мм рт. ст. (1013,3
миллибар).
В метеорологии основными физическими характеристиками
атмосферы принято считать: давление, температуру, плотность, которые
значительно изменяются с высотой и взаимозависимы.
Основной критерий разделения атмосферы на характерные
концентрические сферы — стратификация температуры по высоте
относительно уровня океана.
Тропосферой
называют нижний слой атмосферы, в котором
температура обычно уменьшается с увеличением высоты. В
экваториальных широтах верхняя кромка тропосферы может достигать
18 км над уровнем океана, в умеренных широтах она обычно
располагается в пределах 10..13 км, а над полюсами может опускаться до 8
км. При некоторых условиях атмосферной циркуляции воздушных масс в
отдельных ограниченных слоях тропосферы можно наблюдать инверсию
(увеличение температуры с высотой) или изотермию (температура с
высотой не меняется).
Отличительная черта тропосферы — наличие в ней водяного пара (за
пределами тропосферы водяной пар присутствует в незначительных
количествах). Именно поэтому практически только в тропосфере
образуется облачность.
В пределах самой тропосферы также выделяются характерные слои
воздуха. В частности, самый верхний слой толщиной приблизительно в 1
км, в пределах которого наблюдается постоянство температуры, называют
тропопаузой. Слой воздуха от поверхности Земли до 1...1,5 км обычно
выделяют как слой трения (воздуха о земную поверхность), или
планетарный пограничный слой, а самый нижний слой до высоты 100 м
называют приземным.
Стратосфера располагается над тропопаузой и распространяется
примерно до высоты 50 км. Отличительная особенность ее — повышение
температуры с высотой. Самый верхний слой стратосферы —
стратопауза, где температура практически не меняется с высотой.
Следует заметить, что водяных паров в стратосфере почти не существует
и соответственно облачность не развивается.
Мезосфера находится выше стратосферы, в которой температура
понижается с высотой. Мезосфера распространяется примерно до высоты
80 км и заканчивается мезопаузой.
Термосфера отличается резким возрастанием температуры в ее пределах
в связи с очень большими скоростями газовых молекул и атомов. Иногда
термосферу называют ионосферой, поскольку содержание ионов здесь
очень велико.
Экзосфера располагается выше термосферы, содержит только очень
небольшое число атомов газа, которые движутся здесь с такой скоростью,
что преодолевают притяжение Земли и улетают в космическое
пространство.
Атмосферное давление, измеряемое на тысячах наземных
метеорологических станций, - основной метеорологический элемент,
применяемый в численных методах краткосрочных прогнозов погоды.
Рост атмосферного давления или его понижение свидетельствует о
приближении антициклонов, циклонов, атмосферных фронтов.
1.2. Атмосферное давление – это сила, с которой давит на единицу
поверхности земли (см2,, м2) столб воздуха, простирающийся от земной
поверхности до верхней границы атмосферы (мм.рт.ст., мбар).
Давление воздуха, измеряемое высотой ртутного столба в 760 мм и
основанием в 1 см2 при t0C = 00C, на широте 450 и на уровне моря,
называется нормальным атмосферным давлением.
С 1980 года в качестве международной единицы измерения
атмосферного давления принят паскаль (Па) – давление, вызываемое
силой в
1 ньютон на площадь 1м2, точнее не сам паскаль, а его
производная – гектопаскаль (гПа): 1 Па = 1Н/м2; 1 гПа = 100 Па = 0,75
мм.рт.ст.
Поскольку для измерения атмосферного давления до сих пор
применяют приборы, шкалы которых проградуированы в миллиметрах, то
укажем соотношение между старыми и новыми единицами:
1 мм рт.ст. = 1,33 гПа = 1,33 мбар.
Изменение давления с высотой характеризуется барической
ступенью.
Она вычисляется по формуле: h = 8000 / P (1+ qt);
где - P – величина давления, мб ( 1 мб = 0,75 мм рт.ст); q – коэффициент
температурного расширения воздуха – 0,003366 = 0,004; t – температура
о
воздуха между нижней и верхней точками,
С. t = t 1 + t2 /2;
Определение барического нивелирования
Цель нивелирования - нахождение превышения на местности одной
точки над другой и построение изогипс, т.е. топографических карт.
h = 16000(P1 – P2 ) /(P1 + P2 ) (1+ qt)(превышение между двумя точками ( .)
где - P1 и P2 - давление в мм рт.ст. в нижней и верхней точках;
По данной формуле можно определить:
- превышение между двумя ( . );
- величину Р на заданной высоте, зная Р и t оС. на нижней ( .) и
изменение t оС и Р с высотой;
- привести атмосферное давление на любой высоте к уровню моря,
зная Р и t оС на этой высоте и изменение t оС с высотой.
Приборы и методы измерения атмосферного давления.
При измерении атмосферного давления применяют четыре вида
приборов: жидкостные барометры, действующие на основании законов
гидростатики; деформационные барометры (анероиды), действие которых
основано на упругих свойствах приемной части прибора; газовые
барометры, основанные на упругих свойствах газа; термобарометры приборы, действие которых основано на зависимости точки кипения
жидкости от внешнего давления.
Наиболее применимы в метеорологии из жидкостных барометров –
ртутный чашечный, из деформационных – барометр-анероид и барограф.
Ртутные барометры могут быть 3 систем: чашечные, сифонночашечные, сифонные. Принцип их действия: если стеклянную трубку,
длинной около 90 см., запаянную с одного конца, наполнить ртутью затем
прикрыв отверстие опрокинуть и погрузить незапаяным концом в ртуть,
налитую в чашечку, то после открытия отверстия трубки ртуть вытечет в
чашечку частично.
В трубке останется столб ртути. Давление этого столба ртути и
давление оставшегося внутри трубки воздуха уравновешивают
атмосферное давление, оказываемое на поверхность ртути в чашке. След
высоты столба ртути и будет показывать величину атмосферного
давления.
Чашечный станционный барометр (практикум Виткевич, стр.
187). Устройство: стеклянная барометрическая трубка с ртутью (1),
укреплена на крышке чашки с ртутью (2) и заключена в металлическую
оправу – футляр (3). В верхней части трубки сделаны сквозные прорези,
через которые наблюдается мениск ртути. В нижней части находится
термометр. На крышке чашки, есть винт (6) который надо открывать,
чтобы ртуть сообщалась с наружным воздухом. Измерение высоты
ртутного столба производился по шкале, нанесенной по краю прорези
вверху с помощью нониуса (4) это линейка с делениями внутри
стеклянной трубки. Она перемещается с помощью винта – кремальеры (5).
Измерение: 1 – отсчет t0;
2 – нулевое деление нониуса с помощью
кремальеры подвести к мениску ртути. Глаз наблюдателя должен быть на
одной высоте с мениском ртути;
3 – снимаем показания с основной шкалы +
показания нониуса деления, который совпадает с делением основной
шкалы, записываем;
4 - вводятся поправки: а) инструментальная (берется
из поверочного свидетельства); б) на распределение силы тяжести ( норма
– на широте 45°, если широта меньше 45°, то длинна столба ртути
уменьшается, поправка отрицательная; если широта больше 45°, то длинна
столба ртути увеличивается, поправка положительная, стр. 190 табл. 1);
в) на температуру – стр. 191 табл. 2.
5 – перевод давления из мм. в мб. – по таблице стр.
192 1мб = 0,75 мм. рт. ст.
1 мм. рт. ст. = 1,33 мб.
Шкала с пределами измерений от 680 или 810 до 1110 мб. В
старых барометрах шкала дана в мм. перевод : цена деления если в мб =
0,735 мм. если в мм. = цена делений 0,98 мм.
Чашечный барометр устанавливается в помещении МС
подальше от отопительных приборов или наружной входной двери, стена
на которую подвешивается барометр должна быть капитальной, шкафчик,
высота от пола 70-75 см.
Барометры деформационные.
Принцип действия – зависимость упругой деформации твердых
тел от оказываемого на них давления. Основная их часть –
вакумированные мембранные коробки (барокоробки), блоки из них
(бароблоки) и сильфоны.
Барокоробка – это спаянные по периметру несколько круглых
мембран. Сильфон – это тонкостенная гофрированная трубка, закрытая с
обоих концов дисками. Изготавливаются из стали, бронзы и их сплавов с
другими металлами, под действием давления на мембраны проходит
сжатие коробки. Внешнее атмосферное давление на мембраны,
направленное на сжатие коробки, уравновешивается силой упругой
деформации мембран или дополнительной измерительной пружиной. При
измерении давление нарушается уровень деформации мембраны и
пружина деформируется до положения при котором равновесие
восстанавливается. Произошедшее перемещение жестких центров
мембран коробки относительно друг друга может служить мерой
измерения атмосферного давления.
Барометры - анероиды
Здесь применяются и бирокоробки и бароблоки. В анероидах,
основанных на принципе измерения деформации (линейного перемещения
жестких центров мембран) применяется передаточный механизм, и итог
движение стрелки по шкале.
Барометры – анероиды М–67 ( стр.194 Пр.)
Его бароблок состоит из 4 барокоробок, он устанавливается в
металлическом корпусе, верхняя стенка стеклянная, закрепляется в
футляре с помощью амортизационных пружин. Диапазон при t0 = -40 +
40°. Поправки к показаниям анероида: 1) на температуру; 2) шкаловая; 3)
добавочная по свидетельству (стр. 90 и 206 Пр.)
Гипсометрический метод
В зависимости от температуры кипения жидкости давления.
Жидкость начинает кипеть при t0, при которой упругость ее паров равна
внешнему давлению на поверхность жидкости. Зная t0 пара кипящей воды,
можно по таблице найти упругость пара, а так как упругость = внешнему
давлению, то и атмосферному давлению. Прибор: гипсотермометр и
кипятильник с паровой камерой.
Барограф
Барограф размещен в пластмассовой капсуле. Чувствительный
элемент его – блок барокоробок (3). Верхний конец бароблока с помощью
упора и передаточной системы связан со стрелкой пера (5). Перо на ленте
(1) чертит линию изменения давления. При повышении атмосферного
давления барокоробки сжимаются и через рычажную систему
поворачивают стрелку, перемещая ее вверх. При понижении
атмосферного давления коробки расширяются под воздействием упругих
сил, мембрана и стрелка перемещается вниз. Барограф устанавливается на
отдельной площадке, укрепленной на капитальной стене вдали от
отопительных приборов. Бывают суточные – недельные.
Ленты – горизонтальные линии образуют шкалу давления в мбар,
вертикальные – шкалу времени. Шкала давления от 960 до 1050 мб через
каждые 2 мбара и оцифрованы через 10 мб. Шкала времени – в суточном –
через 15 мм., в недельном – через 2 часа.
Применяется для непрерывной регистрации давления
(*суточного, недельного). При повышении атмосферного давления
барокоробки сжимаются, – стрелка с пером идет вверх.
Задание к занятию
1.
Перевести давление, выраженное в миллиметрах в миллибары по
табл. 3 стр. 192. Практикум Виткевич
722,5 мм =
721,9 мм =
723,0 мм =
715,4 мм =
725,1 мм =
737,7 мм =
2.
Станция Ставрополь находится на широте 45°. По барометру
отсчитано давление 720,0 мм, термометр показывает +20°.
Инструментальная поправка барометра = +0,2 мм.
Найти поправку барометра и определить исправленную величину
давления.
Д = 720 мм
t = 20°
По табл. 1 стр. 190 – поправка на силу тяжести = 0,0 мм
По табл. 2 стр. 191 – поправка приведения к 0° = -2,3
Окончательная поправка = 0,0 – 2,3 + 0,2 = -2,1 мм
Исправленная величина Д = 720 – 2,1 = 717,9 мм = 957,1 мб
Д = 716,0
t = 12° попр(-1,4)
Д = 724,0
t = 17° попр(-2,0)
Д = 729,0
t = 25° попр(-3,2)
3.
Обработать ленту барографа.
4.
В сельскохозяйственной сфере для определения превышения одной
точки над другой часто используют данные атмосферного давления и
температуру воздуха, используя формулу Бабине.
h = 16 000 (P1 – P2)/ (P1 + P2) * (1 + at°)
h – превышение между двумя точками
Р1 и Р2 – атмосферное давление в мм рт ст в нижней и верхней (.)
a – коэффициент расширения воздуха = 0,00366
t – ср. температура между нижней и верхней точками
Рассчитать превышения одной точки над другой часто, используя
формулу Бабине. (табл. 1. )
Таблица 1.
5.
Эле
ме
00 01
нты
Р1
725 730
мм
Р2
723 721
мм
t1 °C 20,5 17,9°
t2°C
5.2
Варианты
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
735 728 736 715 722 733 778 734 720 731 740 762 754 745
729 720 728 710 714 728 752 725 710 724 734 747 720 731
19° 18,6 21,0 19,0 21,0 18,7 17,7 20,1 19,6 18,4 17,4 18,9 16,8 20,3
19,3 15,0 16° 16,7 19,9 17,5 17,8 17,2 15,0 18,9 16,3 15,3 14,7 16,7 14,6 17,8
Определить высоту горы, если у подножия атмосферное давление …
ГПа, t = …..°С, на вершине горы давление …. ГПа, t = ….° h =
5.3 При выпуске радиозонда давление у поверхности земли = …… ГПа,
t =……°С, При входе прибора в кучевое облако - давление ……… ГПа,
t = …°С,
h=
. Какова высота нижней границы облака?
6.
Изменение давления вдоль горизонтали, направленной
перпендикулярно к изобарам от высокого давления к низкому,
приходящееся на 100 км расстояния, называется горизонтальным
барическим градиентом (ГБГ)
ГБГ = ΔP/Δn*100
ΔP- изменение давления (ГПа) на расстоянии Δn (км) по горизонтали
6.1 На синоптической карте на двух станциях, расположенных на
расстоянии ……. км, проходят изобары ……. и …….. ГПа.
Вычислить ГБГ.
1.
2.
3.
4.
Вопросы.
Что понимается под атмосферным давлением?
Единицы измерения атмосферного давления?
Нормальное атмосферное давление?
Что такое изобары?
5.
6.
7.
8.
Что такое барическая ступень?
Приборы для измерения атмосферного давления. Их строение,
принцип действия?
Цель барометрического нивелирования?
Как изменяется атмосферное давление с высотой?
2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЛУЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ.
2.1 Виды лучистой энергии
Лучистая энергия Солнца, или солнечная радиация, служит
основным источником энергии, приходящейся на деятельную
поверхность Земли. Солнечная радиация необходима для создания
органического вещества в процессе фотосинтеза и оказывает влияние на
рост и развитие растений, на продолжительность вегетации, в конечном
счете определяет урожайность растений.
Солнечная радиация состоит из трех составляющих: прямой
солнечной радиации, рассеянной и суммарной .
Прямая солнечная радиация – S – это поток солнечных лучей,
непосредственно падающих на поверхность Земли. Её интенсивность
измеряется в калориях на см2. в минуту. Она зависит от высоты солнца и
состояния атмосферы (облачность, пыль, водяной пар). Это
коротковолновая часть спектра. Измеряется она актинометром.
S/ = S sin ho
Где
S/ - вертикальная составляющая прямой солнечной
радиации,
S – прямая солнечная радиация на перпендикулярную
поверхность, Вт/м2; ho – высота солнца над горизонтом, град.
Рассеянная радиация – D – часть солнечной радиации в
результате рассеяния атмосферой уходит обратно в космос, но
значительная ее часть поступает на Землю в виде рассеянной радиации.
Измеряется прибором пиранометром, затененным от прямой радиации.
Это коротковолновая часть спектра. Длина волны 0.17-4мк.
Суммарная радиация- Q- состоит из рассеянной и прямой
радиации на горизонтальную поверхность. Q= D+S
Суммарная радиация в пасмурную погоду состоит из одной
рассеянной радиации. Измеряется пиранометром без его затенения.
Отраженная солнечная радиация –Rk –часть суммарной
радиации, которая отразилась деятельной поверхностью. Измеряется
прибором альбедометром.
Отражательную способность любой поверхности можно
характеризовать величиной ее альбедо (Ак), под которым понимают
отношение отраженной солнечной радиации к суммарной. Альбедо
обычно выражают в процентах:
А = Rk / Q * 100%.
Тепловое излучение земли (деятельной поверхности) Ез –
длинноволновая лучистая энергия, испускаемая деятельной поверхностью
и направленная вверх, в атмосферу.
Тепловое излучение атмосферы Еа – часть теплового излучения
атмосферы, направленного к земле и поступающего на горизонтальную
поверхность.
Разность между собственным излучением поверхности Земли и
встречным излучением атмосферы называют эффективным излучением:
Еэф.
Еэф= Е3-Еа
Радиационный баланс деятельной поверхности В – разность
между приходом и расходом лучистой энергии:
В= S/ + D+ Еа - Rk - Е3 (Для ясной погоды).
В= D+ Еа - Rk - Е3 (При пасмурной погоде).
В= Еа - Е3 (В ночное время суток).
Часть лучистой энергии солнца, которую растения усваивают в
процессе фотосинтеза, называют
фотосинтетически активной
радиацией (ФАР). ФАР располагается в волновом диапазоне от 0,38 до
0,71 мкм.
2.2 Приборы для измерения солнечной радиации.
Измерение прямой солнечной радиации. Для измерения этого потока
лучистой энергии применяют как абсолютные, так и относительные
приборы. К абсолютным приборам относят различные виды
пиргелиометров конструкции К. Ангстрема, А. Н. Бойко, Н. В. Кучерова,
В. А. Михельсона—Аббата и др.; к относительным — биметаллические
актинометры Михельсона, Михельсона— Мартена, Калитина, Протасова.
Наиболее часто пользуются термоэлектрическим актинометром
конструкции Ю.Д. Янишевского (относительный).
А к т и н о м е т р т е р м о э л е к т р и ч е с к и й М-3 (АТ-50)
(Практикум Виткевич, стр. 37.) Прибор предназначен для измерения
интенсивности прямой солнечной радиации. Актинометр соединяют или с
гальванометром стрелочным актинометрическим (ГСА-1), или с
самопишущим потенциометром.
Устройство. В нижней широкой части трубы находится приемник
радиации в виде тонкого серебряного диска, зачерненного со стороны,
обращенной к Солнцу. С другой стороны к диску приклеены внутренние
нечетные спаи термобатареи,
составленной из манганиновых и
константановых полосок, расположенных в виде звездочки. Четные же
внешние спаи находятся за краем диска и подклеены к медному кольцу.
Прямая солнечная радиация, проникающая через отверстие трубы к
диску, нагревает его, а с ним и приклеенные к нему нечетные внутренние
спаи звездочки. Четные же спаи остаются при этом в тени и сохраняют
температуру воздуха. Разность температур внутренних и внешних спаев
вызывает термоток, пропорциональный интенсивности радиации. Этот
ток измеряется при помощи гальванометра, присоединенного к
актинометру.
Установка, измерение, обработка наблюдений. На горизонтальной
площадке. Нацеливают на солнце, закрепляют, открывают крышку,
провода присоединяют к клеммам гальванометра. Если стрелка уходит за
«0», провода меняют местами. На концах трубки есть кольца для
нацеливания на солнце. На одном отверстие, на другом – точка. Пучок
света проходит через отверстие и точно попадает на точку. Крышку
закрывают и берут отсчет (n0 1 ). Затем снимают крышку и с интервалом
10-15 сек снимают показания (n1 , n2 , n3 ). Записывают время наблюдения.
После отсчетов берут отсчет места нуля (n0 2 ) и t0по гальванометру.
Вычисляют среднее значение n и среднее нулевое показание. В
среднее показание вводят поправку из поверочного свидетельства
гальванометра и получают исправленное показание. Затем находят
фактическое отклонение разности исправленного и нулевого. Чтобы
получить в калориях/см2. в минуту умножают на переводной множитель
(из поверочного свидетельства).
Для измерения интенсивности суммарной радиации, приходящей к
горизонтальной поверхности, служит пиранометр Янишевского
(Практикум Виткевич, стр. 42.). При помощи пиранометра можно
определить также интенсивность одной только рассеянной радиации. Для
этого нужно затенить его от действия прямой солнечной радиации
небольшим экраном. Приемником радиации служит термобатарея,
составленная из чередующихся манганиновых и константановых полосок.
С внешней стороны четные спаи окрашены окисью магния в белый цвет,
нечетные – сажей в черный цвет. Спаи чередуются по окраске в
шахматном порядке. Для защиты от ветра и осадков над приемником
установлен полусферический стеклянный колпак.
Установка,
измерение,
обработка
наблюдений.
Прибор
устанавливают на площадке так, чтобы номер на головке был повернут к
солнцу. Горизонтальность проверяют по уровню. Нулевое положение
отсчета берут при закрытой крышке (n0). Крышку открывают и снимают
три показания с интервалом в 10-15 сек. Сначала берут отсчеты при
затененном для определения рассеянной радиации(n1 n2), затем суммарной
(n3 n4 n5). Затем снова ставят щиток и берут отсчеты для рассеянной
радиации (n6 и n7). Закрывают головку и берут вторичный отсчет нуля (n0 2
) и t0.
Сначала находят среднее значение рассеянной радиации и
суммарной. Затем вводят поправки и получают исправленное значение Q.
Находят фактическое отклонение и с учетом переводного множителя из
поверочного свидетельства получают окончательное значение.
Пиранометр, приспособленный для измерения отраженной радиации
называется альбедометром (Практикум Виткевич, стр. 46.). Приемник
прибора – головка пиранометра., устанавливается на высоте 1м. Имеется
рукоятка с помощью которой приемник может быть повернут вверх и
вниз. Подсоединяют к гальванометру.
Измерения и обработка данных аналогична пиранометру.
Для непосредственного измерения и регистрации радиационного
баланса служит балансомер. Приемником прибора являются две
зачерненные с наружной стороны пластинки, расположенные
параллельно. К внутренней стороне пластинок приклеены спаи
термоэлектрических батарей. Подсоединяется к гальванометру.
Устанавливают на деревянной рейке на высоте 1,5 м от земли. Отсчеты
аналогичны.
Для регистрации продолжительности солнечного сияния служит –
гелиограф (Практику Виткевич, стр. 14.). Принцип действия гелиографа
основан на прожигании бумажных синих лент солнечными лучами,
собранными в фокусе стеклянного шара.. На обороте каждой ленты
отмечают год, месяц, дату и время установки и снятия ленты. Прожог ленты
гелиографа происходит, когда интенсивность прямой солнечной радиации
составляет 0,2...0,4 кал/см2 • мин (140...280Вт/м2
Задание к занятию
1. Определить время восхода и захода солнца и продолжительность
сумерек на широте г. Ставрополя ( 45°) по таблице на стр. 15
Практикум Виткевич, Построить график.
2.
Обработка лент гелиографа.
3.
На сколько больше тепла поглощает поверхность влажного парового
поля (Ак =…..%) по сравнению с сухим (Ак=…..%), если суммарная
радиация составляет ….. Вт/м2 (солнце в зените)
4.
Определить количество солнечной энергии, которое получит
пшеница в начальные фазы развития (Ак=….%) при энергетической
освещенности суммарной радиацией равно ……Вт /м 2 (солнце в
зените).
5.
Вычислить поглощенную радиацию за час свежевспаханным
черноземом ( Ак =……%) и песчаной почвой (Ак =….%), если
суммарная радиация в среднем за этот час составляет ….. Вт/м 2
6.
Вычислить отраженную радиацию, если суммарная (Q)= …..Вт/м 2,
эффективное излучение (Еэф)=….. ВТ/м2, альбедо поверхности
Ак=…%.
7.
Вычислить радиационный баланс используя формулу:
B=Q-Rk–Eэф, произведя промежуточные расчеты: Q= S+D
S =S . sin h
Rk =AQ / 100
Пример: ho = 19°
sin 19° = 0.31
S =0.80 Вт /м2
2
2
D =0,07 Вт /м
Еэф =0,10 Вт / м
А =18%
8.
Высота солнца 45°, инсоляция (или прямая радиация) при
перпендикулярном падении лучей …….Вт/м 2, рассеянная радиация =…..%
от инсоляции, эффективное излучение = ….Вт/м 2. Определить
радиационный баланс картофельного поля, если
Ак= …..%.
9.
Вычислить суммарную радиацию
Q для каждого часа
наблюдений и по этим значениям определить ФАР, используя формулу :
ФАР = 0,52 Q
Время
7
9
11
13
15
17 19
S Квт /м2
0,18 0,38 0,68 0,71 0,54 0,29 0,01
D Квт /м2
0,07 0,10 0,12 0,14 0,13 0,11 0,07
Q
ФАР
10.
Чем объяснить разность сумм ФАР за май: Архангельск =264,
Москва = 272 , Киев =289 , Махачкала = 331?
Вопросы.
1. Виды солнечной радиации?
2. Радиационный баланс?
3. Фотосинтетически активная радиация (ФАР)?
4. В каких единицах измеряется интенсивность солнечной радиации?
5. Приборы для измерения солнечной радиации?
6. Значение солнечной радиации?
7. Как регулировать альбедо сельскохозяйственных угодий?
3. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА АТМОСФЕРЫ.
Температура почвы и воздуха – это один из основных и
незаменимых факторов среды. От температуры почвы зависит скорость
набухания и прорастания семян растений, интенсивность окислительных
процессов в почве, эффективность применения удобрений, условия
перезимовки озимых культур и многолетних растений.
Температурный режим воздуха влияет на скорость роста и
развития растений, интенсивность процессов фотосинтеза, дыхания,
транспирации. Интервал между критическими отрицательными и
положительными температурами для каждого вида растений определяет
их ареал на планете.
3.1. Характеристики температур
При оценке температурного режима большой территории или
отдельного пункта применяют характеристики температуры за год или за
отдельные периоды (вегетационный период, сезон, месяц, декада и сутки).
Основные из этих показателей следующие:
Средняя суточная температура — среднее арифметическое из
температур, измеренных во все сроки наблюдений.
Средняя месячная температура — среднее арифметическое из
средних суточных температур за все сутки месяца.
Средняя годовая температура — это среднее арифметическое из
средних суточных (или средних месячных) температур за весь год.
Амплитуда годовых колебаний температуры – разность между
среднемесячными температурами наиболее теплого и холодного месяцев.
Активная температура — это среднесуточная температура воздуха
(или почвы) выше биологического минимума развития культуры.
Эффективная температура — это среднесуточная температура
воздуха (или почвы), уменьшенная на значение биологического минимум.
Сумма активных температур – это сумма средних суточных
температур выше 10°С.
Сумма эффективных температур – это сумма средних суточных
температур отсчитанных от биологического минимума, при котором
развивается растение.
Температурные интервалы прорастания семян в почве (в °С)
Таблица 2
Растение
Минимум
Оптимум
Максимум
Пшеница, ячмень,
овес, рапс
0-5
25-30
31-37
Гречиха
0-5
25-31
37-44
Подсолнечник
5-10
31-37
37-44
Кукуруза
5-10
37-44
44-50
Хлопчатник, рис,
12-24
37-44
44-50
тыква
Дыня, огурец
15-18
31-37
44-50
Потребность сельскохозяйственных культур в тепле (в °С)
Таблица 3
Культура
Температура начала
Биологическая сумма
роста (°С)
температур (°С)
Яровая пшеница
5
1400-1700
Озимая пшеница
5
1400-1500
Озимая рожь
5
1300-1400
Просо
10
1570-1875
Подсолнечник
8
1850-2300
Кукуруза
10
2100-2900
Соя
10
2140-3060
Чина
5
1600-1700
Сахарная свекла
5
1200-1800
Помидоры
10-12
1800-2000
Огурцы
13-15
1500
Картофель
7-8
1000-2000
Виноград
8
2500-3500
Рис
15
2200-3320
3.2
Приборы для измерения температуры воздуха.
Для измерения температуры воздуха применяют три термометра:
психрометрический сухой (срочный), максимальный и минимальный.
Для непрерывной регистрации температуры воздуха служат суточный и
недельный термографы.
Срочный термометр ТМ-3, ртутный, с цилиндрическим резервуаром
и ценой деления шкалы 0,2 или 0,5 0С используют для измерения
температуры воздуха и поверхности почвы в данный момент (срок).
Максимальный термометр ТМ-1, ртутный, служит для измерения
наивысшей температуры воздуха и поверхности почвы за период между
сроками наблюдений.
Максимальный термометр отличается от срочного тем, что в канал
капилляра непосредственно около резервуара входит тонкий штифтик,
впаянный в дно резервуара. В результате этого в месте сужения
происходит разрыв ртути, и таким образом фиксируется максимальное
значение температуры за данный промежуток времени.
Минимальный термометр ТМ-2, спиртовой, применяют для
измерения самой низкой температуры воздуха и поверхности почвы за
период между сроками наблюдений. Особенность устройства этого
термометра заключается в том, что внутрь капилляра закладывается
маленький из темного стекла штифтик.
При понижении температуры поверхностная пленка менис ка
движется в сторону резервуара и перемещает за собой штифтик. При
повышении температуры спирт, расширяясь, свободно обтекает
штифтик. Последний остается на месте, указывая удаленным от
резервуара концом минимальную температуру между сроками
наблюдений.
Психрометрический термометр ТМ-4. Психрометрический сухой
(срочный) термометр является частью прибора — станционного
психрометра (психрометра Августа), который служит для измерения
температуры и влажности воздуха.
Психрометрический сухой термометр — это абсолютный прибор для
измерения температуры воздуха. Все остальные термометры и термограф
— приборы относительные.
Устройство. Срочный термометр — это ртутный термометр с
шаровидным резервуаром и ценой деления 0,2 °С. Инерция термометра в
неподвижном воздухе составляет ~5 мин. Термометр устанавливают в
психрометрической будке в вертикальном положении. Для этого на
верхнем конце стеклянной оболочки термометра укреплен при помощи
сургуча металлический колпачок.
Психрометрическая будка БП-1. Температуру воздуха в
метеорологии никогда не измеряют «на солнце». Ее измеряют внутри
защитной психрометрической будки, которая защищает находящиеся
внутри нее приборы от воздействия внешних факторов.
Устройство будки:
стенки и дверца психрометрической будки
представляют собой двойные жалюзи, расположенные под углом 45°к
горизонтали на расстоянии 2,5см друг от друга. Будка изготовлена из
дерева, окрашенного в белый цвет. Дверцу будки ориентируют на север (в
северном полушарии, в южном –наоборот) и укрепляют на металлической
подставке высотой 175см.
Для непрерывной записи изменений температуры воздуха за сутки или за
неделю в метеорологии применяют самописцы — суточный и недельный
термографы, они отличаются лишь угловой скоростью вращения барабана.
Прибор представляет собой конструкцию из биметаллического датчика,
передающей части и барабана с часовым механизмом и закрепленной на
нем диаграммной лентой. Вращаясь, барабан обеспечивает развертку
температуры во времени — термограмму.
Приемной частью (датчиком) термографа является биметаллическая
пластинка, состоящая из двух слоев разнородных металлов: инвара и
стали, отличающихся друг от друга термическим коэффициентом
линейного расширения. При изменении температуры воздуха
биметаллическая пластинка сгибается или разгибается.
Передающий механизм термографа преобразует незначительные
деформации датчика в значительный размах колебаний линии записи
температуры на ленте. К свободному концу пластинки прикреплен рычаг,
который тягой соединен с рычагом коленчатого вала. Вторым рычагом
коленчатого вала является стрелка с пером, рисующим на ленте барабана
термограмму. Перо заполняется анилиновыми чернилами с глицерином,
они медленно высыхают и не замерзают при низких температурах.
Регистрирующая часть термографа — это стрелка с пером и барабан с
лентой. Барабан имеет внизу шестеренку часового устройства. Сам
барабан надевают на неподвижную ось, расположенную вертикально на
плате прибора. Перед установкой ключом заводят пружину часового
механизма до отказа, ленту плотно оборачивают вокруг барабана. Лента
термографа имеет шкалу времени и три температурных шкалы. Цена
деления по времени у суточных лент — 15 мин, у недельных — 2 ч.
3.3
Приборы для измерения температуры почвы.
На метеорологических станциях производятся измерения
температуры поверхности почвы и до глубины 3,2 м.
На поверхности почвы температура определяется при помощи
лежащих на ней стеклянно-жидкостных термометров: срочного,
максимального и минимального. Термометры кладут на не затененной
оголенной площадке размером 4 х 6 м. Весной ее перекапывают,
разрыхляют, систематически ухаживают (пропалывают, рыхлят корку
после дождя, убирают мусор). Установка термометров – резервуар и
внешняя оболочка наполовину погружаются в почву. Резервуар к востоку,
через каждые 5-6 см. Последовательность термометров: укладываются с
севера к югу срочный, минимальный, максимальный. Зимой термометры
кладут на поверхность снега.
Термометр–Щуп АМ–6 – это толуоловый термометр,
заключенный в металлическую оправу с заостренным наконечником на
нижнем его конце. Резервуар термометра, находящийся в наконечнике
оправы, окружен металлическими
опилками
для большей
чувствительности. В верхней части прорезь, через которую производится
отсчет температуры по шкале. Цена деления –1°С . Наблюдения
проводятся весной на полях под посев яровых культур на глубине 5-10 см
(по два отсчета). На оправе нанесены деления, для определения глубина
измерения почвы. Очищается от почвы насухо. Переносить только в
вертикальном положении. Пределы измерений 0° - 60°.
Коленчатые термометры (Савинова) для измерения
температуры почвы на глубинах 5,10,15,20 см, устанавливаются в теплый
период года (после схода снежного покрова и до перехода температуры
г/р 0°). Выступающие из земли части коленчатых термометров должны
располагаться в ряд по нарастающим глубинам и направлены с В на З.
Резервуары обращены на север, расстояние между ними – 10 см.
Выпускаются комплектом – 4 шт. Цена деления 0,5°, пределы измерений
от –10° до +50°. Вблизи резервуара термометр изогнут под углом 135°.
Вытяжные термометры (ТПВ – 50) устанавливаются на
метеорологической площадке с естественным покровом. Трубы
располагаются в один ряд через 50 см. по возрастающей глубине с В на З.
Глубина: 40,80,120,240,320 см. Чтобы при наблюдениях не нарушать
естественный покров делается откидной помост с севера + лесенка.
Установка – бурится скважина, в нее устанавливается трубка, в нее
вставляется термометр.
Термометр – ртутный, метеорологический почвенно-глубинный
цена деления 0,2° диапазон измерений от –20° до +41°.
Устройство: термометр помещен в оправу. В оправе вокруг
резервуара насыпают медные опилки, – они обеспечивают хороший
тепловой контакт, оправа с термометром укреплена на деревянном шесте
(длинна 40,80…320 см). Деревянный шест с укрепленным термометром
опускается в эбонитовую трубку на нужную глубину.
АМ – 2 М, АМ –29 - это термометры сопротивления, Принцип
действия - зависимость электрического сопротивления (проводимости)
различных материалов от температуры. В схеме используются
проволочные и полупроводниковые терморезисторы. Используются для
измерения температуры почвы на глубине залегания узла кущения озимых
культур и корневой шейки многолетних трав (3см). Состоит из 1)
измерительного пульта; 2) комплект датчиков. Датчик состоит из
проволочного медного терморезистора и соединен кабелем с вилкой.
Точность –1°С. Пульт – переносной. Источником электрического питания
прибора является батарея сухих элементов, вделанная в корпус пульта.
Для установки датчика в поле в почве выкапывается канавка глубиной 3
см шириной 5-8 см, длинной 1,5 м. В углубление на глубину 3 см
вставляется приемная часть датчика. Подключение датчика к пульту
осуществляется при помощи штепсельной вилки и розетки. Пределы
измерений - 30°…+45°С. Пульт хранится в помещении.
ТЭТ – 2, ТЭЦ – 2 – термометры термотранзисторные, они
состоят из: измерительного блока и датчиков, присоединенных к
измерительному блоку. Блок помещен в пластмассовый корпус, на
котором есть экран отчетного устройства и разъемы для подключения
датчиков. Датчик – выполнен в металлическом корпусе и с помощью
кабеля соединен с измерительным блоком. Датчиков может быть 2…10. В
качестве датчиков температуры используются транзисторы типа МГТ –
108.
АМ–17
(термометр
манометрический
максимально
–
минимальный) пределы измерений –35°… +35°С. Используется для
измерения температуры почвы на глубине залегания узла кущения озимых
культур (3см). По АМ-17 наблюдают срочную, максимальную и
минимальную температуру. Устройство: термобалон
соединен с
геликоидальной манометрической пружиной. На зачерненном барабане
стрелка с пером чертит график изменения температуры. Все в корпусе
под крышкой. Принцип действия: при изменении температуры датчика
пружина раскручивается и пером на стрелке на поверхности барабана
прочерчивается дуга. Крайние точки дуги показывают экстремальные
температуры. Левый - минимальный, правый – максимальный, поперечная
черта – срочная. Температура. Сам
прибор устанавливается на
метплощадке на вертикальном деревянном столбике, закрепляют, а датчик
укладывают в почву на глубину 3 см и засыпают землей. Установка
проводится до промерзания верхнего слоя почвы.
Коробка Низенькова - это минимальный термометр в
металлической коробке помещается в почве на глубину 3 см. Все
наблюдения за температурой на узле кущения помещаются в специальной
книжке -КСХ – 2 (м).
Задание к занятию.
Задание
1.Провести наблюдения по максимальному и минимальному
термометрам и записать в таблицу.
1.1 отсчитать показания максимального термометра (до
встряхивания).
1.2 встряхнуть максимальный термометр
1.3 отсчитать показания максимального термометра после
встряхивания
1.4 отсчитать показания мениска спирта минимального термометра
(спирт)
1.5 отсчитать показания правого конца штифта (штифт)
1.6 соединить штифт с мениском спирта
1.7 ввести поправки
Наблюдения по максимальному и минимальному термометрам
Таблица 4
Дата
Показания термометров
Термометры
Отсчет
Поправка
Исправление
величин
1.Максимальный
до встряхивания
после встряхивания
2.Минимальный
термометр
спирт
штифт
Таблица 5
Поправки к термометрам
от
До
Поправка
1. максимальный термометр (ТМ – 1)
-20,0
+5,1
+30,1
+5,0
+30,0
+50,3
+0,1
0,0
+0,1
2. минимальный термометр (ТМ – 2)
-32,0
-24,9
-9,9
+5,1
+30,1
-25,0
-10,0
+5,0
+30,0
+40,0
+0,2
+0,1
0,0
-0,1
-0,2
Задание 2. Построить график суточного хода температуры
воздуха по данным метеостанции
Таблица 6
Часы/
месяц
1
2
3
Январь
-5,0
-5,0
Июль
21,2
20,1
…
…
6
7
-5,0
-5,3
-5,4
-4,6
20,1
21,3
21,5
27,0
…
…
…
10
Часы/
месяц
15
Январь
-3,2
-4,2
-4,6
-4,9
Июль
30,2
29,4
26,2
22,6
18
…
20
23
По оси (х) дать время (месяц) , по оси (у) температуру воздуха.
Задание 3. Рассчитать сумму активных и эффективных температур
воздуха выше +10° (t 0 С)
Таблица 7
Дата
28.04
29.04
30.04
1.05
2.05
3.05
4.05
1.Средняя температура
воздуха (град)
4,1
8,6
13,1
15,8
17,6
17,3
21,2
2.Отклонения от
температуры +10°
3.Сумма отклонений
нарастающим итогом
4.Сумма активных
температур больше 10°
нарастающим итогом
5.Сумма эффективных
температур больше 10°
нарастающим итогом
-5,9
-1,4
-5,9
-7,3
-
-
13,1
28,9
3,1
8,9
3.1 найти отклонения средней температуры за каждый день от 10°
(4,1°-10°=-5,9°)
3.2. рассчитать сумму отклонений нарастающим итогом с учетом знака
отклонения
3.3. определить дату перехода температуры через +10°
3.4.
рассчитать сумму активных температур выше 10° за каждый день
и нарастающим итогом
3.5.
рассчитать сумму эффективных температур больше 10° за
каждый день и нарастающим итогом.
Задание 4. На карте Ставропольского края ( рис.1) провести
изотермы за третью декаду июня равные 18°,19°,20°,21°. Изотерма –это
линия, соединяющая точки с одинаковой температурой воздуха.
Задание 5. Построить график годового хода температур
воздуха по данным метеостанции
Таблица 8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Год
Средние
температуры
(град.)
Задание 6.
Измерение температуры почвы.
6.1. отсчитать температуру по срочному термометру, не снимая его с
поверхности почвы.
6.2. отсчитать показания максимального термометра (до
встряхивания).
6.3 встряхнуть максимальный термометр
6.4.отсчитать показания максимального термометра после
встряхивания
6.5. отсчитать показания мениска спирта минимального термометра
(спирт), не снимая его с поверхности почвы.
6.6. отсчитать показания правого конца штифта (штифт)
6.7. соединить штифт с мениском спирта
6.8.отсчитать последовательно температуру почвы по коленчатым
термометрам на глубинах 5, 10, 15, 20 см.
6.9. отсчитать температуру по термометру-щупу.
6.10. ввести поправки
Показания термометров
Таблица 9
Дата
Термометры
Показания термометров
Отсчет
Поправка
Исправление
величин
Срочный термометр
1.Максимальный
до встряхивания
после встряхивания
2.Минимальный
термометр
спирт
штифт
3. Коленчатые
термометры
5см
10см
15см
20см
4.Термометр – щуп
Поправки к термометрам
Таблица 10
От
До
Поправка
1. максимальный термометр (ТМ – 1)
-20,0
+5,0
+5,1
+30,0
+30,1
+50,3
2. минимальный термометр (ТМ – 2)
+0,1
0,0
+0,1
-32,0
-24,9
-9,9
+5,1
+30,1
+0,2
+0,1
0,0
-0,1
-0,2
-25,0
-10,0
+5,0
+30,0
+40,0
Задание 7. Изобразить графически суточный ход температуры на
поверхности почвы
Таблица 11
Дата
1,04
2,04
3,04
4,04
5,04
6,04
7,04
8,04
9,04
10,04
Максимальн
ая (t 0 С)
29,9
25,4
23,5
29,7
28,2
37,3
40,5
38,4
14,5
16,7
Минимальн
ая (t 0 С)
5,3
6,0
1,3
-4,1
3,3
-1,1
-1,0
3,0
0,0
-8,8
По оси (х) дать время (месяц) , по оси (у) температуру почвы.
1.
2.
3.
4.
5.
Вопросы по теме:
Как изменяется температура воздуха в течение суток, года?
Какие термометры используются для измерения температуры
воздуха?
Что такое активная и эффективная температуры?
От чего зависит температура воздуха?
Что такое изотерма?
4. ОСАДКИ И МЕТОДЫ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ
Образование облачности в пределах тропосферы оно связано
конденсацией водяного пара.
Процессы перехода молекул водяного пара в жидкое состояние
принято называть конденсацией. Конденсация начинается при
достижении воздухом состояния насыщения – относительной влажности
100%, а дефицита влажности – ноль.
Совокупность капель и кристаллов, которые уравновешиваются силами
трения воздушных масс и вертикальными составляющими вектора их
перемещения, образуют облака в атмосфере.
4.1 Международная классификация облаков.
Форма облаков достаточно разнообразна и во многом зависит от
физических процессов, происходящих в атмосфере.
Международная классификация включает 10 родов (форм) облачности.
В пределах основных родов можно выделить виды, разновидности и
разные дополнительные особенности облаков.
Чаще всего облачность характеризуется основными 10 ее формами:
перистые – Cirrus (Ci);
перисто-кучевые – Cirrocumulus (Cc);
перисто-слоистые – Cirrostratus (Cs);
высококучевые – Altocumulus (Ac);
высокослоистые – Altostratus (As);
слоисто-дождевые – Nimbostratus (Ns);
слоисто-кучевые – Stratocumulus (Sc);
слоистые – Stratus (St);
кучевые –Cumulus (Cu);
кучево-дождевые – Cumulonimbus (Cb)
Наглядным пособием для определения и изучения облачных форм,
видов и разновидностей, анализа их развития и распада служит «Атлас
облаков» с изображением таблиц (фотографий облаков).
Осадки – это основной источник влаги в почве, они играют важную
роль в жизни растений. Непосредственное воздействие осадков на
растения может быть положительным и отрицательным в зависимости от
степени их интенсивности и продолжительности.
Осадками называют воду, выпадающую в жидком или твердом
состоянии на поверхность земного шара и наземные предметы из облаков
или из воздуха, вследствие конденсации содержащегося в нем водяного
пара.
Осадки в зависимости от фазового состояния разделяются на: твердые
(снег, град, снежная крупа, гололед, иней), жидкие ( дождь), смешанные (
снег с дождем, мокрый снег).
Осадки
характеризуются
тремя
параметрами:
количеством,
интенсивностью и продолжительностью их выпадения.
Количество осадков измеряется толщиной слоя воды в мм,
который образовался бы на горизонтальной поверхности от выпавших
осадков при отсутствии просачивания в землю, стекания и испарения.
1 мм осадков = 10 т или м3 воды на 1 га.
Интенсивность осадков измеряют в миллиметрах в минуту
(мм/мин) или в час (мм/ч).
Продолжительность выпадения осадков измеряют в часах или
в минутах от начала до окончания их выпадения.
Осадки выпадающие их облаков делятся на 3 типа:
Обложные ( нижний ярус, слоистые облака).
Моросящие (нижний ярус, слоистые облака).
Ливневые ( кучевые облака вертикального развития).
4.2. Методы наблюдения за осадками
Наблюдения за осадками включают:
1. визуальные – вид осадков, их интенсивность, время начала и конца
выпадения
2. измерение количества осадков с помощью приборов – осадкомера и
дождемера Третьякова, полевого дождемера Давитая, плювиографа,
суммарного осадкомера, напочвенного осадкомера.
Приборы для измерения осадков.
Дождемер и осадкомер Третьякова. (стр.131 практикум
Виткевич).
На столбе высотой 2метра устанавливается осадкомерное ведро.
Поперечное сечение ведра 500см.кв., высота -40см. Внутри ведра
диафрагма воронкообразной формы ( служит для уменьшения испарения
воды из ведра). В стенке ведра впаяна небольшая трубочка, через
которую сливается вода (осадки) в измерительный стакан. Ведро
устанавливается в кольцевую оправу, наглухо закрепленную на столбе.
Вокруг оправы конусообразная защита. Она нужна чтобы уменьшить
влияние ветра.
Осадкомер Третьякова состоит из : осадкомерного ведра,
крышка на ведро, таган для установки ведра, планочная ветровая защита,
измерительный стакан. Ведро металлическое, высота 40см, площадь
сечения 200см.кв. Ветровая защита состоит из 16 трапециевидных
изогнутых планок, которые крепятся на 2 кольца (нижнее и верхнее).
Цена деления осадкомерного стакана 0.1мм.
Осадкомер устанавливается на метеорологической площадке на
деревянном столбе. Приемная его поверхность должна находится на
высоте 2 метра от поверхности почвы. К нему прикрепляется
металлическая лесенка. Измерения проводятся два раза в сутки ( 8час.
Утра и 18час. Вечера), или по мере надобности. Если количество осадков
меньше одного деления стакана, то сумма осадков равна 0мм. Если
осадков более 100мм (100 делений стакана), то измерение проводится по
частям. Твердые осадки растапливаются.
Полевой дождемер Давитая.
Это цилиндрический стеклянный стакан с расширением в
верхней части и плоским основанием. Приемная площадь дождемера
30см.кв., высота -34см. Цена деления -1мм. Рассчитан на измерение 6065мм осадков. Для уменьшения испарения воды в стакан вставляется
небольшая стеклянная воронка. Измеряют им количество осадков на
сельхозяйственных полях, где ведутся инструментальные наблюдения за
влажностью почвы, если этот участок находится на расстоянии более 2км
от метеорологической площадки.
Дождемер напочвенный (стр.134 практикум Виткевич).
устанавливается в углублении в земле так, чтобы его приемное
отверстие находилось на уровне земли, где скорость ветра близка к нулю и
не отклоняет капельки дождя или снежинки.
Осадкомер суммарный – применяется для наблюдений в
трудно доступных местах, когда нужна информация об осадках за
длительный период времени ( месяц, сезон). Состоит из 2-х частей верхняя съемная (приемная часть) и нижняя - конусообразный закрытый
сосуд. К приемной части крепится планочная ветровая защита.(стр.132
практикум Виткевич)
Плювиограф П-2.(стр.140 практикум Виткевич) служит для
непрерывной регистрации количества осадков, их интенсивности и
времени выпадения. Это самописец, регистрирует только жидкие осадки.
Интенсивность осадков вычисляется в мм/мин. с точностью -+ 0.1мм.
Измерение большого количества осадков обеспечивается специальным
устройством плювиографа, позволяющим на одной ленте непрерывно
регистрировать выпадающие в течение суток осадки последовательно по
частям, по порциям в 10мм.
Устройство: прибор смонтирован в металлическом кожухе
цилиндрической формы с открывающейся дверцей. Приемник осадков –
сосуд плошадью 500кв.см. Дно конусообразное, переходит в отверстие
для стока воды. Осадки по трубке стекают в сосуд, внутри которого есть
поплавок с вертикальным стержнем. К стержню прикреплено
горизонтальное перо, которое на ленте барабана чертит линию – график
изменения количества осадков или плювиограмму. (стр. 141 практикум
Виткевич). В сосуд с поплавком входит одно колено сифонной трубки.
Внизу стоит контрольный сосуд.
При отсутствии осадков чертится горизонтальная линия. При
выпадении осадков вода стекая в сосуд поднимает поплавок и перо
чертит
наклонную линию. Крутизна последней указывает на
интенсивность дождя. Одновременно наполняется водой и правое колено
сифонной трубки. И когда вода дойдет до верхнего изгиба трубки и
заполнит его, начинает действовать сифон- вода выливается к
контрольный сосуд, а перо вместе с поплавком падает вниз и чертит на
ленте вертикальную линию. Падение происходит до тех пор, пока вода из
сосуда не выльется до нижнего края сифонной трубки.
Угол наклона линии на графике дает оценку интенсивности
выпадения осадков. Обработка ленты проводится путем подсчета делений,
на которое поднялось перо плювиографа. Устанавливается прибор на
метеорологический площадке.
Задание:
Задание 1. Построить график (гистограмму) изменения декадных сумм
осадков по данным метеостанции
Таблица 12
Месяц
Декада
1
2
3
Месяц
Декада
1
2
Январь
Август
Февраль
Сентябрь
Март
Октябрь
Апрель
Ноябрь
Май
Июнь
Декабрь
Июль
Год
3
По оси (х) – месяц (декада), по оси (у) – сумма осадков (мм).
Задание 2. Интенсивность осадков – это количество выпавших
осадков (мм) за 1 мин.
Рассчитывается по формуле:
N=r/t
где: N – интенсивность осадков
r – слой осадков (сумма выпавших осадков)
t –время выпадения осадков.
Решить задачи:
2.1 За ….. мин. на территории Ставрополя выпало ….. мм осадков.
Определить интенсивность осадков.
2.2 В результате сильного ливня количество выпавших осадков за
….. мин составило …… мм. Сколько воды (в тоннах) выпало за 1
мин на площадь 1 га?
2.3 В течение …… мин на поверхность земли выпало …… мм,
…... мм осадков. Сколько воды в тоннах выпало на площадь 1 га?
Задание 3.
По данным многолетних наблюдений вычислите
к какому сроку, накопится сумма осадков 100, 250 мм.
Таблица 13
Январь
Июль
Август
Задание 4.
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
год
В таблице 14
даны средние многолетние суммы
месячных осадков. Выразить фактически выпавшие осадки в 1980
году в
% от средне многолетней суммы месячных осадков
(фактические осадки делятся на
средние многолетние суммы
месячных осадков. и умножаются на 100 %) и заполнить таблицу.
1980 г.
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Сумма
осадков в
мм
Сумма
осадков
(в%) к
средние
многолетни
е суммы
месячных
осадков.
7,4
5,7
10,0
157,2
63,8
33,5
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Таблица 14
1980 год
Сумма
осадков в
мм
Сумма
осадков в %
к средние
многолетни
е суммы
месячных
осадков.
7,4
5,7
10,0
157,2
63,8
33,5
1980 год
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
Сумма
осадков в
мм
Сумма
осадков в %
к средние
многолетни
е суммы
месячных
осадков.
8,2
51,8
41,8
55,0
70,2
24,4
Вопросы по теме:
1. Дайте определение осадков, назовите их фазовые состояния.
2. В каких единицах измеряются осадки?
3. Как рассчитать интенсивность осадков?
4. Назовите приборы для измерения количества осадков.
5. Как по графику плювиографа определить интенсивность осадков?
6. Объясните разницу в ветровой защите осадкомера и дождемера
Третьякова.
7. Дайте классификацию облачных систем.
5. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА АТМОСФЕРЫ.
Водяной пар является неустойчивой составной частью атмосферы
– содержание его сильно меняется в зависимости от физикогеографических условий местности, времени года, циркуляционных
особенностей атмосферы, состояния поверхности почвы.
Под влажностью воздуха подразумевают содержание водяных
паров в воздухе.
Влажность воздуха имеет большое практическое значение в
сельском хозяйстве, так как обуславливает интенсивность испарения с
поверхности почвы и транспирации с поверхности растений. Данные по
влажности воздуха необходимы при изучении условий испарения, для
характеристики засух и суховеев, регулирования температуры и
влажности в закрытых помещениях.
5.1
Характеристики влажности воздуха:
1. Абсолютная влажность воздуха, г/м3, а – масса водяного
пара в единице объема воздуха.
2. Парциальное давлении водяного пара, гПа, е- фактическое
давление, которое имел бы водяной пар, находясь в смеси газов
атмосферы.
3. Парциальное давление насыщенного водяного пара, гПа, Е
– парциальное давление водяного пара, максимально возможное при
данной температуре.
4. f – относительная влажность воздуха – это отношение
фактического парциального давления водяного пара при данной
температуре воздуха к давлению насыщенного водяного пара, т.е.
максимально возможному для данной температуры и выраженного в
процентах.
f = е/Е* 100%
5. Дефицит влажности или недостаток насыщения d -( мм,
Мб).
d = E – e – это разность между давлением насыщенного водяного
пара при данной температуре и фактическим парциальным давлением.
Максимальные значения отмечаются летом, минимальные – зимой.
6. Точка росы – td – это температура, при которой водяной пар,
находящийся в воздухе, достигает состояния насыщения при неизменном
давлении. Точка росы определяется по таблице максимальной упругости
водяного пара.
5.2. Методы измерения влажности почвы:
1. Психрометрический
2. Гигрометрический или сорбционный
1. Психрометрический метод основан на определении разности
показаний двух термометров. Резервуар одного из них смочен водой – это
станционный и аспирационный психрометры. ( Практикум Виткевич, стр.
107).
1.1. Станционный психрометр – это два психрометрических
термометра, установленных на штативе + стакан с дистиллированной
водой. Резервуар правого термометра обвязывается кусочком батиста,
конец погружается в воду. Стакан накрывается крышкой с прорезью для
батиста.
Измерения: отсчет температуры с точностью до 0.1. Зимой при
морозах батист обрезают вплотную под резервуар, убирают стакан. За
30минут до наблюдений приносят стакан с комнатной водой, опускают
резервуар термометра, держат до тех пор, пока температура на термометре
не повысится на 2-3 градуса, т. е. батист оттаял. Далее стаканчик
убирается, снимается вода
и через 30 минут производится отсчет.
Вычисление характеристик влажности воздуха производится по
психрометрическим таблицам.
1.2. Аспирационный психрометр (стр.109 практикум Виткевич).
Физический принцип действия такой же, как и у станционного, но в нем
есть аспирационное устройство (вентилятор), обеспечивающее протяжку
вохдуха у резервуаров термометров с постоянной скоростью 2 м/сек. Это
исключает влияние скорости ветра на показания термометров.
Строение прибора: два термометра помещены в один футляр, вентилятор
постоянно просасывает воздух около резервуаров сухого и смоченного
термометров.
Прибор с помощью крюка – подвеса устанавливается в будке или
на специальной стойке на высоте 2 метра. Смачивают батист с помощью
груши дистиллированной водой, заводят механизм аспиратора ключом,
производят отсчеты по сухому и смоченному термометрам. Далее по
психрометрическим таблицам находят все характеристики влажности
воздуха. Хранится прибор в футляре.
2. Сорбционный метод – основан на использовании
гигроскопических тел, состояние которых определенным образом зависит
от количества сорбированной воды, находящейся в состоянии равновесия
с влажностью окружающего воздуха. Приборы, основанные на этом
методе:
Волосной гигрометр – состоит из рамки, на которой укреплена
шкальная пластинка. Обезжиренный волос верхним концом закреплен с
помощью клина и клея в отверстие винта, а нижний его конец связан со
стрелкой. При увеличении относительной влажности воздуха волос
удлиняется и стрелка под действием грузика перемещается вправо или
влево. Прибор устанавливается в психрометрической будке на штативе
между сухим и смоченным термометрами. Отсчеты делаются до целых.
Пленочный гигрометр – имеет в качестве приемника влажности
мембрану из гигроскопической животной пленки, натянутой на
металлическое кольцо. Изменение этой мембраны передаются стрелке,
значения снимаются по шкале.
Электрический гигрометр – его чувствительный элемент –
полупроводниковый
датчик
диаметром
0.5мм.
Электрическое
сопротивление этого датчика является функцией относительной
влажности воздуха. Применяется в основном при лабораторных
исследованиях.
Гигрограф (стр 123 практикум Виткевич). –используется для
непрерывной регистрации изменений влажности воздуха. Гигрограф
бывает двух видов – волосной и пленочный, суточный или недельный. На
МС наблюдения проводятся по волосному гигрографу. Вне корпуса
прибора находится кронштейн с пучком обезжиренных волос и защищен
ограждением. Под крышкой находится барабан, на котором укрепляется
лента. На ней стрелка, скрепленная с пучком волос рисует график –
гигрограмму (стр. 124 практикум Виткевич). При увеличении влажности
воздуха пучок волос удлиняется – стрелка идет вверх, при уменьшении
влажности – стрелка перемещается вниз. Обработка ленты заключается в
снятии показаний значений влажности воздуха и строится совместный
график с данными показаний психрометра график.
Определение точки росы производится с помощью гигрометра
точки росы. Его действие основано на принципе установления
динамического равновесия между конденсатом в виде капель воды или
кристаллов льда, сконденсировавшихся на поверхности твердого тела,
температура которого равна точке росы окружающего воздуха и парами
воды воздуха.
Практически этот метод осуществляется путем охлаждения
твердого телам до точки росы окружающего воздуха и измерения при
этом температуры тела.
Конденсационный гигрометр (стр.119 практикум Виткевич) это прозрачная пластмассовая коробка, в переднюю стенку в круглое
отверстие вставлен тонкий отполированный металлический кружок.
Сверху в коробку заливается легко испаряемая жидкость – эфир. По
центру устанавливается термометр. Внутрь коробки с помощью груши
нагнетается воздух, эфир испаряется, металлический кружок охлаждается.
При некоторой температуре на кружке с наружной стороны начинают
конденсироваться водяные пары. Поверхность кружка покрывается
мелкими капельками воды – росой, т.е. это момент, когда водяной пар в
атмосфере является насыщенным и начинает конденсироваться. В этот
момент нужно снять показания термометра.
Точку росы измеряют так же: электрическим гигрометром с
применением
электрического
гидролиза
или
с
применением
полупроводниковых термоэлементов.
Задания:
Задание1. Произвести наблюдения по станционному психрометру:
1. сменить батист на резервуаре смоченного термометра, сменить
дистиллированную воду в стаканчике.
2. отсчитать показания сухого термометра с точностью до 0,1°.
3. отсчитать показания смоченного термометра.
4. записать отчеты в таблицу и ввести поправки (табл. 15).
Показания станционного психрометра
Таблица 15
Отсчет
Поправка
Исправленная
величина
1. Сухой термометр
(о С)
2. Смоченный термометр
(о С)
3. Упругость водяного пара (е)
мб.
4. Относительная влажность (f)
%
5. Недостаток насыщения (d)
мб.
6. Точка росы td
(о С)
Психрометрический термометр (сухой)
От
до
Поправка
-6,8
-1,5
-0,1
-1,4
+40,0
0,0
Психрометрический термометр (смоченный)
От
до
Поправка
-9,9
+15,0
0,0
+15,1
+40,0
+0,1
Задание 2.
Работа с психометрическими таблицами
1.
По данным, определенным в первом задании с помощью
психометрических таблиц найти характеристики влажности воздуха и
записать в табл. 1 (пункты 3-7).
Найти в таблицах колонку соответствующей величине сухого и
смоченного термометров, на их пересечении сделать выборку
характеристик влажности воздуха.
Задание 3. Рассчитать удельную влажность
Ставропольской возвышенности по данным табл. 17.
воздуха
на
Пользуясь формулами:
q = 622*е / р
р – атмосферное давление = 723 мм.рт.ст.
Удельная влажность воздуха
Таблица 17.
Месяц
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1. упругость
водяного пара
(е) мм.рт.ст.
2. удельная
влажность
Задание 4. Построить график изменения относительной влажности
воздуха за год по данным ежемесячных наблюдений
метеостанции
Таблица 18.
Месяц
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Относительная
влажность (%)
Месяц
Относительная
влажность (%)
По оси (х) располагается время (месяцы);
По оси (у) – значения относительной влажности.
Вопросы по теме:
1. Дайте основные характеристики влажности воздуха.
2. В чем заключается психрометрический метод определения влажности
воздуха?
3.Особенности гидрометрического (сорбционного) метода определения
влажности воздуха.
4. Назовите приборы для определения влажности воздуха.
5. Как определить температуру точки росы с помощью конденсационного
гигрометра?
6. ОБЩАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ АТМОСФЕРЫ
На поверхности земли выделяют три пояса с преобладанием низкого
и четыре пояса с преобладанием высокого давления (рис.1).
Пояса атмосферного давления образуются в результате
неравномерного распределения солнечного тепла на земной поверхности,
а также влияния отклоняющей силы вращения Земли вокруг своей оси.
Воздух перемещается не только в горизонтальном, но и в вертикальном
направлении. Сильно нагретый воздух близ экватора расширяется,
становится легче и поэтому поднимается, то есть происходит восходящее
движение воздуха. В связи с этим у поверхности земли близ экватора
образуется низкое давление. У полюсов из-за низких температур воздух
охлаждается, становится более тяжелым и опускается, то есть происходит
нисходящее движение воздуха. Поэтому давление у поверхности земли
близ полюсов высокое.
Рис. 1
6.1
Схема общей циркуляции атмосферы
Барическое поле и барическая система
Под барическим полем в метеорологии понимают скалярное поле
распределения атмосферного давления в пространстве. На синоптических
картах его представляют либо изобарами (линии одинакового давления)
для различных высот над поверхностью земли, либо изогипсами
определенных изобарических поверхностей. Обычно различают барические системы с замкнутыми и с незамкнутыми изобарами. (рис 2)
Рис. 2
Изобары на уровне моря в различных типах барических систем:
а) циклон; б) антициклон; в) ложбина; г) гребень; д) седловина
Вектор, направленный перпендикулярно изобарам в сторону низкого
давления, в метеорологии называют горизонтальным барическим
градиентом. Его значение определяют отношением значения понижения
давления к единице горизонтального расстояния в направлении самого
вектора.
Циклоны и антициклоны.
Циклон- это атмосферное возмущение с пониженным давлением
воздуха (минимальное значение в центре) и циркуляцией его вокруг
центра против часовой стрелки, а в южном полушарии — по часовой
стрелке. (рис. 3).
На синоптических картах циклон представлен замкнутыми изобарами (линии с одинаковым давлением) с понижением давления,
характеризующего изобары, к центру циклона.
Рис. 3
Циклон (изобары и линии тока)
а) северное полушарие; б) южное полушарие
Погода в циклоне зависит от места расположения рассматриваемого
пункта по отношению к центру циклона. Во многом она определяется
значением горизонтального и вертикального барических градиентов. В
соответствии с направлением передвижения воздушных масс (в северном
полушарии — против часовой стрелки и к центру циклона) северный и
северо-западный сектора циклона всегда, а западный и северо-восточный
практически всегда состоят из холодных воздушных масс, отличающихся
от других секторов циклона низкими температурами воздуха.
Большинство циклонов имеют области выпадающих осадков,
которые почти всегда занимают его центральную часть и территории
вдоль проходящих атмосферных фронтов. В тыловой части циклона, на
территориях, где прошли осадки, можно наблюдать туманы. Другие
погодные явления, в том числе опасные (грозы, шквалы и т. п.), возможны
в зонах прохождения атмосферных фронтов.
Антициклон – это область повышенного давления с циркуляцией
воздуха вокруг центра по часовой стрелке в северном полушарии и против
часовой стрелки в южном полушарии в соответствии с действием силы
Кориолиса. На синоптических картах антициклон представлен
замкнутыми изобарами (линии с одинаковым давлением) с понижением
давления от центра циклона (рис. 4). В приземном слое трения угол
отклонения ветра от горизонтального градиента давления меньше прямого
и линии тока воздуха отклоняются от центра. Вертикальный разрез
антициклона показан в виде изобарических поверхностей.
Рис. 4
Антициклон (изобары и линии тока)
а) серенное полушарие; б) южное полушарие
В центре антициклона преобладает нисходящее течение воздуха с
вертикальной составляющей порядка десятков — сотен метров в сутки. С
оседанием воздуха и адиабатическим его нагреванием связаны
постепенное повышение температуры и ясная или малооблачная погода.
Суточная амплитуда температуры у поверхности земли в
антициклоне достаточно велика, так как при постоянно безоблачном небе
земная поверхность днем интенсивно нагревается под воздействием
солнечной радиации, а ночью охлаждается из-за радиационного излучения
Земли. Поэтому нередко в условиях антициклона наблюдают ночные
заморозки на почве.
Скорость ветра определяется частотой изобар, при этом особо следует
заметить, что при одинаковом горизонтальном барическом градиенте в
антициклоне и циклоне она будет больше в антициклоне, так как
центробежная сила в этом случае совпадает с направлением барического
градиента. Однако в циклоне, как правило, наблюдаются гораздо большие
горизонтальные барические градиенты, а потому и скорость ветра в них
больше.
7. ВЕТЕР И МЕТОДЫ ЕГО ИЗУЧЕНИЯ
Ветром называют горизонтальное перемещение воздуха
относительно земной поверхности.
Ветер способствует обмену массами воздуха, поддерживая
постоянство газового состава атмосферы. Отрицательное действие ветра –
усиление непродуктивного испарения с поверхности почвы, способствует
проявлению почвенной засухи, ветровой эрозии почв, усиление
повреждений растений во время суховеев. Скорость ветра и его
направление необходимо учитывать при внесении удобрений, при
проведении химических обработок от вредителей, особенно если они
проводятся с самолетов или вертолетов. Направление господствующих
ветров необходимо знать пори закладке лесополос, посева кулисных
растений, при выпасе скота на отгонных пастбищах, при строительстве
заводов, фабрик. Ветер характеризуется направлением, скоростью и
порывистостью.
Скоростью ветра называют горизонтальную составляющую
скорости перемещения воздуха относительно неподвижной точки земной
поверхности. Скорость ветра является вектором и характеризуется
числовыми значениями и направлением. Единица измерения скорости
м/сек, км/час.
Направление ветра - часть горизонта, откуда дует ветер.
Направление ветра обычно определяют по восьми румбам горизонта
(странам света) или в градусах, начиная от северного румба по часовой
стрелке.
Ветровые коридоры - это вытянутые понижения и
прилегающие склоны, продуваемые ветром, в которых при определенных
направлениях ветра происходит усиление его скорости и формирование
пылевато-воздушных потоков. В ветровом коридоре скорость ветра
усиливается в 1,5-2,5 раза в сравнении с окружающими ровными
поднятиями.
В Ставропольском крае выделяют следующие ветровые
коридоры:
1. Армавирский – Армавир-Невинномысск, по течению Кубани
2.Черкесский–Пятигорск-Суворовская-Кубанское
водохранилище
3.Невинномысский (Правокубанский) – от Воровсколесской к
Невинномысску
4.На западной части Ставропольской возвышенности –
Сенгилеевский, Новомарьевский, Рождественский, Темнолесский
5. На северной части Ставропольской возвышенности –
Дубовский.
7.1 Приборы для измерения скорости и направления ветра.
Приборы, служащие для измерения скорости ветра, называются
анемометрами (анемометр ручной чашечный). Приборы для измерения
скорости и направления ветра называются анеморумбометрами (флюгер
Вильда). Приборы, регистрирующие
скорость и направление ветра
называются анемографами – самописец ветра М-63.
Первый простейший прибор – приспособление для определения
направления ветра - ветровой конус – это матерчатый конической формы
рукав, широким концом натянут на металлическое кольцо.
Суточный ход скорости ветра зависит в первую очередь от
температуры воздуха. Максимальные величины отмечаются в дневное
время, после полудня, минимальные – перед восходом солнца. Суточные
колебания скорости более резко выражены в теплый период и меньше
зимой.
Флюгер станционный (флюгер Вильда) стр. 178 Практикум
Виткевич.
Устройство: 1 железная трубка одета на вертикальную ось и
может на ней свободно вращаться 2. на нижнем конце оси неподвижно
закреплены 8 указателей румбов, к одному прикреплена буква С (север) 3.
второй узел - чуть выше закреплена флюгарка с противовесом, она
состоит из 2 металлических пластинок, скрепленных под углом 20гр.
Такая форма делает ее на ветру более устойчивой. 4. третий узел – на
верхнюю часть трубки прикреплена горизонтальная планка к одному
концу которой прикреплена дуга со штифтами (8 штук), на другом концепротивовес. Вдоль планки прикреплена доска. Она может поворачиваться
вместе с осью и отклоняться от вертикального положения в сторону
хвоста флюгарки. Легкая доска – весом до 200 грамм, измеряет скорость
ветра до 20 м/сек, тяжелая доска- 400 грамм – до 40 м/сек.
Устанавливают флюгер на мачте высотой 10-12 м, чтобы
воздушный поток не экранировался окружающими предметами и не
искажался ими.
Наблюдения: наблюдатель должен стать около столба под
указателем направления ветра и в течение 2 минут следить за положением
флюгарки – она указывает, откуда дует ветер. Затем в течение 2 минут
следить за положением отклонения доски по штифтам, затем по
градуировочной таблице перевести значения в м/сек. Например, номер
штифта от 1 до 2 – скорость ветра- 3 м/сек., штифт №2- скорость –4 м/сек.
(см стр. 179 Практикум Виткевич).
Номера штифтов считаются снизу вверх от 0 до 7. Для
наблюдений ночью на столбе укрепляется электрическая лампочка. Если
отсутствуют приборы, то можно о скорости ветра судить по следующей
условной шкале БОФОРТА (см. стр. 180 Практикум Виткевич).
Анемометр ручной чашечный (стр. 173 Практикум Виткевич).
Служит для измерения скорости ветра. Устройство: к верхнему
концу оси прикреплена проволочная крестовина, на ней закреплена
чашечная вертушка. Вогнутые части всех чашек направлены в одну
сторону, выпуклые – в другую. Давление ветра на вогнутую поверхность
больше, чем на хорошо обтекаемую выпуклую поверхность
полусферической чашки.
Сила давления ветра на чашку 2 стремится повернуть всю
вертушку вокруг оси по часовой стрелке, она больше силы давления на
выпуклую поверхность чашки 4, которая стремится повернуть вертушку
против часовой стрелки. В результате этого
вертушка будет
поворачиваться по часовой стрелке. Круговые движения чашечной
вертушки передаются зубчатым колесикам счетчика оборотов.
Стрелки на циферблате показывают число оборотов от 0 до
100- это большая стрелка. Малые стрелки показывают целые сотни и
тысячи оборотов. Сбоку есть арретир в виде колечка, которое служит для
включения и выключения счетчика оборотов. Снятые показания числа
делений по шкале по таблице поверочного свидетельства переводим в
м/сек. (стр. 175 Практикум Виткевич).
Пределы измерения скорости ветра анемометром – 1-20 м/сек.
Дистанционные приборы:
1.
Анеморумбометр м-47. состоит из датчика скорости ветра (это
флюгарка и воздушный винт с лопастями) и измерительный пульт. В
качестве преобразователя кругового движения лопастей применяется
переменный ток.
2.
Анеморумбометр – м-63м (1) – измеряет мгновенную , среднюю и
максимальную скорость плюс направление ветра. Состоит из датчика,
измерительного пульта и блока питания. Датчик – четырехлопастный винт
плюс флюгарка. Блок питания – аккумуляторная батарея.
Задание к занятию
Задание 1. Провести наблюдения с помощью ручного анемометра
чашечного.
1. Извлечь прибор из футляра, установить его на стойку или
держать в руках на открытом воздухе.
2. 2.При отключенном счетчике анемометра отсчитать
начальное показание.
3. 3.Включить счетчик, выждать две минуты, выключить
счетчик, отсчитать показания. Наблюдения провести два раза.
4. 4.С помощью переводной таблицы перевести число оборотов
счетчика в м/сек.
5. Рассчитать среднюю скорость ветра из двух измерений,
записать в тетрадь.
Задание 2.
Выйти из помещения и с помощью шкалы Бофорта
определить скорость ветра, записать в тетрадь
Характеристика
Скорость ветра м/сек
Роза ветров
Роза ветров - графическое изображение направления ветра за
месяц, сезон или год.
В каждой точке пространства скорость и направление ветра
быстро изменяются. Такое движение воздуха называют порывистостью
ветра.
За направление ветра принимают то направление, откуда он дует.
Направление измеряют в румбах. Порывистость характеризуется
скачкообразными усилениями ветра, создаваемыми небольшими вихрями;
она возрастает с увеличением скорости ветра. Порывистость — это
наибольшее значение скорости ветра.
Для наглядного представления режима ветра в данном месте
строят розу ветров по многолетним наблюдениям за скоростью и
направлением ветра.
Задание 3. Построить «розу ветров» по данным метеостанции
_________________за _________________ (многолетние данные).
Таблица 20
Месяц
С
СВ
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
З
СЗ
Штиль
Для построения «розы ветров» из одной точки по направлению
основных восьми румбов откладывают отрезки, соответствующие
повторяемости направлений ветра (%) данного румба в выбранном
масштабе. Полученные точки соединяют прямыми линиями. В центре
«розы ветров» показывают число штилей: число выражающее
повторяемость штилей делится на 8, полученное значение будет радиус
окружности, проведенной в центре системы координат.
Вопросы по теме:
1. Что определяет суточный и годовой ход скорости ветра?
2. Дайте определение направлению и скорости ветра.
3. Как называются проборы, определяющие 1. Скорость ветра
2.Скорость и направление ветра.
4. Какие ветровые коридоры Вы знаете на Ставрополье?
5. Какой день считается днем с сильным ветром?
6. Назовите приборы для определения скорости и направления
ветра?
7. Что выражает «роза ветров»?
8. ПРОГНОЗЫ
Предсказание погоды — сфера деятельности синоптической
метеорологии.
В синоптической метеорологии укоренились следующие прогнозы
погоды, основанные на периоде заблаговременности предсказаний:
долгосрочный, краткосрочный прогнозы и штормовое предупреждение.
Долгосрочный прогноз — прогноз погоды на срок от 3 сут и более. При
этом различают долгосрочный прогноз малой заблаговременности — на
несколько суток, неделю и прогноз большой заблаговременности — на
месяц, сезон, год. Предсказание погодных явлений на срок более 1 года
следует классифицировать уже как климатические предсказания.
Краткосрочным прогнозом считают прогноз погоды сроком до 3 сут.
Штормовое предупреждение — предсказание опасного метеорологического явления с заблаговременностью от 1 до 24 ч.
8.1 Синоптические карты погоды
Синоптическая карта погоды по сути — это географическая карта,
на которую цифрами и символами нанесены результаты наблюдений на
сети метеорологических станций в определенные моменты времени. Такие
карты повсеместно регулярно составляют синоптики по нескольку раз в
сутки. Их анализ является основой для краткосрочных прогнозов погоды.
Рис. 5.
Приземная синоптическая карта
Для представления территориального распределения основных
метеорологических явлений в мировой практике принято несколько раз за
сутки составлять синоптическую карту, по которой можно более
объективно оценить синоптическую ситуацию в ближайшие прошедшие
часы наблюдений за погодой и более верно дать краткосрочный прогноз
погоды для конкретной территории. Наряду с комплексом снимков и
данных, получаемых со спутников, это обязательный инструмент
синоптиков. На синоптическую карту наносят данные наблюдений,
полученных с большого числа метеостанций и кораблей. Такие карты
обрабатывают в специальных метеорологических центрах, и они содержат
первичный анализ барических систем и расположения фронтальных
разделов. Для конкретных небольших регионов составляют региональные
синоптические карты, которые содержат данные наблюдений не только с
метеостанций, входящих в систему ВМО, но и местных метеостанций,
позволяющих более детально учесть специфические местные условия
формирования погоды.
Синоптическую карту составляют, нанося условные знаки,
обозначающие метеорологические характеристики, вокруг географических пунктов, имеющих метеостанции. Все данные наносят в
определенном порядке, называемом схемой наноски. Пример наноски по
сокращенному варианту международного кода показан на рисунке 9.2.
При необходимости схема может быть более или менее подробной.
Обработка метеорологических данных, нанесенных таким образом на
карту, в первую очередь предусматривает проведение изобар (линии с
одинаковым давлением). Только после их проведения можно установить
области с повышенным (антициклоны) и пониженным (циклоны)
давлением, а также другие барические системы. Очень важно выделить на
карте зоны с понижающимся и повышающимся давлением, что можно
сделать на основе анализа величины и характеристики барической
тенденции, информация о которой расположена на схеме наноски справа
от пункта метеорологических наблюдений. Далее, после выделения зон с
характерными осадками (обычно с помощью соответствующей штриховки), анализа характеристик облачности и ветра можно достаточно
объективно провести на карте соответствующие фронтальные разделы
воздушных масс. Их обычно изображают особыми линиями: холодный
фронт — линией с треугольниками, обращенными в сторону перемещения
фронта; теплый фронт —линией, на которой полукружки направлены
также в стороны его движения; на линии фронта окклюзии треугольники и
кружки чередуются. На карте также выделяют пункты и зоны с опасными
явлениями, такими, как грозы или туман, заморозки и т. п.
Анализируя синоптические карты, составленные за смежные сроки
метеорологических наблюдений, например с разницей во времени 3 ч,
можно достаточно объективно оценить скорость и направление
перемещения основных барических систем и фронтальных разделов.
Такой анализ существенно уточняет краткосрочный прогноз погоды в
конкретных регионах.
В современных условиях для большинства регионов синоптические
карты составляют, анализируют и передают в обработанном виде из
гидрометеорологических центров посредством факсимильной передачи.
8.2 Агрометеорологические прогнозы
При разработке методов агрометпрогнозов основное внимание
уделяется выбору наиболее значимых и лимитирующих факторов из всего
комплекса условий. Наиболее значимы те, которые изменяются медленно
и во многом определяют будущие условия формирования урожая
сельхозкультур. Они называются инерционными факторами. К ним
относятся: запасы влаги в метровом слое почвы, состояние растений,
густота, площадь листовой поверхности, высота растений, число колосков
в колосе зерновых колосовых культур и т. д.
Для выбора агрометеорологических факторов, оказывающих
наибольшее влияние на прогнозируемую переменную используется
корреляционный и регрессионный анализ с применением ЭВМ.
Таким образом, основа методов
агрометеорологических
прогнозов – многофакторные зависимости прогнозируемой переменной от
значений предикторов на дату составления прогнозов. Оправдываемость
агрометпрогнозов достаточно велика – 80-95, и около 100%.
Основные виды агрометеорологических прогнозов :
- сроков сева сельхозкультур
- условий перезимовки и состояния на момент возобновления вегетации
озимых культур
- запасов влаги в почве на начало весны
- прогнозы урожайности
- сроков созревания культур
- условий уборки
Содержание прогноза:
- оценка исходного положения
- вероятностное развитие дальнейших агрометусловий
- оценка предполагаемой погоды
- установление связи ожидаемых условий и требований сельхозкультур
- вывод и рекомендации по агротехническим мероприятиям.
При прогнозировании запасов продуктивной влаги в почве к
началу весны, наиболее значимые факторы это: осенние запасы влаги в
почве, количество осадков за зимний период или запасы воды в снеге.
В фенологических прогнозах (когда прогнозируются даты
наступления определенных фаз развития растений) используются данные
по температуре воздуха за межфазные периоды, суммы активных и
эффективных температур.
При прогнозировании величины урожая например озимой
пшеницы определяющее значение имеют число стеблей весной в период
роста стебля и колошения, запасы влаги в слое почвы 0-100см на фазу
выход в трубку и колошение, высота на колошение, температура воздуха ,
осадки, испарение, число колосков в колосе.
8.3
Предсказание заморозков
Заморозком называется понижение температуры воздуха или
поверхности почвы (травостоя) до 0°С и ниже на фоне положительных
средних суточных температур воздуха.
Они в зависимости от времени наступления и интенсивности
могут частично или существенно повредить сельскохозяйственные
культуры, полностью их уничтожить или снизить урожай.
Информация об интенсивности заморозков, сроках их
прекращения весной и возникновения осенью широко используются для
оценки заморозкоопасности территорий, размещения теплолюбивых
культур, установления сроков посева и уборки сельскохозяйственных
культур, выбора способов защиты от этого явления. Наиболее опасны
поздние весенние заморозки и ранние осенние заморозки, совпадающие с
периодом активной вегетации растений и ограничивающие использование
агроклиматических
ресурсов
вегетационного
периода
в
сельскохозяйственном производстве.
По интенсивности заморозки делятся на слабые, средние и
сильные. Слабыми заморозками принято считать заморозки при которых
t ° воздуха не опускается ниже –2°, при средних заморозках t ° воздуха
колеблется от-2° до-5°. Сильные заморозки при t ° воздуха от –5° и ниже.
По времени возникновения заморозки бывают весенние, летние (но не на
Ставрополье) и осенние. По длительности действия они делятся на
продолжительные (более 12 часов), средней продолжительности (5-12
часов), и кратковременные (до 5 часов).
На территории Ставропольского края обычно последние
заморозки на равнинной части территории заканчиваются в середине
апреля, а первые начинаются в середине октября. Шпаковский район это 4
- 5 агроклиматический район. Продолжительность безморозного периода
составляет 180-195 дней. Последний заморозок весной на территории г.
Ставрополя интенсивностью 0° в воздухе отмечается 6-12.04, на почве 20-26.04, интенсивностью –2° в воздухе –26,03-1,04, на почве –26.031.04. Дата первого заморозка осенью: Ставрополь интенсивность 0°,
воздух - 26.10-4.11, почва - 15-24.10, интенсивностью –2° в воздухе 615.11, на почве - 15-24.10.
Интенсивность заморозков измеряется в зависимости от
местонахождения.
Таблица 21
Местоположение
Вершины склонов
Долины в холмистой местности
Долины в горах
Котлованы
Города
Изменение интенсивности
заморозков
От
до
+2
-1,5
-4
-2
-5
-4
-6
-2
-3
Форма рельефа, ориентация склонов и подстилающая
поверхность, наличие водоемов обуславливают изменения сроков
прекращения и
появления заморозков. Как указывает климатолог
Гольцберг, эти изменения могут достигать 20-30 дней. Широкие долины,
бугры, южные и восточные склоны всегда теплее других форм рельефа.
Наиболее морозоопасными являются различные понижения, котлованы.
Заморозки в крае отмечались 6.04.1999 года, t min в воздухе = 4,-6°С, 6-9.05.1999 года, t min = -0,-4 °С, ; 3-5.04.2004 года t min воздуха
= -4-7°С, а в западных районах края до –7…-11°.
Общий ущерб составил 1245 млн. руб. повреждены сады на
площади 3400 га, виноградники –2,5 тысячи га, 21.05.2005 года t min в
воздухе = -0,8°С , на поверхности почвы до –1°, повреждены посевы
овощных культур, ущерб – 28 тыс. руб.
4-5.05 и 14.05 2005 году t min в воздухе = -3…-4°С в северной
половине края ущерб составил 217 тыс. руб.
Типы заморозков:
Адвективные заморозки – возникают вследствие вторжения
холодной массы воздуха с температурой ниже 0°С. Низкие температуры
наблюдаются не только в приземном слое воздуха, они могут
распространятся во всей массе до больших высот. Адвективные заморозки
могут продолжаться несколько суток подряд, охватывать большие
территории и сопровождаться облачной и ветреной погодой.
Радиационные заморозки – возникают в тихие ясные ночи при
относительно низких средних суточных температурах, вследствие
интенсивного излучения тепла деятельной поверхностью, охлаждения ее и
прилегающего слоя воздуха. В период радиационных заморозков
понижается температура только поверхности почвы или приземного слоя
воздуха небольшой толщины. Выше этого слоя располагается более
теплый воздух, т.е. в приземном слое воздуха образуется инверсия
температуры. Разность температур на h = 2 м (будка) и на поверхности
почвы или в травостое составляет в среднем 2,5-3,0°С. Наиболее низкая
температура воздуха в тихие ясные ночи отмечается на h = 2-5 см над
поверхностью почвы, температура на оголенной почве выше на 1-3°, чем
на h = 2 м. Интенсивность и продолжительность радиационных
заморозков зависит от рельефа подстилающей поверхности, влажность
почвы и воздуха и т.д. Продолжительность - в течение ночи, и могут
повторяться в течение длительного периода.
Адвективно - радиационные заморозки – смешанные образуются
при вторжении
холодной воздушной массы и последующего ее
выхолаживания за счет ночного излучения. Наблюдаются, как правило, в
конце весны и начале лета, и ранней осенью. Интенсивность их не велика
(-2°…-3°), отмечаются обычно на поверхности почвы или травостоя в
ночные часы, главным образом перед восходом солнца и продолжаются 34 часа.
Заморозки на поверхности почвы весной заканчиваются позже, а
осенью начинаются раньше, чем в воздухе, поэтому беззаморозковый
период на почве на 20-30 дней короче, чем в воздухе.
Распространение заморозков, их вероятность.
Период между датой самых поздних весенних и датой самых
ранних осенних заморозков называется беззаморозковым. Детальные
исследования заморозков на территории СССР выполнены климатологом
Гольцберг И.А.
В северных районах территории России заморозки возможны во
все месяцы теплого периода. Продолжительность беззаморозкового
периода колеблется от 90 дней на севере до270 дней на юге. Раньше всего
заморозки заканчиваются на Черноморском побережье Кавказа – в конце
февраля и беззаморозковый период равен 300 дней. Здесь возделываются
субтропические культуры: чай, мандарины, хурма, фейхоа, инжир,
дикорастущие пальмы, магнолии (агрометстанция Сочи), лимон, персик.
Восточная Сибирь –
заморозки прекращаются во второй
половине мая – начале июня.
Осенние заморозки: на севере и востоке ЕТС – конец августа, на
Черноморском побережье – декабрь. Широтное направление изолиний
средней даты начала и прекращение заморозков Гольцберг составила
графики вероятности прекращения или начала заморозков различной
интенсивности. В справочниках по агрометеорологическим ресурсам
обязательно дается характеристика заморозков.
Предсказание заморозков по способу Михалевского
1. Если к 21 часу температура точки росы меньше +2 °С, то при
безоблачной погоде и безветрии заморозок возможен, но температура
точки росы равная +2°С может быть при разных температурах, далеких от
0°С, - не точный прием.
2. Из показаний смоченного термометра в 13 и 21 час вычесть
определяющего величину из таблицы стр. 242 практикум. Например из
температуры воздуха в 13 часов вычитается 3,5 °С,, из температуры в 21
час – 1,9 °С,. Метод также не точный, т.к. температура воздуха берется на
высоте метеорологической будки ( 2м). Необходимо еще вводить
поправку на высоту растений.
3. Заморозок определяется по графику на стр.242 Практикум –
это метод Броунова. Здесь учитывается температура воздуха в 13 и 21 час.
4. Используются значения абсолютной влажности воздуха ( по
графику на стр. 244).
5. По формулам.
6. Метод непрерывных наблюдений. стр. 246. Практикум.
В настоящее время заморозки хорошо с заблаговременностью 13 суток предсказывалось синоптиками.
Формула Михалевского:
t min В = t1 – ( t – t1) *С ± А
t min П = t1 – ( t – t1) *2С ± А
t min В – ожидаемая минимальная температура в воздух
t min П - ожидаемая минимальная температура почвы
t – t – по сухому термометру в 13 часов.
t1 – температура по смоченному в 13 часов.
С – коэффициент, зависящий от влажности воздуха в 13 часов
(f=100% - С=5,0 ;
f=45% С=1,0; f =70% С=2,0 ; f=15% С=0,3
Если рассчитанная минимальная температура получается ниже –
минус 20С – заморозок возможен,
при t0= -20+20С – заморозок вероятен,
при
t0 >+2гр. - маловероятен.
Корректировка по облачности производится в 21 час.:
небо ясное, то температура уменьшается на 20 (А = -2)
облачность 4-7 баллов - А=0
полная облачность А = 20
На торфяно-болотистых почвах северо-запада России
по формуле Меджитова:
tВ=0,80t+0,09 f –14,1
tП= 0,78t+0,11 f –18,3
t, f – температура и относительная влажность воздуха в 13 часов.
Влияние заморозков на сельскохозяйственные культуры.
Устойчивость растений к заморозкам и степень их повреждения
зависит от многих факторов: времени наступления, интенсивности и
продолжительности заморозков, скорости и условий оттаивания растений,
состоянии самих растений – фазы развития, вида, сорта.
Температура, ниже которой растения повреждаются или гибнут,
называется критической. В.Н.Степанов выделил 5 групп полевых
растений по устойчивости к заморозкам продолжительностью 5-6 часов
критических температур повреждения сельскохозяйственных культур
заморозками.
Методы защиты от заморозков:
1. Дымление – повышение температуры подстилающей поверхности и
приземного слоя воздуха под дымовой завесой. Дым, в утренние часы,
закрывая растения от солнца способствует более медленному и
равномерному их оттаиванию ткани растений. Дымовая куча состоит из 1.
солома, 2. стружки, 3.дрова, 4.листва, 5. солома, 6.навоз, 7. ботва, сверху
земля.
2. Обогрев горелками, пленочные укрытия.
3. Полив, дождевание.
4. Более поздний посев.
5. Подбор скороспелых сортов.
6. Выбор менее заморозкоопасных участков.
Устойчивость растений к заморозкам и степень их повреждения
зависит от многих факторов: времени поступления, интенсивности и
продолжительности заморозков, скорости и условий оттаивания растений,
состояние самих растений: фазы развития, вида, сорта.
Температура ниже лот. Растения повреждаются или гибнут,
называется критической.
В.Н. Степанов выделил 5 групп полевых растений по
устойчивости к заморозкам продолжительностью 5-6 часов.
Минимальные критические температуры для различных с/х
культур в разные фазы развития изменяются в широких пределах. Одни
растения выдерживают понижение температуры до –7, -10° С, другие
погибают при температуре = -1…-0° С. Поэтому для с/х производства
необходимо знать не только понижение температуры до 0° С, но и предел,
до которого она может понизиться. Например, понижение температуры до
–2° С не опасно для всходов ячменя, овса, которые повреждаются только
при температуре -8°-9° С, но опасно для всходов картофеля, огурцов.
Мероприятия по борьбе с заморозками позволяют значительно уменьшить
или свести, на нет вредное воздействие заморозков и тем самым сохранить
урожай сельскохозяйственных культур.
Методы защиты от заморозков:
1. Дымление – повышение температуры подстилающей поверхности и
приземного слоя воздуха под дымовой завесой. Дым в утренние часы
закрывая растения от солнца способствует более медленному и
равномерному их отращиванию тканей растений – дымовые кучи
температура больше на 1 -2° С.
2. обогрев (горелка), пленочные укрытия.
4. полив, дождевание.
5. более поздний посев
6. подбор скороспелых сортов
7.выбор менее заморозкоопастных участков.
Минимальные критические температуры для различных
сельскохозяйственных культур в разные фазы развития изменяются в
широких пределах. Одни растения выдерживают понижение температуры
до –7, -10° С, другие погибают при температуре –1…-0° С, поэтому для
сельскохозяйственного производства необходимо знать не только
понижение температуры до 0° С, но и предел, до которого одна может
понизится. Например, понижение температуры до –2° С не опасно для
всходов ячменя овса, которых повреждается только при температуре –8° -9°С, но опасно для всходов картофеля, огурцов.
Мероприятия по борьбе с заморозками позволяют значительно
уменьшить или свести на нет вредное воздействие заморозков и тем
самым сохранить урожай сельскохозяйственных культур.
Задание:
Задание 1. Рассчитать по исходным данным ожидаемую ночную
минимальную температуру по способу Михалевского:
t min В = t1 – ( t – t1) *С ± А
t min П = t1 – ( t – t1) *2С ± А
Элементы:
t min В – ожидаемая минимальная температура в воздуха
t min П - ожидаемая минимальная температура почвы
t – t – по сухому термометру в 13 часов.
t1 – температура по смоченному в 13 часов.
С – коэффициент, зависящий от влажности воздуха в 13 часов
(f=100% - С=5,0 ;
f=45% С=1,0; f =70% С=2,0 ; f=15% С=0,3
Задание 2: Указать причины возникновения заморозков.
Задание 3: Дать определение данного типа заморозков
Вопросы по теме:
1. Что называется заморозком?
2. Типы заморозков и их условия возникновения.
3. Географическое распространение заморозков на территории России.
4. Влияние местоположения на интенсивность , сроки прекращения и
наступления заморозков.
5. Методы защиты сельскохозяйственных культур от заморозков.
8.4
Прогноз запасов влаги
Водный режим почв вообще и режим увлажнения
корнеобитаемого слоя почвы в частности, а также влагообеспеченность
сельхозкультур остаются актуальной проблемой сельскохозяйственного
производства, так как значительная часть пахотных земель России и
Ставропольского края находится в районах, нуждающихся в
мелиоративных мероприятиях.
Информация о влажности почвы, об агрогидрологическом районировании
представляет значительный интерес для установления рациональных норм
орошения и разработки технологии возделывания сельхозкультур. Уже по
осенним влагозапасам в почве можно судить о степени их увлажнения к
весне, если известны общие закономерности формирования влаги в почве
в зимне-весений период. Восполнение недонасыщения почвы влагой с
осени происходит к весне в результате внутрипочвенного передвижения
влаги и проникновения зимне-весенних осадков. Общие закономерности
этих процессов проявляются в многолетнем режиме влажности почвы, в
динамике средних многолетних запасов продуктивной влаги в почве.
Многолетние
запасы
продуктивной
влаги
и
их
пространственная изменчивость могут быть использованы для
сравнительной оценки увлажнения почв каждого конкретного года. Такая
оценка
дает некоторое представление о влагообеспеченности
сельхозкультур в текущем году.
Влажность почвы характеризуется значительными колебаниями
во времени и в пространстве. В Росгидромете наблюдения за влажностью
почвы проводятся с 30-х годов. Отбор проб почвы проводится с помощью
бура почвенного АМ-16, лабораторный метод- термостатно-весовой.
На ЕТС более 600 станций определяют запасы влаги в почве.
"Почвенная влага
- элемент
климата почв и
влагообеспеченности растений " - А.Р. Кельчевская.
Почвенная влага - это объект многосторонних исследований:
- она является одним из основных компонентов самой почвы,
т.к. непосредственно содержится в ней; она является важнейшим
фактором почвообразования и почвенного плодородия. Формирование
почвенного профиля есть результат передвижения различных веществ в
почвенной толще с помощью влаги.
- влага в почве - один из основных факторов почвенного климата.
Климат почв - это многолетний тепловой, водный и воздушный режим
почвы, тесно связанный с климатом атмосферы, растительностью,
рельефом, характером почвообразующих пород и т. д. Особенности
почвенного климата определяют динамику веществ в почвенном профиле,
направление процесса почвообразования и степень плодородия почвы.
Почвенная влага
в корнеобитаемом слое является почти
единственным источником водоснабжения растений и одним из основных
факторов фотосинтеза. Известно, что на большей части нашей планеты
фотосинтез ограничен главным образом количеством необходимой воды.
Влажность почвы характеризует содержание в ней воды. Режим
влажности почв характеризуется наличием в ней различных категорий
влаги. По А.А.Роде почвенно-гидрологические "константы" являются
теми пороговыми значениями влажности почвы, которые ограничивают
этот интервал. Это: максимальная гигроскопичность, наименьшая
влагоемкость, капиллярная, полная влагоемкость, непродуктивная влага,
влажность устойчивого завядания.
Прогноз запасов влаги к началу вегетационного периода
составляется для тех районов, где запасы влаги в метровом слое почвы к
концу осени не достигают наименьшей влагоемкости, т.е. на юге нашей
страны и в том числе на территории Ставропольского края. Запасы влаги в
почве на начало весны приобретают решающее значение в технологии
выращивания сельхозкультур. Зная запасы влаги на весну, можно более
правильно судить об ожидаемых условиях развития сельхозкультур,
уточнить агротехнические приемы выращивания яровых культур.
Кто же из агрометеорологов занимался разработкой этого
прогноза применительно к разным сельхозкультурам:
Л.А.Разумова
провела
фундаментальные
исследования
процессов динамики почвенной влаги в холодный период года и
установила, что увеличение запасов влаги весной зависит главным
образом от количества выпавших осадков за осенне-зимне-весенний
период и насыщенности почвы влагой осенью.
Запасы влаги в почве под яровой пшеницей рассчитываются по
методу С.А.Вериго; для картофеля и трав - по уравнениям
А.Б.Мастинского; для кукурузы - по уравнениям Ю.И.Чиркова,
Е.С.Улановой; для подсолнечника - по П.Е.Миусскому. Ожидаемые
запасы влаги под яровой пшеницей проводятся по графическим
зависимостям Конторщикова С.И. . Он дал девять графических
зависимостей для различных периодов вегетации яровой пшеницы.
Ожидаемые запасы влаги в почве можно рассчитать, если к
исходным запасам прибавить сумму выпавших осадков и вычесть
величину сумарного испарения. Для ЕТС, где грунтовые воды залегают
глубоко и в весенний период может быть недонасыщение почвы влагой
для расчета ожидаемых запасов влаги в почве используются следующие
уравнения:
для зоны с устойчивой зимой y = 0,115x + 0,56h - 20
для зоны с неустойчивой зимой y = 0,21x +0 ,62h - 33
где y - изменение запасов продуктивной влаги в слое 0-100см за
период от даты последнего определения влажности почвы осенью до даты
перехода температуры воздуха через+5° весной
х - количество осадков (мм) за период с последнего
определения влажности осенью до даты составления прогноза (14
февраля) + осадки ожидаемые до даты перехода температуры через +5°
весной.
h - недостаток насыщения почвы влагой в слое 0-100см осенью
(т.е. разность между НПВ и исходными осенними запасами влаги).
Прогнозируемые запасы влаги наносятся на карту и делается
районирование по влагообеспеченности территории.
Прогноз запасов влаги по уравнению И.В.Свисюка
На территории Северного Кавказа предложен метод
определения запасов влаги в почве И.В.Свисюком (г.Ростов - на - Дону).
Метод основан на связи глубины промачивания почвы с наименьшей
влагоемкостью и запасами продуктивной влаги в почве на начало весны.
Этот прогноз дается в разрезе хозяйств и административных районов.
Глубина промачивания почвы (ГПП) определяется
путем бурения
скважины и дальнейшими расчетами.
ГПП = 47,31-0,00046 а1 - 0,2 -0,779а3 +10,504 а4
а1 - сумма осадков сентябрь-май
а2 - сумма отрицательных температур за зимний период
а3 - % осадков сентябрь-октябрь от суммы осадков сентябрь- март
а4 - средняя ГПП весной прошлого года на поле с озимой культурой
Прогноз составляется 21 февраля
F=0,35а +19,0
где F- средняя ГПП,
а – средняя по району сумма осадков за зиму
О запасах влаги на территории Ставропольского края
Условия
влагообеспеченности
сельхозкультур
хорошо
характеризуются данными влажности почвы.
2-й агроклиматический район – запасы влаги в 0-100 см слое
почвы на весну =102-140мм, осенью – 71-120мм.
3-й агроклиматический район –запасы весной =111-137мм,
осенью =72-98мм
4-й агроклиматический район – запасы весной =164мм, осенью
=132мм
5-й агроклиматический район – запасы весной =122-171, осенью
=112-114мм.
В течение вегетации запасы влаги под сельхозкультурами
постепенно убывают. Наиболее низкие они под озимыми культурами в
конце июня – начале июля (10-30мм на востоке и 60-80мм на юго-западе в
метровом слое почвы). Под пропашными культурами запасы влаги
минимальные во второй половине августа -20-30мм по восточным
районам и 60-70мм по юго-западным районам. К концу осени запасы
влаги в почве постепенно возрастают.
В целом потребность озимых культур во влаге на большей
части территории Ставропольского края удовлетворяется на 60-80%, в
предгорных районах – на 100%.
Хуже удовлетворенность во влаге у пропашных культур.
Влагообеспеченность кукурузы в равнинных районах края составляет 4060% от оптимальной нормы и до 85% в предгорных районах.
Вывод: большая часть территории края расположена в
засушливой зоне – зоне недостаточного увлажнения и для получения
высоких устойчивых урожаев сельхозкультур необходимо орошение. При
почвенной засухе запасы продуктивной влаги в почве понижаются до
50мм и менее , или метровый слой почвы пересыхает полностью.
Так во время засухи 2003 года в восточных и центральных
районах не было эффективных осадков с конца апреля по 30 июня . В мае
сумма осадков в среднем по краю составила 38мм (69% нормы). в июне –
34мм(49% нормы). На 8.06 запасы влаги под озимыми культурами в
пахотном слое почвы понизились до 10мм и менее; на востоке края
пахотный слой почвы был сухим полностью. В метровом слое почвы
запасы влаги были 3-20мм,
на многих полях в Петровском,
Благодарненском, Буденновском районах
сухим полностью.
метровый слой почвы был
Задание:
Задание 1. Дать характеристику запасов влаги на территории
Ставропольского края по агроклиматическому районированию.
Задание 2. Сделать прогноз запасов влаги к началу вегетационного
периода по агроклиматическому районированию для зоны с устойчивой
зимой по уравнению
y = 0,115x + 0,56h - 20
Задание 3. Сделать прогноз запасов влаги к началу вегетационного
периода по агроклиматическому районированию для зоны с неустойчивой
зимой по уравнению:
y = 0,21x +0 ,62h - 33
Задание 4. Сделать прогноз запасов влаги по уравнению:
ГПП = 47,31-0,00046 а1 - 0,2 -0,779а3 +10,504 а4
Оценка запасов влаги в слое почвы 0-100 см по фазам
развития озимой пшеницы.
Таблица 22
Межфазный период
Возобновление
вегетации
Выход в трубку –
цветение
Цветение – восковая
спелость
Запасы влаги (мм)
Менее 80
80-100
101-140
141-160
161-200
Менее 60
60-80
81-110
111-125
126-175
Менее 30
30-40
41-80
81-100
101-125
более 125
Оценка влагозапасов
Плохие
Недостаточные
Удовлетворительные
Хорошие
Отличные
Плохие
Недостаточные
Удовлетворительные
Хорошие
Отличные
Плохие
Недостаточные
Удовлетворительные
Хорошие
Отличные
Избыточные
Оценка запасов влаги в слое почвы 0-20 см и оценка
всходов озимой пшеницы.
Таблица 23
Запасы влаги (мм)
в почвенном слое
0-20 см
0-5
Оценка запасов влаги
(балл)
1 – очень плохие
6-10
2 – плохие
11-20
3 – удовлетворительные
21-25
4 – хорошие
5 – отличные
Оценка всходов
(балл)
0– всходы не
появляются
2 – всходы сильно
изреженные
3 – всходы слабо
изреженные
4 – всходы хорошие
5 – всходы отличные
26-35
Отбор проб почвы в поле и проведение лабораторных расчетов.
Влажность почвы определяется по разности между массой почвы
отдельных проб до и после высушивания. Влажность почвы выражается в
% от массы абсолютно сухой почвы, запасы влаги рассчитываются в мм.
Способ определения влажности почвы - термостатно-весовой.
Отбор проб почвы производится в теплый период один раз в
декаду (7-8 числам) на полях с озимыми культурами, пропашными,
травами, на зяби и на пару. На орошаемых участках запасы влаги
определяются до и после полива. Процесс определения запасов
продуктивной влаги в почве состоит из:
- полевые рабы - отбор проб почвы через каждые 10см до
глубины 100 или 150см с помощью бура почвенного АМ-26. Из каждого
10-ти см слоя почвы берется образец почвы 30-50грам в весовой
стаканчик (бюкс), закрывается крышкой. Фиксируется также фаза
развития растения и его состояние.
- лабораторные работы - бюксы с сырой почвой взвешиваются
на весах и затем в течение 8-10 часов сушатся в термостате при
температуре 100-105°. Затем взвешиваются стаканчики с сухой почвой.
формуле:
Запасы общей влаги в почве в каждом слое рассчитываются по
а= б В г 10/100
где: а -общий запас влаги в почве (мм)
б - влажность почвы в %
в - объемная масса 1°/см куб
г - мощность слоя (см)
10 - коэффициент для перевода запасов из см в мм
100 - коэффициент для перевода % влажности в граммы воды.
или по формуле: а =б В
8.5
АГСП (Агрогидрологические свойства почвы)
Плотность почвы - масса единицы объема сухой почвы
ненарушенного состояния (г/см кв.)
Плотность почвы пахотного горизонта =0.8-1.5 г/см кв.,
подпахотных горизонтов (30-100см) =1.0-1.8 г/см кв.
Капиллярная влагоемкость - количество влаги, которую почва
содержит в капиллярах за счет подтока из грунтовых вод.
Наименьшая влагоемкость - максимальное количество влаги,
которую почва может удерживать в подвешенном состоянии после оттока
всей гравитационной влаги.
Полная влагоемкость – максимальное количество воды, которое
почва способно в себя вместить.
Влажность устойчивого завядания - влажность почвы, при
которой появляются необратимые признаки увядания растений.
Непродуктивная влага - влага в почве в виде пленок
рыхлосвязанной воды, которые не могут всосать корни растений и
использовать в процессе фотосинтеза.
Продуктивная влага - количество влаги, содержащееся в почве
сверх влажности устойчивого завядания и участвующее в создании
органического вещества растений.
Визуальные наблюдения за влажностью верхних слоев почвы
- проводятся ежедневно в 8-9 часов утра в теплый период года.
Металлическим шпателем или ножом берутся две пробы почвы с глубины
0-2см и 10-12см. В зависимости от состояния почвы определяется степень
ее увлажнения в баллах.
1 балл - почва избыточно увлажнена, в текучем состоянии
2 балла - почва сильно увлажнена, липкая
3балла- почва хорошо увлажнена, состоянии мягкопластичное
4 балла - почва увлажнена слабо, твердопластичная
5 баллов - почва сухая, твердая, сыпучая
6 баллов - почва мерзлая.
Суглинистая почва в мягкопластичном состоянии легко
принимает придаваемую ей форму и раскатывается руками в нити
толщиной 3-4мм. Твердопластичное состояние - в нити не вытягивается, а
распадается на небольшие куски. Для определения липкости почвы
надавить комочком почвы на кисть руки - липкая почва оставляет на ней
грязный след.
Вопросы по теме:
1. Дайте определение водному режиму почв.
2. Как определяется влажность данного типа почвы?
3. Охарактеризуйте основные агроклиматические районы
Ставропольского края по условиям увлажнения.
4.
Перечислите
основные
параметры
АГСП
(агрогидрологические свойства почвы).
5. Назовите основные визуальные наблюдения за влажностью
верхних слоев почвы.
8.6 Прогноз погоды по местным признакам и народным приметам.
Люди всегда интересовались погодой, от состояния которой
зависела в далеком прошлом вся их деятельность, условия быта и
самочувствие. В несколько меньшей степени эта зависимость сохранилась
и в наши дни, и интерес к состоянию погоды, как текущей, так и в
ближайшем будущем, у современного человека также сохранился.
Естественно, что постоянный интерес человека к погоде не прошел
бесследно, он нашел отражение в языке народов, пословицах, поговорках
и народных приметах, отражающих накопленный человечеством опыт
общения с природой, его наблюдательность и... оставшуюся с
доисторических времен у некоторых людей склонность к суевериям.
Религиозность
людей
в
прошлом
способствовала
развитию
некритического восприятия действительности, укоренению некоторых
представлений, которые они брали на веру, следуя «пророчествам»
различного рода ложных авторитетов, спекулировавших на невежестве
соплеменников,— всяких прорицателей, знахарей, заклинателей, шаманов,
колдунов и тому подобных служителей культов.
За состоянием погоды постоянно наблюдают не одни
профессиональные метеорологи, и не одни они размышляют о
предстоящих переменах в погоде. Этим повседневно вольно или невольно
приходится заниматься многим людям, связавшим свою профессию с
природопользованием. Это необходимо сельским жителям, рыбакам,
лесникам, морякам и летчикам, как и представителям многих других
профессий, чья повседневная деятельность связана с длительным
пребыванием на открытом воздухе. Поэтому и о будущей погоде в
пределах своего района наблюдений многие люди имеют возможность
относительно верно судить не только по метеорологическим сводкам,
передаваемым средствами массовой информации, но и по так называемым
местным признакам погоды. Таковые действительно существуют, и их
использование опирается на более или менее строгую научную основу.
Научная основа местных признаков погоды.
О развитии атмосферных процессов и связанных с ним
изменениях погоды по ряду признаков можно судить по наблюдениям из
одной точки на поверхности земли, без информации о погоде в других
местах, то есть без использования карт погоды. Состояние неба - первый и
самый надежный из них, и прежде всего состояние облачности. Именно с
облаками связано выпадение осадков, так же как изменение температуры
и влажности воздуха, видимости, усиление или ослабление ветра и многое
другое. Кое-что о возможном изменении погоды может подсказать ветер:
перемена его направления, изменение скорости. Ведь с ветром
перемещаются несущие с собой различную погоду воздушные массы —
холодные, теплые, сухие, влажные, устойчивые или неустойчивые и т. д.
Ветры же приносят нам некоторые виды тумана, облачность,
континентальную пыль, а в некоторых районах и песок. Если наблюдатель
располагает прибором для измерения атмосферного давления, хотя бы
барометром-анероидом, а еще лучше — барографом, и может судить о
характере изменения давления, так называемой барической тенденции, то
эти данные помогут ему лучше разобраться в происходящих в атмосфере
процессах. Сопоставляя эти данные с характером изменения облачности,
он в состоянии уверенно судить о погоде на ближайшие несколько часов.
К примеру снижение атмосферного давления на фоне появления
когтевидных облаков свидетельствует о приближении циклона.
Кроме того, наблюдательный человек заметит и изменения в
таких деталях окружающего его мира, как поведение некоторых
животных, насекомых, цветов и листьев растений, состояние воды в
водоемах, появление характерных запахов, окраска зари, цвет неба, то, как
выглядит днем солнце, а ночью звезды и луна... Все эти мелочи —
свидетельства происходящих в атмосфере процессов, и, таким образом, по
ним можно судить о том, что происходит в атмосфере, а следовательно, и
о том, каких можно ожидать изменений погоды. Следует помнить, что все
подобные заключения могут быть лишь приблизительными, но ни в коей
мере не категорическими. Ко всему, для успешности пользования
местными признаками очень желательны хотя бы небольшая
метеорологическая подготовка и, само собой разумеется, хорошее знание
всех признаков и объективность в их оценке: нельзя желаемое выдавать за
ожидаемое, что иногда случается с людьми увлекающимися.
Облака - предвестники грозы.
Следует иметь в виду, что характерные облака — предвестники
грозы не всегда появляются на небе с достаточной заблаговременностью.
Так, о приближении фронтальных гроз днем оповещают уже сами
грозовые облака, которые появляются при подходе атмосферного фронта,
надвигающегося стеной кучево-дождевых облаков с характерными
вершинами — наковальнями, видными издалека. Даже при отсутствии
других облаков — предвестников грозы перед фронтом наблюдатель с
Земли в этом случае может распознать надвигающуюся грозу за полчасачас. В других случаях, когда вершина кучево-дождевого облака не видна,
а удается разглядеть лишь основание облака, так называемый шкваловый
ворот, или вымеобразные облака «мамматус», заблаговременность
предвидения грозы может быть еще меньше — всего 20—30 мин. Грозы
быстродвижущихся холодных фронтов могут быть предсказаны за часполтора еще по предшествующим таким фронтам характерным высококучевым линзообразным, или чечевицеобразным, облакам (Altocumulus
lenticularis).
Значительно проще и легче предвидеть развитие дневных
внутримассовых гроз, не связанных с атмосферными фронтами. Общим
признаком возможной грозы в послеполуденное время является быстрое
развитие в утренние часы кучевой облачности, когда к 10— 11 ч мощные
кучевые облака громоздятся на небе бурно растущими вверх башнями, а к
полудню их вершины «оплавляются», затем начинают как бы распыляться
и становиться шире, «обрастать волосами», перерастать в наковальни, то
есть образуются уже кучево-дождевые облака, дающие ливни и грозы в
послеполуденные или ранние предвечерние часы.
Хорошим местным признаком внутримассовых тепловых гроз
является появление на небе высоко-кучевых хлопьевидных или
башенкообразных облаков в утренние часы (Altocumulus flossus u
Altocumulus castellanus). Гроза начинается через 4—6 ч после появления
таких облаков.
Радуга и прогноз погоды
Это бесспорное свидетельство выпадения дождя, освещаемого
солнечными лучами из-за спины наблюдателя. Прогностического
значения этот признак, к сожалению, не имеет, если не считать того, что
наличие радуги говорит о кратковременном характере осадков,
выпадающих из отдельных облаков со значительными просветами между
ними.
Прогноз погоды по появлению ложных солнца и луны?
Побочные, или ложные, солнца и луны — оптические явления,
связанные с наличием в атмосферном воздухе большого количества
мелких ледяных кристаллов, отражающих солнечные лучи и создающих в
атмосфере примерно тот же эффект, что и зеркальная поверхность воды
или гладкого льда. Наблюдатель на земле видит проходящий через солнце
обычно хорошо различимый, а иногда едва заметный, с расплывчатыми
очертаниями белый круг, лежащий параллельно горизонту. Справа и слева
от солнца на этом круге, носящем название паргелийного, могут быть
видны яркие пятна, напоминающие солнечный диск,— так называемые
паргелии, или побочные солнца. В морозную безоблачную ночь подобная
картина может наблюдаться возле луны; побочные, или ложные, луны
называются параселенами.
Для возникновения этих явлений нужны спокойное состояние
атмосферы и сильное выхолаживание приземного слоя воздуха, при
котором происходит процесс сублимации водяного пара — образование
ледяных кристаллов в морозном воздухе. Такие условия возникают
обычно при антициклонической холодной устойчивой погоде, признаком
которой и являются ложные солнца и луны.
Появление солнечных столбов и крестов.
Эти оптические явления имеют ту же природу, что и ложные
солнца, но возникают при несколько другой форме ледяных кристаллов;
кроме того, наблюдаются они обычно при низком положении солнца над
горизонтом. Солнечные столбы — довольно частое явление при сильных
морозах. Они могут быть видны ниже и выше диска солнца. Кресты (рис.
33) возникают реже — при сочетании столбов и паргелийного круга в
точках их пересечения. Те и другие — признак устойчивой
антициклонической зимней погоды, при которой обычны сильные морозы.
В прошлом у суеверных людей эти явления вызывали ужас,
воспринимались как небесный знак — предвестник голода и мора,
ниспосылаемых людям в наказание за грехи. В ясные лунные ночи могут
наблюдаться и лунные столбы.
Появление гало на небе.
Симметрично располагающийся вокруг луны или солнца круг с
угловым радиусом 22° (значительно реже —46°) возникает при появлении
тонких перистых облаков, являющихся признаком поступления на
высотах теплых масс воздуха, что обычно связано с переходом к облачной
погоде с последующим выпадением осадков. Зимой это влечет за собой
потепление, летом — не всегда, поскольку переход от летней солнечной
малооблачной погоды к облачной с осадками может дать и
противоположный эффект, то есть вызовет временное понижение
температуры.
Кольца вокруг солнца днем, вокруг луны ночью -признак ненастья.
Да, это достоверный признак ухудшения погоды, имеющий
научное объяснение. Кольца вокруг наших светил на небе — гало или
венцы — создают облака, начинающие закрывать небо. Чаще всего это
бывает, когда начинается натекание облачности теплого атмосферного
фронта. Гало возникает при тонких кристаллических облаках, находящихся на высоте более 7 км, а венцы — при тонкой облачности
мелкокапельной структуры, находящейся на высоте от 2 до 5 км. За этими
явлениями следует обычно уплотнение облачности, понижение ее высоты
и переход к осадкам. Продолжительность этого процесса в разных
географических районах и в разные сезоны года различная, она составляет
чаще всего от 12 до 36 ч.
Что такое «ключевые дни»?
Это определенные дни в году, которые якобы определяют погоду
будущего сезона, а то и целого года, то есть являются «ключевыми»
последующей погоды. Такие дни чаще всего
связывались
с
праздниками — Матвея, Варвары, Свизина и др. У различных народов
были разные святые, повелевавшие погодой. Всего насчитывается около
60 «святых дней», определяющих будущую погоду. Большинство из них
предрекает дождь, и на довольно значительные сроки, вплоть до
сорокадневного ненастья после дождя в день святого Свизина. Один
английский моряк, вздумавший проверить правильность такого рода
примет, пришел к заключению, что, если исходить из «ключевых» дней, в
Англии весь год должен непрерывно идти дождь.
Ясная луна — признак мороза.
Верно в той мере, в какой всякий случай ясной безоблачной
погоды зимой может служить признаком последующего понижения
температуры, вызываемого выхолаживанием земной поверхности и
приземного слоя воздуха. В данном случае это одна из примет, имеющих
под собой научную основу.
Полнолуние.
Полнолуние наступает строго закономерно в конце каждой второй
четверти лунного месяца. Хорошо известно, что чередование хорошей и
плохой погоды происходит далеко не в такой строгой последовательности,
и, таким образом, полнолуние само по себе признаком будущей хорошей
погоды быть не может. Однако полнолуние можно наблюдать только при
малооблачной погоде, то есть оно становится заметным лишь в условиях
уже наступившей более или менее хорошей погоды. Полнолуние (а точнее
— возможность его наблюдать)— не столько признак будущей хорошей
погоды, сколько свидетельство ее настоящего хорошего состояния. Кроме
того, поскольку метеорологическим процессам свойственна некоторая
инерция, то есть изменения погоды не так часто происходят внезапно,
полная луна может рассматриваться и как примета сохранения ясной
погоды на ближайшее время. Но это не обязательно будут дни; уже через
несколько часов небо могут закрыть облака и погода «испортится».
Свечение луны
Лунные приметы погоды — очень древние. Еще в III веке до н. э.
греческий астроном Арат писал: «...ты можешь рассчитывать на ясную
погоду, если в возрасте трех дней серп луны блестит четкий и чистый;
ветры будут господствовать, если он будет окружен красноватым
сиянием. Но если оба конца его покажутся затупленными и он будет
проливать на землю лишь слабый свет, сильнейшие дожди затопят поля».
Четкость видимого на фоне ночного неба лунного серпа говорит о чистоте
воздуха, отсутствии в нем продуктов конденсации и сублимации водяного
пара. При этом, однако, не имеет значения «возраст» луны, то есть в какой
четверти она наблюдается. Неясность очертаний лунного диска или
затупленность кончиков лунного серпа — свидетельство появления в
воздухе капелек влаги или кристаллов льда, начала образования или
натекания облачности, которая принесет с собой осадки. Красноватое
сияние вокруг лунного диска — признак увеличения содержания в
воздухе водяного пара, что в условиях Пелопонесского полуострова могло
быть связано с ветрами определенного направления, скорости и
продолжительности, но вряд ли это явление можно рассматривать как
признак наступления ветреной сухой погоды в любой местности — скорее
это начало общего ухудшения погоды.
Свечение шпилей башен, верхушек труб и тому подобных
высоких заостренных сооружений?
Кольцевидное или пучкообразное свечение заостренных
предметов, в том числе концов рей и топов мачт кораблей, называется
огнями святого Эльма. В далеком прошлом это явление сильно поражало
воображение моряков и воспринималось ими как предупреждение
покровителя моряков святого Эльма о приближении грозы. Суть его состоит в следующем: при усилении электрического поля поверхность
некоторых тел получает электрический заряд высокого потенциала;
вследствие этого происходит пробой электрического сопротивления
воздуха у верхушек заостренных предметов, где наблюдается истечение
электрического заряда. Таким образом, огни святого Эльма действительно
являются признаком возрастания напряжения электрического поля, то
есть предгрозовой обстановки.
Изменения цвета неба.
Изменение оттенков цвета неба связано с присутствием в воздухе
различных частиц, размеры которых превышают размеры молекул газов
атмосферы. Чем больше примесей в атмосферном воздухе, тем сильнее
рассеяние света в длинноволновой части спектра и тем слабее кажется
естественная голубизна неба. Совершенно чистый, свободный от
примесей воздух придает небу яркий голубой, почти синий цвет,
свойственный молекулярному рассеянию дневного света. Сильно
запыленный воздух придает небу белесоватый оттенок, а высокая
влажность и обилие продуктов конденсации водяного пара окрашивает
небо в красноватые тона. Интенсивность рассеяния света зависит от
толщины слоя атмосферы, через который проходят солнечные лучи,
поэтому окраска неба зависит от угла наклона к горизонту нашего взгляда,
направленного в небо, то есть от рассматриваемого нами участка неба: в
зените цвет будет казаться более голубым, чем в направлении горизонта.
Поскольку
воздушные
массы
разного
географического
происхождения отличаются не только разными теплозапасами, но и
разным уровнем запыленности, разным влагосодержанием, то каждой
воздушной массе над данной местностью свойственна своя окраска неба и
изменение ее свидетельствует об изменении свойств воздушной массы (ее
трансформации под влиянием взаимодействия с подстилающей
поверхностью) или о приходе другой воздушной массы. Классическая
синоптика рассматривает воздушные массы в качестве носителей погоды,
и, таким образом, в той мере, в какой по изменению оттенков цвета неба
можно судить о воздушных массах, можно эти оттенки рассматривать как
признаки погоды. Например, для морского арктического воздуха
характерна яркая синева неба, его приход летом в континентальные
области влечет за собой прохладную неустойчивую погоду; при
поступлении в умеренные широты с юга теплых масс континентального
тропического воздуха, отличающегося помимо высоких значений температуры и влажности еще и большой запыленностью, небо приобретает
характерный белесоватый оттенок с едва заметной бледной голубизной в
зените и желтовато-красными тонами у горизонта.
Мерцание звезд.
Безусловно может: это признак сохранения ясной или
безоблачной погоды, как правило, стоящей уже несколько дней.
Прогностическое значение этого явления менее определенное: уверенно
можно говорить, что, пока мерцание звезд наблюдается, погода
сохранится хорошая, а прекращение этого явления свидетельствует о
предстоящем изменении погоды, то есть об ее ухудшении. Мерцание звезд
прекращается с появлением облачности, в том числе очень тонкой,
высокой, поначалу незаметной для наблюдателя с поверхности земли. С
другой стороны, некоторые полагают, что усиленное мерцание звезд
свидетельствует об усилении ветра на высотах и, стало быть, может тоже
считаться предвестником ухудшения погоды. Дело в том, что мерцание
звезд вызывается неустойчивостью атмосферного воздуха, в котором
образуются турбулентные микровихри — мелкие подвижные ячейки
различной плотности. Эти своеобразные воздушные линзы отражают,
искривляют, рассеивают, ослабляют, усиливают лучи света, в том числе и
посылаемые звездами. Свет звезд становится как бы непостоянным по
интенсивности, а сами звезды наблюдателю с поверхности земли кажутся
мигающими. Чем больше толща атмосферы, через которую проходит свет
звезд, тем сильнее мерцание. Поэтому заметнее всего мерцание звезд у
горизонта, а в зените оно слабее.
Большая масса воздуха при длительном пребывании над какойлибо местностью (что чаще всего случается в неподвижных
антициклонах) приобретает черты неоднородности, разделяется на слои с
разными свойствами. Это связано с тем, что отдельные участки местности
могут отличаться один от другого по насыщенности влагой, изрезанности
поверхности, сложности рельефа, густоте растительности и по другим
характеристикам, влияющим на процессы тепло-, влаго- и воздухообмена,
формирования турбулентных вихрей, то есть неустойчивого состояния
воздуха, которые и порождают мерцание звезд.
Появлением комет или метеорного дождя.
Нет, связи между этими явлениями природы не существует.
Условия погоды могут быть благоприятными или неблагоприятными для
наблюдений за этими явлениями, но сами по себе они развиваются
независимо ни от комет, ни от попадания различных небесных тел в
земную атмосферу — будь то мелких метеорных тел, сгорающих в
верхних слоях атмосферы космических пылинок, или более крупных —
метеоритов, достигающих поверхности Земли. Таким образом, появление
комет или падение на Землю метеоритов признаком погоды служить не
может, если не считать того, что наблюдение за указанными астрономическими явлениями становится возможным только в условиях
безоблачной погоды.
Изменения погоды в поговорках.
К сожалению точное отражение характера изменений погоды в
поговорках встречается не так часто, как об этом принято думать. Русские
поговорки не составляют в этом смысле исключения. Нет смысла
доказывать сомнитель-ность ценности таких поговорок, как «Алексей
божий человек — с гор потоки» (случается, конечно, что 30 марта
выпадает дождь или происходит интенсивное таяние снега в горах) или
«Екатерина мокрая» (оттепель 7 декабря возможна, но далеко не
обязательна) и т. д. Аналогичным образом обстоит дело с французскими
поговорками вроде: «Если на св. Амбруаза (4 апреля) идет снег, то холод
угрожает продолжаться 18 дней». Есть, однако, и исключения: отдельные
поговорки верно отражают существование связи между явлениями
природы. Например: «Солнце красно поутру — моряку не по нутру».
Красный цвет утренней зари и самого светила говорит о высокой
влажности воздуха, сопутствующей выпадению осадков, появлению облаков, сильного ветра, а следовательно, и волнения на море. У английских
моряков в ходу поговорка, отражающая признак приближения холодного
фронта по характерной облачности над океаном: «Если на небе кобыльи
хвосты и чешуйки макрели — поднимай на корабле паруса». В целом не
каждая поговорка — кладезь мудрости, но встречаются и такие, хотя и
редко.
Изменение направления ветра.
Следует различать изменения направления слабого неустойчивого
ветра и ветра умеренного или сильного, то есть ветра скоростью более 5—
8 м/с. Изменение направления слабого ветра чаще всего не влечет за собой
никаких изменений погоды, в особенности если при этом скорость ветра
остается небольшой (не превышает 5 м/с). Это бывает в центральных
частях области повышенного давления или в барической седловине, в так
называемой малоградиентной области между двумя циклонами и двумя
антициклонами.
Но если устойчивый по направлению умеренный или сильный
ветер начинает последовательно менять направление, то это может
служить признаком изменения погоды. Поворот ветра влево, то есть
против часовой стрелки, с последовательным его усилением часто
является признаком ухудшения погоды, связанного с приближением
барической ложбины и атмосферного фронта.
При этом всегда
наблюдается довольно значительное понижение давления (около 1 гПа/ч
или более). Поворот ветра вправо, то есть по часовой стрелке,
происходящий быстро и при сильном ветре, часто наблюдается при
прохождении атмосферного фронта, то есть при смене воздушных масс,
когда и погода резко изменяется: в зависимости от того, какой прошел
фронт, становится теплее или холоднее, осадки ослабевают и затем
прекращаются или, наоборот, усиливаются. Давление в этих случаях
всегда перестает понижаться, остается некоторое время неизменным или
же начинает быстро расти. Такие признаки изменения погоды, как поворот
ветра, более надежны, если наблюдаются одновременно с изменением
давления, и еще более надежны при сочетании с характерными облаками
— предшественниками перемен в погоде. Сам по себе поворот ветра влево
пли вправо, при неизменном атмосферном давлении или при его росте, не
сопровождающийся изменениями облачности, не следует считать
признаком ухудшения погоды, он может означать прохождение слабо
выраженного гребня высокого давления и предварять даже
кратковременное улучшение погоды — рассеяние облачности,
прояснения. Для успешного пользования такими признаками погоды, как
изменение направления ветра, нужно хорошо представлять себе
циркуляцию воздуха и характер погоды во всех барических системах.
Очень облегчает дело сопоставление наблюдаемого ветра с обстановкой
на схематической карте погоды, публикуемой ежедневно в некоторых
газетах (например, в «Известиях»).
Дым из печной трубы.
Известны два признака погоды по дыму из печных труб: признак
хорошей устойчивой погоды, когда дым поднимается вверх прямо, или,
как говорят, «столбом», и признак ненастной погоды с ветром и осадками,
когда он, выходя из трубы, рваными клочьями уносится ветром в сторону
и даже прижимается к земной поверхности — стелется» по земле. Дым
«столбом» бывает при безветрии, которое типично для центральной части
антициклона или для барической седловины, вне влияния атмосферных
фронтов, то есть для условий погоды в целом хороших, когда нет плотной
облачности, способной давать осадки, велика вероятность прояснений с
голубым небо и с солнышком. Стелющийся по земле, клочьями уносимый
от трубы дым возможен при сильном ветре в условиях циклонической
погоды, с облаками и осадками. Признаки эти верные, но прогностическое
значение их невелико — они отражают уже существующие условия
погоды и лишь свидетельствуют об их сохранении на ближайшие часы.
Прогноз погоды по закату солнца.
Можно: уже то, что мы видим солнечный закат, свидетельствует о
ясной погоде. Кроме того, кое-что о погоде говорят цвет неба, форма и
размеры солнечного диска. Светлый золотистый цвет вечерней зари при
безоблачном небе — признак спокойного состояния атмосферы, чистого
сухого воздуха и сохранения хорошей погоды. Красная заря бывает при
большой влажности воздуха и меньшей его устойчивости, следовательно,
возрастает вероятность перемен в погоде — появления облаков, усиления
ветра, но вовсе не обязательно резкого ее ухудшения. Солнечный диск у
горизонта благодаря кажущейся сплюснутости небесной сферы
представляется в несколько раз большим, чем когда солнце находится в
зените. При влажном теплом воздухе диск становится слегка вытянутым
по горизонту, приобретая форму овала, окрашивается в яркий красный
цвет; при холодном сухом воздухе он бледнеет, форма его остается
круглой, но размеры становятся меньше (все это из-за неодинакового
преломления лучей различных частей солнечного спектра, отличающихся
разной длиной волны). Если же солнце заходит за облака, появившиеся на
горизонте, то очевидна вероятность изменения погоды, связанного как раз
с приходом этих самых облаков; отсюда и широкая известность признака
ухудшения погоды: «заходящее за тучу солнце приносит дождь»; правда,
категоричность этого признака несколько сомнительна.
Что такое «бабье лето»?
Так в народе издавна называют период мягкой, солнечной,
теплой, но не жаркой погоды, которая часто устанавливается осенью,
после кратковременных похолоданий. С этими погожими днями как бы
возвращается на время лето. Продолжительность периода хорошей погоды
в начале осени в разные годы бывает различная, как и время его начала.
Обычно это одна-две недели, приходящиеся на середину сентября, но в
иные годы это может быть и конец сентября или даже начало октября. В
некоторых местностях в Центральной России «бабье лето» ждут к определенной дате — к 14 сентября; в прошлом эти дни отмечались как сельские
праздники.
С метеорологической точки зрения «бабье лето» — это первый
осенний период с устойчивой антициклонической погодой, когда ночное
выхолаживание почвы и воздуха еще не слишком сильное, а дневной
прогрев хотя и существен, но не достигает предела, который
воспринимался бы как жара.
В других странах существуют свои названия этого периода
приятной погоды: например, в США он получил название «индейского
лета».
Ласточки летают низко — жди дождя.
Снижение высоты полета ласточек вызвано перемещением в
приземный слой воздуха насекомых, служащих кормом для ласточек.
Существует мнение, что те комары, за которыми постоянно охотятся
ласточки, чувствительны к изменениям давления и, стремясь оставаться на
уровне неизменного давления при подходе циклонов, то есть когда
давление падает, снижаются, а вслед за ними снижаются и ласточки. А
циклоны несут с собой ухудшение погоды. Таким образом, примета верна
в той мере, в какой понижение давления влечет за собой переход к дождю.
Это бывает довольно часто, но все же не всегда.
Может ли отмокание соли в солонке служить приметой
дождя?
Соль в солонке может отмокнуть при высокой влажности воздуха,
независимо от того, с чем связано это повышение влажности — с
сыростью помещения, в котором стоит солонка с солью, или с сыростью
воздуха при тумане, дожде и т. п. Если соль становится влажной в
помещении хорошо вентилируемом, куда свободно проникает наружный
воздух, то резонно ожидать дождя.
Вопросы по теме:
1. Какова научная основа местных признаков погоды?
2. Какие облака являются предвестниками грозы?
3. О чем говорит появление на небе радуги?
4. Признаком какой погоды являются ложные солнца и луны?
5. О какой погоде говорят солнечные столбы и кресты?
6. Признаком чего является гало на небе?
7. Верно ли, что кольца вокруг солнца днем, вокруг" луны ночью —
признак ненастья?
8. Что такое «ключевые дни»?
9. Верно ли, что ясная луна — признак мороза?
10. Можно ли считать полнолуние признаком хорошей погоды?
11. Можно ли судить о будущей погоде по свечению луны?
12. О чем говорит свечение шпилей башен, верхушек труб и тому
подобных высоких заостренных сооружений?
13. Могут ли служить признаком погоды изменения цвета неба?
14. Может ли мерцание звезд служить признаком погоды?
15. Существует ли связь между погодой и появлением комет или
метеорного дождя?
16. Насколько верно изменения погоды отражаются в поговорках?
17. Признаком каких изменений в погоде может служить поворот
ветра?
18. Можно ли судить о погоде по дыму из печной трубы?
19. Можно ли судить о погоде по закату солнца?
20. Что такое «бабье лето»?
21. Верна ли примета: если ласточки летают низко — жди дождя?
22. Может ли отмокание соли в солонке служить приметой дождя?
9. ВЛИЯНИЕ ПОГОДЫ НА СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
Едва ли существует другая отрасль человеческой деятельности, в
такой мере связанная с метеорологическими условиями, как сельское
хозяйство. При этом если распространение сельскохозяйственных культур
на земном шаре и видов сельскохозяйственной продукции в значительной
степени определяется климатом, то урожайность культур и
продуктивность сельскохозяйственного производства в огромной степени
зависят от сложившихся в данный год условий погоды.
Зависимость сельскохозяйственного производства от условий
погоды довольно сложная — не существует абсолютно оптимальных
условий, одинаково благоприятных для всех отраслей сельского хозяйства
и даже для всех выращиваемых в данной местности культур. В ряде случаев условия, благоприятные для одной отрасли или для одной
сельскохозяйственной культуры, оказываются неблагоприятными для
другой отрасли или культуры. С этой точки зрения приобретает важное
значение правильная ориентировка сельскохозяйственного производства
на развитие таких отраслей хозяйства и выращивание таких культур,
которые дополняли бы друг друга и в неблагоприятные для одной из них
годы были способны компенсировать потери. В этом отношении
ориентацию сельского хозяйства отдельных районов на монокультуру
специалисты считают нерациональной. Однако следует считаться и с
другими аспектами экономики сельскохозяйственного производства, и
прежде всего с социальными, с интересами страны в целом, а не только
данного района. Но, как бы то ни было, не принимать во внимание
особенности климата каждого района и колебания в условиях погоды,
непосредственно сказывающиеся на продуктивности сельскохозяйственного производства,— нельзя.
От каких метеорологических величин в первую очередь зависит
урожайность сельскохозяйственных культур?
Хотя урожай определяется погодой в целом, то есть всем
комплексом метеорологических величин и явлений, влияющих на
развитие и созревание растений, решающими можно считать три
величины: температуру воздуха, атмосферные осадки и солнечную
радиацию. Во многих районах умеренных и особенно низких широт
самый важный для урожайности сельскохозяйственных культур
метеорологический фактор — осадки в период развития растений,
например в фазе развития зерна.
каждого района и колебания в условиях погоды, непосредственно
сказывающиеся
на
продуктивности
сельскохозяйственного
производства,— нельзя.
В чем опасность засух для земледелия?
Засухи — явление, эпизодически повторяющееся в районах
недостаточного увлажнения. Это результат длительного недостатка
осадков, обычно сопровождающегося пониженной влажностью и
повышенной температурой воздуха. Засухи вызывают снижение запасов
влаги в почве, следствием чего бывает замедленный рост или даже гибель
растений.
Возникновение засух связано с такими аномалиями атмосферной
циркуляции, при которых , преобладающим становится поступление масс
сухого континентального воздуха и формирование антициклонов,
препятствующих передвижению атмосферных фронтов и связанных с
ними масс влажного морского воздуха. Этот процесс не всегда удается
своевременно распознать и принять необходимые меры для
предотвращения или уменьшения потерь урожая, что еще больше
усугубляет опасность засух. В Австралии, например, засуха, как правило,
успевает охватить примерно 10% территории, прежде чем она оказывается
зарегистрированной. Потери от засух в этой стране превышают потери от
других стихийных бедствий, таких, как наводнения, ураганы и пр.
В некоторых земледельческих районах мира засушливые годы
почти столь же часты, как и годы с нормальными условиями. Например,
на Великих равнинах в США в шести округах за последние 100 лет
отмечено от 42 до 49 засух, в том числе очень сильных — от 11 до 18.
В ряде районов нашей страны, например в Заволжье, на юговостоке Европейской части, засухи также случаются довольно часто, и без
искусственного орошения полей там невозможно гарантировать
устойчивые ежегодные урожаи.
Как влияет температура воздуха на развитие растений?
Термические условия регулируют интенсивность процессов
фотосинтеза, а следовательно, непосредственно влияют на рост и развитие
растений. Фотосинтез достигает максимума при температуре около 20—
25°С, при дальнейшем же повышении температуры, равно как и при ее
понижении, он замедляется. Максимальный рост растений происходит в
период нарастания температуры воздуха; когда температура воздуха
достигает 25°С, увеличение скорости роста подавляющего большинства
растений несколько замедляется, а при температуре 30°С она резко падает.
Однако влияние температуры на развитие растений не столь простое, как
может показаться: для нормального развития многих растений нужны
периоды заметного снижения температуры, без которых они утрачивают
способность к цветению и плодоношению.
Естественно, что потребности растений в периодических
изменениях режима температуры различны в зависимости
от
вида
растений и района произрастания.
Насколько может отличаться температура воздуха от температуры
поверхности растений?
Температура воздуха измеряется, как правило, на высоте 2 м от
поверхности земли, и в теплое время года она, естественно, всегда бывает
ниже, чем температура земной поверхности и поверхности растений. В
районах избыточного увлажнения в дневные часы эта разность может
достигать 10° С, а в районах недостаточного увлажнения — 20 и даже 30°
С. В силу этого разности годовых сумм температуры воздуха выше 10°С и
поверхности растений в районах избыточного увлажнения составляют
около 300°С (Мурманск, Ленинград), а в засушливых районах на юговостоке страны — более 700°С (Волгоград, Эмба). Эти разности также
существенно зависят от экспозиции местности: на северных склонах они
меньше, чем на равнине, а на южных — больше. Этим определяется
различие в характере растительности на затененных и обращенных к
солнцу склонах. Чем круче склоны, тем это различие существеннее.
Какие условия погоды требуются для выращивания озимой
пшеницы?
Зима с умеренными морозами и значительным устойчивым
снежным покровом обеспечивает достаточное увлажнение почвы в
решающий период развития озимых посевов пшеницы и предотвращает
их вымерзание. В малоснежные зимы, когда морозы чередуются с
оттепелями, посевы часто оказываются под ледяной коркой и гибнут —
задыхаются или вымерзают. Лучшие твердые сорта озимой пшеницы
произрастают в районах со снежной и умеренно морозной зимой.
Можно ли планировать сельскохозяйственные работы в
соответствии с долгосрочными прогнозами погоды?
К сожалению, пока нельзя. Обеспеченность долгосрочных
прогнозов погоды (то есть отношение числа прогнозов, в которых
отклонения значений прогнозируемых метеорологических величин от
фактических не вышли за установленные допустимые пределы, к общему
числу данных прогнозов), составляемых всеми известными сегодня
научными методами, сегодня еще ниже требований, предъявляемых
практикой сельскохозяйственного производства. Поэтому ставить выбор
посевного материала, определение сроков выполнения различных видов
полевых работ, способы обработки земли в прямую зависимость от
ожидаемых по долгосрочному прогнозу метеорологических условий на
ближайший сезон было бы слишком рискованно и экономически неоправданно.
В практике сельскохозяйственной деятельности долгосрочные прогнозы
погоды принимаются во внимание, но не в качестве основы для
планирования всех видов работ, а лишь как вспомогательный материал,
учитываемый наряду с другими обстоятельствами. В основу планирования
берутся средние климатические данные, то есть наиболее типичные для
данной местности условия погоды, характерные для каждого сезона.
Какова продуктивность земной поверхности?
По этому вопросу существуют лишь очень приближенные
расчеты, как для поверхности суши, так и для поверхности океана:
средняя продуктивность суши оценивается равной 3,6 т/(га•год), а
поверхности океана — 0,8 т(га • год). Таким образом, в среднем для всей
поверхности земного шара продуктивность окажется равной 1,6 т/(га •
год). Следует иметь в виду, что за средними цифрами скрываются
большие различия в продуктивности, связанные с климатом и другими
природными факторами. Так, во влажных тропических лесах
продуктивность составляет десятки тонн на гектар, а в полярных пустынях
она падает до нуля.
Есть ли соответствие между зональностью почв и растительного
покрова?
Между зонами почв и растительности существует вполне
определенное соответствие. С увеличением радиационного индекса
сухости (см. 6.12) типы почв меняются в следующей последовательности:
тундровые почвы, подзолы, бурые лесные почвы, желтоземы, красноземы
и латеритные почвы, черноземы и черные почвы саванн, каштановые
почвы, сероземы.
Чем объясняется возникновение пыльных вихрей над полями в
летнее время?
Небольшие пыльные вихри — микросмерчи — возникают летом
чаще всего у границы участков земной поверхности, получающих
неодинаковое количество солнечного тепла, или, точнее, неодинаково
нагреваемых солнечными лучами. Свежевспаханное поле и участок с
зеленым травяным покровом, жнивье и луг обладают различной способностью отражать солнечные лучи, а следовательно, и различной
способностью поглощать эти лучи. Разность температур на поверхности
этих участков создает разность температур и воздуха над ними, а это
может привести к возникновению приземных воздушных течений и образованию небольших вихрей, поднимающих с земли пыль и мусор,
которые делают эти вихри хорошо заметными.
Как
зависит
применение агротехнических приемов от почвенноклиматических условий?
В зависимости от того, в каких климатических зонах находятся те
или иные сельскохозяйственные площади, применяются разные
агротехнические приемы — или повышающие теплообеспеченность
растений и ослабляющие вредное влияние избыточного увлажнения, или
же направленные на улучшение влагообеспеченности. Но в отдельные
годы условия погоды складываются так, что агротехнические приемы
следует менять. Например, в полувлажной лесостепной зоне система
агротехники, нацеленная в основном на сбережение и экономное
расходование влаги, примерно раз в десять лет должна перестраиваться на
ослабление вредного влияния избыточного увлажнения — об этом говорят
статистические данные обеспеченности этой зоны осадками. Таким
образом, сельское хозяйство страны требует гибкого применения приемов
агротехники.
Что дает мульчирование почвы?
Мульчирование — покрытие почвы навозом, соломой,
специальной бумагой или пленкой, то есть мульчой,— применяется для
придания почве большей эрозийной устойчивости, снижения испарения
воды и для повышения пли понижения температуры почвы. Наиболее
эффективным материалом для мульчирования являются светопрозрачные
полиэтиленовые пленки, способствующие повышению
температуры
почвы днем на 6—9°С и снижению затрат тепла на испарение на 10—
15%.
Зачем производится дефолиация растений?
Досрочное сбрасывание листьев растениями — дефолиация,
вызываемая искусственно путем применения химических веществ,
призвана изменить тепловой и радиационный режим поля. Например,
прогрев почвы под хлопчатником после дефолиации резко возрастает, так
как поглощение растениями радиации уменьшается втрое, кроме того,
увеличивается температура надпочвенного слоя воздуха, что способствует
ускорению раскрытия коробочек хлопчатника.
Каков метеорологический эффект насаждения лесных полос?
Лесные полосы уменьшают скорость ветра на 20 — 60% и
способствуют повышению температуры воздуха в межполосном
пространстве и температуры почвы у растений на 1—2°С. Кроме того, в
межполосном пространстве увеличивается влажность воздуха, снижается
испаряемость. За счет задержания осадков лесополосы обеспечивают
дополнительное увлажнение полей на 20—40 мм в год.
Как влияет подъем культуры земледелия на зависимость сельского
хозяйства от климата и погоды?
В целом с прогрессом науки и техники эта зависимость
уменьшается, но взаимосвязь между урожайностью и метеорологическими
условиями сохраняется. Условия погоды сильнее всего сказываются на
урожайности интенсивно развивающихся растений, имеющих высокий
уровень обмена веществ и энергии. Новые высокопродуктивные сорта
культурных растений обладают повышенной чувствительностью к
условиям среды и нуждаются в максимальной оптимизации водного,
воздушного, теплового и пищевого режимов.
Вопросы по теме:
1.От каких метеорологических величин в первую очередь зависит
урожайность сельскохозяйственных культур?
2.В чем опасность засух для земледелия?
3. Как влияет температура воздуха на развитие растений?
4.Насколько может отличаться температура воздуха от температуры
поверхности растений?
5.Какие условия погоды требуются для выращивания озимой пшеницы?
6.Можно ли планировать сельскохозяйственные работы в соответствии с
долгосрочными прогнозами погоды?
7. Какова продуктивность земной поверхности?
8.Есть ли соответствие между зональностью почв и растительного
покрова?
9.Чем объясняется возникновение пыльных вихрей над полями в летнее
время?
10.Как зависит применение агротехнических приемов от почвенноклиматических условий?
11.Что дает мульчирование почвы?
12.Зачем производится дефолиация растений?
13.Каков метеорологический эффект насаждения лесных полос?
14.Как влияет подъем культуры земледелия на зависимость сельского
хозяйства от климата и погоды?
10. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
Загрязнители — загрязняющие вещества природного или
антропогенного происхождения, физический или информационный агент,
химическое вещество или биологический вид, попадающий в
окружающую среду или возникающий в ней в количествах, выходящих за
рамки обычного содержания предельных естественных колебаний, или
средство природного фона в рассматриваемое время.
Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в
воздухе газов, паров, твердых и жидких веществ, тепла, излучений,
неблагоприятно влияющих на природные и техногенные компоненты.
Загрязнения бывают природные (естественные) и антропогенные, вызываемые деятельностью человека.
На данном этапе, в связи с развитием производственной
деятельности
человека,
антропогенные
загрязнения
являются
главенствующими. Они делятся на локальные и глобальные. Локальные
загрязнения связаны с техногенными компонентами (промышленность,
сельское и коммунальное хозяйство и т. д.). Глобальные загрязнения
влияют на биосферные процессы в целом на Земле и охватывают
огромные пространства. Вредные вещества переносятся ветром на большие расстояния и попадают в почву, водоемы.
Загрязнители разделяют на механические, биологические,
физические.
Механические загрязнения образуются при сжигании топлива и в
процессе производства строительных материалов. Они представлены в
основном пылью, фосфатами, ртутью, свинцом.
К физическим загрязнениям атмосферы относят тепловые,
световые, шумовые, электромагнитные, радиоактивные вещества.
Биологические
загрязнения
связаны
с
размножением
микроорганизмов и антропогенной деятельностью.
К антропогенным процессам относится разрушение озонового
слоя, которое вызывается работой установок на фреоне, аэрозолях,
разложением азотных удобрений, выбросами оксидов азота при полете
самолетов и ядерных взрывах.
Учеными установлено, что ежегодно содержание озона
уменьшается на 0,1 %, а в перспективе через 50 лет его уменьшение будет
составлять 5-10 %. Это существенно может изменить климат и вызвать
другие негативные последствия.
В результате антропогенной деятельности в верхних слоях
атмосферы появляются так называемые ионосферные дыры. В связи с
этим состояние ионосферы существенно меняется.
Антропогенные воздействия на атмосферу приводят к ионизации
воздуха, определяющей электрические свойства атмосферы. Наибольшую
опасность представляют режимы работы источников ионизирующего
излучения и ядерные испытания. За время существования ядерной
энергетики на 370 ядерных реакторах произошло более 150 аварий с утечкой радиоактивных веществ. При авариях продукты ядерного деления
высвобождаются в виде аэрозолей и в зависимости от силы и направления
ветра радиус зон загрязнения достигает 180 км. Серьезную опасность
представляют радиоактивные отходы, масса которых увеличивается с каждым годом.
10.1 Ежегодные объемы выбросов в атмосферу и их последствия
Самыми распространенными загрязнителями атмосферы являются оксид
углерода, оксид азота, диоксид, серы, углеводороды и пыль, обладающие
токсичностью. В таблице 24 приведены ежегодные объемы выбросов в
атмосферу.
Количество ежегодно выбрасываемых в атмосферу вредных веществ
Таблица 24
Вещество
Выбросы, млн. т
Доля антропогенных
примесей от общих
естественные
антропогенные
поступлений, %
твердые
частицы
СО
СН4
NO
S02
С02
3700
1000
27
5000
2600
770
650
485 000
304
88
53
150
-22 000
5,7
3,3
6,5
13,3
4,5
Очевидно, что одним из основных по массе загрязнителей
атмосферы является углекислый газ, количество которого увеличивается
ежегодно. И если не уменьшить выброс в атмосферу углекислого газа, то
планету ожидает катастрофа, связанная с повышением температуры
вследствие парникового эффекта. Сущность его заключается в том, что
отражающиеся от поверхности Земли инфракрасные лучи Солнца
задерживаются атмосферой с повышенным содержанием С02, СН4 и
других загрязнителей. В настоящее время температура поверхности в
Северном полушарии повышается предположительно на 1,3 °С, что в
дальнейшем приведет к повышению уровня Мирового океана на 10 см.
Как правило, загрязняющие вещества проникают в организм человека
через органы дыхания. В сутки один человек вдыхает 6—12 м3 воздуха,
происходит газообмен между кровью и лимфой. Грубые частицы
задерживаются в верхних дыхательных путях, вызывая заболевание,
называемое пылевым бронхитом, а тонкие частицы проникают внутрь
организма и могут спровоцировать пневмонию.
Атмосферные загрязнители могут оказывать малое влияние
на здоровье человека, а промышленные загрязнители действуют на
здоровье человека разрушительно.
Хлор негативно действует на органы дыхания и зрения, фториды
нарушают кальциевый режим в организме, дисульфит углерода ядовит для
нервной системы, вызывает психические расстройства.
Опасны для дыхания пары тяжелых металлов. Вредны для
человека диоксид серы и оксид углерода, которые поражают дыхательные
пути и препятствуют переносу кислорода. Наибольшую опасность
представляют альдегиды и кетоны, которые в малых концентрациях
разрушают нервную систему. Особенно сильное влияние загрязняющих
веществ проявляется в период смога.
Загрязнение сернистым газом, фтористым водородом, хлором,
диоксидом азота вредно сказывается и на растениях. При этом происходит
как непосредственное отравление зеленой массы, так и интоксикация
почвы.
Загрязнение атмосферы промышленными выбросами вызывает
кислотные газы и кислотные дожди, которые усиливают эффект коррозии,
снижают плодородие почв, пагубно влияют на флору и фауну.
Серьезной проблемой в связи с загрязнением атмосферы является
изменение климата, вызывающее:
— непосредственное воздействие на состояние атмосферы, связанное с
изменением температуры и влажности почвы;
— изменение физических и химических свойств атмосферы;
— изменение состояния и свойств верхних слоев атмосферы, озонового
экрана под действием фенолов и оксида азота, а также появления аэрозоля
в атмосфере;
— изменение отражательной способности Земли, влияющее на
взаимодействие элементов климатической системы. Колебания климата
влияют на состояние человека, а также на формирование продуктивности
сельскохозяйственных культур.
10.2 Нормирование загрязнения атмосферы
Степень загрязнения атмосферы оценивается по предельно
допустимым концентрациям (ПДК) вредных веществ в воздухе с
учетом гигиенических требований. В нормативы включены более 2500
различных веществ, которые могут содержаться в продуктах питания, в
воздухе, почве, еде.
ПДК — максимальная концентрация примеси в атмосфере,
отнесенная к определенному времени осреднения, которая при
периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не
оказывает на него вредного воздействия, включая отдаленные
последствия, а также на окружающую среду.
Принимаются два значения норматива: максимальная разовая в
пределах 30 мин и среднесуточная величина ПДК. Эти величины (в мг/м 3)
равны: N02 -0,4 (0,085); S02 — 0,3 (0,005); CI — 0,1(0/03); СО -3,0 (1,0);
сажа — 0,15 (0,05). Максимальная разовая ПДК не должна приводить к
неприятным рефлекторным реакциям человеческого организма, а
среднесуточная — к токсическому, канцерогенному и мутагенному
воздействию.
Для регулирования выбросов вредных веществ в биосферу
используется индивидуальная для каждого вещества норма предельно
допустимых выбросов (ПДВ).
ПДВ — разрешаемое к выбросу от данного источника,
предельное количество вредного вещества, которое не создает приземную
концентрацию, опасную для людей, животного и растительного мира.
Влияние загрязнителей на состояние атмосферы
Таблица 25
Основные вещества,
Класс
Состояние воздушного бассейна при
загрязняющие
опасности
концентрации свыше, мг/м
атмосферу
вызывает
опасные чрезвычайно
опасение
опасные
Пыль неорганическая
IV
0,15
0,75
3,75
Сернистый газ
Оксид азота
Оксид углерода
Углеводороды
Сажа
Фенол
Свинец
Сероводород
Сероуглерод
Ртуть
III
II
IV
IV
III
III
I
II
II
I
II
0,05
0,085
3,0
1,5
0,05
0,01
0,0007
0,008
0,005
0,0003
0,005
0,2
0,25
5,0
7,5
0,25
0,04
0,0013
0,024
0,015
0,0005
0,015
0.38
0,76
25,0
37,5
1,25
0,16
0,0022
0,072
0,45
0,001
0,045
Фтористые соединения
Значение ПДВ (г/с) для продуктов сгорания рассчитывают по
формуле:
для нагретого выброса:
ПДВ= ПДК*
для холодного выброса:
ПДВ = 8ПДК
для нескольких источников выбросов:
ПДВ = ПДК
где Vc=V1 + V2 +.....+ Vn; H — высота источника выброса
над поверхностью, м; V1 — объемный расход газовой смеси, м3/с; T —
разность температур выбрасываемых газов и воздуха, °С;
А — коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и
определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания
вредных веществ (С2/3 • мг • °С1/3) г; F — коэффициент скорости оседания
вредных веществ в воздухе; тип — коэффициенты, учитывающие условия
выхода газовой смеси из устья источника, м3/с; V1; V2, ....Vn — j,—
объемные расходы газов, выбрасываемых каждым источником, м 3/с; D —
диаметр устья I источника; Vc — суммарный объемный расход газовой
смеси. (Методика расчета ПДВ изложена в СН 369.74). При расчете
учитываются фоновые концентрации вредных веществ в воздухе (Сф) и
концентрации от источников загрязнения (С), сумма которых должна быть
меньше или равна 1 ПДК, то есть:
С + Сф < ПДК
При совместном присутствии в воздухе нескольких веществ со
своими значениями ПДК4 с концентрацией С4 (i=l,2,3.....n) их суммарная
концентрация должна удовлетворять следующему условию:

1
11. ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ПЛАНИРОВКУ
ЗАСТРОЙКИ
Оценка погодно-климатических условий местности по температурноветровому режиму необходима для прогнозирования надлежащий
микроклимат средствами планировки, застройки и благоустройства
селитебных территорий.
Устойчивость от ветрового воздействия зданий, ферм, мостов, мачт,
опор, проводов и т. п. вычисляют по формуле
py = Kp(v2/2)Q,
где ру — давление ветра, Па;
К— аэрогидродинамический коэффициент, зависящий от формы
(обтекаемости) сооружения;
p(v2/2) — скоростной напор невозмущенного воздушного потока (р =
1,225 кг/м3; v — скорость ветра, м/с);
Q —площадь любой поверхности сооружения.
В мегаполисах технологические процессы индустрии и энергетики,
работа городского транспорта и установок внутреннего сгорания, выбросы
в воздух отработанных газов и аэрозолей меняют не только газовый состав
атмосферы, но и метеорологический режим, образующий свой особый
мезоклимат: на 10…25 % уменьшается приток прямой солнечной
радиации к деятельной поверхности; вследствие эффективного излучения,
в том числе от энергетических установок, образуются «острова тепла», в
которых доля техногенного тепла может доходить до половины солнечного; температура воздуха в городе может быть на 7…15 °С выше загородной; количество осадков благодаря резкому росту ядер конденсации
увеличивается зимой на 50 %, летом на 15 %; воздух над городом суше в
среднем на 5… 10 % и более, особенно если улицы не поливают;
повторяемость туманов в промышленном городе бывает в 1,5…2 раза
больше, чем за городом.
Большое количество ядер конденсации способствует образованию
тумана-смога, химически весьма агрессивного; нижняя граница облаков
из-за снижения давления оказывается на 100 м ниже, чем в окрестностях, а
восходящие потоки воздуха создают местную кучевую облачность.
Электрическое освещение в городах и населенных пунктах зависит не
только от восхода и захода солнца, но и от облачности. Закрытость
горизонта в микрорайонах зависит от плотности и этажности застройки.
Площадь, в течение нормированного времени затеняемая зданиями,
составляет 27.„75 % площади жилой зоны.
Примерно 50 % территории в городах занимают асфальтовые
покрытия, здания (их крыши), практически непроницаемые, с низкой
отражательной способностью и высокой теплоемкостью для тепловых
длинноволновых лучей.
Искусственные покрытия трансформируют до 90 % лучистой энергии
в теплоту. Температура асфальта на солнце на 25 °С может превышать
температуру воздуха на высоте 2 м от поверхности (а температура
зеленого газона на 10 °С). Интенсивность теплового длинноволнового излучения приближается к интенсивности прямой солнечной радиации.
Зеленые насаждения, водоемы и фонтаны очищают и обогащают
воздух кислородом, фитонцидами. Радиация, пропущенная сквозь листья,
не только ослабляется, но и изменяется по спектральному составу.
Вьющиеся растения (виноград, плющ) пропускают только 10…19 %
солнечной радиации, вследствие чего нагрев стены в зеленых
насаждениях снижается на 8…12 °С, температура воздуха в среднем на
3…4 °С, а испаряемая листьями влага восполняет дефицит влажности
воздуха, создавая комфортные условия для человека.
При составлении строительно-климатического паспорта территорию
города делят на ландшафтно-климатические зоны: селитебную (жилую),
промышленную, транспортную, рекреационную, санитарно-защитную.
Рис. 7.
Таблица-схема элементов климата
Рис. 8.
Таблица-схема «Элементы климата»
12. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ И МЕТОДОВ В
ПРИРОДООБУСТРОЙСТВЕ
Природообустройство — это особый вид деятельности, заключающийся в изменении компонентов
природы для повышения их полезности, восстановлении нарушенных компонентов и защите их от
негативных последствий природопользования.
Природообустройство базируется на мониторинге различных компонентов природы, в том числе
мониторинге состояния атмосферы, то есть метеорологических наблюдений.
В природообустройство входит мелиорация земель сельскохозяйственного, водного и лесного фондов,
поселков, промышленности, транспорта, рекреационного, историко-культурного, научного назначения, а
также борьба с водной и ветровой эрозией, переносом солей на приморские территории, защита от суховеев,
града, ливней и других опасных метеорологических явлений.
При проектировании, строительстве и эксплуатации мелиоративных систем необходимо точное знание
водных балансов территории:
E=X±Y±U+M,
где Е— испарение с суши и водных объектов, транспирация растительности, мм;
X— атмосферные осадки за тот же период, мм;
Y— приток и сток поверхностных и подземных вод, мм;
U— изменение водных запасов в толще почвогрунтов, мм;
М— оросительные воды, мм.
Из уравнения видно, что £ (испарение) и X (осадки) определяются метеорологическими факторами и их
рассчитывают по метеорологическим наблюдениям и принятыми в метеорологии методами.
Осредненный водный баланс по Российской Федерации за год
Таблица 26
Среднемноголетние, мм
Район
Побережье Баренцева
и Белого морей
Азиатская тундра
Бассейн:
р. Волги
р. Дона
Зона лесов:
хвойных
лиственных
Зона:
степей
пустынь и полупустынь
осадки
710
испарение
370
летний сток
340
610
310
300
660
600
473
530
187
70
705
700
375
495
330
205
500
310
455
300
45
10
Для защиты от суховеев при проектировании лесополос и других мероприятий, а также для задержания
снега снегозащитными щитами необходимо иметь сведения о повторяемости и скорости ветра, для защиты
от града и сильных ливней — изучать образование и движение опасных градовых облаков.
Циркуляция воздушных масс является не только погодным и климатизирующим фактором, но и
причиной круговорота других веществ, в том числе загрязняющих, на большие расстояния. Это выбросы в
атмосферу промышленных и транспортных отходов, из труб электростанций, от военных действий.
Изучение движения воздушных масс позволяет решать важные экологические задачи борьбы с
загрязнениями.
Вопросы по теме:
1. Каково влияние климатических условий на планировку застройки?
2. Для чего нужны расчеты по устойчивости от ветрового воздействия объектов застройки?
3. Назовите основные элементы схем-таблиц климата.
4. Каковы особенности климата больших городов?
5. Что называют парниковым эффектом?
6. Перечислите негативные черты климата большого города.
7. Как учитывают ветер при планировке и застройке городов?
8. Зависит ли время отключения освещения от облачности?
9.Как учитываются метеорологические наблюдения в природообустройстве?
Глоссарий
Альбедо - отношение отраженной солнечной радиации к суммарной
Атмосфера — газовая оболочка Земли, распространяющаяся до высот приблизительно 1000 км.
Процентное соотношение газов (по их объему) в сухом воздухе следующее.
Азот
Кислород
Аргон
Диоксид
Другие
(N2)
(02)
(Аг)
углерода (С02)
газы
78,08
20,95
0,93
0,03
0,01
Стратосфера располагается над тропопаузой и распространяется примерно до высоты 50 км.
Отличительная особенность ее — повышение температуры с высотой. Самый верхний слой стратосферы —
стратопауза, где температура практически не меняется с высотой. Следует заметить, что водяных паров в
стратосфере почти не существует и соответственно облачность не развивается.
Мезосфера находится выше стратосферы, в которой температура понижается с высотой. Мезосфера
распространяется примерно до высоты 80 км и заканчивается мезопаузой.
Термосфера отличается резким возрастанием температуры в ее пределах в связи с очень большими
скоростями газовых молекул и атомов. Иногда термосферу называют ионосферой, поскольку содержание
ионов здесь очень велико.
Экзосфера располагается выше термосферы, содержит только очень небольшое число атомов газа, которые
движутся здесь с такой скоростью, что преодолевают притяжение Земли и улетают в космическое
пространство.
Солнечная радиация
Прямая солнечная радиация – S – это поток солнечных лучей, непосредственно падающих на поверхность
Земли.
Рассеянная радиация – D – часть солнечной радиации в результате рассеяния атмосферой уходит обратно
в космос, но значительная ее часть поступает на Землю в виде рассеянной радиации.
Суммарная радиация- Q- состоит из рассеянной и прямой радиации на горизонтальную поверхность.
Q= D+S
Отраженная солнечная радиация –Rk –часть суммарной радиации, которая отразилась деятельной
поверхностью. Измеряется прибором альбедометром.
Тепловое излучение земли (деятельной поверхности) Ез – длинноволновая лучистая энергия, испускаемая
деятельной поверхностью и направленная вверх, в атмосферу.
Тепловое излучение атмосферы Еа – часть теплового излучения атмосферы, направленного к земле и
поступающего на горизонтальную поверхность.
Фотосинтетически активной радиацией (ФАР) называют Часть лучистой энергии солнца, которую
растения усваивают в процессе фотосинтеза. ФАР располагается в волновом диапазоне от 0,38 до 0,71 мкм.
Альбедометр это пиранометр, приспособленный для измерения отраженной радиации
Средняя суточная температура — среднее арифметическое из температур, измеренных во все сроки
наблюдений.
Средняя месячная температура — среднее арифметическое из средних суточных температур за все сутки
месяца.
Средняя годовая температура — это среднее арифметическое из средних суточных (или средних
месячных) температур за весь год.
Амплитуда годовых колебаний температуры – разность между среднемесячными температурами
наиболее теплого и холодного месяцев.
Активная температура — это среднесуточная температура воздуха (или почвы) выше биологического
минимума развития культуры.
Эффективная температура — это среднесуточная температура воздуха (или почвы), уменьшенная на
значение биологического минимум.
Сумма активных температур – это сумма средних суточных температур выше 10°С.
Сумма эффективных температур – это сумма средних суточных температур отсчитанных от
биологического минимума, при котором развивается растение.
Атмосферное давление – это сила, с которой давит на единицу поверхности земли (см 2,, м2) столб воздуха,
простирающийся от земной поверхности до верхней границы атмосферы (мм.рт.ст., мбар).
Нормальным атмосферным давлением – это давление воздуха, измеряемое высотой ртутного столба в
760 мм и основанием в 1 см2 при t0C = 00C, на широте 450 и на уровне моря.
Барометр-анероид – прибор для измерения атмосферного давления, принцип действия которого основан на
деформации анероидных коробок при изменении атмосферного давления и дальнейшем преобразовании
линейных перемещений мембран передаточным механизмом в угловые перемещения стрелки относительно
шкалы.
Гипсотермический метод – это метод точного определения давления атмосферного воздуха и проверки
показателей анероида и барографа.
Барограф – прибор для непрерывной регистрации изменений атмосферного давления и определения
характеристики барометрической тенденции.
Горизонтальным барическим градиентом (ГБГ) - называется изменение давления вдоль горизонтали,
направленной перпендикулярно к изобарам от высокого давления к низкому, приходящееся на 100 км
расстояния,
перистые – Cirrus (Ci);
перисто-кучевые – Cirrocumulus (Cc);
перисто-слоистые – Cirrostratus (Cs);
высококучевые – Altocumulus (Ac);
высокослоистые – Altostratus (As);
слоисто-дождевые – Nimbostratus (Ns);
слоисто-кучевые – Stratocumulus (Sc);
слоистые – Stratus (St);
кучевые –Cumulus (Cu);
кучево-дождевые – Cumulonimbus (Cb)
Осадки
Влажностью воздуха - это содержание водяных паров в воздухе.
Абсолютная влажность воздуха, а – масса водяного пара в единице объема воздуха. (г/м3)
Парциальное давлении водяного пара, гПа, е- , давление, которое имел бы водяной пар, находясь в
смеси газов атмосферы.
Парциальное давление насыщенного водяного пара, гПа, Е – парциальное давление водяного пара,
максимально возможное при данной температуре.
f – относительная влажность воздуха – это отношение фактического парциального давления водяного
пара при данной температуре воздуха к давлению насыщенного водяного пара, т.е. максимально
возможному для данной температуры и выраженного в процентах.
f = е/Е* 100%
Дефицит влажности или недостаток насыщения d -( мм, Мб).
d = E – e – это разность между давлением насыщенного водяного пара при данной температуре и
фактическим парциальным давлением. Максимальные значения отмечаются летом, минимальные – зимой.
Точка росы – td – это температура, при которой водяной пар, находящийся в воздухе, достигает состояния
насыщения при неизменном давлении. Точка росы определяется по таблице максимальной упругости
водяного пара.
Психрометр – («психрос – холодный»), прибор для определения влажности воздуха, принцип работы
которого основан на охлаждении одного из термометров.
Гигрометр – прибор для определения относительной влажности воздуха, (%)
Гигрограф – прибор для непрерывной регистрации влажности воздуха в диапазоне от 30 до 100% при
температуре воздуха от - 35 до 450С.
Барическим полем - скалярное поле распределения атмосферного давления в пространстве.
Горизонтальный барический градиент - вектор, направленный перпендикулярно изобарам в сторону
низкого давления.
Циклон – область пониженного давления, в которой массы воздуха оттекают от периферии к центру, где
располагается наименьшее давление, направленное в северном полушарии против часовой стрелки
Антициклон – область высокого давления, в котором воздушные массы оттекают от центра к периферии,
образуя вихревое движение, направленное в северном полушарии по часовой стрелке.
Ветром называют горизонтальное перемещение воздуха относительно земной поверхности
Скоростью ветра называют горизонтальную составляющую скорости перемещения воздуха относительно
неподвижной точки земной поверхности.
Направление ветра - часть горизонта, откуда дует ветер.
Ветровые коридоры - это вытянутые понижения и прилегающие склоны, продуваемые ветром, в которых
при определенных направлениях ветра происходит усиление его скорости и формирование пылеватовоздушных потоков.
Роза ветров - графическое изображение направления ветра за месяц, сезон или год.
Долгосрочный прогноз — прогноз погоды на срок от 3 сут и более.
Краткосрочным прогнозом считают прогноз погоды сроком до 3 сут.
Синоптическая карта погоды — это географическая карта, на которую цифрами и символами нанесены
результаты наблюдений на сети метеорологических станций в определенные моменты времени.
Заморозком называется понижение температуры воздуха или поверхности почвы (травостоя) до 0°С и ниже
на фоне положительных средних суточных температур воздуха.
Сублимация – переход водяного пара в твердое состояние, минуя жидкую фазу.
Транспирация – испарение воды растением (от лат. spiro – дышу; выдыхаю).
Список литературы:
1. В.А.Сенников, Л.Г.Ларин и др. Практикум по агрометеорологии. М.: КолосС, 2006
2. Гуральник И.И., Дубинский Г.П. и др. Метеорология. Ленинград. Гидрометиздат, 1982
3. Захаровская Н.Н., Ильинич В.В. Метеорология и климатология. Москва «КолосС», 2004
4. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. 6-е изд. перераб. и доп. Изд. МГУ, 2004
5. Агроклиматические ресурсы Ставропольского края, Л-Г-1971г.
6. Атлас облаков. Ленинград. Гидрометиздат, 1978.
7. Стернзат. М.С. Метеорологические приборы и измерения, Л-Г-1978г.
8. Виткевич В.И.. Практические занятия по сельскохозяйственной метеорологии, М-1962г.
9. Павлова М.Д.. Практикум по сельскохозяйственной метеорологии, М-1968г.,1984г.
10. Руководство для агрометеорологических постов колхозов и совхозов, Л-Г-1980г.
11. Грингоф И.Г. Попов В.В. Страшная В.Н. Агрометеорология ,Л-Г- 1987г.