+0,1 - Ставропольский государственный аграрный университет

МЕТЕОРОЛОГИЯ И
КЛИМАТОЛОГИЯ
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ
ДЛЯ ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет
МЕТЕОРОЛОГИЯ И
КЛИМАТОЛОГИЯ
РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ
ДЛЯ ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Фамилия _________________________________________________________
Имя _____________________________________________________________
Отчество_________________________________________________________
Факультет ________________________________________________________
Группа ___________________________________________________________
Преподаватель ____________________________________________________
Составили:
В.С. Цховребов, В.Я. Лысенко, В.И. Фаизова, А.М. Никифорова,
Деркачева
Л.Ю.
Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета
агробиологии и земельных ресурсов
Протокол №____3________от «__26__»__авгшгуста_________ 2014 года
Содержание
стр
Введение
5
Тема 1: Измерение атмосферного давления.
6
Тема 2: Солнечная радиация. Приборы для измерения солнечной радиации.
12
Тема 3: Температура воздуха и почвы. Приборы для её измерения.
18
Тема 4: Осадки и приборы для их измерения.
30
Тема 5: Измерение влажности воздуха.
36
Тема 6: Ветер и приборы для измерения его скорости и направления. 42
Тема 7: Заморозки и их прогноз.
47
Тема 8: Агрометеорологические прогнозы.
51
Введение
Продуктивность агрофитоценозов зависит от многих факторов среды
их обитания, среди которых климатические и погодные условия занимают
существенное место.
Рабочая тетрадь для лабораторных занятий предназначена для
оказания помощи студентам в освоении курса метеорологии и климатологии
в процессе аудиторных занятий с преподавателем.
Лабораторно-практические занятия по метеорологии и климатологии
преследуют цель – закрепить теоретические знания по курсу, дать
студентам навыки самостоятельной работы:
- по изучению приборов и правилам измерения основных
метеорологических величин, оказывающих влияние на процессы в аграрном
производстве и продуктивность сельскохозяйственных культур;
- рекомендациям по оценке неблагоприятных метеорологических
условий, агроклиматических ресурсов отдельных территорий;
- освоению основных методов метеорологических наблюдений и
прогнозов, применяемых в практике обслуживания сельскохозяйственного
производства;
- по изучению форм записи метеорологических наблюдений,
агроклиматических характеристик, расчетов и анализа полученных
результатов.
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.
Тема 1: ИЗМЕРЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ.
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.
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
Применяется для непрерывной регистрации давления (*суточного,
недельного). При повышении атмосферного давления барокоробки
сжимаются, – стрелка с пером идет вверх.
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.
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
точках
a – коэффициент расширения воздуха = 0,00366
t – ср. температура между нижней и верхней точками
5. Рассчитать превышения одной точки над другой часто , используя
формулу Бабине. (табл. 1. )
Элеме
нты 00
Варианты
Р1 мм
725
01
730
Р2 мм
723
721
t1 °C
20,5 17,9
°
19,3 15,0
t2°C
02 03
735 728
04
736
05
715
06
722
07
733
08
778
09
734
10
720
11
731
12
740
13
762
14
754
15
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
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
5.2 Определить высоту горы, если у подножия атмосферное давление ……
ГПа, t = …..°С, на вершине горы давление …. ГПа, t = ….°
h=
4.3 При выпуске радиозонда давление у поверхности земли = …… ГПа, t
=……....°С, При входе прибора в кучевое облако давление ……… ГПа, t =
……..°С, Какова высота нижней границы облака?
h=
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
5.1 На синоптической карте на двух станциях, расположенных на расстоянии
……. км, проходят изобары ……. и …….. ГПа. Вычислить ГБГ.
ГБГ =
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Вопросы.
Что понимается под атмосферным давлением?
Единицы измерения атмосферного давления?
Нормальное атмосферное давление?
Что такое изобары?
Что такое барическая ступень?
Приборы для измерения атмосферного давления. Их строение, принцип
действия?
Цель барометрического нивелирования?
Как изменяется атмосферное давление с высотой?
Тема 2: СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ.
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.
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. Онгстрема, А. Н. Бойко, Н. В. Кучерова, В. А. Михельсона—
Аббота 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 термоэлектических 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/м2
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
D =0,07 Вт /м 2
Еэф =0,10 Вт / м2
А =18%
8.
Высота солнца 45°, инсоляция (или прямая радиация) при
перпендикулярном падении лучей …….Вт/м2, рассеянная радиация =…..% от
инсоляции, эффективное излучение = ….Вт/м2. 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
2
S Квт /м
0,18 0,38 0,68 0,71 0,54 0,29 0,01
2
D Квт /м
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?
Тема 3: ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА И ПОЧВЫ. ПРИБОРЫ ДЛЯ ЕЕ
ИЗМЕРЕНИЯ.
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.
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.
Растение
Пшеница, ячмень,
овес, рапс
Гречиха
Подсолнечник
Кукуруза
Хлопчатник, рис,
тыква
Дыня, огурец
Температурные интервалы
прорастания семян в почве (в °С)
Минимум
Оптимум
Максимум
0-5
0-5
5-10
5-10
12-24
25-30
25-31
31-37
37-44
37-44
31-37
37-44
37-44
44-50
44-50
15-18
31-37
44-50
Потребность сельскохозяйственных культур в тепле
Культура
Температура начала
роста (°С)
Биологическая сумма
температур (°С)
Яровая пшеница
Озимая пшеница
Озимая рожь
Просо
Подсолнечник
Кукуруза
Соя
Чина
Сахарная свекла
Помидоры
Огурцы
Картофель
Виноград
Рис
5
5
5
10
8
10
10
5
5
10-12
13-15
7-8
8
15
1400-1700
1400-1500
1300-1400
1570-1875
1850-2300
2100-2900
2140-3060
1600-1700
1200-1800
1800-2000
1500
1000-2000
2500-3500
2200-3320
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 мениска 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.
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°.
2. 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°.
3.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.
4. 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°. 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 г.
АМ–17 (термометр манометрический максимально – минимальный)
пределы измерений –35°… +35°. 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
Табл. 1
Дата
Показания термометров
Термометры
Отсчет
Поправка
Исправление
величин
1.Максимальный
до встряхивания
после встряхивания
2.Минимальный термометр
спирт
штифт
Табл. 2
Поправки к термометрам
от
До
Поправка
1. максимальный термометр (ТМ – 1)
-20,0
+5,0
+0,1
+5,1
+30,0
0,0
+30,1
+50,3
+0,1
2. минимальный термометр (ТМ – 2)
-32,0
-25,0
+0,2
-24,9
-10,0
+0,1
-9,9
+5,0
0,0
+5,1
+30,0
-0,1
+30,1
+40,0
-0,2
Задание 2. Построить график суточного хода температуры воздуха по
данным метеостанции
Часы/
месяц
Янв.
Июль
Часы/м
есяц
Янв.
Июль
…
1
2
3
-5,0
21,2
-5,0
20,1
-5,0
20,1
15
-3,2
30,2
…
18
-4,2
29,4
…
6
7
-5,3
21,3
-5,4
21,5
20
-4,6
26,2
…
Табл.3
10
…
-4,6
27,0
…
23
-4,9
22,6
По оси (х) дать время (месяц) , по оси (у) температуру воздуха.
Задание 3. Рассчитать сумму активных и эффективных температур
воздуха выше +10° по данным таблицы 4
Табл.4
Дата
28.04
29.04
30.04
1.05
2.05
3.05
4.05
1.Средняя
4,1
8,6
13,1
15,8
17,6
17,3
21,2
температура
воздуха (град)
2.Отклонения
-5,9
-1,4
от температуры
+10°
3.Сумма
-5,9
-7,3
отклонений
нарастающим
итогом
4.Сумма
13,1
28,9
активных
температур
больше 10°
нарастающим
итогом
5.Сумма
3,1
8,9
эффективных
температур
больше 10°
нарастающим
итогом
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
день и нарастающим итогом.
каждый
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.
Рис.1
Задание 5. Построить график годового хода температур воздуха по
данным метеостанции
Табл.5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 Го
д
1.Средн.
температ
(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
Табл. 1
Дата
Показания термометров
Термометры
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
Табл. 2
От
Поправки к термометрам
До
Поправка
-20,0
+5,1
+30,1
-32,0
-24,9
-9,9
+5,1
+30,1
1. максимальный термометр (ТМ – 1)
+5,0
+30,0
+50,3
2. минимальный термометр (ТМ – 2)
-25,0
-10,0
+5,0
+30,0
+40,0
+0,1
0,0
+0,1
+0,2
+0,1
0,0
-0,1
-0,2
Задание 7. Изобразить графически суточный ход температуры на
поверхности почвы
Дата
1,04
Макс.
29,9
температура (град)
Миним.
5,3
Температу
-ра (град)
2,04
25,4
3,04
23,5
4,04
29,7
5,04
28,2
6,04
37,3
7,04
40,5
8,04
38,4
9,04
14,5
10,04
16,7
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.
Вопросы по теме:
1. Как изменяется температура воздуха в течение суток, года?
2.
3.
4.
5.
Какие термометры используются для измерения температуры воздуха?
Что такое активная и эффективная температуры?
От чего зависит температура воздуха?
Что такое изотерма?
Тема 4: ОСАДКИ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИХ ИЗМЕРЕНИЯ.
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 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).
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 трапецевидных 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 60-65мм осадков. Для
уменьшения испарения воды в стакан вставляется небольшая стеклянная
воронка. Измеряют им количество осадков на сельхозполях, где ведутся
инструментальные наблюдения за влажностью почвы, если этот участок
находится на расстоянии более 2км от метеоплощадки.
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 к занятию.
Задание 1. Построить график (гистограмму) изменения декадных
сумм осадков по данным метеостанции .
Табл.1
Месяц
Янв.
Февр.
Март
Апр.
май
июнь
Декада
1
2
3
Месяц
Декада
1
2
3
Июль
Авг.
Сент.
Окт.
Нояб.
Дек.
По оси (х) – месяц (декада), по оси (у) – сумма осадков (мм).
год
Задание 2. Интенсивность осадков – это количество выпавших
осадков (мм) за 1 мин. Рассчитывается по формуле: N=r/t
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.
2.2В 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.
Табл. 2
Янв.
Февр.
Март
Апр.
май
июнь
Июль
Авг.
Сент.
Окт.
Нояб.
Дек.
год
Задание 4. В табл.2. 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 табл.3
Табл.3
1980 г.
Янв.
Февр.
Март
Апр.
май
Июнь
Сумма осадков в
7,4
5,7
10,0
157,2
63,8
33,5
мм
Сумма осадков в %
к средние
многолетние
суммы месячных
осадков.
1980 г.
июль
август
Сентябрь
Октябрь
ноябрь
Сумма осадков в
мм
Сумма осадков в %
к средние
многолетние
суммы месячных
осадков.
8,2
51,8
41,8
55,0
70,2
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Декабр
ь
24,4
Вопросы по теме:
Дайте определение осадков, назовите их фазовые состояния.
В каких единицах измеряются осадки?
Как рассчитать интенсивность осадков?
Назовите приборы для измерения количества осадков.
Как по графику плювиографа определить интенсивность осадков?
Объясните разницу в ветровой защите осадкомера и дождемера
Третьякова.
Дайте классификацию облачных систем.
Тема 5: ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА.
Водяной пар является неустойчивой составной частью атмосферы –
содержание его сильно меняется в зависимости от физико-географических
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.
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.
2. Парциальное давление насыщенного водяного пара, гПа, Е –
парциальное давление водяного пара, максимально возможное при данной
температуре.
3. 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%
4. 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.
5. 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.
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 к занятию.
Задание 1. 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. 1, 2).
Табл.1.
Отсчет
Поправка
Исправленная
величина
1. сухой термометр (град)
2 .смоченный термометр
(град)
3. упругость водяного пара (е)
мб.
4 . относительная влажность
(f) %
5. недостаток насыщения (d)
мб.
6. точка росы td (град)
7
Табл.2.
Поправки к отчетам сухого и смоченного термометров.
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 воздуха на
Ставропольской возвышенности по данным Табл. 3. Пользуясь формулами: q
= 622*е / р
р – атмосферное давление = 723 мм.рт.ст.
Месяц
1. упругость
водяного пара
(е) мм.рт.ст.
2. удельная
влажность
Янв.
февр.
…
июнь.
июль.
…
Табл.3.
нояб. Дек.
Задание 4. Построить график изменения относительной влажности
воздуха за год по данным ежемесячных наблюдений метеостанции
Табл.4.
Месяц
1
2
3
4
5
6
Относительная
влажность (%)
Месяц
Относительная
влажность (%)
7
8
9
10
По оси (х) располагается время (месяцы);
По оси (у) – значения относительной влажности.
11
12
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?
Тема 6: ВЕТЕР И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЕГО СКОРОСТИ И
НАПРАВЛЕНИЯ.
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.
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.
Ветровые коридоры - это вытянутые понижения и прилегающие
склоны, продуваемые ветром, в которых при определенных направлениях
ветра происходит усиление его скорости и формирование пылеватовоздушных 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.
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 конце- противовес. 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
Табл.1.
Скорость ветра м/сек
Задание 3. Построить «розу ветров» по данным метеостанции
_________________за _________________ (многолетние данные).
Табл.2.
Штил
Месяц
С
СВ
В
ЮВ
Ю
ЮЗ
З
СЗ
ь
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.
Роза ветров
С
1
0,8
0,6
СЗ
СВ
0,4
0,2
0
З
В
ЮЗ
ЮВ
Ю
Роза ветров
С
1
СЗ
0,8
0,6
СВ
0,4
0,2
0
З
В
ЮЗ
ЮВ
Ю
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»?
Тема 7: ЗАМОРОЗКИ И ИХ ПРОГНОЗ.
Заморозки часто вызывают не только задержку или преждевременное
прекращение вегетации и формирования урожая, но и приводят к частичной
или полной гибели растений.
Заморозками называют кратковременные понижения температуры
приземного слоя воздуха ниже 0° на фоне положительных среднесуточных
температур.
Заморозки бывают трех типов: адвективные, радиационные и
смешанные – адвективно - радиационные.
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 и
осенние.
По длительности действия они делятся на продолжительные (более
12 часов), средней продолжительности (5-12 часов), и кратковременные (до 5
часов).
Классификация
сельскохозяйственных
культур
по
их
устойчивости к заморозкам.
Температуру, ниже которой растения повреждаются или гибнут,
называют критической.
По степени стойкости полевых растений к заморозкам, начиная от
периода полных всходов, выделено 5 групп (по В. Н. Степанову).
1. Наиболее устойчивые, выдерживающие понижение температуры до8...-10 0С.
2. Устойчивые, выдерживающие понижение температуры до -6...- 8 0С.
3. Среднеустойчивые, выдерживающие заморозки до - 3... - 4 0С.
4. Малоустойчивые, выдерживающие заморозки до - 2... - 3 0С.
5. . Неустойчивые, повреждающиеся легкими заморозками при -0,5..1 0С.
Предсказание заморозков.
Разработано несколько методов прогноза заморозков, применяемых в
разное время, с учетом имеющейся метеорологической информации. В
настоящее время заморозки хорошо с заблаговременностью 1-3 суток
предсказывалось синоптиками.
Наиболее
распространен
прогноз
заморозков
по
методу
Михалевского:
t min В = t1 – ( t - t1) *С ± А
t min П = t1 – ( t - t1) *2С ± А
t min В t min П – ожидаемая минимальная температура в воздухе и на
почве.
t – – по сухому термометру в 13 часов.
t1 – температура по смоченному в 13 часов.
С – коэффициент, зависящий от влажности воздуха в 13 часов
Если рассчитанная минимальная температура получается ниже –
минус 20С – заморозок ожидается, при t0= -20+20С – заморозок вероятен, при
t0 >+2гр. - маловероятен.
Корректировка по облачности производится в 21 час.
1. Если облачность меньше 4 баллов, то температура уменьшается на
20 (А = -2)
2. облачность 4-7 баллов - А=00С
3. полная облачность более 7 баллов А = +20С
Задание к занятию.
1.
Рассчитать вероятность наступления заморозков по
Михалевского. Исходные данные взять согласно варианту в табл. 1
методу
Таблица 1
Элементы
t, °C
Варианты
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
8,9 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 4,6 4,7 7,8 8,0 8,1 8,2 8,3 8,4 8,5
t', °C
4,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 5,8 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 6,5
f, %
75
45
60
50
70
55
50
70
80
85
55
60
70
65
70
70
N,
Баллы
4
5
6
7
8
5
1
6
4
10
8
2
0
6
10
8
Коэффициент С в зависимости от относительной влажности воздуха f в 13 ч.
f, %
f, %
f, %
С
С
С
100
5,0
70
2,0
40
0,9
95
4,5
65
1,8
35
0,8
90
4,0
60
1,5
30
0,7
85
3,5
55
1,3
25
0,5
80
3,0
50
1,2
20
0,4
75
2,5
45
1,0
15
0,3
t min В =
t min П =
t min В t min П – ожидаемая минимальная температура в воздухе и на
почве.
t – – по сухому термометру в 13 часов.
t1 – температура по смоченному в 13 часов.
С – коэффициент, зависящий от влажности воздуха в 13 часов
2. Предполагают, какие сельскохозяйственные культуры, находящиеся в
фазе всходов, цветения, могут быть повреждены от ожидаемых
заморозков, пользуясь таблицей 2.
Таблица 2 Устойчивость сельскохозяйственных культур к заморозкам в
разные фазы развития (по В. Н. Степанову)
Культура
Температура, 0С , повреждающая растения в фазы
Яровая пшеница
Овес
Ячмень
Горох
Чечевица
Чина
Всходы
Цветение
Наиболее устойчивые к заморозкам
-9…-10
-1…-2
-8…-9
-1…-2
-7…-8
-1…-2
-7…-8
-2…-3
-7…-8
-2…-3
-7…-8
-2…-3
Созревание
-2…-4
-2…-4
-2…-4
-3…-4
-2…-4
-2…-4
Кориандр
Люпин
Вика яровая
Бобы
Подсолнечник
Горчица белая
Лен
Свекла сахарная
Свекла кормовая
Морковь
Турнепс
Капуста
Соя
Могар
Люпин желтый
Кукуруза
Просо
Сорго
Картофель
Гречиха
Фасоль
Хлопчатник
Бахчевые
Рис
Арахис
Огурцы
Томаты
-8…-10
-2…-3
Устойчивые к заморозкам
-6…-8
-3…-4
-6…-7
-3…-4
-5…-6
-2…-3
-5…-6
-2…-3
-6…-4
-2…-3
-5…-7
-2…-3
-6…-7
-2…-3
-6…-7
-6…-7
-6…-7
Среднеустойчивые к заморозкам
-5…-7
-2…-3
-3…-4
-2…-3
-3…-4
-1…-2
-4…-5
-2…-3
Малоустойчивые к заморозкам
-2…-3
-1…-2
-2…-3
-1…-2
-2…-3
-1…-2
-2…-3
-1…-2
Неустойчивые к заморозкам
-1…-2
-1…-2
-1…-1,5
-0,5…-1
-0,5…-1
-0,5…-1
-0,5…-1
-0,5…-1
-0,5…-1
-0,5…-1
-0,5…-1
0…-1
0…-1
0…-1
0…-1
-3…-4
-3…-4
-2…-4
-3…-4
-2…-3
-3…-4
-2…-4
-
-6…-9
-2…-3
-2…-3
-2…-3
-2…-3
-2…-3
-1…-2
-1,5…-2
-2
-1
-0,5…-1
0…-1
0…-1
Вопросы по теме:
1. Что такое заморозок? Для какого периода года характерно это явление?
2. Какие типы заморозков и причины их возникновения вы знаете?
3. Какие метеорологические измерения нужны, чтобы предсказать
заморозки по методу Михалевского?
4. Классификация сельскохозяйственных культур по их устойчивости к
заморозкам?
5. Каковы возможные меры борьбы с заморозками?
Тема 8. АГРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОГНОЗЫ.
Агрометеорологические прогнозы являются одним из главных видов
агрометеорологического обслуживания сельскохозяйственного производства.
По содержанию их можно подразделить на пять основных групп:
Прогнозы
агрометеорологических
условий,
влияющих
на
формирование урожая сельскохозяйственных культур ( прогноз запасов
продуктивной влаги в почве, прогноз теплообеспеченности, прогноз
оптимальных сроков сева и т.д)
Фенологические прогнозы - прогнозы наступления фаз развития
растений, прогнозы появления и развития вредителей сельхозкультур
Прогнозы
урожайности
и
валового
сбора
основных
сельскохозяйственных культур
Прогнозы состояния сельхозкультур
Прогнозы
эффективности
отдельных
агротехнических
и
мелиоративных мероприятий.
Научной основой методов агрометеорологических прогнозов являются
физически или биологически обоснованные и количественно выраженные
многофакторные зависимости роста, развития и продуктивности растений
или процессов в системе почва - растение - атмосфера от сложившихся и
ожидаемых агрометеорологических условий.
При разработке методов агрометеорологических прогнозов основное
внимание уделяется выбору наиболее значимых и лимитирующих факторов
из всего комплекса агрометеорологических условий на определенной
территории и в разные периоды вегетации растений. Наиболее значимые
факторы изменяются медленно, определяют условия формирования урожая
растений. Они называются инерционные факторы. К ним относятся: запасы
продуктивной влаги в почве, состояние растений, число растений на единице
площади (густота), высота растений, число развитых колосков в колосе
зерновых культур и т.д.
Для выбора агрометеорологических факторов, оказывающих
наибольшее влияние на прогнозируемую переменную, используются
корреляционный и регрессионный анализ с применением ЭВМ. Зависимость
прогнозируемой величины
от
инерционных факторов определяется
формулами. Коэффициент корреляции, определяющий зависимость
величины урожайности зерновых колосовых культур от числа колосоносных
стеблей составляет 0.74-0.81, от высоты растений на фазу колошения – 0.670.74, от величины запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы на
фазу колощения – 0.44-0.61, от суммы осадков за апрель, май, июнь – от 0.17
до 0.48.
Заблаговременность агрометеорологических прогнозов составляет в
основном 1-3 месяца. Основная масса прогнозов была разработана в 1960-е
годы советскими учеными –агрометеорологами: Л.А Разумовой,
Ф.Ф.Шиголевым
(фенологические
прогнозы),
Ю.И.Чирковым,
Е.С.Улановой (прогнозы урожайности зерновых колосовых культур),
А.Н.Полевым и др.
Задание к занятию:
1.Дать прогноз запасов продуктивной влаги в почве к началу весенней
вегетации озимых культур используя формулы:
Wвесна = W осень +У , где Wвесна - весенние запасы влаги (мм) в
почве,
Wосень - запасы влаги (мм)в почве осенью при последнем их
определении,
У - изменением запасов влаги (мм) от даты последнего осеннего
определения до даты перехода через +5° весной.
Изменение запасов влаги рассчитываются по формуле:
Для устойчивой зимы У=0,115х +0.56h -20
Для неустойчивой зимы У= 0,21х + 0,62h -33 ( применяется для
территории Ставропольского края)
Где х - количество осадков (мм) от даты последнего определения
запасов влаги осенью до даты перехода через +5гр весной.
h-дефицит запасов влаги (мм) в почве осенью (разность между
наименьшей влагоемкостью и запасами влаги в почве при последнем осеннем
определении)
Автор прогноза Л.А.Разумова, составляется 14 февраля.
Район
Осень
НПВ Дефцит Сумма
Изменезапасов осадков ние
дата
Запасы (мм)
влаги
(мм) -х запасов –
влаги
(h)
У
(мм)
слой 0100см Wосень
Петров 28,11
81
150
69
100
31
ский
Ожидае
мые
запасы
влаги
(мм)-W
весна
112
2. Рассчитать урожай подсолнечника, используя зависимости найденные
П.Е.Миусским:
Р= 0,452W -0,0013W2 -19,46
Где Р - урожай подсолнечника, ц/га
W -средние запасы влаги (мм) в метровом слое за период от всходов до
полного образования соцветий.
Район
Шпаковский
Ср.запасы влаги
(W)
135
W²
18225
Р – ожидаемый
урожай ц/га
23,2
3.Рассчитать прогноз урожайности озимой пшеницы. Автор
Е.С.Уланова.
3.1Первый прогноз рассчитывается весной в декаду весеннего
обследования по уравнению:
У= 0.059 W + 0.024n - 2.97
У – прогнозируемый урожай озимой пшеницы ц/га
W – запасы продуктивной влаги (мм)в слое почвы 0-100см весной
N – число стеблей озимой пшеницы на 1кв. м. весной (густота)
Район
Запасы влаги
(мм) весной W
Густота
Кочубеевский
159
948
Упрогнозируемый
урожай (ц/га)
29,2
3.2. Расчет прогноза урожайности озимой пшеницы на фазу колошения
по Уравнению 9.14 :
У = -19.92 + 0.29*х1 – 0.0013*х1² +0.045* х2 -3*105*х2²+0.23* х3 –
14*105*х3² - 0.805*х4 +0.057*х4²
Исходные данные:
Х1 –запасы влаги в почве (слой 0-100см) на фазу колошения – …мм
Х2 = число колосоносных стеблей на фазу колошения -…..
Х3 = средняя высота растений - …..см
Х4 – среднее число общих колосков в колосе -…..
У = …… ц/га
Вопросы по теме:
1. Какова основа агрометеорологических прогнозов?
2. Назовите основные группы прогнозов.
3. Что такое инерционные факторы?
4. Какие агрометеорологические показатели и характеристики
состояния растений входят в прогностические уравнения урожайности
сельхозкультур?
Рекомендуемая литература:
1.Агроклиматические ресурсы Ставропольского края, Л-Г-1971г.
2.Стернзат. М.С. Метеорологические приборы и измерения, Л-Г1978г.
3.Виткевич В.И.. Практические занятия по сельскохозяйственной
метеорологии, М-1962г.
4.Павлова М.Д.. Практикум по сельскохозяйственной метеорологии,
М-1968г.,1984г.
5.Руководство для агрометеорологических постов колхозов и
совхозов, Л-Г-1980г.
6.Грингоф И.Г. Попов В.В. Страшная В.Н. Агрометеорология ,Л-Г1987г.