ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение

Как определить диапазон голоса - ваш вокал

Игровые автоматы с быстрым выводом

Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими

Целительная привычка

Как самому избавиться от обидчивости

Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам

Тренинг уверенности в себе

Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"

Натюрморт и его изобразительные возможности

Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.

Как научиться брать на себя ответственность

Зачем нужны границы в отношениях с детьми?

Световозвращающие элементы на детской одежде

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

Как слышать голос Бога

Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)

Глава 3. Завет мужчины с женщиной

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Влияние подстилающей поверхности на скорость ветра

Суточный ход скорости ветра над поверхностью океанов почти не выражен, но над сушей проявляется четко. В конце ночи скорость ветра бывает наименьшей, а после полудня достигает максимума. Особенно четко выражен суточный ход скорости ветра летом в ясные дни, что объясняется усилением конвекции и турбулентного перемешивания вследствие сильного, но неодинакового нагревания участков подстилающей поверхности в такие дни.

Суточный ход скорости ветра летом наблюдается до высоты 200—300 м. В более высоких слоях ветер не испытывает тормозящего влияния подстилающей поверхности и не ослабевает даже ночью. Вторжения воздушных масс иногда нарушают нормальный суточный ход скорости ветра.

Годовой ход скорости ветра определяется закономерностями общей циркуляции атмосферы. Поэтому он неодинаков в различных районах земного шара. На Европейской части РФ летом средние скорости ветра наименьшие, а в январе и феврале — наибольшие. В Восточной Сибири, наоборот, в январе и феврале средние месячные скорости ветра наименьшие, а летом — наибольшие. Наибольшая скорость ветра на Земле наблюдается в некоторых пунктах Антарктики, где средняя суточная скорость достигает 45 м/с, а максимальная — 90 м/с.

На скорость ветра большое влияние оказывает подстилающая поверхность. Над океанами скорость ветра наибольшая. Над неровной поверхностью суши она уменьшается под действием силы трения. В котловинах и долинах скорость ветра меньше, чем над холмами, в городе она меньше, чем в сельской местности, на полях, защищенных лесополосами, меньше, чем в открытой степи, и т.д. Ослабление скорости ветра непосредственно у земной поверхности особенно заметно. Так, над травяным покровом на высоте 10 см скорость ветра уменьшается на 65—80% при скорости ветра 3—5 м/с на высоте 2 м.

Климат почвы и фитоклимат

Климат почвы это многолетний режим температуры и влажности и их географическое распределение, зависящее от комплекса природных факторов и производственной деятельности человека.

Фитоклимат– (от греч. phyton – растение и климат), разновидность микроклимата – метеорологические условия, создающиеся в среде обитания растений (в травостое, кронах деревьев и т.п.), которые определяются влиянием растительности на климат приземного слоя воздуха. В зависимости от вида, габитуса и возраста растительности, густоты посева (насаждения) и способа посева (посадки) изменяются освещенность, сила ветра, температура и влажность воздуха и почвы, которые существенно отличаются от аналогичных показателей на открытом месте. В развитом посеве высокостебельных культур (кукуруза, сахарный тростник, конопля) освещенность у поверхности почвы может быть в 5–10 раз меньше, чем над посевом, температура воздуха в жаркий полдень на 4–5^о ниже, а температура поверхности почвы на 15–20° ниже, чем на незатененном участке. Фитоклимат изучают для более точной оценки условий произрастания сельскохозяйственных. культур и обоснования технологии их возделывания на определенных полях.

Под пологом леса создается свой фитоклимат, существенно отличный от условий в окружающей открытой местности. Сквозь кроны леса солнечная радиация проникает в ослабленной степени; в густом лесу вся или почти вся радиация будет рассеянной, а интенсивность ее – малой. Соответственно убывает и освещенность под пологом леса.

Роль деятельной поверхности в лесу переходит к кронам. Температура днем будет максимальной непосредственно над кронами леса, где она значительно выше, чем на том же уровне в открытой местности. Внутри леса днем (в летнее время) температура значительно ниже, чем над кронами. Ночью кроны сильно охлаждаются излучением, потому максимум температуры по вертикали наблюдается в это время на высоте 1–2 м над ними, а минимум температуры не на уровне крон, а внутри леса, так как холодный воздух стекает с высоты крон вниз.

Конечно, как радиационный, так и тепловой режим в лесу зависит от возраста и сомкнутости леса, от пород деревьев и прочих биологических факторов.

Летом в лесу днем холоднее, чем в поле, ночью – теплее. Зимой условия сложнее, но в общем разность температуры между лесом и полем почти отсутствует. В среднем годовом лес несколько холоднее, чем поле. Годовые амплитуды температуры в лесу немного меньше.

Относительная влажность в лесу выше, чем в поле на несколько процентов. Летом эта разница наибольшая, зимой она почти отсутствует. Как относительная, так и абсолютная влажность летом наибольшая в кронах деревьев.

При встрече ветрового потока с лесом воздух в большей части обтекает лес сверху. Поэтому над кронами скорость ветра сильнее, чем на той же высоте в открытой местности. Внутри леса по мере удаления от опушки скорость ветра уменьшается. В вертикальном направлении скорость ветра особенно сильно убывает в пределах крон. Под кронами ветер равномерно слабый, а в пределах нижнего метра над земной поверхностью скорость ветра убывает до нуля.

Лес испаряет не сильнее, а, по-видимому, слабее, чем хорошо развитая луговая растительность или полевые культуры. Однако испарение с крон леса происходит более длительное время. Непосредственное испарение с почвы в лесу невелико. Главную роль играет транспирация крон, а также испарение осадков, задержанных кронами. Важно, что лес испаряет воду, полученную кронами деревьев с достаточно глубоких горизонтов, поэтому верхний слой почвы в лесу более влажный, чем в поле.

Во всяком случае, лес не может существенно увеличивать внутренний влагооборот и не может увеличивать этим путем количество осадков, выпадающих на суше. Но, по-видимому, лес может несколько увеличивать осадки над данным лесным районом и в его окрестностях другим путем. Например, увеличивая шероховатость подстилающей поверхности, лес вызывает подъем воздуха, переходящего с поля на лес. По некоторым расчетам, увеличение осадков лесом может составлять десятки миллиметров за год. Вероятно, играет роль не только общая площадь облесенности, но и протяженность лесных опушек. Иными словами, чем пятнистее распределение леса, тем больше его влияние на выпадение осадков.

Снег распределяется в лесу равномернее, чем в открытом месте, и плотность его в лесу меньше вследствие ослабления ветра. Правда, в густых хвойных лесах много снега остается на кронах деревьев, а затем испаряется с них или сносится ветром. Таяние снега в лесу замедлено, а почва под высоким и рыхлым снежным покровом промерзает на меньшую глубину, чем в поле.

Задание 1

1. Рассчитать по данным актинометрических наблюдений интенсивность инсоляции, суммарную радиацию, интенсивность ФАР, радиационный баланс земной поверхности, поглощательную способность поверхности, количество тепла, получаемое водной поверхностью. Исходные данные взять согласно ва­рианту, вычисления проводить с точностью до сотых.

2. Написать вывод, где указать: 1) будет ли земная поверхность нагреваться или охлаждаться при данном радиационном балансе? 2) какой тип распределения температуры в почве будет иметь место (тип инсоляции или тип излучения)? 3) будет ли проходить процесс фотосинтеза при данной интенсивности ФАР?

S=0,81кВт/м², h₀=59⁰, D=0,13 кВт/м², Еэф=0,09 кВт/м², поверхность – глина влажная.

Решение:

Приход прямой радиации на земную поверхность зависит от угла паде­ния солнечных лучей. Поток прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность (S') или интенсивность инсоляции вычисляется по формуле:

=0,81*sin59=0,81*0,8572=0,69 кВт/м².

Суммарная радиация (Q), поступающая в естественных условиях на гори­зонтальную поверхность, рассчитывается по формуле:

Q = S'+D,

где S'— прямая солнечная радиация, приходящая на горизонтальную по­верхность, Вт/м ;

D— рассеянная солнечная радиация, Вт/м ;

Q = S'+D=0,69+0,13=0,82 кВт/м².

Для расчёта фотосинтетически активной радиации (ФАР) используют формулу Росса и Тооминга:

Qфap=0,43 S' + 0,57D=0,43*0,69+0,57*0,13=0,37.

Альбедо (А) данной подстилающей поверхности или отражательная спо­собность определяется выражением

A = (R_K/Q)*100%.

Альбедо глины влажной А=16.

Зная альбедо поверхности, отражённую радиацию (R_K) рассчитывают по формуле:

Rк = А*Q / 100 %=16*0,82/100=0,13 кВт/м².

Часть суммарной радиации поглощённая земной поверхностью, называется поглощённой солнечной радиацией (В_к). Поглощательная способность поверхно­сти или количество тепла, получаемое поверхностью, вычисляется по формуле:

В_к = Q-R_к=0,82-0,13=0,69 кВт/м².

Уравнение радиационного баланса (В) имеет следующий вид:

B = Q-R_K - Е_ЭФ,

где Q — суммарная солнечная радиация, Вт/м²;

R_K — отраженная солнечная радиация, Вт/м²;

В=0,82-0,13-0,09=0,60 кВт/м².

Выводы:

1) Так как радиационный баланс положительный, то деятельный слой земли нагре­вается (день, лето), поверхность почвы теплее нижележащих слоев, поток тепла направлен от поверхности в глубь почвы.

2) Такой тип распределения температуры в почве называют типом инсоляции.

3) Процесс фотосинтеза происходит при интенсивности ФАР, превышаю­щей компенсационную точку, то есть при ФАР выше 0,020 – 0,035 кВт/м². При уве­личении интенсивности ФАР от компенсационной точки до 0,210 – 0,280 кВт/м², продуктивность фотосинтеза возрастает, при дальнейшем увеличении - фотосинтез не возрастает.

В нашем случае Q_фap=0,37, т.е. процесс фотосинтеза происходит.

Задание 2

1. По данным таблицы 5 согласно варианту построить кривую стратифи­кацию при следующем распределении температуры воздуха с высотой: до 500 м - 0,7, от 500 до 1000 м - слой изотермии при температуре t=13, от 1000 до 1500 м - -0,4 (табл.5), от 1500 м до 2000 м – 0,8.

2. Указать, в каком слое наблюдается инверсия.

Решение:

Вертикальным градиентом температуры воздуха (ВГТ) называется её из­менение на каждые 100 метров высоты. ВГТ выражается формулой:

ВГТ= .

где - разность температур воздуха на нижнем и верхнем уровнях, °С; - разность высот, м.

Зная вертикальный градиент температуры, легко определить температуру на любом уровне, если известна температура на нижнем уровне.

Графическое изображение распределения температуры с высотой называют кривой стратификации. При построении кривой стратификации в масшта­бе по вертикальной оси откладывают высоту (z, м),а по горизонтальной – температуру (t⁰C). Точки, соответствующие значениям температуры на разных высотах, соединяют отрезками прямой и получают ломаную линию, характеризующую распределение температуры с высотой.

Так как от 500 до 1000 м - слой изотермии при температуре t=13, то и .

Если z_н=0, то .

Построим кривую стратифи­кации (рисунок 1).

Рис. 1 Кривая стратифи­кации

Температурная инверсия имеет место в слое 1500-2000 м.

Задание 3

1. Рассчитать значение характеристик влажности воздуха по данным: t=25,0 ⁰С, t’=16,7⁰С.

2. Рассчитать, насколько изменится точка росы, если относительная влажность уменьшится на 15 %.

Решение:

Если дана температура сухого b смоченного термометров, то упругость водяного пара определяется по формуле:

е = Е'-А (t- t')P, гПа, где Е'— максимальная упругость водяного пара при температуре смоченного термометра, гПа определятся по прил. 2 по температуре смоченного термометра, если t’=16,7 °C, то Е'=19,0 гПа; А — коэффициент, зависящий от скорости ветра, для станционного психрометра А= 0,0008; t — температура по сухому термометру °С; f’ — температура по смоченному термометру °С; Р — атмосферное давление, равное для всех вариантов 1000 гПа.

Температура точки росы определяется по значению упругости водя­ного пара е по прил. 2, но процесс обратный. Значение е смотрят внутри при­ложения и определяют, какой температуре оно соответствует.

Если е = 12,36 гПа, то t_d = 10,2 °С.

Относительная влажность f= . Так как t=25,0 ⁰С, то E=31,7 гПа.

f=

Дефицит насыщения d=E-e=31,7-12,36=19,34 гПа.

Уменьшим влажность на 15%, т.е. f=24%. Тогда

Температура точки росы t_d = 3,1 °С. Точка росы изменилась на 10,2-3,1=7,1 °С.

Задание 4

1. Построить розу ветров для января и июля по данным своего района.

2. Проанализировать её в интересах народного хозяйства.

Повторяемость направлений ветра (%)

Решение:

Для построения розы ветров вначале необходимо начертить восемь румбов направлений, затем в масштабе (1 мм - 1%) отложить на румбах зна­чение повторяемости каждого направления и точки соединить прямыми ли­ниями.

Рис. 2. Роза ветров

Анализируя розу вет­ров, можно сделать вывод, что в январе преобладает восточное, северо-восточное и северо-западное направление ветра, поэтому снегозадерживающие средства (лесополосы и др.) не­обходимо располагать в направ­лении, перпендикулярном гос­подствующему ветру, то есть с севера на юг. Промышленные предприятия лучше располагать с южной или юго-западной стороны от населённых пунктов.

Литература

1. Глухих М. А. Агрометеорология: учебное пособие / М.А. Глухих. - СПб.: Лань, 2015. - 208 с.

2. Журина Л.Л. Агрометеорология: учебник для вузов / Л.Л. Журина, А.П. Лосев. - СПб.: КВАДРО, 2012. - 368 с.

3. Климатология / О.А. Дроздов, В.А. Васильев, Н.В. Кобышева. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – 568 с.

4. Метеорология и климатология: учебное пособие / А.Ю. Черемисинов, В.Д. Попело, И.П. Землянухин. - Воронеж: ВГАУ, 2010. - 232 с.

5. Пиловец Г.И. Метеорология и климатология: учебное пособие / Г.И. Пиловец. - М.: ИНФРА-М, 2015. - 399 с.

6. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. – М.: Изд-во МГУ; Изд-во КолосС, 2004. – 582 с.