авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 8 |

«С. А. САПОЖНИКОВА доктор географических наук 5515G ...»

-- [ Страница 5 ] --

Таблица Средние разности минимальных температур Сочи — Старая Мацеста д л я непасмурных (нп) и пасмурных (п) дней Февраль Январь Годы нп 1, 2, 1931-1932 3,3 1, 2, 1932—1933 3,8 1,3 1, 1, 4,6 2, 1933—1934 1, 4,3 0,7 2,2 1, 1934- Влияние погодных условий на разность минимальных температур хорошо иллюстрирует рис. 58, на котором представлен суточный ход температуры воздуха в Гашнерди (холм) и Самтреди (долина р. Риона)„ 29—31 /XII 1924 г. при вторжении волны холода, обе кривые идуг почти соприкасаясь, пока облачно и выпадают осадки, и даже долинная станция дает некоторое превышение температуры. Но после прекраще ния осадков и прояснения, а также пссле ослабления ветра долинна® станция дает резкое снижение температуры.

Так как наиболее низкие температуры возникают обычно в условиях радиационного выхолаживания, то понятно, что влияние рельефа на морозоопасность территории выражено более резко, чем на минимальные температуры вообще.

Различия в морозоопасности наиболее конкретно выражаются в раз ной длине безморозного периода и в разной величине абсолютного и среднего из абсолютных минимумов температуры.

Первый и последний заморозки почти всегда и везде сопровожда ются однородными условиями — ясной и тихой погодой. Это обстоя тельство позволило И. А. Гольцберг дать общую для всей территории СССР характеристику влияния местоположения на длину безморозного периода.

В табл. 87 приводятся (по И. А. Гольцберг) отклонения длины безморозного периода в условиях пересеченного рельефа от наблюдае мого на открытом ровном месте вне непосредственного влияния водое мов (по данным метеорологических станций умеренной зоны СССР).

В зависимости от особенностей местоположения длина безморозного периода колеблется в пределах 2,5 месяцев. Для сравнения укажем, что 13а вертикальный градиент длины безморозного периода составляет в сред нем 3—5 дней на 100 м.

Влияние водоемов на длину безморозного периода сказывается лишь в узкой прибрежной полосе. Так, даже влияние Черного моря не про стирается дальше 5—7 км. Что касается Балтийского моря и крупных озер Ладожского и Онежского, то они увеличивают длину безморозного периода лишь на островах и вдающихся в водоем мысах. Это объяс няется тем, что во время заморозков, которые обычно сопровождаются жной и тихой погодой, развивается береговой бриз, т. е. приземный ветер с суши на водоем, парализующий непосредственное воздействие «одоема. В результате смягчающее влияние водоема сказывается в основ ном лишь за счет усиления обмена и ослабления приземной инверсии в непосредственной близости к урезу воды.

Непосредственная близость к крупным рекам также увеличивает длину •безморозного периода. В этих случаях влияние водного бассейна как аккумулятора тепла перекры вает влияние отрицательной формы рельефа.

В макрогеографическом мас штабе пестрота в распределении длины безморозного периода определяется пересеченностью рельефа и континентальностью климата и возрастает с их увеличением.

Большое внимание измене 7 12 217« а TiTzl 7 1 s it,3 3 j 7,37SI 7f at!

м SI ниям средних из абсолютных + 2.0 г 1з XIIШЬ I -(985 минимумов температуры воздуха у г в связи с особенностями место Рис. 58. Инверсия в Западной Грузии. положения уделяется в субтро пической зоне, где этот элемент 1 — Гашнерди;

2 — Самтреди.

климата является показателем успешности произрастания ряда ценных сельскохозяйственных культур:

•цитрусовых, эвкалипта, тунга и др.

В связи с этим детальные, с учетом влияния местных условий, карты средних из абсолютных минимумов температуры воздуха исполь зуются для агроклиматического районирования территории. Часть такой •карты, составленной С. А. Сапожниковой и Г. Т. Селяниновым, изобра жена на рис. 59. На холмах вблизи моря средний из абсолютных минимумов выше •—4°. Прибрежная низменность имеет средний из абсолютных мини мумов от —4° до —6°, в долинах средний из абсолютных минимумов ниже —6 Q, а при удалении от моря — ниже —8°.

Так как в формировании абсолютных годовых минимумов темпера туры известную роль играет адвективный фактор, то влияние водоемов «а средние из абсолютных годовых минимумов температуры, в частности ® условиях Закавказья, выражено достаточно четко и распространяется довольно далеко, в отличие от соответствующего воздействия на замо розки. Причем убывание смягчающего влияния моря идет, так же как и в летний период, пропорционально логарифму расстояния от водоема, о чем свидетельствует рис. 60.

140 Рис. 59. Карта средних из абсолютных годовых минимумов температуры.

Таблица Изменение длины безморозного периода в зависимости от местоположения станций Отклонение (в днях) от ровного места Местоположение максималь- минималь- число среднее ное ное станций 30 Вершины.

-11 — Долины в холмистой местности - -22 -32 - Долины в горах Котловины и замкнутые до - —44 - лины 44 Острова, косы, побережья..

14k... Сравнительно большое различие средних из абсолютных минимумов температуры в зависимости от рельефа определяется тем. что в 75°/в случаев абсолютные минимумы отдельных лет сопро вождаются ясной тихой погодой, устанавли г" вающейся после адвекции холода, т. е.

°\ N -4 наблюдаются при радиационном выхолажи вании, стоке холодного воздуха и соответ J \о ствующей диференциации температур воз \ - \ \ духа. При практическом использовании карт средних из абсолютных минимумов темпе \ -е ратуры воздуха для оценки морозоопас \ ности территории необходимо иметь в виду следующее. В 25°/0 абсолютные минимумы отдельных лет наблюдаются при пасмурной и ветреной погоде, и тогда в менее благо 2®\ приятных условиях оказываются как раз s -8 вершины холмов и наветренные склоны, на X которых при той же, а иногда и более низкой температуре воздуха, чем в защищенных \ - от ветра местах, выхолаживание растений о/ будет происходить более интенсивно за • - 2 1д г счет большей скорости ветра и, следова - тельно, более быстрого обмена. Поэтому юо гкм 0, при выборе участков под легко повре •РисДбО. Изменение средних из ждаемые морозом культуры необходимо, абсолютных годовых миниму кроме учета величины среднего из абсолют м о в т е м п е р а т у р ы по мере уда ных минимумов температуры, принимать ления от моря (в полулога рифмических координатах). во внимание и защищенность места от со J — Западное Закавказье;

2— Вос провождающих холодные вторжения ветров.

точное.. Закавказье. Цифры у точек — число случаев.

Эти замечания о практической оценке влияния рельефа на морозоопасность сле дует распространить на весенние и осенние заморозки, а следовательно, и на длину безморозного периода.

- Для северо-запада Европейской территории СССР изменение средних из абсолютных минимумов температуры воздуха в зависимости от условий Таблица Изменение средних из абсолютных минимумов температуры воздуха в зависимости от местоположения Местоположен ие III IV V VI VII VIII IX XI XII 'Побережье острова.... + 2, 5 + 1, 5 + 1, 0 0,0 + 2, 0 + 2, 5 + 3, 0 + 3, 5 + 3, 0 + 2, 5 + 2, 5 + 2,... —2,0 —2,0 - 2, 0 —2,0 —1,0 2,0—2,5 2,5 - 2, 0 —2,0—2,5 - 2, Поляны.

.Долины и низины —3,5 —3,5 —3,5 —3,0 —1,0 —2,0 —4,0 —4,0 - 4, 0 - 3, 0 - 3, 5 —3, Л местоположения дает И. А. Гольцберг (табл. 88) (знак + означает, что температура выше, чем на открытом ровном месте, знак — ниже).

Вышеприведенные данные относятся к климатической оценке морозо •опасности территории и используются при размещении культур на тер ритории хозяйств в пересеченных местностях. Но большая зависимость минимальных температур от особенностей местоположения должна учи тываться и при текущем прогнозе заморозков, и именно в этом напра влении должны итти дальнейшие исследования по детализации прогноза Г ч во нз / \ „ А /\ /•— 70 А 4 V' \ I ^ V " /V А. « so • чч.-'.:

so ' * t° о - • - ' j'so " goo ' gto ' 8го часы gso 7 'оо jio jго ' 7'зо ' Рис. 61. Одновременные наблюдения в четырех точ ках по склону долины над температурой, относи тельной влажностью и ветром. Совхоз „Ильич", 21/11 1935 г. 6 ч. 45 м, — 8 ч. 35 м.

А — скорость ветра;

Б — относительная влажность воздуха!

В — температура воздуха. № 1 - Я = 0;

№ 3 — Я = 11 м;

№ 5 - # = 41 ж;

№ 8 - # = 9 1 м.

этого важного с точки зрения сельскохозяйственного производства эле мента погоды.

Остановимся вкратце на некоторых особенностях влажности воздуха, в той мере, в какой они определяются формой рельефа и близостью водоемов.

Снижение температуры в отрицательных формах рельефа в ночные часы, естественно, вызывает повышение относительной влажности. На рис. 61 представлен ход температуры, влажности и ветра в предутрен ние часы по наблюдениям в четырех точках, расположенных на склоне небольшой долины. При разности температуры между крайними точками порядка 5—6° относительная влажность менялась от 90—95°/ 0 на дне долины до 50—55°/ 0 на склоне, на высоте 91 м. Интересно, что при 143.

фенах и суховеях относительная влажность в долинах может быть близка к 100%. На рис. 62 представлен суточный ход относительной влаж ности и температуры воздуха в суховейные дни по наблюдениям в Хон ском совхозе (Западная Грузия), обработанным К. П. Курской-Пахневич.

В то время как на холмах суховей начался в 3 часа ночи резким паде нием относительной влажности до 50°/0, в долинах влажность порядка Ю0°/0 держалась до 7 часов утра, когда инверсия температуры была разрушена солнечными лучами. Еще показательнее повышение влажности до 90°/0 в обеих долинах ночью с 19 на 20/IX, в то время как на холмах она не превышала 50—60°/ 0.

Р и с. 62. Суточный ход относительной влажности (А) и темпера т у р ы (Б) в суховейные дни при различных условиях рельефа.

Хонский чайный совхоз, 1935 г.

1 — холм;

2 —западный склон поперечного хребта;

3 — продольная долина;

4 — защищенная долина;

5— поперечный хребет.

На основе этих же наблюдений в табл. 89 приводится повторяе мость относительной влажности в продольной и поперечной ветру доли Таблица Повторяемость относительной влажности по градациям в суховейные периоды ' 1 /IX—20/X 1935 г. (по К. П. Куйской-Пахншич).% Влажность Пункты наблюдений 50 40 100 100 Холм 63 71 Продольная долина 46 50 Поперечная долина 144 нах (расположены в непосредственной близости друг от друга), выражен ная в процентах от ее повторяемости на холме.

Как уже указывалось, горно-долинная циркуляция приводит к об ратному суточному ходу относительной влажности воздуха в верхних частях склона. Так, по наблюдениям, организованным А. В. Воз несенским в Крымском заповеднике, ночной минимум относительной влажности отмечается в Крыму на склонах Бабуган-Яйлы, на высоте 1250 м (табл. 90).

Т а б л и ц а Суточный ход относительной влажности (по гигрографу, в среднем за месяц).

Крымский заповедник (Алабач), август 1929 г.

Часы 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Относительная влаж ность, О/о 52 57 58 53 57 59 62 63 51 Близость водоема повышает относительную влажность в дневные часы. Решающую роль в этом отношении играет бризовая циркуляция.

В табл. 91 приводится относительная влажность в 13 часов и в сред нем за сутки для ряда пунктов Рионской долины, расположенных на разных расстояниях от моря.

Таблица Средняя годовая относительная влажность (в %) на разных расстояниях от моря Расстояние Средняя Средняя Пункт наблюдений от моря за сутки за 13 час.

Поти Прибрежная зона 76. 60 км Самтреди 73 105 км Сакари Сильно выстывающие, удаленные от моря пункты, наоборот, могут иметь более высокую относительную влажность в ночные часы.

Г л а в а ВЛИЯНИЕ МЕСТНЫХ УСЛОВИЙ НА НИЖНЮЮ ОБЛАЧНОСТЬ И ОСАДКИ Большую роль в развитии облаков играет, как известно, поднятие воздушной массы, которая, в свою очередь, вызывается или конвекцией, или восходящим скольжением, или волновыми движениями в атмосфере.

Особый интерес представляет развитие кучевых облаков, обусловленных конвекцией, которая в наибольшей степени связана с местными условиями.

10 С, А. Сапожникова для развития конвективной оолачности необходима неустойчивость атмосферы. При наличии инверсионного слоя в атмосфере кучевые облака не образуются вне зависимости от особенностей местности.

Инверсионный слой в атмосфере может быть обусловлен местной циркуляцией, например бризами. Днем, когда внизу холодный и влаж ный воздух направлен с водоема на сушу, вверху идет обратный поток, нередко более теплый. В результате на разделе двух потоков создается слой замедленного падения температуры или даже инверсия, что и пре пятствует образованию кучевых облаков. Но на некотором удалении от водоема, на границе распространения дневного бриза, там, где разви ваются сильные восходящие течения, обычно наблюдается значительная облачность.

Еще А. И. Воейков, а затем А. А. Каминский обращали внимание на то, что в летний период облачность над водоемами значительно меньше, а солнечное сияние больше, чем вдали от них. Так, на островах у эстонского побережья Балтийского моря средняя облачность в июне падает до 20°/0, т. е. приближается к среднеазиатской, в то время как на берегу она составляет 50°/0, а в глубине материка — выше 55°/0.

Малая облачность на островах обусловлена неблагоприятными условиями над морем для возникновения конвекции. Уменьшение днем облачности на берегу определяется вышеуказанным влиянием бризовой циркуляции и связанной с ней инверсией температур. Уменьшение облачности увеличивает солнечное сияние, что благоприятно сказывается на климате побережья Балтийского моря. Это обстоятельство способствовало со зданию густой сети санаторий и здравниц на побережьях Финского и Рижского заливов. Над водоемами суточный ход облачности в летнее время обратен суше — максимум нижней облачности наблюдается не днем, а ночью.

Озера и большие реки летом также неблагоприятны для развития обла ков, особенно если вода в них холодная, например Ладожское и Онежское озера. Кучевые облака образуются только вокруг водоема. Если ветер направлен на озеро, то увлекаемые потоком облака, повиснув над зер калом воды, быстро разрушаются: сначала уменьшают свою мощность, становятся все меньше и, наконец, превращаются в дымку. Влияние мелких озер на облачность подметить пока не удалось.

В отношении больших рек известно, что при полетах над ними можно видеть глубокие расселины в однообразном облачном покрове.

В холодное время года водные бассейны, пока они не покроются.льдом, теплее окружающей суши, поэтому над ними создается и сохра няется неустойчивость, что приводит к образованию облаков и туманов.

В это время года над водоемами часто развиваются кучевые облака.

Но после замерзания и установления снежного покрова условия облако образования на них не отличаются от суши.

Не касаясь особенностей облакообразования в горных системах, рас смотрим влияние возвышенностей и холмов. Теоретические расчеты пока зывают, что даже плоские возвышенности должны вызывать смещение слоев тропосферы до больших высот. Благодаря вызванной орографией конвекции, нижняя облачность над возвышенностями типа Валдайской, Приволжской почти всегда больше по сравнению с равниной в среднем процентов на 10.

146 Влияние орографии сказывается в течение круглого года, а в холод ный период, когда воздушные массы близки к насыщению, оно может быть выражено и более резко. В холодное время года особенно заметно снижение нижней границы облаков за счет дополнительной конденсации.

Местные условия оказывают влияние и на образование облаков путем смешения воздушных масс, которые возникают благодаря турбулентному обмену на их границе. Это явление наблюдается в прибрежных районах, например на мурманском побережье.

Изменение облачности сказывается и на осадках.

А. В. Шипчинский, сопоставляя в 1923 г. карты осадков Воронеж ской губернии с рельефом, прямо указывает на то, что в среднем большие количества осадков имеются там, где рельеф поднимается с юга на север и с юго-запада на северо-восток. На обратном склоне отме чается уменьшение осадков.

Более поздние работы Т. В. Покровской и О. А. Дроздова подтвер дили влияние рельефа на осадки. Над Средне-Русской, Волыно-Подоль ской, Донецкой, Приволжской возвышенностями и др. осадков на 100— 150 мм в год больше, чем над окружающими низменностями. Увеличе ние осадков наблюдается даже на таких небольших высотах, как Невель ская гряда и Силурийское плато Ленинградской области.

Т. В. Покровская специально изучала „пятнистость" в распределении осадков и находит две причины максимумов: во-первых, добавочная конденсация водяного пара происходит вследствие местного усиления вертикальных токов и, во-вторых, — вследствие перераспределения осадков ветром.

Первая причина сводится к увеличению облачности, о которой мы уже говорили, вторая связывает распределение осадков со скоростью ветра. Падающие капли дождя и снежинки находятся под действием двух сил: силы тяжести и ветра. При усилении ветра на наветренном склоне холмов равнодействующая этих двух сил получает большую горизонтальную составляющую, и осадки относятся ветром. В тех местах, где ветер ослабевает, получает преобладание сила тяжести, и осадки падают на землю вертикально. Таким' образом, в пересеченной местно сти на участках с повышенной скоростью ветра следует ожидать умень шения;

количества осадков, а на участках с пониженной скоростью ветра — увеличения.

Если в отношении дождя указанные соображения до некоторой сте пени оспариваются, то в отношении снега они не подлежат сомнению.

В этом случае диференциация дополнительно усиливается последующим сдуванием снега с наветренных склонов в защищенные от ветра участки {см. главу 11). Так как особенности распределения осадков на конкрет ной территории определяются направлением воздушного потока непо средственно в период их выпадения, то суммарный эффект возрастает в районах с преобладанием определенного направления ветра при осад ках. Уточнив влияние рельефа на выпадение осадков и зная „дождливую розу ветров", можно будет с большей достоверностью, чем это делается сейчас, интерполировать результаты наблюдений в отдельных точках на •окружающую территорию.

• Оказывают влияние на распределение осадков и крупные водоемы.

На островах и плоских побережьях летних осадков меньше. На границе 11 С. А. Сапожникова распространения дневного бриза, там где развиваются сильные восходя щие течения, обычно количество осадков увеличивается. В качестве примера можно привести максимумы осадков вдоль северного берега Финского залива, представленные на рис. 63. Воздействие бриза здесь дополнительно усилено влиянием холмов, склоны которых, обращенные к морю, являются наветренными в отношении преобладающих ветров.

На возвышенных наветренных побережьях уменьшения осадков не наблюдается. Например, на Байкале средние годовые осадки на острове не превышают 150 мм, и там произрастает ксерофильная растительность, в то время как на наветренном юго-восточном берегу, буквально при жатом к горам, осадков более 500 мм.

22 24 2В 28 Р и с. 63. Распределение годовых сумм осадков (в мм) по берегам Финского залива (по Ефимовой).

Глава КЛИМАТ ЛЕСА В густом лесу, с сомкнутыми кронами деревьев, деятельная поверх лость совпадает с поверхностью крон. В таком лесу солнечная радиа ция почти не проникает на поверхность почвы. Основной испаряющей поверхностью оказываются также кроны деревьев. Эти же кроны сводят до минимума, вплоть до полного штиля, скорость ветра.

В редком лесу картина несколько иная. Деятельная поверхность в какой-то части, в зависимости от степени разреженности, приурочи вается к почве и травостою. Скорость ветра все же ослабевает. В резуль тате создаются специфические условия теплооборота, благодаря которым редкий лес по тепловому режиму может приближаться к степным и поле вым участкам и имеет мало общего с густым лесом. Можно провести известную аналогию между лесной и травянистой растительностью. Тер мический режим поля с редким травостоем также мало чем отли чается от оголенных участков.

В формировании климата леса большую роль играет видовой состав леса, наличие деревьев второго яруса и подлеска. Кроме того, климат леса. находится в непосредственной зависимости от зональных климатических условий, а также от характера рельефа и почвы. К сожалению, все эти особенности обычно не учитывались в достаточной мере, чем в зна чительной степени и объясняется противоречивость выводов отдельных авторов.

Тем не менее некоторые черты климата леса можно считать установленными если не с количественной, то с качественной сто роны.

Рассмотрим факторы, определяющие теплообмен в лесу.

О радиационном режиме мы уже говорили в главе 1. Солнечная радиа ция почти полностью перехватывается кронами деревьев. Кроны также защищают поверхность почвы, моховой покров и травостой от потери о 0,5 1,0 1,5 2,0 м/сек Спорость ветра Рис. 64. Изменение скорости ветра с высо тою в с о с н о в о м л е с у.

I — лес без подлеска;

II— лес со вторым ярусом и подлеском.

тепла вследствие эффективного излучения. В густом сомкнутом лесу потеря тепла путем длинноволнового излучения происходит целиком с поверхности крон деревьев.

Косвенной характеристикой турбулентного обмена служит скорость ветра. На рис. 64 представлено изменение скорости ветра с высотою в двух типах соснового Леса: без подлеска и со вторым ярусом и под леском. До верхней границы крон скорость ветра мало изменяется с высотою, а над кронами скачкообразно возрастает.

Скорость ветра в редком лесу во всех случаях почти в 2 раза больше по сравнению с густым лесом. На рис. 65 дается вертикальный профиль скорости ветра в дубовом тесу, покрытом листвой и оголенном. При скорости ветра над лесом порядка 4 м/сек, в облиственном лесу скорость около 1 м/сек и менее, а в оголенном преобладает ско рость 1,5—2,0 м/сек, и лишь у земной поверхности она уменьшается до 1 м/сек.

149.

В редком лесу без подлеска под кронами среди стволов иногда наблюдается увеличение скорости ветра, и один минимум скорости при урочивается к поверхности почвы, а другой — к кронам деревьев.

Если сравнить скорость ветра в лиственном лесу на высоте 2 м со скоростью на открытом ровном месте, то в- редком лесу зимой (т. е.

без листвы) она составит 40—60%, а летом — 30—40°/ 0 от скорости ветра на открытом месте. Для густого леса соответственно будем иметь зимой 20—30% летом 10—20%.

Того же порядка должно быть в лесу и ослабление турбулентного обмена. Кроны деревьев как бы изолируют глубину леса от свободной атмосферы. В дневные часы ослабление турбулентного обмена под сомкнутыми кронами деревьев по сравнению с откры тым местом должно быть еще больше благодаря отсутствию сверхадиабатиче ского градиента температуры (см. далее) и связанной с ним термической конвекции.

В Над кронами деревьев турбулентный обмен, наоборот, бывает повышен. Завих о о рение воздушного потока над лесом хо - •О рошо заметно при полетах на малых вы сотах по воздушным толчкам, которые испытывает самолет.

А. А. Шепелевский (по наблюдениям Павловской обсерватории на высоте 45 ж _ над землей) пришел к выводу, что ветры 4 м/сек со стороны парка (северные и западные),1 2 Скорость ветра отличаются большей турбулентностью по сравнению с ветрами с безлесной стороны Рис. 65. Изменение скорости (южными).

ветра с высотою в дубовом На опушке леса в ясную тихую погоду лесу, покрытом листвою (/) могут возникать „лесные ветры", анало и оголенном (//).

гичные бризу. По наблюдениям Г. Н. Вы соцкого, днем на теневой опушке прохладный воздух растекается из леса по направлению к полю. На освещенной солнцем опушке нагретый воздух поднимается.

Своеобразие радиационного режима и турбулентного обмена приво дит к тому, что распределение температуры по вертикали в густом лесу существенно отличается от открытого ровного места. Ночью чаще всего наблюдается изотермия, слабо выраженный минимум приурочивается к верхней части крон, которая является, по существу, деятельной поверхностью. Выравниванию температуры способствует стекание с крон вниз охладившегося и, следовательно, более тяжелого воздуха. Днем обычно наблюдается инверсия, и максимум температуры приурочен к той же верхней части кроны.

На рис. 66 представлены (по данным Гейгера и Аманна) особенно сти хода температуры на пяти высотах (3, 11, 19, 23 и 27 м) в дубо вом лесу на восходе солнца и в околополуденные часы (в ясный летний день). Наблюдения производились при помощи сравнительно массивных электрических термометров (термопары), обладающих большой радиа 150 ционной ошибкой, поэтому приводимые данные соответствуют не столько температуре воздуха, сколько температуре тонких веточек, листьев и др. На восходе солнца, т. е. еще при отрицательном радиационном балансе, изменение температуры по вертикали невелико (в пределах 1°), с минимумом в верхней части крон. В околополуденные часы изменение по вертикали весьма значительно — до 9°. Максимум наблюдается на высоте 23 м, т. е. в кронах, минимум—на 3 м. Температура воздуха, конечно, не имеет такого различия по вертикали, но общий характер инверсии температуры сохраняется.

// и V "4. N4- -v' 1,V II» 1 г-'.- Л.I v Vv.y V :;

" VV л 15° ъ -о.Н г' Ц-^-у 0 '.о.Ч 10 Г —"— 45 1500 час.

15 30 мин.

./ Рис. 66. Ход температуры на различных в ы с о т а х в дубовом лесу (по Г е й г е р у и Аманну).

I — на восходе солнца;

II— в дневные часы;

1 — 27 м над кроной, 2 — 23 м в кроне, 3 — 19 м под кроной, 4 — 11 м в подлеске;

5 — Зм над почвой.

Наблюдения В. Н. Оболенского в Лесном (Ленинград) над темпера турой воздуха среди молодых елок и дубков (в условиях ясной погоды) подтверждают активную роль поверхности крон (табл. 92).

Таблица Температура воздуха среди лесных насаждений Температура Вид Часы Месяцы деревьев у поверх внутри у верхушек выше ности крон крон крон почвы 20. 23, 13 VI Елки 19,7 18, 22,1 21. VII 19,2 20, Дубки 13, 11, 21 VI Елки 12, 12, 15, 12, VII Дубки 14,2 13, И среди елок и среди дубков максимум и минимум температуры;

воздуха приурочен к верхней части крон. Ночью различия по вертикали.

151.

сравнительно невелики (0,7—1,4°). Днем же инверсия температуры в слое от поверхности почвы до верхушек крон измеряется 3.—4°.

Во всех тех случаях, когда кроны деревьев затеняют почву, наблю даемая в лесу дневная инверсия температуры приводит к тому, что в нижнем слое воздуха, вплоть до 2 м, максимальная температура ниже, чем на открытом месте, ночью же, благодаря изотермии, в лесу теп лее и, следовательно, минимум выше. Эта особенность леса подтвер ждается большим эмпирическим материалом, в том числе и данными А. П. Тольского, относящимися к сосновым насаждениям Бузулукского бора (Куйбышевской области).

В табл. 93 наблюдения над температурой в лесу сравниваются с наблюдениями на большой поляне, из-за отсутствия данных для откры того места. Следует учесть, что различия в температуре между лесом и поляной обычно больше, чем между лесом и полем.

Таблица Пределы колебаний разностей (лес— поляна) температур воздуха в отдельные часы (на высоте 2 м). Бузулукский бор, 1904—1910 гг.

Полугодие Разности т е м п е р а т у р холодное теплое Средние месячные.... от —0,17 до 0,00 от —0,40 до - 0, 6 Средние максимальные.. „ --0,72 » -0,70 „ -0, „ -1, Средние минимальные.. 1,02 0, 0,42 „.• 0,68 „ »

Особенности различия максимальных и минимальных температур сохраняются в течение всего года, но различие средних месячных меняется. В летний период, когда число часов с дневным режимом пре обладает, лес в среднем за сутки холоднее поляны, зимой особенности ночного и дневного режима взаимно уравновешиваются, и в результате средние месячные температуры близки друг к другу.

По мере приближения к поверхности почвы различия в температуре воздуха в густом лесу и на открытом месте возрастают за счет разли чия вертикальных градиентов температуры, особенно в летние дни, когда лесу наблюдается инверсия, а на открытом месте—сверхадиабатиче в ские градиенты. В этих случаях температура приземных слоев воздуха в лесу на несколько градусов ниже по сравнению с открытым местом.

Снижение максимальных и повышение минимальных температур при водят к уменьшению суточной амплитуды температуры в лесу.

С повышением минимальных температур связано увеличение длины безморозного периода. Известно, что чувствительные к заморозкам мо лодые ели гибнут от мороза на открытых местах и нормально разви ваются под пологом леса.

Еще большее влияние оказывает лесная растительность на темпера туру почвы. В период прогревания почвы — в теплое полугодие — тем пература почвы в лесу значительно ниже, чем на открытом месте. Так, Л по А. П. Тольскому (табл. 94) температура верхнего метрового слоя почвы в сосновом насаждении на 5° холоднее чем на поляне.

Т а б л и ц а Разности средних месячных температур почвы (лес — поляна) с апреля по сентябрь. Бузулукский бор, 1904—1910 гг.

Глубина, IX VII VIII VI IV см v -3, -4, -5,7 -6, —3,5 -5, Поверхность —4,6 —2, —3,4 -6,3 -6, -6, • -2, -5, —6,9 -7, -3, 25 —6, —5,4 -3, 50 —2,2 —7, -7,3 —7, -5,4 -3, -0,9 -6,2 -6, 100 —6, —5,3 -4, -0,2 -4,8 -4, 200 -3, Для сравнения укажем, что в макромасштабе при одинаковых усло виях подобные различия в температуре почвы летних месяцев наблюда ются, например, между Вологдой и Полтавой., Значительно меньше в лесу и суточная амплитуда температуры почвы.

По А. П. Тольскому, на песчаных дюнах Бузулукского бора в лесу, не тронутом рубкой, суточная амплитуда температуры на поверхности почвы составляла всего 50—6О°/0 от амплитуды на большой поляне.

Сопоставляя суточный ход теплообмена в почве за летний период, А. П. Тольский приходит к выводу, что в лесу теплообмен составляет 55— 60°/ 0 от теплообмена на поляне. Таково же приблизительно соотноше ние и годовых теплооборотов (в лесу ± 1, 0 б. кал)см2, а на поляне ± 1, 5 б.кал\сж4-).

Зимой температура почвы в лесу выше, о чем свидетельствует табл. 95.

Таблица Разности средних месячных температур почвы (лес — поляна) с октября по март. Бузулукский бор, 1904—1910 гг.

Глубина, X I XI XII II HI см Поверхность -1,5 0,1 0,8 0,7 0,9 ОД -0,2 -0, 10 0, 0,5 1,0 0, 25 0, 0,1 0, 1,0 0, 1, 50 -0,3 1,3 0, 1,3 0, 1, 100 0,6 0, 0,5 0, -1,7 0, 200 -2,7 —0, -0,2 -0, —0, -1, Большую роль в теплообороте почвы, а вместе с ним и в ее тепло вом режиме играет лесная подстилка (опавшие листья и хвоя, моховой и травянистый покров). Препятствуя прогреванию почвы летом, она 153.

предохраняет ее от выстывания и промерзания зимой. Предохраняет от зимнего выстывания лесную почву и снежный покров, в большинстве случаев более мощный и всегда менее плотный, чем вне леса.

Вышеприведенные особенности теплового режима относятся к густому лесу. В редком лесу условия могут быть существенно иные, так как некоторое уменьшение в напряжении радиационного баланса за счет частичного затенения кронами деревьев в известной мере компенси руется ослабленным турбулентным обменом. В результате ослабления теплообмена с верхними слоями атмосферы в таком лесу днем может быть даже более высокая температура воздуха, чем на открытом месте.

Переходя к вопросам влагооборота в лесу, прежде всего необходимо остановиться на осадках.

В течение ряда десятилетий много внимания уделялось вопросу влияния леса на выпадение осадков, особенно в засушливых районах.

Трудность решения этой задачи усугубляется тем, что показания дожде мера в поле и в лесу несравнимы между собой, особенно в зимнее время. Из дождемеров, установленных на открытых участках, снег обычно выдувается сильными ветрами. В лесу дождемер защищен от выдувания благодаря ослаблению скорости ветра.

Кроме того, сами осадки, выпадающие над полем и лесом, не вполне сравнимы, так как часть осадков, выпадающих над лесом, не достигает земли, а, задерживаясь кронами деревьев, непосредственно с них испаряется.

Наблюдения в Бузулукском бору показывают, что кроны соснового леса задерживали 12°/0 осадков в виде снега и 28°/0 в виде дождя.

Сосновые насаждения задерживали в среднем за год всего 12—14°/ осадков, а средневозрастные еловые — 36°/0. По мере увеличения осадков процент задержания их кронами уменьшается.

Некоторое увеличение количества осадков, особенно в зимнее время, при низкой облачности, возможно за счет вынужденного поднятия воз душного потока над лесом. Но оно не может быть значительным, так как высота леса в засушливых районах редко достигает 20—25 м.

Что касается увеличения осадков над лесом за счет дополнительного увлажнения атмосферы благодаря повышенному испарению с лесных участков, то оно также не может быть сколько-нибудь значительным, так как дополнительное по сравнению с травянистой растительностью испарение идет за счет уменьшения стока, который в интересующих нас засушливых районах составляет всего 15—20°/0 и менее от годовой суммы осадков. Кроме того, испарившаяся влага не задерживается на месте, а переносится воздушными течениями в другие районы.

Большое значение, особенно в некоторых районах, могут иметь так называемые „горизонтальные осадки", осаждающиеся при тумане на деревьях в виде изморози и намороси. Наморосью А. Д. Заморский пред ложил называть осаждение из тумана жидкой воды.

Осаждение воды из тумана имеет особое значение при ветре на опушке леса, на наветренном склоне и на вершине горы. Количественные характе ристики этого явления ограничиваются изморозью, т. е. оседанием тумана в твердом виде.

По А. Лютницкому, в лесу возможно образование снежного покрова высотою до 10 см из изморози. И. Никитин описал установление в лесу санного пути по осыпавшейся изморози.

154 По наблюдениям Г. Н. Высоцкого в Мариупольском лесничестве, количество опадающей изморози в каждом отдельном случае составляет 0,7—1,6 мм.

Принимая минимальную цифру Г. Н. Высоцкого 0,7 мм и среднее число дней в году с изморозью равным 60, получаем 35 мм, что со ставляет 9°/0 от годовой суммы осадков.

А. Д. Заморский неоднократно наблюдал в лесу дождь от намороси, в то время как ни одна метеорологическая станция вблизи леса и даже внутри него не отмечала измеримого количества осадков. Оголенный лиственный лес даже вдали от опушки дает большое количество намо роси. Лес, одетый листвой, быстрее улавливает влагу тумана, поэтому количество намороси в этом случае резко уменьшается от опушки вглубь леса.

Особенно велика роль изморози и намороси в горных районах с ча стыми туманами. Количественный учет горизонтальных осадков — неот ложная задача ближайших лет.

Вне зависимости от воздействия на количество выпадающих осадков, лесные насаждения оказывают существенное влияние на снежный покров, его мощность, плотность и продолжительность залегания.

Основная причина увеличения мощности снежного покрова в лесу по сравнению с полем заключается в отсутствии сдувания снега ветром. На опушках леса высота снежного покрова бывает особенно велика за счет дополнительного надувания снега с прилегающих открытых участков.

Кроме того, увеличивают мощность снежного покрова и вышеуказанные „горизонтальные осадки". Причем на долю опушки „горизонтальных осадков" приходится больше. Но задержание снега кронами деревьев, особенно хвойными, наоборот, уменьшает мощность снежного покрова, так как с крон снег интенсивнее испаряется. Благодаря этому обстоя тельству, в глубине густых хвойных лесов снежный покров может быть даже меньше, чем в поле.

Исследования И. С. Нестерова в Петровской даче Тимирязевской сельскохозяйственной академии (Москва) еще в начале нашего столетия показали, что запасы снеговой воды в различных насаждениях могут существенно различаться (табл. 96).

Т а б л и ц а Запас влаги в снежном покрове по данным И. С. Нестерова. Март 1906 г.

Запас Характер лесонасаждения влаги, мм Молодые посадки 2—4 лет на небольших полянах и лесссеках.

Б е р е з о в о е насаждение 35—75 лет Д у б о в о е насаждение 25 и 90 лет Д у б о в о е насаждение 25—30 лет. Сосновое насаждение 60—90 лет. ЕI лIо в о е насаждение 25—35 лет............. L J UDUC ПСИАЛЧА^ППС U J JJG Сосновое насаждение с примесью березы 65—75 лет То же, с примесью лиственницы То же, с елью Опытное поле 155.

Наибольшие запасы снеговой воды скапливаются в лиственных наса ждениях, в чистых : хвойных они значительно меньше — на 40 и даже 6О°/0. Примесь березы значительно увеличивает запас воды.

По данным А. П. Тольского для Борового лесничества и Бузулук ского бора, снег лежит в лесу на одну неделю дольше, чем в поле.

По наблюдениям в Парфинском лесничестве (около Старой Руссы) и в Петровской даче (под Москвой), т. е. в более северных условиях, снег задерживается в лесу значительно дольше — на 2 недели и даже 1 месяц — по сравнению с полем.

Задержка таяния снежного покрова в лесу, имеющая очень большое значение в отношении регулировки стока, объясняется не только большой его мощностью, но и ослаблением турбулентного обмена, который играет ведущую роль при таянии снега за счет адвекции теплого влажного воздуха. Таяние за счет радиационного тепла в лесу может итти даже несколько интенсивнее. Значительно меньшее по сравнению со снегом альбедо стволов деревьев увеличивает поглощение солнечной радиации, благодаря чему уже в первые солнечные дни снег вокруг деревьев тает, образуя хорошо всем известные воронки.

Большая мощность снежного покрова и более медленное его таяние способствуют большему накоплению влаги в лесной почве по сравнению с полем, особенно при наличии лесной подстилки (опавшие листья и хвоя, травяной и моховой покров).

Н. Ф. Сазыкин указывает, что почва под подстилкой, даже замерзая, остается пористой и, следовательно, водопроницаемой. Способствуя про сачиванию талых и ливневых вод в глубину почвы, подстилка оказывает благоприятное влияние на влагооборот, уменьшая поверхностный сток.

В этом по преимуществу и заключается водоохранное значение леса.

По Н. Ф. Сазыкину, скорость впитывания воды в почву при наличии подстилки увеличивается втрое. Но указанная величина может суще ственно варьировать в зависимости от характера подстилки. Наиболее высоким и быстрым водопоглощением отличается моховой и особенно сфагновый покров. Разрушение подстилки, например, при пастьбе скота в лесу уменьшает поглощение воды, а следовательно, и снижает водо-.

охранную роль леса.

Повышенный запас влаги в почве может способствовать некоторому увеличению испарения лесом в целом по сравнению с рядом располо женными полями. Не считая опушек леса, запасы влаги в которых осо бенно велики за счет прилегающих открытых участков, в самом лесу увеличение запаса может итти за счет уменьшения стока, который в рав нинных условиях редко превышает 20°/0 от годовой суммы осадков (а в засушливых условиях составляет не больше 10—15°/0) и „горизон тальных осадков", которые могут составить 10°/0 от общей суммы.

Испарение леса (включая в это понятие транспирацию и испарение как с почвы, так и с поверхности деревьев) определяется характером лесонасаждения, общеклиматическими условиями и особенностями место положения.

Широколиственные леса Белоруссии и северо-западной Украины, где годовая сумма осадков превышает 600 мм, имеют возможность и факти чески испаряют значительно больше, чем тайга в Якутии при годовой сумме осадков менее 300 мм. Особенно мало испаряет саксауловый лес 156 в пустынной зоне Средней Азии. Эвкалиптовые деревья, наоборот, испа ряют очень много, их культивируют специально для осушки болот.

Леса, расположенные в пойме рек и в местах выхода грунтовых:

вод, испаряют больше, чем леса на водоразделах с глубоким уровнем грунтовых вод. Их испарение лимитируется не осадками, а подтоком грунтовых вод, а при неограниченном их притоке — тепловой энергией, необходимой для испарения.

Радиационное тепло обеспечивает летом в лесной и степной зонах;

суточное испарение порядка 5 мм. Большее испарение больших лесных, массивов возможно лишь за счет адвекции тепла, например при суховеях.

Потенциальные возможности испарения у леса в целом, включая деревья всех ярусов, подлесок и травостой, могут быть больше, чем у травостоя на лугу или в поле, особенно за счет более длинного по сравнению с степной и полевой растительностью периода вегетации.

Поэтому лес может иссушать почву по сравнению с степными участками,, но лишь в том случае, если излишек испарения будет превышать уве личение прихода влаги за счет уменьшения стока и дополнительных, осадков. Задача агролесомелиораторов заключается в разработке таких, типов лесных насаждений, которые, способствуя увеличению прихода влаги, при расходовании ее не выходили бы за определенные пределы..

Исследования И. М. Лабунского в Велико-Анадоле прекрасно под твердили роль подбора древесных пород в создании леса, соответствую щего данным климатическим условиям. Так называемый древесно-теневой тип насаждений, с дубом в виде главной породы и остролистным кленом и липой в качестве подгона, расположенный на водоразделе, оказался' не только наиболее приспособленным к выживанию в степных условиях, но и способным кардинальным образом изменить в благоприятную сто рону уровень грунтовых вод, а вместе с ним и влажность почвы приле гающих полей.

При лесонасаждении в засушливых районах необходимо сообразо ваться с климатическими возможностями или приурочивать лесные наса ждения к участкам с подтоком поверхностных или грунтовых вод, напри мер к „падинам". „Падинами" в Прикаспийской низменности называют понижения рельефа, куда стекает вода при снеготаянии. В таких „па динах" произрастание леса будет обеспечиваться не только местными осадками, но и осадками прилегающей территории.

Хотя лес в целом может испарять не меньше, чем поле или луг, но под пологом леса, благодаря защищенности от солнца и слабому тур булентному обмену, испаряемость, да и само испарение, значительно слабее по сравнению с полем. Так, по данным А. П. Тольского, испа ряемость по эвапорометру Вильда с мая по сентябрь в лесу составляет лишь 40—50°/ 0 от испаряемости на поляне. О меньшем испарении непо средственно с почвы свидетельствует ббльшая влажность поверхностных, слоев лесной почвы по сравнению с полем и залежью.

Что касается влажности воздуха в лесу и ее изменения по вертикали;

, то она определяется преимущественно испарением с крон деревьев;

, ослабленным турбулентным обменом внутри леса и температурным ре жимом.

В густом лесу наибольшая абсолютная влажность в дневные чаек;

приурочена к кронам деревьев, что и наблюдалось В. Н. Оболенским 157 ® молодом еловом лесу,.вверх и вниз от крон абсолютная влажность убывает. Наибольшая относительная влажность в густом лесу чаще ^наблюдается над кронами и у поверхности почвы, так как она приуро чена ко времени наступления минимума температуры.

Сравнение абсолютной влажности на высоте 2 м в лесу и в поле, по данным Борового опытного лесничества, показало отсутствие сколько нибудь заметных различий. Относительная влажность на той же высоте в лесу заметно выше (на 2—4°/ 0 ) по сравнению с полем.

Обобщая все сказанное в отношении микроклимата почвы и приле гающего к нему слоя воздуха в густом лесу, мы приходим к выводу, что он существенно отли чается от микроклимата луга и поля. Ослабленная осве щенность, ровный ход тем пературы (с малыми суточ ными колебаниями, с более длинным безморозным перио дом, но зато и с менее высокими дневными темпе ратурами), слабый ветер и слабая испаряемость создают совершенно своеобразные условия как для почвенных процессов, так и для произ растания травяного и мохо О 20 40 SO 80 М вого покровов. Не случайно, Диаметр гнездовой вырубки.I I I I I i с I I II[II что именно под пологом OA 0,5 0,6 га 0 0,1 0,2 Площадь гнездовой вырибпи леса растительность тундры 1 I Hi ! _ I I 0 1 2 проникает далеко к югу.

Отношение диаметра вырубки к высоте леса И неудивительно поэтому, что после вырубки леса про Р и с. 67. В о з р а с т а н и е м о р о з о о п а с н о с т и с у в е исходит изменение почвен л и ч е н и е м п л о щ а д и г н е з д о в ы х в ы р у б о к (по Гейгеру). ного и травяного покрова.

1 — 17 холодных весенних дней;

2 — 6/VI 1940 г.

Тенелюбивые, не приспо собленные к резкой смене температур и большой испаряемости растения вытесняются луговой и степной растительностью.

Основные особенности климата леса, т. е. ослабление освещенности, •более ровный ход температуры, меньшая скорость ветра и испаряемость, сохраняются вплоть до верхней поверхности крон. Все это делает существенно различными условия развития дерева внутри леса, на его опушке и. в открытом поле.

Особые условия создаются и на лесных полянах.

Климат лесных полян зависит от их размера и характера опушки.

Маленькие поляны, затеняемые окружающими деревьями, не изолирован ные от леса густыми опушками из подлеска и кустарников, мало чем отличаются по своему климатическому режиму от редкого леса, но по мере увеличения площади поляны и окружения ее плотными опушками климат полян резко изменяется.

На малых, не отделенных плотными опушками, полянах приход солнечной радиации, так же как и эффективное излучение, ослаблен за. счет затенения окружающими деревьями. Это сближает их с лесом.

Беспрепятственный же обмен между лесом и такой поляной сглаживает возникающие различия. На больших полянах затенение окружающими деревьями играет незначительную роль. Наличие же у поляны плотной опушки затрудняет обмен между лесом и поляной. Уменьшенная по сравнению с открытым местом скорость ветра ослабляет на поляне тур булентный обмен. В совокупности все это создает на больших полянах с плотными опушками своеобразные условия, более отличающиеся от леса, чем открытое поле. Климат полян имеет много общего с кли матом долин и даже котловин.

Прежде всего на таких полянах резко возрастает суточная амплитуда температуры. Суточная амплитуда температуры увеличивается за счет повышения дневных температур и особенно за счет понижения минимумов.

На рис. 67 представлено возрастание морозоопасности по мере уве личения диаметра гнездовой вырубки. При увеличении диаметра вырубки от 20 до 80 м минимальная температура за 17 холодных дней пони зилась от 7,5 до 4,0°. Для полян, диаметром 0,5—0,8 км и более, И. А. Гольцберг дает характеристику суточной амплитуды температуры и среднего из абсолютных минимумов, выраженные в отклонениях от значений тех же элементов на открытом ровном месте (табл. 97).

. Таблица Отклонения средней суточной амплитуды А и среднего из абсолютных минимумов М температуры воздуха на поляне II IV VIII IX I III V VII X VI XI XII А 1, 0,5 0, 1,9 1,0 0,0 0,5 0,5 0, 1,0 1,0 0, М - 2, 0 - 2, 0 —2,0 - 2, 0 - 1, 0 —2,0 - 2, 5 - 2, 5 - 2, 0 —2,0 - 2, 5 - 2, На полянах длина безморозного периода уменьшается по сравне нию с открытым местом на 20—30 дней. Таким образом, климат поляны оказывается более суровым, чем климат открытого поля, не говоря уже о лесе. Уменьшение скорости ветра способствует более равномер ному распределению снега по сравнению с открытым местом, а также уменьшению испаряемости. Рельеф (долина, склоны) может усиливать и ослаблять особенности климата полян.

Глава КЛИМАТ ГОРОДА Климат города представляет собою сложное явление, определяемое не только характером застройки, озеленением, но и рельефом местности.

Большую роль играет наличие промышленных предприятий.

Влиянию рельефа и растительности посвящены специальные главы, и потому здесь мы остановимся лишь на характеристике влияния застройки и промышленных предприятий.

159 Газообразные и твердые (дым, сажа) отходы промышленности наряду с пылью образуют пелену, расстилающуюся над городом. В Лондоне на 1 м 2 поверхности падает за 1 месяц в среднем более 10 г сажи и прочих продуктов загрязнения атмосферы. В промышленных центрах эта цифра может быть в 2 раза больше.

Загрязнение атмосферы уменьшает ее прозрачность, что приводит к уменьшению прямой солнечной радиации, а также эффективного излучения.

В Ленинграде напряжение солнечной радиации, по данным Г. А. Лю бославского, в среднем на 17°/0 меньше, чем в Павловске (в 25 км к югу от города). Различие зависит от направления ветра и при ветре с моря уменьшается до Ю°/0. Но уменьшение прямой радиации компен сируется в какой-то части увеличением рассеянной радиации и уменьше нием радиационного расхода тепла путем эффективного излучения.

В результате дневной баланс если и изменяется, то незначительно. Ночное радиационное выхолаживание уменьшается более существенно.

При наличии снежного покрова осаждение сажи и дыма способствует загрязнению его поверхности, а следовательно, и уменьшению его альбедо.

Благодаря этому обстоятельству в городе снег сходит на одну-две не дели раньше, чем в его окрестностях.

Типичной деятельной поверхностью в городе являются железные крыши, каменные стены домов, покрытые асфальтом или камнем улицы.

Испарение с этих поверхностей, а следовательно, и расходы тепла на испарение незначительны, так как осадки, не задерживаясь, стекают по водосточным трубам и канализации.

Железо крыш, кроме того, отличается небольшой теплоемкостью, теплопроводность железа и камня сравнительно велика.

Скорость ветра (см. табл. 70), а следовательно, и турбулентный обмен в городе ослаблены. Все это в совокупности повышает температуру Средние месячные Высота над уровнем I Наименование станций III моря (в м ) Москва — город (бывший Межевой 167 —10,2 -8,5 -4, институт) Окраина Москвы (Петровско-Разу -10, мовское) 160 -4, -9, 0,6 0, Разность... 0, Ленинград — город (Васильевский остров) --7, 6 -4, - 7, Окраина Ленинграда (Лесной инсти тут) 26 —8,3 -4, — 8, Разность. 0,5 0,6 0, 160 воздуха города по сравнению с окрестностями, особенно в вечерние часы, когда здания, сильно нагретые днем, постепенно отдают свое тепло воздуху. В табл. 98 приведены данные (по Л. С. Бергу) для Москвы, Ленинграда и их окрестностей, характеризующие средние температуры воздуха..


В среднем в городе теплее по сравнению с окрестностями более чем на 0,5°.

Выше в городе и абсолютные минимумы. Так, в Москве в среднем за 1910—1926 гг. средний из абсолютных годовых минимумов соста влял —28,0°, а в Петровско-Разумовском —31,2°. В отдельные годы различие в абсолютных минимумах достигало 6°. В Ленинграде, на Василь евском острове (Главная физическая обсерватория), 25/XII 1892 г. тем пература спустилась до —34°, а в Лесном до —41°. Несколько меньшие различия минимальных температур приводит А. А. Каминский для Харь кова, Воронежа и Пензы, что объясняется меньшей их застройкой.

Отмечено, что повреждения растений от заморозков в городе происходит гораздо реже, чем за его пределами.

Повышение температуры в городе по сравнению с окрестностями растет по мере увеличения города и его застройки. Это обстоятельство сказалось на вековом ходе температуры воздуха. Во всех крупных горо дах (Ленинграде, Берлине и др.) температура медленно растет на протя жении столетия, вне зависимости от векового хода ее, определяемого макропроцессами.

В различных частях города температурный режим неодинаков — он зависит от наличия зеленых насаждений, ширины улиц, материала зданий.

Наблюдения в ясные тихие дни показали, что днем особенно сильно нагреваются широкие замощенные улицы и площади. Бульвары и пло Таблица температуры воздуха XI XII V IV VI VII VIII IX X -7, 12,7 10,8 4,4 -2, 16,4 18,7 16, 4, 3,7 -2, 3,4 18,0 15,8 10,1 -8, 11,8 15, 0,7 0,7 0, 0,7 0,9 0,8 0,7 0,7 0, 2,8 4,7 —0,9 -5, 9,5 14,6 17,5 15,5 10, 14,7 —1,4 -7, 2,5 9,8 4, 9,4 14,2 16, 0, 0,3 0,8 0,8 0, 0,4 0,7 1, ОД 11 С. А. Сапожникова щади, засаженные деревьями, днем нагреваются гораздо меньше. Узкие переулки, затененные высокими зданиями, имеют в дневные часы наи более низкую температуру.

В больших городах как абсолютная, так и относительная влаж ность несколько ниже благодаря ослабленному испарению. Но по ливка. улиц повышает влажность.

Существенную деформацию претерпевает в городе ветер. В застроенных улицах ветер по преимуществу направлен вдоль улицы в ту или иную сторону. Направление его может быстро меняться и не совпадать с на правлением воздушного потока над городом.

На улицах и перекрестках особенно легко возникают вихри. Вихревая структура ветра хорошо заметна при метелях, когда на одной стороне улицы снег выдувается у мостовой, а на другой — ветер наносит большие сугробы.

Струи ветра, перемещающиеся поперек улиц, образуют как бы замкнутую циркуляцию с восходящей ветвью по одной стороне улицы и нисходящей по — другой.

О характере приземных воздушных тече ний некоторое представление дает рис. 68, на котором приведены результаты анемомет рической съемки. При основном воздушном Рис. 68. Воздушные течения потоке, имеющем скорость 7 м/сек, на улицах в городе при СВ ветре.

и переулках, расположенных по направле нию ветра, скорость его была порядка 4 м/сек. В переулках, рас положенных перпендикулярно к направлению ветра, наблюдается слабое движение воздуха вдоль этих переулков с постоянной переменой направления. В узких проходах скорость ветра может усиливаться.

При перегреве городской терри тории над ней возникают конвектив- Т а б л и ц а ные токи, а также система слабых Число дней с туманом ветров от периферии к центру.

Своеобразная циркуляция возникает Сасово Москва Годы и на отдельных улицах. Вдоль стен, освещенных солнцем, наблюдается движение воздуха вверх, по теневым 1930 109 стенам, наоборот, — вниз. Ночью при 1931 160 штиле стекание наблюдается по обеим 1932 сторонам улицы и подъем — на сере- 1933 дине улицы.

Продукты горения являются хорошими ядрами конденсации, благо даря чему количество туманов в городе увеличивается.

В табл. 99 приводится количество дней с туманом в Москве и в одном из пунктов Московской области, удаленном от промышленных центров (по А. И. Данилину).

В Москве не всегда было так много туманов. На рис. 69 представ лен 35-летний ход туманов в Москве за период 1900 — 1934 гг., хорошо 162 иллюстрирующий увеличение частоты туманов, что, конечно, связано с ростом промышленности.

Наличие ядер конденсации, а также конвекция может привести к образованию над городом кучевых облаков, что, в свою очередь, при водит к уменьшению числа ясных дней. Имеются данные, указывающие на увеличение осадков над большими городами.

Во время зимних инверсий над промышленными областями, доста вляющими в атмосферу большое количество дыма, нередко устанавли вается так называемая „инверсионная мгла", имеющая наибольшую плотность у верхней границы инверсии. Инверсионная мгла,, значительно ухудшающая видимость, может держаться неделями и рассеи- 200г вается лишь с разрушением инверсии.

а В Восточной Сибири, бла годаря резко выраженной инвер- 150 сии температур, подобная мгла н и туманы образуются над срав нительно незначительными на Ш 100- г селенными пунктами и наиболь аs шего развития достигают при усиленной топке печей.

Инверсии температуры, ос лабляя турбулентный обмен, способствуют застаиванию в приземных слоях воздуха ядови тых отходов промышленности, что в некоторых случаях, на- 1907 1908 1910 1316 1918 1922 1928 1930 Годы пример в долине Рура, приво дило к массовым отравлениям. Рис. 69. 35-летний ход числа туманов Вредное влияние близости в Москве за 1900—1934 гг.

(по А. И. Данилину).

промышленных предприятий у нас в СССР учитывается при планировке городов. Заводская и про мышленная часть города располагается со стороны направления ветра наименьшей повторяемости. Кроме того, от жилых кварталов она отделяется защитной зоной садов и парков. Озеленение производится и на территории самих заводов. Оно смягчает дневной нагрев, а также содержание пыли в воздухе. В широкой мере озеленяются и жилые кварталы.

В южных районах особое значение приобретают древесные насажде ния, которые, затеняя улицы от прямых солнечных лучей, смягчают днев ной жар. Радиационный режим, а вместе с тем и дневной нагрев регу лируются ориентировкой и шириной кварталов.

Раздел V БОРЬБА С ВРЕДНЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ КЛИМАТА И ПОГОДЫ В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ ВОЗДУХА И В ПОЧВЕ Как уже указывалось в введении, микроклимат и местный климат представляют для нас особый интерес благодаря тому, что изменение их в нужном для нас направлении вполне реально и в ряде случаев вошло уже в практику народного хозяйства.

Один из наиболее древних приемов изменения местного климата и микроклимата — орошение — оказывает влияние на водный и на терми ческий режим приземных слоев воздуха и почвы. Особенности послед него охарактеризованы в конце главы 8 и частично в главе 13. Измене ние термического режима при орошении можно рассматривать как со путствующее явление. Основной целью орошения является, как известно, улучшение водного режима почвы.

В настоящем разделе мы на отдельных примерах ознакомимся с основ ными принципами тепловой мелиорации климата почвы и приземных слоев воздуха, борьбы с заморозками, метеорологической эффективностью полезащитных лесных полос и снегозадержания, причем мы не рассмат риваем их производственную эффективность, поскольку последняя опре деляется рядом экономических факторов, которые не могут быть здесь учтены.

Наибольший эффект, конечно, дают комплексные мероприятия, охва тывающие по возможности все компоненты теплового баланса. При всех условиях необходимо учитывать общие погодные и климатические фак торы, так как последние в значительной мере определяют эффективность проводимых мероприятий. Например, изменение радиационных свойств деятельной поверхности оправдывает себя лишь при хорошо выражен ном радиационном балансе, т. е. в ясную погоду.

Глава ТЕПЛОВАЯ МЕЛИОРАЦИЯ. ЗАЩИЩЕННЫЙ ГРУНТ Тепловая мелиорация почвы в северных районах заключается в повы шении ее температуры, в южных в ряде случаев, наоборот,— в снижении ее температуры.

Регулировка термического режима почвы может итти путем измене ния радиационных свойств деятельной поверхности, изменения расходов тепла на испарение, изменения турбулентного теплообмена почва—воз 164 аух изоляционными покрышками (мульчированием) и, наконец, так назы ваемым закрытым грунтом, когда изолируется от свободной атмосферы «е только почва, но и прилегающие к ней слои воздуха (парники и теплицы).

Повышение температуры путем изменения радиационных свойств почвы, например зачернением, дает наибольший эффект на светлоокрашенных оголенных почвах с большим альбедо (20°/0 и более). В этом случае зачернение почвы, например угольным порошком, снижающим альбедо до 5°/0, увеличит поглощение солнечной радиации на 15°/0 и более. Нали чие растительности уменьшает, конечно, радиационный эффект зачерне «ия почвы. Невелик эффект и в пасмурную погоду.

Для снижения температуры применяется увеличение альбедо путем белого окрашивания. Так, побелка стволов и ветвей плодовых деревьев снижает их температуру, что в свою очередь, задерживает на 4—5 дней распускание почек и цветение и тем самым уменьшает вероятность повре ждения их от заморозков.

Большое влияние на климат почвы оказывает мульчирование, т. е.

покрытие почвы специальной бумагой (мульчей), соломой, битумом, стеклом. При этом покрывается только почва, и так, чтобы не мешать развитию сельскохозяйственных культур. Мульчирование во всех случаях резко уменьшает испарение с поверхности почвы. Тепловой же эффект бывает различен. Покрытие почвы битумной эмульсией повышает темпе ратуру почвы в среднем на 2°. Солома, наоборот, в период прогревания почвы снижает ее температуру.


Особенно большой эффект дают стеклянные рамы. Покрывая непо средственно почву, они повышают ее температуру на 5 — 7°, что объяс няется не только благоприятным радиационным режимом —резким сокра щением эффективного излучения, — но и уменьшением расходов тепла «а испарение.

В естественных условиях своего рода мульчей, задерживающей летом прогревание почвы, являются дерновина и вообще всякий растительный покров. Так, согласно исследованиям П. И. Колоскова на Дальнем Востоке, окультуривание почвы, т. е. снятие дерновины и распашка ее, приводит к снижению, уровня вечной мерзлоты, особенно при условии одновременного проведения мероприятий по увеличению снегонакопле ния и, следовательно, уменьшению зимней теплоотдачи.

Характеристика влияния травостоя на температуру почвы дана в главе 9. Агротехнические мероприятия, регулирующие мощность траво стоя и его сомкнутость (густота посева, удобрения)^ определяют особен ности термического режима почвы. Интересные исследования в этой области были проведены А. М. Шульгиным в Нальчике. Он наблюдал температуру почвы под озимой пшеницей: 1) сплошного посева — с между рядьями 15 см и расстояниями в ряду 1,5—2 см, 2) с междурядьями 70 см и расстояниями в ряду 3 см, 3) с междурядьями 70 см и рас стояниями в ряду 12 см, и для сравнения —на черном пару.

В табл. 100 (по А. М- Шульгину) приведены результаты этих наблю дений для пяти дней,. Наименьшие температуры отмечались на сплошном посеве пшеницы, наибольшие — на пару. Широкорядные посевы с пло щадью питания 70 X ^ с м близки по температуре к сплошным посевам, а широкорядные с площадью питания 7 0 X 1 2 см приближаются к пару.

165.

оолыпое различие в температуре почвы наблюдается и под просом с различной площадью питания ( 3 0 X 1, 5 и 60 X 5 см). Разность в температуре почвы между этими участками в период цветения и спе лости в 13 часов достигала в большинстве дней 6—10° на глубине 3 см Таблица Температура почвы на глубине 3 и 10 ш на посевах озимой пшеницы при разной агротехнике и на пару в 13 часов. Нальчик, 1939 г.

3 см 10 см Дата Сплош Сплош наблю 7 0 X 3 см 70X12 см 7 0 X 3 см 70X12 см Пар Пар ной ной дений посев посев Июнь 32 22 22 24 28 26 38 22 24 30 34 29 38 34 22 28 Июль 32 22 34 22 36 24 32 23 2 и 3—0° на глубине 10 см. Наблюдения над озимой пшеницей и про сом показывают, что решающее влияние на температуру почвы оказывает количество растительной массы на единицу площади, степень ее сомкну тости.

Чем больше растительная масса, тем меньше дневной нагрев почвы, тем меньше вся суточная амплитуда температуры почвы.

П. И, Колосков дает для суточной амплитуды температуры следую щую эмпирическую формулу, связывающую амплитуду температуры почвы, покрытой травостоем (Лт), с температурой оголенной почвы (А о ):

A-A-^f, (25) где т — вес воздушно-сухой растительной массы в граммах на 1 м 2 ;

k — коэфициент, значение которого близко к двум.

Таким образом, существенные изменения теплового режима почвы можно получить, регулируя ее растительный покров.

Для улучшения термического режима почвы и припочвенных слоев воздуха используется регулировка теплообмена почва—воздух. Ослаб ление скорости ветра в приземных слоях воздуха, я тем самым и тепло обмена, в дневные часы и, наоборот, усиление теплообмена в ночные члеи способствуют повышению температуры не только почвы, но и при легающих слоев воздуха: днем за счет уменьшения отдачи тепла в сво бодную атмосферу, а ночью, наоборот, за счет увеличения его посту пления из свободной атмосферы.

Кулисы в виде высоких травянистых или кустарниковых растений уменьшают турбулентный обмен не только днем, но и ночью. Тем не менее они все же повышают средний термический режим почвы и при ле1ающих слоев воздуха, так как дневной режим играет решающее значение в общем теплообороте.

166 М. В. Шохин в Главном ботаническом саду Академии наук СССР использовал для регулировки теплообмена почва —воздух марлевые кулисы—полотнища длиной 2 м и шириной 1 м. Днем марлевые кулисы защищали делянки с сельскохозяйственными культурами от ветра, а ночью скатывались и не мешали турбулентному обмену. Максималь ная температура среди марлевых кулис по сравнению с контрольным участком в среднем была выше — на высоте 5 см на 2,6°, на 20 см — 1,9°, на 40 см — 0,4°.

Повышенное накопление тепла в дневные часы способствовало и некоторому повышению минимальных температур (на поверхности почвы на 0,8°). В результате урожай арбузов среди кулис оказался значительно выше по сравнению с контролем.

В зимнее время основным приемом борьбы за повышение термиче ского режима почвы и улучшения условий перезимовки озимых является снегозадержание. Помимо снегозадержания, при помощи лесных полеза щитных полос, которым посвящена специальная глава, большой эффект дает предложенный академиком Т. Д. Лысенко в 1941 г. метод посева озимых по необработанной стерне яровых культур. Этот способ посева разрешает проблему внедрения озимой пшеницы в суровые малоснежные степи Сибири.

Т. Д. Лысенко было установлено, что зимняя гибель озимой пше ницы определяется не непосредственным действием низких температур, а механическим повреждением надземных и подземных частей растений.

Не покрытые снегом надземные части растений, хрупкие при больших морозах, ломаются и секутся сильным ветром, подземные же части раз рываются крупными кристаллами льда, образующимися при проморажи вании обработанной, рыхлой почвы. При стерневом посеве жесткие условия зимовки озимых резко смягчаются. Стерня сама по себе умень шает скорость ветра, увеличивая шероховатость подстилающей поверх ности, и тем предохраняет озимые от механических повреждений. С момен та выпадения снега стерня создает равномерный, мощный и постоянный снежный покров, защищающий озимь как от механических повреждений, так и от влияния температур. В табл. 101 (по.А. Головлеву) приводятся сравнительные данные по мощности снежного покрова и по темпера туре на глубине узла кущения (около 3 см) в зависимости от характера посева.

Таблица 101.

Снежный покров и температура почвы на глубине узла кущения озимых.

Барнаульская селекционная станция, 1947/48 г.

20/1 | 30/ 10/ 20/XII зо/хи Характер почвы 10/XI Т е м п е р а т у эа почвы —4,2 -4,5 -4, По стерне -2,5 —14,5 -11, -6,4 —8,4 -12, П о пару —20, -8,5 " -10, С н е ж н ы й п о к р о в (в см) 32 По стерне 18 12 14 По пару. 167.

По данным А. Головлева, при посеве на пару гибнет 82—ЮО°/ озимых, а на стержневых посевах процент гибели не превышает 1,5— 3,5о/0.

Большая мощность снежного покрова способствует увеличению влаж ности почвы и тем самым компенсирует некоторый недостаток влаги на стерне осенью по сравнению с паром.

Снегозадержание можно проводить при помощи кулис. В данном случае кулисы представляют собой ряды высоких однолетних растений (например, подсолнечник), высеваемых на полях, преимущественно озимых культур. Высота таких кулис может достигать 1 м и более. Уменьшая скорость ветра в приземном слое, они тем самым способствуют снего задержанию.

В табл. 102 приводятся данные А. М. Шульгина, характеризующие высокую эффективность этого метода. Кулисы задерживают первый же снег, и в результате к началу сильных морозов в конце декабря — начале января высота снежного покрова достигает 30—40 см, в то время как на полях без снегозадержания он не превышал 10—17 см.

Большое различие в высоте снежного покрова сохраняется и во вторую половину зимы. Кулисы сохраняют свое значение и к концу зимы, когда среди них остается еще значительный слой снега, в то время как на открытых полях он уже сходит, и растения могут подвергаться резким температурным колебаниям. Снег среди кулис сходит на 1 — 2 недели позже. Промерзание почвы на открытых участках в районе Барнаула достигало 1,5—2,0 м, а на участках со снегозадержанием—только 50—70 см Таблица снежный покров на озимых полях с кулисами и без кулис (в см).

Барнаул, 1941—1948 гг.

Вид поля XI XII I III II 20 С кулисами.. 45 52 8 Б е з кулис.. 17 17 Эффективность кулис определяется расстоянием между ними. По дан ным А. М. Шульгина, наиболее эффективным оказалось снегозадержание кулисами с расстоянием между ними в 3,6 м.

Загущенные кулисы особенно резкий эффект дают в зимы с силь лными ветрами. В табл. 103 (по А. М. Шульгину) приводятся данные по снежному покрову для различной ширины межкулисных полос в ветре ную зиму 1942/43 г.

Увеличение снежного покрова, естественно, повышает температуру лочвы и особенно минимальные температуры благодаря сглаживанию колебаний. В табл. 104 (по А. М. Шульгину) приводятся данные по минимальным температурам почвы на глубине узла кущения озимых (3 см) на открытых полях и на полях со снегозадержанием.

Минимальные температуры среди кулис были всегда значительно выше, чем на участках без кулис. Причем в наиболее СУРОВУЮ ЗИМУ 168 1942/43 г. различия оказались наибольшими и превышали 20°. Различие в термическом режиме сказалось на состоянии озимых культур: на участках со снегозадержанием процент их гибели не достигал 15, а на участках без снегозадержания колебался от 60 до 100°/0.

Т а б л и ц а ! Высота снежного покрова на полях с различной шириной межкулисных полос (в см) Барнаул, 1942/43 г.

23/XI 29/XII 20/1 10/11 26/II Вид поля Без кулис 6 4 3 10 Кулисы ч е р е з 10,8 м 8 11 То ж е 7,2 м.... 14 : 15 16 27 • 45.

То ж е 3,6 м.... 19 30 ео Накапливая снежный покров, кулисы, естественно, повышают запас влаги в почве, о чем свидетельствует табл. 105 (по А. М. Шульгину).

Таблица Влияние снегозадержания на минимальные температуры почвы на глубине 3 см Минималь Высота Годы Вид поля ная снега (в см) температура Кулисы 30—58 -14, 1941/ Б е з кулис 0-30 -26, Кулисы -8, 1942/43 20— Б е з кулис 0—24 —32, Кулисы 1943/44 —15, 35- Б е з кулис 0-14 —23, Кулисы —12, 1944/45 31- —18, 0- Без к у л и с Таблица Влияние снегозадержания на накопление активной влаги в метровом слое почвы (в мм). Барнаул 1944/ 1943/ Вид поля Д• весна весна осень осень Д :

139 180 115 Кулисы 131 15 Без кулис.... 16.) На полях без кулис увеличение запаса влаги за счет зимних осадков ничтожно — 7—15 мм. Снегозадержание же при помощи кулис увели чивает его в 4—6 раз.

Существуют другие способы снегозадержания, причем все они оце ниваются не по одному метеорологическому эффекту, но и с точки зрения агротехнических требований, на которых мы здесь останавливаться не можем. Приведенные примеры хорошо иллюстрируют те возможности в отношении мелиорации климата почвы, ее теплового режима и влаж ности, которые открывает перед нами регулировка снежного покрова.

В заключение остановимся на климате так называемого „защищен ного грунта", к которому относятся парники и теплицы разной конструк ции. Проблема защищенного грунта в земледелии приобретает все боль шее народнохозяйственное значение.

Таблица Температура почвы в открытом грунте и в парнике под стеклом Глубина 10 см Поверхность почвы Месяц и место наблюдений 21 ч. Среднее 21 ч. Среднее 7 ч.

7 ч. 13 ч. 13 ч.

Август Открытый грунт. 19, 17,6 25,8 19,0 18, 14,6 19.3 16, Парник 21,5 20, 22.4 21, 19,8 29,5 19, 17, Сентябрь Открытый грунт. 9,2 12, 16,0 9,0 11,8 12,3 12, 11, Парник 14,2 15, 12,6 21,1 12,7 15,4 15,2 15, Октябрь О т к р ы т ы й грунт. 6,2 8,3 8,2 8, 9,8 7,3 7. 5, Парник 8,1 10,1 10, 9,7 9.6 10, 12,8 8, Благоприятное действие парника особенно проявлялось при замо розках. При сентябрьских заморозках температура поверхности почвы в парнике была на 5—6° выше по сравнению с открытым грунтом (табл. 106).

И. А, Банковский в 1932 г. вблизи Свердловска исследовал метеоро логический режим солнечной теплицы без обогрева. Оказалось, что за период с 21/VI по 20/Х средняя температура воздуха в теплице была выше по сравнению с открытым воздухом на 3,6°. Средние же макси мумы за тот же период отличались на 6,5°, минимумы — на 2,5°. В дни с заморозками на открытом воздухе, которых за рассматриваемый период было 44, разность минимальных температур равнялась в сред нем 5,5'\ причем лишь в 6 случаях температура в теплице снизилась ниже 0°. Теплицы отличаются и большей влажностью воздуха, как абсолютной, так и относительной (в среднем на Ю°/0).

170 В теплицах с дополнительным обогревом можно создать любой тер мический режим.. В специальных зимних теплицах обеспечивается и искусственное освещение (характеристика их особенностей выходит уже за пределы микроклиматических исследований).

Г л а в а БОРЬБА С ЗАМОРОЗКАМИ В условиях континентального климата, преобладающего на большей' части Советского Союза, проблема борьбы с заморозками имеет исклю чительное значение.

Весною и осенью в средней и южной части СССР, а на севере — и летом, в районе же субтропиков — зимой, вследствие большой суточ ной амплитуды температур, дневные температуры обеспечивают нормаль ную вегетацию растений, ночные же заморозки могут в течение не скольких часов погубить их. Поэтому борьбах заморозками способствует наиболее полному использованию благоприятных особенностей климата.

На северной границе земледелия в защите от заморозков нуждаются* картофель и хлебные злаки, в средней полосе — фруктовые деревья, на юге — хлопок, в субтропической зоне — мандарины, апельсины и дру гие субтропические культуры.

Защита фруктовых деревьев и виноградников от вредного действия заморозков при помощи дымового окуривания известна с очень давних времен.

Помимо дымления, для борьбы с заморозками применяют специаль ные грелки. Приводились опыты по повышению температуры во время заморозков и другими способами: перемешиванием воздуха при помощи»

пропеллера и повышением теплоотдачи из почвы. Кроме того, приме няются разного рода покрышки. Перечисленные приемы базируются* на особенностях погодных условий, сопровождающих заморозки.

Хотя в большинстве случаев заморозки образуются на фоне адвекции^ холрдного воздуха, но решающее значение оказывает ночное выхола живание за счет интенсивного эффективного излучения. Образующаяся* при этом инверсия температур ослабляет турбулентный обмен, т. е_ подачу тепла из верхних, еще не успевших остыть, слоев воздуха, и тем самым дополнительно способствует выхолаживанию приземного слоя* воздуха и самой деятельной поверхности, в том числе и поверхности' растений, их листьев, цветов и плодов.

Выделение тепла при конденсации водяного пара, в частности при.

росообразовании, в том случае, если точка росы лежит выше 0°, пре пятствует образованию заморозков, так же как и хорошая теплопровод ность почвы при достаточном ее прогреве в дневные часы. Таким обра зом, в формировании заморозков играют роль все компоненты теплового баланса.....

При дальнейшем рассмотрении мероприятий по борьбе с замороз ками мы и будем исходить с точки зрения регулировки каждого из них.

Малые скорости ветра, являющиеся одной из причин резкого сни жения - ночной температуры, в то же время способствуют проведению 171.

•большинства мероприятий, которые носят обычно локальный характер, потому успешность этих мероприятий, естественно, связана с малой и •подвижностью воздуха.

Эффективность приемов борьбы с заморозками определяется по раз ности температур воздуха на обогреваемом участке и на контрольном.

'Так как минимальная температура в естественных условиях очень варьи рует, то это обстоятельство может быть одной из причин противоре чивых оценок. Кроме того, термический эффект мероприятий зависит •от особенностей местного климата. Большое значение должна иметь -степень самостоятельности местного климата, роль его в формировании.местной адвекции—-стока и притока холодного воздуха, которой до самого последнего времени не уделялось внимания., Использование разности температур воздуха (обогреваемый участок — контрольный) в качестве показателя эффективности мероприятий иногда •может преуменьшить его практическую роль. В конечном итоге необ ходимо регулировать не температуру воздуха, а температуру самих растений, которая в естественных условиях ниже температуры воздуха «период ночного выхолаживания. Поэтому мероприятия могут дать «практический эффект в смысле защиты растений от заморозков при условии повышения температуры самого растения и при незначительной разности температуры воздуха-на обогреваемом участке и контрольном.

Естественно, что наиболее эффективными способами борьбы являются.комплексные, изменяющие не один, а несколько компонентов теплового •баланса.,:...

Рассмотрим наиболее старый метод борьбы с заморозками при домощи дымления. Теоретический.анализ этого метода был проведен М. Е. Берляндом и II. Н. Красиковым. При постановке дымовой завесы ослабление ночного выхолаживания происходит в основном под влия нием трех факторов:

1) уменьшения эффективного излучения благодаря наличию дымового локрова;

2) непосредственного распространения тепла от источника дыма, так как обычно образование дыма сопровождается выделением тепла;

3) выделения тепла при конденсации водяного пара на гигроскопи ческих частицах дыма.

По М. Е. Берлянду, ослабление дымлением эффективного излуче ния А/? может быть приближенно представлено следующей формулой:

Д/?=7?( 1 - е (26) -где R эффективное: излучение на контрольном пункте без дымления;

-р — расход дымового вещества, и — скорость, ветра, а —коэфициент поглощения, значение которого 1500—«-ЗООО. Формула (26) показывает, что снижение эффективного излучения Д R тем больше, чем, больше само R. Кроме Того,: &R возрастает с увеличением расхода дымового -вещества и с уменьшением скорости ветра.

Тепловой эффект уменьшения эффективного излучения, т.. е. пре •вышение температуры воздуха на задымленном участке по сравнению с незадымленным за счет уменьшения излучения, определяется не только. уменьшением эффективного излучения в данный момент, но длитель ностью дымления, скоростью ветра, турбулентным обменом, тепловыми* свойствами почвы и высотою над деятельной поверхностью.

Тепловой эффект дымления возрастает пропорционально ослаблению эффективного излучения и примерно пропорционально корню квадрат ному из времени дымления. С высотою тепловой эффект существенно затухает. Увеличение скорости ветра и турбулентного обмена, а также теплопроводности деятельного слоя также снижает тепловой эффекг уменьшения эффективного излучения, так как в этих случаях и без дымления выхолаживание приземного слоя сравнительно невелико вслед ствие интенсивного подтока тепла из почвы и из воздуха. Благодаря»

этому обстоятельству тепловой эффект дымления на участке, покрытом мощным травостоем, препятствующим поступлению тепла из почвы, будет больше, чем на участке с несомкнутым травостоем, особенно при влажной почве. На торфяных участках тепловой эффект дымления будет больше, чем на минеральных.

При дымлении с помощью шашек или дымовых куч в процессе горения выделяется определенное количество тепла. По П. Н. Краси кову, при сжигании одной дымовой шашки выделяется 700 б. кал пр№ весе шашки 1,8 кг и времени горения 10 минут, а при сжигании обычной дымовой кучи выделяется 1000 б. кал на каждый килограмм»

веса кучи при времени горения около 2—3 часов.

Благодаря этому' воздух, окружающий источник дыма, будет нагре ваться, причем тепловой эффект примерно обратно пропорционален рас стоянию от источника, скорости ветра и коэфициенту турбулентного' обмена. Уменьшается нагревание и с высотою.

Что касается выделения тепла при конденсации водяного пара, то* оно может иметь место в том случае, если в состав дыма входят гигро скопические вещества и если влажность воздуха достаточно высока..

Конденсация водяного пара, кроме непосредственного теплового эффекта,, способствует уменьшению эффективного излучения.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.