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 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |

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

-- [ Страница 6 ] --

Опыты, проведенные в Главной геофизической обсерватории М. Е. Бер лянд и П. Н. Красиковым, показали, что одновременное сжигание 50 шашек белого дыма на 1 га при скорости ветра 1 м/сек на высоте 2 м и относительной влажности, близкой к 90°/0 (длительность горения шашки 10 минут), может создать тепловой эффект порядка 1°, причем роли указанных трех компонентов приблизительно равные. При относи тельной влажности менее 80% тепловой эффект снижается, так как.

теплоту конденсации в этом случае можно считать равной нулю.

Повышение температуры существенно зависит от скорости ветра.

При штиле сжигание того же количества шашек повышает температуру на 2,5°, наоборот — при скорости ветра более 2 м/сек эффект не пре вышает 0,5°. Тепловой эффект дымовых куч менее значителен (при 100 кучах на 1 га, по 100 кг каждая и скорости ветра 1 м/сек возможно" все же повышение температуры на 1°).

Наиболее эффективным способом борьбы с заморозками в настоящее время признан открытый обогрев растений. При этом методе нагрева ние происходит за счет тепла, образующегося при сжигании твердого или жидкого топлива в специальных грелках. Тепло распространяется от грелки как турбулентным, так и радиационным путем. По данным 173.

В. G. Лаврийчук, производившей опыты в субтропической зоне Запад ного Закавказья, на плантациях лимонов 100 двухтрубных нефтяных грелок на 1 га нагревают Еоздух на 2—2,5°, а 400 грелок — на 5°.

Лучшей из существующих является грелка Никифорова. Она состоит 413 бака-резервуара для нефти и цилиндрической трубы высотою около 1,5 м. В зависимости от ширины труба расходует в час 1,2—1,75 кг горючего.

Наибольший эффект должен дать комбинированный метод исполь зования грелок и дымовых шашек. К сожалению, открытый обогрев лока применяется лишь в субтропической зоне, что частично объясняется относительно высокой стоимостью метода, позволяющей применять его -.только к наиболее ценным культурам.

Для борьбы с заморозками в районах с искусственным орошением ^применяется полив полей перед ожидаемыми заморозками.

В Средней Азии полив хлопковых- полей перед заморозками дает повышение температуры до 2 и даже 3°. Повышение температуры в этом случае может определяться двумя факторами: теплотой конденсации, бла годаря повышению точки росы, и увеличением теплоотдачи из почвы, -теплопроводность которой с влажностью увеличивается.

Работы Р. И. Асейкина и др. в Физико-агрономическом институте •показали эффективность так называемого аэрационного метода борьбы с заморозками, в частности для посадок картофеля в северных районах.

Он заключается в том, что картофель садят на гребнях высотою 25 — 5 0 см, с широкими междурядьями и большими расстояниями между •кустами в рядах. При этом способе дневные расходы тепла на испаре ние— транспирацию для единицы деятельной поверхности уменьшаются, •что увеличивает дневное прогревание почвы. Ночью почва отдает это тепло воздуху, который свободно циркулирует среди редкого травостоя • компенсирует тепло, теряемое последним в процессе излучения.

И К числу методов борьбы с заморозками следует отнести и разного рода покрышки, которыми на ночь или на более длительный срок покры вают растения. В субтропиках лимоны покрываются светопрозрачными оболочками на весь холодный период. Г. Б. Надарая разработал этот метод и показал полную его эффективность. Такие оболочки защищают ле только от радиационных, но и от адвективных заморозков.

Г л а в а ВЛИЯНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС НА КЛИМАТ ПРИЛЕГАЮЩИХ ПОЛЕЙ На территории СССР первые опыты лесоразведения в степных усло виях для охраны полей от вредного действия засух и суховеев относятся к началу XIX века. Но лишь катастрофическая засуха 1891 г. и обу -словленный ею большой голод заставили царское правительство обратить ^внимание на разведение лесов в засушливых степных районах.

В 1892 г. под руководством В. В. Докучаева была организована •специальная экспедиция, задача которой заключалась в испытании и учете „различных способов и приемов лесного и водного хозяйства ;

в степных районах". На водоразделе pp. Днепра, Донца, Дона и Волги 174 заложены были три опытных участка: Каменностепной (Хреновский) Отаробельский и Велико-Анадольский (с 1889 г. Мариупольское опыт ное лесничество).

Работы экспедиции, возглавляемые талантливым ученым, вскрыли основные особенности влияния леса и лесных полос на местный климат и микроклимат полей и повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Но в 1899 г. докучаевская экспедиция была закрыта, опыты постепенно сворачивались, и лишь при советской власти с 1923—1924 гг.

возникают новые участки с лесными полосами в различных районах засушливой зоны. Особый интерес представляют наблюдения, поставлен ные Всесоюзным научно-исследовательским агролесомелиоративным инсти тутом в Тимашевском участке Куйбышевской области, в Гусельском и Росташевском участках Саратовской области и в Богдинском участке Сталинградской области, обобщенные в работах Г. И. Матякина и др.

Кроме того, на Украине изучение эффективности полезащитных лесных полос с учетом метеорологических условий производилось Украинским научно-исследовательским институтом агролесомелиорации и лесного хозяйства на Владимировском опытном поле Николаевской области, в совхозе Богдановка Одесской области и в ряде других пунктов.

Опыты, заложенные В. В. Докучаевым в Каменной степи, были успешно развернуты Научно-исследовательским институтом земледелия центральной черноземной полосы имени В. В. Докучаева.

Все эти исследования, а также непосредственно производственный опыт колхозов и совхозов в Ростовской и Сталинградской областях были положены в основу постановления партии и правительства о плане полезащитных лесонасаждений и других мероприятий по борьбе с за сухой и суховеями, опубликованного 20 октября 1948 г.

Согласно этому постановлению, за период с 1949 по 1965 г.

должны быть созданы полезащитные лесные полосы на площади 4172,5 тыс. га, на считая государственных лесных защитных полос (118 тыс. га), а также насаждений по балкам, оврагам, пескам и др.

(1858,5 тыс. га).

Постановление также предусматривает ширину лесных полос. Ширина лесных полос, защищающих поля от суховеев в равнинных условиях,— 10—20 м. В пересеченных условиях рельефа лесные полосы, шириной 20—60 м, размещаются поперек склона для прекращения смыва и раз мыва почвы. Ширина насаждений вокруг водоемов — 10—20 м. В овра гах и балках, кроме полос, рекомендуются сплошные насаждения.

Защитные полосы располагаются на полях в виде клеток, вытянутых поперек склонов или поперек суховейных ветров. Форма и размер межполосной территории должны удовлетворять требованиям механизи рованной обработки сложными сельскохозяйственными агрегатами.

Поэтому длина межполосного поля должна быть более 1000 м, ширина же — от 200 до 500 м, в зависимости от климатических условий.

Влияние последних проявляется не только непосредственно, но и кос венно, так как климатические условия до известной степени опреде ляют высоту лесных полос, за исключением поливных участков, где орошение перекрывает роль климата и деревья могут достигать предельно большой высоты.

175.

^липимическаи эффективность лесных полезащитных полос опреде ляется целым рядом факторов, но ведущим из них, безусловно, является гидрометеорологический.

Гидрологический эффект проявляется в резком сокращении поверх ностного стока воды не только при весеннем снеготаянии, но и во время летних ливневых дождей. Уменьшая сток, лесные полосы тем самым способствуют лучшему увлажнению почвы, повышению уровня грунтовых вод и, следовательно, улучшают условия водоснабжения растительности. Для регулирования стока полосы должны располагаться поперек склонов.

Метеорологическая эффективность лесных полос связана непосред ственно с их влиянием на скорость ветра, а вместе с ним—и на турбу лентный обмен.

Лесные полосы ослабляют сдувание снежного покрова и способ ствуют более равномерному его залеганию. На межполосных полях снег скопляется в большем количестве, чем в открытой степи, что способствует большему увлажнению почвы при весеннем снеготаянии.

Уменьшение скорости ветра уменьшает число пыльных бурь и ослабляет их действие. При сильных суховейных ветрах полосы уменьшают испа рение, хотя общая сумма испарившейся влаги с полос и межполосных участков больше, чем в открытой степи, за счет большей влажности почвы и более мощно развитой растительности.

На лесных полосах, особенно на наветренных склонах, конденси руются так называемые горизонтальные осадки: изморозь и гололед.

В условиях пересеченного рельефа эти дополнительные осадки, не ула в л и в а е м ы е дождемерами, могут достигать значительных размеров.

Значение лесных полос как непосредственных поставщиков влаги в атмосферу путем транспирации в засушливых условиях не может и не должно быть сколько-нибудь значительным, так как усиленная транспи рация возможна лишь за счет и без того скудных водных ресурсов и может повести к снижению уровня грунтовых вод под лесными поло сами, что и наблюдалось Г. Н. Высоцким в ряде мест и привело его к неправильному выводу об иссушении почвы всякой древесной расти тельностью вообще.

Количество влаги, транспирируемое лесной полосой, находится в непо средственной зависимости от лесных пород, густоты их посадки и других особенностей произрастания. Задача агролесомелиоратора заключается в подборе пород деревьев и комплекса агротехники, при которых расход влаги на транспирацию соответствовал бы климатическим ресурсам.

Переходим к более детальному рассмотрению влияния лесных полос на ветер и связанный с ним турбулентный обмен.

Еще в 1893 г. Н. П. Адамов, сотрудник В. В. Докучаева, пока зал, что действие леса на скорость ветра распространяется примерно на 400 м, полоса же затишья не выходит за пределы 10 м. Эти выводы нашли подтверждение в последующих работах.

В последние годы наиболее обстоятельные исследования о влиянии лесных полос на скорость ветра были проведены во Всесоюзном научно исследовательском агромелиоративном институте Я. Д. Панфиловым и В. А. Бодровым и в Украинском научно-исследовательском институте агро лесомелиорации и лесного хозяйства Ю. П. Бялловичем.

176 Ветрозащитный эффект лесных полос находится в непосредственной зависимости от их высоты. Чем выше полоса, тем дальше распростра няется ее влияние. Поэтому дальность действия полосы измеряют не метрами, а отношением расстояния от полосы к ее высоте.

В механизме ветрозащитного действия лесных полос определенную роль играет расход части кинетической энергии воздушного потока на трение и колебание крон деревьев. В непосредственной близости от полосы имеет место и эффект обтекания, который возрастает с уплот нением полосы, образуя зону ветровой тени.

Решающее значение имеет изменение структуры самого воздушного потока, прошедшего сквозь лесную полосу, которое, по М. И. Юдину, выражается в разрушении крупных и образовании мелких, быстро зату хающих вихрей, что и приводит к ослаблению турбулентного обмена, а вместе с тем и к ослаблению испарения. О влиянии размера вихрей на испарение сельскохозяйственных культур указывал еще академик В. Р. Вильяме.

Мелкие вихри вообще свойственны приземным слоям воздуха, с высотою размер их увеличивается. Поэтому важно, чтобы через лес ную полосу проходили именно нижние слои воздуха, т. е. чтобы полоса была продуваема в нижней своей части. С точки зрения образования мелких вихрей действие лесной полосы аналогично действию ряда аэродинамических решеток.

Суммарный ветрозащитный эффект лесной полосы, включая в это понятие и дальность ее действия, зависит, во-первых, от того, насколько будет ослаблен воздушный поток, прошедший через полосу, и, во-вто рых, от того, какое количество воздуха пройдет через полосу и как быстро оно будет смешиваться с верхним, неослабленным потоком воз духа, прошедшим над полосой.

При малопродуваемой полосе воздушный поток, проходящий сквозь полосу, будет ослаблен до минимума, но одновременно будет умень шена до минимума и общая масса воздуха, проходящая сквозь полосу.

В результате верхний, неослабленный поток за полосою быстро достиг нет поверхности земли, и ветрозащитный эффект аннулируется на близ ком к полосе расстоянии.

При очень редкой и узкой лесной полосе воздушный поток, про шедший сквозь нее, будет мало ослаблен, и потому, хотя масса воз духа, прошедшая через полосу, будет значительна и полное смеше ние с верхним, ненарушенным потоком.произойдет на сравнительно большом расстоянии от полосы, суммарный эффект будет также не велик.

Показателем защитной роли лесных полос является сама скорость ветра, тем более что при современных методах измерения в нее вклю чаются не только скорость направленного потока, но и скорости вих рей с вертикальной осью.

На рис. 70 представлена ветрозащитная роль полос различной кон струкции. Как дальность ветрозащитного влияния полос разных конструк ций, так и снижение скорости ветра в различных точках защищенной зоны значительно варьирует. Наибольший суммарный эффект дает полоса ажурная вверху и редкая внизу. Наихудшие результаты дает как сплошь редкая, так и сплошь густая полоса.

С.

11 А. Сапожникова следует указать, что в крупных просветах между деревьями (в са мой полосе) скорость ветра может быть такая же, как и в степи, за счет уменьшения площади поперечного сечения воздушного потока.

направление ветра Заветренная сторона тная vtoco п ^Засцц —Г.-rr.j -т."

.(••.'•К'.У в Si;

Ч х i "ft;

..

У V-i-'* / ' у У У ^/.У у/ч О у 4 -— ii 10 10 15 20 25 Расстояние от полос, выраженное внратности их высоты 1 3 S Рис. 70. Влияние лесных п о л о : на скорость ветра в про центах от скорости ветра в степи (по Я. Д. Панфилову).

1 — ажурная внизу, густая вверху;

2 — ажурная вверху, редкая внизу;

3 — густая вверху и в н и з у ;

4 — редкая вверху и в н и з у ;

5 — густая, шириной Ш м.

Полоса N -350м +3 10 25 175м Рис. 71. Влияние редкой и густой лесной полосы на скорость ветра (по Ю. П. Бялловичу).

1 — линия равных скоростей ветра (за 100% принята скорость на высоте 5 ж в открытом голе;

2 — полоса деревьев и кз'старников.

На рис. 71 представлено влияние двух типов лесных полос на ско рость ветра в слое 2—15 м. При одинаковой высоте — около 8 м—• полоса № 10 имела ширину крон 6,5 м и состояла из 5 рядов ясеня.

178 Нижние 3 / 4 ее имели ажурность около 80°/^, т. е. легко продувались.

Кроны деревьев располагались в верхней четвгрти насаждения, где ажурность была лишь 28°/0.

Полоса № 1, состоящая из ясеня с берестом, имела ширину 49 м и ажурность ее по всей высоте составляла 0—1 °/0.

Наблюдения проводились на пяти высотах, причем анемометры под нимались на требуемые высоты коромыслом типа колодезных „журавлей", В обоих, в сущности крайних по своей ажурности, полосах скорость ветра над гребнем снижена, особенно над широкой полосой. Над узкой поюсой пониженные скорости уступают место повышенным скоростям уже на высоте 1,5—2 м над кронами. Над широкой полосой ослабле ние вэтра сохранялось во всем наблюдаемом слое. На подветренной стороне широкой полосы ргзко выраженный минимум скорости, практи чески вплоть до полного штиля, находится у основания опушки, ско С% чО О 31} 60 901/Уо Рис. 72. Зависимость суммарного ветрозащитного эффекта лесных полос от ажурности верхних т р е х четвертей полосы (по А. Р. Константинову).

рость быстро возрастает по мере удаления от нее. У узкой полосы имеются два минимума: один непосредственно за кронами на высоте €—8 м, а другой — в приземном слое на расстоянии от полосы, рав ном 6—7 ее высотам.

А. Р. Константинов обобщил эмпирические данные о зависимости суммарного ветрозащитного эффекта лесных полос (на расстоянии тридцатикратном их высоте) от их продуваемости. Как видно из рис. 72, наибольшая защита о г ветра наблюдается у полос с продуваемостью около 30°/0. Наилучший эффект дают полосы с максимальной ажур ностью в нижней части, которая обеспечивается рядами взрослых дубов, кленов и других деревьев при отсутствии подлеска. Низкорос лый (высотою до полуметра) стелющийся кустарник не снижает ветро защитной роли полосы.

Разброс точек на рис. 72 определяется главным образом различным распределением ажурности полос на высоте. Верхние точки относятся к полосам с максимальной ажурностью в нижнем ярусе. Таким обра зом, верхняя кривая Константинова соответствует оптимальной конструк ции полос. Она дает при 30°/0 ажурности суммарное снижение скорости ветра на 45°/0.

Что касается оптимальной, с точки зрения ветрозащитного эффекта, ширины полос, то, согласно исследованиям М. И. Юдина, она лежит 12* в пределах от 10 до 25 м. Дальнейшее увеличение ширины полос умень шает их продуваемость и тем самым снижает их ветрозащитную роль.

Но оптимальная ширина лесных полос определяется не только их ветрозащитным эффектом, но и рядом других факторов, в частности необходимостью обеспечить нормальный рост самих деревьев. Кроме того, лесные полосы должны предохранить почву от размыва и смыва.

Большую роль играют и чисто экономические факторы. Все эти обстоя тельства и были учтены при рекомендации ширины лесных полос Сталинским планом преобразования природы наших степей.

Абсолютная дальность действия полос в подветренную сторону рав няется 30—40 их высотам, в наветренную 10—12 высотам. Таким обра зом, влияние полос сказывается на расстоянии, равном 40—50 высотам, т. е. при высоте деревьев в 10 м влияние их скажется на площади шириною в 400—500 м. Дальность более или менее эффективного действия (скорость ветра снижена не меньше чем на Ю°/0) простирается большею частью на 25—30 высот в подветренную сторону и 0—3 вы соты в наветренную, всего, следовательно, на расстояние, равное 30 вы сотам.

Влияние скорости ветра на ветрозащитный эффект полос сказы вается по-разному, в зависимости от степени их продуваемости. Для полос с малой продуваемостью эффективность повышается со скоростью ветра, для сильно продуваемых, наоборот, уменьшается (сильный ветер, изгибая ветки, увеличивает продуваемость полос).

С ростом турбулентного обмена эффективность полос уменьшается, при уменьшении его увеличивается. Поэтому днем наблюдается минимум эффективности лесных полос, что подтверждают наблюдения Ю. П. Бял ловича.

Практический интерес представляет зависимость ветрозащитного действия полос от угла встречи ветра с полосою. Наблюдения показы вают, что отклонение ветра от направления, перпендикулярного полосе, в пределах 25—30° не оказывает существенного влияния на ее защит ный эффект. Полоса, представляющая вертикальную стенку большой шероховатости, ослабляет и параллельный ей ветер.

В табл. 107 приводятся данные Н. М. Горшенина, характеризую щие ветрозащитный эффект лесной полосы при разном направлении ветра. При уменьшении угла, образуемого направлением ветра с поло сою, ветрозащитная эффективность уменьшается, но даже при среднем угле 11°, т. е. при почти параллельном ветре, суммарное ослабление ветра составляет почти 50°/0 от ослабления при ветре перпендикулярном.

На рис. 72а изолиниями представлен ветрозащитный эффект клетки, образуемой лесными полосами, в виде прямоугольника шириной 400 м и длиной 1200 м, при высоте полос 15 м и продуваемости 30°/0 (по Константинову). Соответствующий подсчет показывает, что при измене нии направления ветра на 90° (от перпендикулярного к основной полосе на параллельный к ней) ветрозащитный эффект для клетки в целом уменьшается всего лишь на величину порядка Ю°/0, причем оптималь ная эффективность наблюдается не при перпендикулярном к основной полосе направлении ветра, а при некотором угле к ней.

Одним из непосредственных эффектов уменьшения скорости ветра является ослабление вредного действия „черных бурь", которые часто 180 наблюдаются на Украине, на Дону и в Кубани. Сильные ветры при соответствующих условиях, например в случае больших распаханных пло Таблица Ослабление скорости ветра лесной полосой в зависимости от направления ветра Средняя вет Скорость ветра (в % от скорости в розащитная Угол средней части поля между полосами) в эффектив зависимости от расстояния полосы, м набегания Средний ность, 0/ ветра на угол полосу до до 100 200 10 30 425 200 30 10 200 м 425 м о 68 —90q 66 100 27 92 98 80 79 11 56 30 71 45-68 12 93 98 S1 85 81 100 23-45 34 14 96 93 45 93 87 89 100 8—23 94 11 30 61 95 94 86 щадей, еще не успевших покрыться растительностью, выдувают мелкие частйцы почвы вместе с гумусом и переносят их на большое расстояние.

О 400 800 Рис. 72а. Схематическое представление изолиний скоростей ветра внутри одинокостоящей клетки при перпендикулярном и параллельном напра влениях ветра.

# = 1 5 Mi q = 30%;

2„ = 20 см.

Уменьшение скорости ветра лесными полосами, естественно, снижает выдувание, так как подъемная сила ветра, определяющая перенос пыли, пропорциональна квадрату скорости ветра. Так, например, при умень шении скорости ветра с 10 до 7 м/сек, т. е. на 30°/0, подъемная сила уменьшится на 51 °/0.

Влияние лесных полос на залегание снежного покрова общеизвестно.

Уменьшая скорость ветра, лесные полосы препятствуют сдуванию снеж 181.

ного покрова с полей. Более мощный снежный покров на межполосных полях создает лучшие условия перезимовки озимых, повышает зимние запасы влаги и способствует лучшему их усвоению, так как менее про мерзаемая под мощным снежным покровом почва скорее оттаивает и, следовательно, полнее поглощает талые воды. Влияние лесных полос на накопление снега находится в непосредственной зависимости от их конструкции. На рис. 73 представлена мощность снежного покрова на разных расстояниях от опушек трех разного типа лесных полос. По Л. А. Голубевой, наиболее равномерное залегание снежного покрова наблюдается у продуваемой полосы. Непродуваемые плотные полосы, а также полосы с густым под леском, собирающие в самом насаждении и на опушках боль /\ шие сугробы снега, могут не только задерживать весенние 1\ полевые работы в приопушеч (\ \ ной зоне, но и вызывать снего l лом деревьев и кустарников.

/ Увеличение мощности снеж л] J \ J / \i ного покрова, т. е. рост зим \ них запасов влаги, естественно \ \ повышает влажность почвы,, 'v 1 V. L - -s, V особенно в начале вегетации.

ч Так, по наблюдениям на Роста * X as шевском участке в 1936 г.

60 80 100 150 200 250 300 350х! у продуваемой полосы до тая 20 ния снежного покрова (в марте) Расстояние от полос влажность почвы в слое 0—• Рис. 73. Влияние на снегоотложение вось 150 см на расстоянии 50 и мирядных лесных полос различной кон 500 м от полосы была практи струкции (по Л. А. Г о л у б е в о й ).

чески одинаковой — 20,5 и 1 — у плотной полосы;

2 — у ажурной полосы;

3 — 19,7°/0. После таяния снежного у продуваемой 8-рядной полосы.

покрова (в конце апреля) в 50 j от полосы влажность повысилась до 30,5°/ 0, а на расстоянии 500 м — всего до 21,4°/0, По мере роста сельскохозяйственных культур эта разница постепенно стиралась, но полностью не сгладилась до конца лета.

Ветер, регулируя турбулентный обмен, играет важную роль в пере носе тепла и водяного пара. Удаление* водяного пара от испаряющей поверхности способствует испарению — транспирации. Поэтому есте ственно, что уменьшение скорости ветра и турбулентного обмена на меж полосных участках должно сказаться на температуре, влажности воз духа и испаряемости. Суточная амплитуда температуры между малопро дуваемыми лесными полосами должна увеличиться за счет повышения максимума и снижения минимума. Абсолютная влажность в дневные часы должна повыситься, и в связи с этим относительная влажность может оказаться без изменения, а не понизится, несмотря на рост температуры.

Ночью решающее влияние на влажность может оказать падение темпе ратуры. Ночная относительная влажность, во всяком случае, должна быть выше, чем в открытой степи.

132 Но, кроме ветра, на температуру и влажность воздуха оказывает влияние и характер самой растительности. Потенциальные возможности транспирации у травостоя межполосных участков должны быть больше, чем в открытой степи с менее мощным травостоем и меньшим запасом влаги в почве. Это обстоятельство может, в свою очередь, несколько повысить дневную абсолютную влажность при одновременном сниже нии дневной температуры (благодаря большим расходам тепла на транс пирацию).

Таблица Температура воздуха в степи и между полосами по наблюдениям на Росташевском участке. 18/VIII 1934 г.

Расстояние от полосы, м Степь Срок наблюдений 10 50 100 34,8 34,0 33, 33,8 34,8 35, Средняя за 11, 13, 15 часов 33, +0,2 +0, +1,0 +1, 0,0 +1, Разность....

23,3 24, 23, 24,2 21, 21,0 23, Заход солнца 19 ч. 30 м...

-0,9 -0,2.

-1, -2, Разность -3,2 -1, Непосредственные наблюдения над температурой воздуха показывают;

что в дневные часы действие обоих факторов в значительной мере взаимно компенсируется, и разность температуры воздуха в степи и на межполосных участках невелика. Но в некоторых случаях ослабление турбулентности оказывает все же решающее влияние, и тогда между лесными полосами дневная температура заметно выше, чем в степи, как это видно из табл. 108 (по Бодрову).

Исходя из этого, мы должны притти к выводу, что лесные полосы сами по себе не предохраняют растения от действия вредных высоких, температур, в частности от так называемого „запала", который наблю дается при температурах свыше 35°. Следует учесть, что для более теплолюбивых культур (подсолнечник, кукуруза и др.) несколько повы шенный уровень дневных температур может иметь положительное зна чение.

С заходом солнца положение меняется, и температура воздуха среди лесных полос ниже, чем в открытой степи, что приводит к некоторому повышению морозоопасности межполосных участков (табл. 108). Этот отрицательный эффект непосредственно связан с радиационным выхола живанием и выражен в полной мере лишь в ясную и тихую погоду (радиационные заморозки). При адвективных заморозках повреждаемость, культур от мороза в открытой степи, конечно, будет больше, так как ^ювышенный обмен в этом случае ускоряет охлаждение.

Полосы, особенно плотной конструкции и с подлеском, проходящие поперек долины, затрудняют сток холодного воздуха. Поэтому на участ ках долины, расположенных выше полосы, морозоопасность увеличи вается. На нижних участках, защищенных полосой от стока холод ного воздуха вдоль долины, морозоопасность, наоборот, уменьшается.

183.

Большая ажурность нижней части полос, облегчая сток холодного воздуха, парализует частично морозобойное действие ослабленной тур булентности. Более резкое снижение температуры на межполосных участках при радиационном выхолаживании является благоприятным моментом в дни с суховеями, так как вместе с падением температуры растет и относительная влажность и тем самым ослабляется вредное действие суховеев.

Как уже указывалось, общая сумма испаряющейся влаги между полосами больше, чем в открытой степи, но интенсивность транспира ции меньше, особенно в дни с большой скоростью ветра.

Интересные данные по интенсивности транспирации в открытой степи и между полосами были получены 3. Ф. Самохиной на Каменно степной опытной станции (табл. 109).

Таблица Потеря воды яровой пшеницей в граммах на 1 г абсолютно сухого вещества (данные 3. Ф. Самохиной) Дни учета Место наблюдений 27/V 30/VI 13/VII 12/VI Открытая степь. 15,44 2,84 2, 9, Межполосное поле 12,60 6,44 2,16 2, В результате коэфициент транспирации 1 под влиянием лесных полос уменьшается, а продуктивность транспирации2 соответственно увеличи вается. Об этом свидетельствует и опыт выращивания яровой пшеницы в сосудах с одинаковой влажностью почвы.

В Табл. 110 приведены результаты этого опыта (по Г, И. Матя кину), являющиеся интегральными показателями „летнего" влияния лес Т а б л и ц а 1: Коэфициент и продуктивность транспирации, вычисленные по данным вегетационных опытов Коэфициент Расстояние от Продуктивность транспирации полосы, м транспирации 10—15 482 2, 30-35 455 2, 100-105 483 2, 150-155 660 1, 400-405 622 1, ных полос на комплекс метеорологических условий, непосредственно воздействующих на урожай сельскохозяйственных культур.

Коэфициент транспирации у к а з ы в а е т количество воды в граммах, израс ходованное растением на образование 1 г сухого вещества.

Продук1Ивность транспирации — количество сухого вещества в граммах, образующегося на 1 кг израсходованной воды.

184 Дальнейшие исследования и опыты должны способствовать повыше-' нию эффективности лесных полос применительно к различным усло виям климата, рельефа и почвы, а также дать детальную количествен ную характеристику их влияния на элементы климата и погоды.

Микроклимат самих лесных полос приближается к микроклимату леса, но может существенно меняться в зависимости от структуры полосы, ее густоты и наличия подлеска. Несколько слов необходимо сказать о микроклимате лесных полос в первые годы их произрастания в связи с предложенным академиком Т. Д. Лысенко гнездовым способом их посева. Гнездовой посев дуба, в количестве 35—40 желудей на 1 м 2, в одном ряду с кукурузой или подсолнечником и между рядами любой пропашной или зерновой культуры, обеспечивает молодым дубкам бла гоприятный микроклимат, в первую очередь некоторое затенение и защиту от ветра. Зимой стебли этих растений способствуют снегозадер жанию, что обеспечивает на второй год втагой нормальный рост не только дубков, но и вновь посаженных вместе с озимой рожью клена и кустарников.

При посадке лесных полос по методу Т. Д. Лысенко первые четыре года молодые деревца, особенно требовательные к условиям среды, находятся под защитой культурной травянистой растительности, кото рая создает для них благоприятный микроклимат.

Раздел VI МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕСТНОГО КЛИМАТА И МИКРОКЛИМАТА Глава ПОСТАНОВКА ИССЛЕДОВАНИЙ До госледнего времени почти каждый исследователь начинал свою работу в области местного климата и микроклимата с методических вопросов, разрешал их применительно к своей задаче и не всегда считал необходимым увязывать свои методы с другими.

Но по мере развития науки ее достижения становятся доступными для все более широкого технического использования, и это, естественно, сопровождается стандартизацией методики. Такая стандартизация наме чается и в области методов изучения местного климата и микро климата.

Ниже приводятся методы, применявшиеся в практике работ бывшего Агрогидрометеорологического института ВАСХНИЛ, кафедры климато логии географического факультета Ленинградского государственного университета и Главной геофизической обсерватории.

Раньше чем перейти к рассмотрению конкретных методов, остановим наше внимание на обших гопросах организации исследований микро климата и местного климата, учитывая, что успех их зависит не только от совершенства аппаратуры и точности отсчетов, но в первую очередь от правильной постановки всего исследования и его целеустремлен ности.

При постановке исследований необходимо четко сформулировать поставленную задачу. Комплекс метеорологических явлений очень сложен и многообразен, также сложно и взаимодействие между климатом и про чими физико-географическими факторами.

Поэтому конкретизация задачи, выделение основного объекта иссле дования, трудна, но вместе с тем совершенно необходима для получе ния выводов в кратчайший срок.

Конечный результат каждого исследования — практическое использо вание— находится в непосредственной зависимости от срока его выпол нения.

186 Поэтому даже приближенное, но своевременное решение задачи* имеет абсолютное преимущество перед точным, но запоздавшим.

Чем же следует руководствоваться при конкретизации задачи?

Необходимо различать два вида исследований:

1) метеорологические явления изучаются не сами по себе, a Kaic среда, обусловливающая какие-либо другие явления;

2) именно метеорологическое явление рассматривают как основной объект исследования и выявляют зависимость его от физико-географи ческих условий.

Вторая задача, по существу, является частью первой. Но в отдель ных, наиболее трудных случаях или когда явление представляет прак тический интерес для ряда отраслей народного хозяйства, целесообразно»

бывает выделить изучение явления в виде самостоятельной задачи.

В качестве примера можно привести такое явление, как фен. Ом:

представляет интерес с сельскохозяйственной, лесной и курортной точки-, зрения, кроме того он оказывает влияние на таяние снега и ледников.

Поэтому более эффективно сначала изучить общие закономерности!

этого явления в зависимости от погоды и физико-географических условий, но без непосредственного учета его воздействия на те или иные отрасли народного хозяйства, с тем, чтобы уже на базе получен ных выводов перейти к конкретным производственным задачам.

При решении первой задачи необходимо прежде всего выяснить,, какие метеорологические элементы, в какие сезоны года, время суток, на какой высоте, в воздухе или в глубине почвы, оказывают решающее, влияние на интересующий нас объект.

Приведем пример. Распространение субтропических культур лими тируется морозоопасностью, причем страшны не весенне-осенние замо розки, которые повреждают лишь урожай, но зимние морозы, под влиянием которых субтропические культуры (лимоны, мандарины, чай)| могут погибнуть целиком, если не будут применены соответствующие мероприятия по защите их от мороза.

Поэтому естественно, что исследование морозоопасности территории, следует приурочить к зимнему сезону.

Кроме того, основные наблюдения должны быть приурочены к ночному периоду потому, что в субтропиках, благодаря низкойи широте, и зимой наблюдается хорошо выраженный суточный ход тем пературы.

Приземная инверсия, образующаяся ночью, в дневные часы разру шается, и на смену большому различию ночных низких температур днем»

устанавливается сравнительно однородный термический режим.

Благодаря этому обстоятельству дневные наблюдения даже в дни.

с морозом не могут вскрыть всего многообразия в степени морозоопас ности, и, несмотря на технические трудности, основные метеорологи ческие наблюдения в данном случае следует проводить ночью, в том числе и в те ночи, когда температура хотя и выше 0°, но сохраняется:

общий характер ее распределения, свойственный критическим морозам, при ясной тихой погоде.

Установив, какие именно метеорологические элементы подлежат изучениЮ, необходимо сформулировать рабочую гипотезу о закономер ностях изучаемого явления, также используя для этой цели весь опыт 18?" «и общетеоретические представления. В рассматриваемом примере надо •было предположить характер изменения минимальных температур в зави симости от местных условий. На основе анализа станций было предпо ложено, что в Закавказье распределение минимальных температур опре деляется формой рельефа, расстоянием от моря и высотой. Кроме того, в качестве рабочей гипотезы было принято, что влияние рельефа на -минимальные температуры регулируется в основном его воздействием •ш сток и застой холодного воздуха в период ночных инверсий (т. е.

выпуклой и вогнутой его формой) и что экспозиция склона (южный и северный склоны) не оказывает непосредственного влияния на распре деление минимальных температур. Кроме того, было предварительно.установлено, что смягчающее влияние моря особенно резко убывает в непосредственной близости от него.

Задача исследования и заключалась в проверке этих предположений и в определении их количественного выражения.

Из всего вышесказанного видно, что раньше, чем приступить непо средственно к полевым исследованиям микроклимата или местного климата, необходимо провести большую подготовительную работу,.успешное проведение которой на 50°/0 решает успех всей работы а целом.

Первый этап исследования заключает в себе общее знакомство •с территорией и ее физико-географическими особенностями путем немно гочисленных наблюдений, производимых самим исследователем, опросов местных работников, общающихся с природой в процессе своей практи ческой деятельности. Это рекогносцировочное полевое исследование спо собствует окончательной формулировке задачи, выбору места наблю -дений и уточнению объема и методов наблюдений. Все это дает воз можность уверенно развернуть исследование на втором, основном его этапе.

Климатолог изучает не изолированное физическое явление атмо сферы, но взаимную связь, взаимную обусловленность этого явления с прочими элементами ландшафта, поэтому одновременно с метеорою гическими наблюдениями он ведет наблюдения над физико-географиче скими и биологическими явлениями, с ним связанными. Географические координаты, высота, форма рельефа, почва и растительность должны быть описаны с учетом динамики последних.

Описание указанных элементов ландшафта производится с точки зрения влияния их на изучаемый элемент микроклимата или местного климата, а при решении задачи первого рода — и с точки зрения воз можного климатического воздействия на них.

Изучение физико-географического комплекса завершается его клас сификацией по кчиматическому признаку. Без этой классификации результаты полевых климатических исследований будут иметь узко -местное значение, и выводы их нельзя будет достаточно широко при менить для практического использования. Охватить непосредственными ^наблюдениями все сацы, долины, оазисы и пр. физически невозможно.

Мы исследуем типичные местоположения, а затем экстраполируем свои выводы на аналогичные условия, для установления которых и служит (вышеуказанная классификация.

188 Глава ТОЧНОСТЬ И РЕПРЕЗЕНТАТИВНОСТЬ НАБЛЮДЕНИЙ Вопрос о точности наблюдений непосредственно связан с вопросом о репрезентативности их.

Следует различать точность отсчета прибора, точность отдельных:

наблюдений, точность средних величин, репрезентативность отдельных наблюдений как во времени, так и в пространстве, репрезентативность, осредненных во времени и пространстве данных.

Точность отсчета прибора определяется обычно его шкалой. Лишь при быстром изменении элемента во времени последнее сказывается на точности отсчета. В качестве примера можно привести влияние наг точность отсчета колебаний стрелки гальванометра, соединенного с без инерционным термометром сопротивления. Колебания стрелки в данном^ случае могут быть настолько велики и непрерывны, что глаз не всегда успевает охватить ее положение в определенный момент.

Точность отдельных наблюдений далеко не всегда совпадает с точ ностью отсчета, так как всем приборам свойственны ошибки система тические и случайные. Наряду с инструментальными ошибками при бора, связанными с недостаточной тщательностью его изготовления или тарировки, следует отметить ошибки, обусловленные конструктивными;

особенностями прибора, его установкой и способом его использования.

В виде примера укажем на обычный ртутный термометр. Он, как и всякий вообще термометр, фиксирует только свою собственную тем пературу. Для того чтобы он показал температуру какого-нибудь, другого тела, необходимо, чтобы он в точности принял температуру этого тела, что не всегда бывает легко достигнуть. Для того чтобьь он показывал температуру воздуха, его защищают от радиационного теплообмена, помещая в специальную будку или оправу с вентиляцией (вентиляционный психрометр). Но температура воздуха в будке отли чается от температуры наружного воздуха: днем и вечером она выше,, ночью ниже. Еще больше отличаются от температуры воздуха показания незащищенного термометра. Так называемая радиационная ошибка его может достигать 3° и даже больше. Поэтому точность наблюдения над температурой воздуха обычно значительно ниже точности отсчета тер мометра.

Следует различать случайные и систематические ошибки. Величина случайной ошибки, определяемая случайными отклонениями отдельного наблюдения от истинного значения измеряемого элемента и связанна»

с конструктивной особенностью прибора, обычно не выходит за опре деленные пределы, свойственные данному прибору или методу. Чем уже пределы варьирования случайных ошибок, тем выше качество при бора.

Сокращенная формула ошибки среднего арифметического т в том* случае, если отклонения случайны, имеет следующий вид:

( m== \k' где о — среднее квадратическое отклонение;

п — число наблюдений.

Иначе обстоит дело с систематической ошибкой. Она также связана ^с конструктивными особенностями прибора и бывает двух видов.

Обычно систематическая ошибка отличается постоянством. Осред нение наблюдений с постоянной ошибкой ни в каком случае не снижает «е искажающего влияния.

Ко второму виду систематических ошибок относятся ошибки, меняю щие свое значение закономерно. К числу изменяющихся систематичегких ошибок относится радиационная ошибка термометров. Днем она обычно /положительна, ночью отрицательна. При ясном небе она больше, при тасмурном — меньше. В данном случае осреднение может быть полезно • только в отдельных случаях. Например, при подсчете средней суточной температуры положительная ошибка дневных наблюдений частично ком пенсируется отрицательной ошибкой ночных. Но при определении •суточной амплитуды по максимальной и минимальной температуре осреднение наблюдений ни в какой мере не уменьшает радиационную •ошибку.

В том случае, когда нам нужны не абсолютные величины, но их -разности (производные, диференциал), постоянная систематическая •ошибка нивелируется. При вычислении разностей она автоматически •снимается:

(Л + /и) — + = А-Б, ' (28) ?.где т — постоянная систематическая ошибка.

Несколько хуже обстоит дело с отношением величин, например с отношением скоростей ветра при характеристике их изменений с вы -сотой, так как В этом случае искажающее влияние ошибки будет тем больше, чем '(больше отношение ~ отличается от единицы.

а При характеристике методом отношений выгоднее, чтобы сохранялась -относительная величина ошибки, т. е. чтобы тх А вгде т а — ошибка А, /п2 — ошибка В, так как в этом случае 4^-=4- (зо) В качестве примера сохранения постоянной относительной ошибки (в процентах от абсолютного значения измеряемой величины) можно привести ошибки, связанные с переводными множителями для перехода • от числа делений прибора, например гальванометра, к абсолютным вели чинам, например калориям. Абсолютная ошибка в этом случае растет -вместе с увеличением числа делений, относительная же остается без ^изменения.

Л Постоянство систематических ошибок имеет большое значение во всех тех случаях, когда определение их величины и введение соответ ствующих поправок почему-либо невозможны.

Практически сохранение постоянства поправок может осуществляться использованием для всей серии наблюдений одного и того же прибора, или, по крайней мере, приборов одной и той же конструкции, а также соблюдением, насколько это возможно, однородности сопутствующих явлений.

Именно из этих соображений недопустимо определять вертикальный градиент температуры, используя на одной высоте термометр, установ ленный в психрометрической будке, а на другой — вентиляционный пси хрометр.

При использовании приборов разчой конструкции нам приходится сталкиваться не только с ошибками приборов в прямом смысле слова, но и с такими особенностями приборов, благодаря которым сами по себе точные наблюдения оказываются несравнимыми между собою. Боль шую роль в этом отношении играют инерция прибора и связанный с нею масштаб осреднения.

Термометр психрометра, установленного в будке, значительно более инертен, чем термометр вентиляционного психрометра. В результате отдельные отсчеты по обоим приборам, даже при введении поправки на радиационную ошибку, будут не сравнимы, Так как они дают тем пературы, осредненные за разные интервалы времени. Та же каргина наблюдается и при параллельном использовании психрометра и безинер ционного платинового термометра сопротивления.

Представленный на рис. 30 (стр. 68) параллельный ход показаний обоих термометров наглядно иллюстрирует не только разный размах колебаний, но и относительное запаздывание показаний вентиляционного психрометра. Но и у приборов одной и той же конструкции система тические ошибки могут быгь разные. Вот почему следует по возмож ности пользоваться одним и тем же прибором, применяя, если это необ ходимо, перестановку приборов.

Перестановка приборов производится, в частности, при наблюдениях над изменением скорости ветра с высотою. Напрлмер, при более точ ном определении отношений скоростей ветра на 1 и 2 м проводят две следующие друг за другом серии наблюдений, причем после первой серии приборы меняются местами. Скорости для каждой высоты получаются путем осреднения отсчетов обеих серий, при этом автоматически осредняюгся, а следовательно, и выравниваются ошибки сопоставляемых скоростей. Правда, как указывалось выше, при отно шениях величин равные ошибки полностью не снимаются. Р. Э. Со ловейчик, исходя из теории вероятно:ти, показал, что подобные пере становки выгодны в смыслэ пэвышения точности во всех тех случаях, когда отношения скоростей (или других элементов) лежат в пределах от ! /з Все ошибки, вне зависимости от их природы, могут быть предста влены в абсолютном и относительном виде. Абсолютная ошибка выра жается в тех же единицах, что и измеряемая величина, а относительная вычисляется как отношение абсолютной ошибки к измеряемой величине 191 и ооычно дается в процентах. Б некоторых случаях правильнее вычис лять относительную ошибку в отношениях не к абсолютной величине измеряемого элемента, а к величине возможного его изменения. Так, например, мы измеряем давление с точностью до 0,1 мб, что дает относительную ошибку порядка 0,01°/0, но на поверхности земли давле ние изменяется приблизительно в пределах 100 мб, и по отношению к возможному изменению давления относительная ошибка будет в 10 раз больше и составит 0,1°/ь.

При выборе метода исследования полезно помнить, что относитель ная ошибка 8 суммы равна отношению суммы абсолютных ошибок Д к сумме измеряемых величин:

(31) но относительная ошибка разьости равняется отношению суммы абсо лютных ошибок к разности величин:

(32) Поэтому при сравнительно малых ошибках уменьшаемого и вычи таемого относительная ошибка разности может быть весьма значительна.

Так, например, невыгодно определять эффективное излучение земной поверхности как разность между собственным излучением земли и встреч ным излучением неба. Обе величины довольно значительны, но разность между ними мала. В результате относительная ошибка разности, в дан ном случае эффективного излучения, может достигнуть 100% и более (при 5—10°/ 0 ошибки в определении излучения земли и встречного из лучения неба).

Точность измерения еще не гарантирует характерность полученнсй величины для изучаемого явления. Измеренная величина должна быть репрезентативна (репрезентативный в точном переводе означает типич ный, показательный, характерный).

При определении репрезентативности необходимо исходить из целе вого назначения наблюдений. Если изучается местный климат мохового болота, то участок наблюдений должен быть типичен для болота не только по особенностям деятельного слоя, но и по структуре прилегаю щих слоев воздуха, которая мэжет деформироваться окружающими пред метами, например близко расположенной железнодорожной насыпью или деревьями.

Хорошим показателем структуры приземных слоев воздуха является вертикальный профиль ветра. На открытом ровном месте в ветреную пасмурную погоду изменение скорости ветра с высотою следует лога рифмическому закону. Отклонение профиля ветра от логарифмического* обычно бывает связано с местным ослаблением или, наоборот, усиле нием ветра и, следовательно, турбулентного обмена, что меняет тепло и влагообмен почва—воздух, а вместе с ним и весь микроклимат и.

местный климат.

Искажает репрезентативность и местная адвекция, например сток холодного воздуха с соседнего склона, в том случае, конечно, если ука 192 занная адвекция не является типичной особенностью, например, котло вин, местный климат которых изучается.

К числу нерепрезентативных наблюдений относятся, например, наблю дения некоторых, так называемых „лесных станций", расположенных не в лесу, а на полянах разного размера.

Такие наблюдения характеризуют местный сред 19, климат поляны, который, как известно, 0,8 -1.5 0,3 ±0, нее в отношении некоторых элементов кли- и мата (например суточного хода темпера- er ик 20,6 18,3 20, С О туры) отличается от климата леса больше, ч \o чем открытые степные участки. я 1Л Нерепрезентативны для культурных, H в обрабатываемых полей наблюдения тем- са I~ пературы почвы под естественной поверх- оо Е со in ностью. С О см Но правильный выбор места наблюде- 0, 19, с м « ний еще не обеспечивает репрезентатив- к S ность отдельных наблюдений, которые C St M,-н С О —я о" О могут быть искажены микроколебаниями - см как во времени, так и в пространстве.

0,3 0, 20,1 20, о u S s О величине микроколебаний темпера- о 1С g туры воздуха во времени свидетельствует о. о a кС вышеприведенный рис. 30. в- К ЮС О Для характеристики микроколебаний в ц со ОО сн Г- v а пространстве можно использовать дан- ю со s1 С со О ные Н. Н. Транкевича, приведенные в табл. 111.,-н СО сТ о со Все 16 термометров установлены на см Ч U § одной площадке, на расстоянии 1 м друг ак 0,7 0, 20,5 20, ю х от друга. Тем не менее крайние отсчеты се и® 0Z отличаются на 5°. На поверхности почвы а. о н колебания температуры достигают еще 1§ ббльших размеров..3 СО Каждый из вышеприведенных отсчетов 2Ч 0, 21,5 20, ем правилен, но далеко не все они репрезен тативны. Причем само суждение о репре- к зентативности требует наличия нескольких S X !


.

отсчетов..

и Изменчивость метеорологических эле- о о, со С ментов во времени и возможная в связи SSl с этим нерепрезентативность отдельного g-gf отсчета давно уже учитываются метеоро1 Сч щ «о логами. В частности, в „Наставлении НО метеорологическим станциям и постам" указывается, что каждая серия актинометрических наблюдений состоит из 3—5-кратных отсчетов прибора. Но необходимость учета измен чивости в пространстве не осознана еще в практике метеорологических исследований, хотя в некоторых случаях она, безусловно, необходима, в частности, например, при наблюдениях над температурой верхних слоев почвы.

11 С. А. С а п о ж н и к о в а Глава МЕТОДЫ МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ.

ПРИБОРЫ При выборе и оценке приборов для микроклиматических наблюде ний необходимо руководствоваться общеизвестными особенностями при земного слоя, а именно: исключительно большими вертикальными гра диентами, большой изменчивостью по горизонтали, микроколебаниями во времени, малыми скоро:тями ветра и ослабленной турбулентностью.

В связи с этим требование повышенной точности (по сравнению с об щеметеорологическими приборами) не всегда обязательно.

Мы не будем описывать приборы, так как описание их уже приве дено в соответствующих учебниках, но оценим некоторые из них с точки зрения пригодности для микроклиматических наблюдений, обращая осо бое внимание на приборы, уже пользующиеся широким распростра нением.

Ведущими элементами микроклимата является температура приземных слоев воздуха и верхних слоев почвы, поэтому им мы и уделим свое внимание. Анемометры будут рассмотрены в главе об анемосъемке.

Требования, которые следует предъявлять к термометрической аппа ратуре для приземных слоев воздуха, можно сформулировать следую щим образом:

1) прибор (или воспринимающая часть последнего, если она может быть вынесена на расстояние нескольких метров от остальной части прибора) должен быть достаточно малым для того, чтобы своим при сутствием не искажать изучаемые процессы;

2) прибор должен быть по возможности свободен от радиационной ошибки;

3) при специальных исследованиях микроколебаний прибор должен обладать наименьшей инерцией, во всех прочих случаях малая инерция прибора нежелательна, так как она усложняет наблюдения;

4) во избежание нарушения в процессе наблюдений растительного покрова, приборы должны быть дистанционными;

5) преимущество имеют самопишущие приборы.

Указанным требованиям наиболее удовлетворяют электрические при боры: термометры сопротивления и термометры с термоэлементами (опи сание и схемы приборов см. В. Н. К е д р о л и в а н с к и й, Метеорологи ческие приборы, 1947). Особенно важна их дистанционность и возмож ность регистрации. Кроме того, они незаменимы при характеристике микроколебаний.

Следует подчеркнуть, что электротермометры, учитывающие микро колебания, имеют обычно незначительную радиационную ошибку. Для средних характеристик приходится приемную часть прибора делать более массивной, в связи с чем радиационная ошибка резко возрастает.

Последнее обстоятельство, а также ряд технических трудностей исполь зования прибора в полевой обстановке приводят к тому, что до самого последнего времени электротермометры не применялись у нас для систе матических наблюдений над температурой воздуха и использовались преимущественно для исследований методического характера, в частно сти для оценки точности показаний вентиляционного психрометра. По 194 следний в настоящее время является единственным прибором, пригодным для массового распространения.

Двойная защита резервуаров термометров блестящими никелирован ными цилиндрами при наличии вентиляции значительно снижает радиа ционную ошибку вентиляционного психрометра. Но сама по себе вен тиляция является источником новых ошибок, связанных со втягиванием в прибор слоя воздуха довольно значительной мощности.

Остановимся несколько подробнее на этих ошибках, поскольку они представляют общеметодический интерес. Радиационная ошибка является следствием нагревания прибора солнечными лучами в дневные часы и радиационного выхолаживания его ночью. Так как радиационная ошибка возрастает по мере уменьшения турбулентности, то она будет особенно велика у поверхности земли, среди травостоя при ясной и тихой погоде.

При вентиляции психрометра через прибор протягивается довольно значительный объем 1 воздуха, в результате чего термометр показывает среднюю температуру некоторого слоя воздуха, измеряемого десятками сантиметров. Это обстоятельство приводит к тому, что у самой поверх ности земли показания психрометра относятся к большей высоте, чем та, на которой установлен прибор. Ошибка вентиляции увеличивается по мере приближения к земле и возрастания градиента. Поэтому, хотя вентиляция почти полностью снимает радиационную ошибку термомет ров, данные вентиляционного психрометра все же искажают представле ние о градиентах в самом, нижнем слое воздуха (10—20 см), преумень шая их.

По своей конструкции вентиляционный психрометр должен при наблюдении подвешиваться вертикально, но при вертикальном поло жении прибора отсчитывать его на небольших высотах над почвой затруднительно, поэтому обычно при микроклиматических наблюде ниях психрометр помещается горизонтально. Сравнительные наблюде ния показали, что различий в наблюдениях по вертикально и горизон тально расположенным психрометрам не наблюдается, и вопрос сводится к нормальной работе вентилятора. Если скорость вентиляции в горизон тальном положении сохраняется нормальной, то для использования при бора в этом положении никаких препятствий не встречается. Необходимо лишь следить за тем, чтобы солнечные лучи не попадали внутрь цилин дрической защиты.

Вентиляционный психрометр является пока единственным прибором, пригодным для наблюдений над влажностью приземных слоев воздуха.

Для наблюдений над температурой и влажностью воздуха выше 1,5—2 м применяют опрокидывающийся вентиляционный психрометр, конструкция которого была разработана Н. Н. Зубовым в 1923 г.

В опрокидывающемся психрометре вместо обычных вставлены термометры с отрывающимся столбиком ртути, устроенные по тому же типу, что и глубоководные гидрологические термометры с делениями шкалы, •нанесенными от конца капилляра, противоположного резервуару. Сам психрометр помещается в специальную раму, в которой он по желанию Последний, между прочим, не зависит от того, помещен ли прибор гори зонтально или вертикально.

12* переворачивается. В Главной геофизической обсерватории удачные испыта ния опрокидывающегося психрометра производились на высотах до 15 м.

Ртутные и спиртовые термометры при затенении их разнообразными защитами, но без вентиляции, являются наименее точной аппаратурой для определения температуры воздуха.

Таблица Разности температуры между показаниями вентиляционного психрометра и незащищенного термометра в ясную (/) и полу пасмурную (II), пасмурную ( 4 1 ) погоду на высоте 1 М. Пушкин, 1934 г.

6 - 9 ч. 1 1 - 1 6 ч. 1 9 - 2 2 ч.

Разности I II III I II III I II Ill -0,2 0, Средние -0,9 -0,4 0, -1,5 -0,3 0, 0, Наибольшие.. —2,4 —0,3 —3, 0,6 0, -0,5 -1,8 0,3 0, Наименьшие.. -0,4 0,0 -0,1 0, -0,8 -0,2 0,0 0, 0, Число наблюдений 36 18 41 17 17 33 22 Как видно из табл. 112 (по Е. В. Концевичу), днем и отчасти утром (т. е. при наличии солнечной радиации) незащищенный термометр пока зывает более высокую температуру, чем психрометр, вечером же (после захода солнца) — более низкую, причем величина разностей сильно колеб лется и в отдельных случаях достигает 3°.

Таблица Разности температуры между показаниями вентиляционного психрометра и защищенных термометров в ясную погоду на высоте 10 см 6 - 8 ч. 1 1 - 1 6 ч. 1 9 - 2 2 ч.

Защита средн. мин. средн. макс. мин.

мин. средн. макс.

Mil КС.

Двойная фартуш ная (латунная). -2,8 -3,0 0, -0,7 -2,0 0, -1,3 -1,8 1, Двойная бумажная -1,8 -5, -2,9 -4,0 —2,6 0, -0,9 0,9 1, Ординарная бу мажная.... -1,4 -4, -2,9 0, -0, -2,1 -2,1 0,8 1, Открытая бумаж -2,0 —3, ная (полуконус) —3,0 -0,7 0, -1,2 0, -1,2 1, Дисковая горизон тальная (дере -0, вянная).... -2,7 -3,3 0,8 0, -1,2 -1,9 0, -1, Незащищенный од -4, термометр.. -1,2 —3,0 -0,5 -2,5 0, —1,5 1, Число наблюдений 35 На меньших высотах отклонения показаний незащищенных термомет ров от температуры воздуха должны возрастать благодаря уменьшению коэфициента обмена.

196 И з табл. 113 (по Е. В. Концевичу) видно, что все защиты в днев ные часы дают большие отклонения от вентиляционного психрометра, чем незащищенный термометр, что и следовало ожидать, т а к как альбедо их, конечно, меньше альбедо зеркальной поверхности р е з е р в у а р а ртут ного термометра, непосредственная ж е близость защиты к р е з е р в у а р у с п о с о б с т в у е т передаче тепла последнему.

В ночные часы различия уменьшаются, и наименьшую о ш и б к у дает дисковая горизонтальная защита, так называемая упрощенная защита Борисова. Она состоит из двух дисков диаметром 8 и 12 см, помещен ных над резервуаром термометра (см. рис. 81). Предохраняя от непо средственного радиационного обмена между резервуаром термометра и верхними слоями атмосферы, они не препятствуют радиационному обмену между резервуаром и поверхностью почвы. Это обстоятельство и спо собствует более близким к температуре воздуха показаниям термометра в дисковой защите ночью. Упрощенную защиту Борисова можно рекомен довать для определения миниматьной температуры воздуха среди тра востоя.

Некоторые исследователи пользуются при микроклиматических наблю дениях термографами общепринятого образца. И з сказанного в начале этой главы должно быть ясно, что такой громоздкий прибор, как тер мограф, т р е б у ю щ и й еще более громоздкого затенения, никак не может б ы т ь использован для наблюдений среди травостоя. Термограф создает вокруг себя свой микроклимат.


Основные требования, предъявляемые к а п п а р а т у р е для измерения температуры почвы, с л е д у ю щ и е :

1) наименьшие нарушения почвенного и т р а в я н о г о покрова к а к в процессе установки п р и б о р о в, т а к и при наблюдениях;

2) наиболее полный контакт с почвой на заданной глубине при изо л я ц и и от термического воздействия смежных слоев почвы и воздуха и радиационных процессов;

3) достаточная прочность п р и б о р а применительно к исключительной суровости условий (суточные амплитуды температуры до 4 0 °, амплитуды влажности — от воздушно-сухого состояния до п о т н о г о насыщения вла гой), а т а к ж е к чисто механическим воздействиям со стороны почвы при разбухании, растрескивании, замерзании и оттаивании;

4) для массовых наблюдений необходима простота установки и ухода за прибором.

Наиболее распространены почвенные термометры системы С. И. Сави нова, имеющие коленчатую форму, благодаря которой, при установке верхней части термометра под углом 4 5 ° к поверхности почвы, нижняя часть термометра вместе с резервуаром принимает горизонтальное поло жение и, таким о б р а з о м, занимает наименьшее протяжение по вертикали.

При таком положении термометра показзния его в наибольшей степени соответствуют заданной глубине и, кроме того, непосредственно над термометром структура почвы остается ненарушенной. Горизонтальное положение резервуара приобретает особое значение в том случае, когда он имеет удлиненную форму. Н о в изготовляемых в настоящее время термометрах Савинова резервуары сильно укорочены — диаметр их равен или почти равен длине, благодаря чему р е з е р в у а р при любом положе нии в почве имеет практически одинаковое протяжение и по в е р т и к а л и, 197.

а следовательно, одно из преимуществ этой системы в значительной степени теряет свою силу. К числу недостатков этой конструкции сле дует отнести неизбежные нарушения почвенного и растительного п о к р о в а.

в процессе установки термометра. Н а р у ш е н и е почвенного и раститель ного покрова особенно отрицательно влияет на последующие п о к а з а н и е термометров при установке их в р а з г а р или к концу вегетации.

Учтя это обстоятельство, кабинет климатологии Саблинской научно учебной станции ЛГУ в своей исследовательской работе еще в 1937 г.

отказался от общепринятой формы савиновских термометров и у п о т р е б ляет прямые термометры, сохраняющие все остальные особенности тер мометра Савинова. Прямая форма термометра значительно у п р о щ а е т его изготовление и уменьшает количество брака производства, что, без условно, имеет практическое значение. Изменение формы термометра было в свое время согласовано с автором конструкции С. И. Савиновым.

При установке прямых почвенных термометров употребляется спе циально изготовленный из деревянной доски угольник, дающий возмож ность точно фиксировать угол наклона термометра. Термометры обычно устанавливаются под углом в 6 0 ° и для устойчивости подпираются лег кой подставкой. Предварительно специальной металлической штангой того же диаметра, что и термометры, пробивается отверстие до нужной глубины. Т а к как термометр устанавливается под углом в 6 0 ° к поверх ности почвы, то длина погружаемой в почву штанги, а затем и тер мометра должна равняться требуемой глубине, деленной на sin 6 0 ° = 0, 8 7.

Опыт показывает, что для малых глубин могут быть использованы и срочные термометры с цилиндрическим резервуаром, и термометры атташе, и п р а щ и (конечно, без оправы). Все эти термометры р е з к о реагируют на механические повреждения. Замерзание и оттаивание п о ч в ы обычно приводят их к гибели, что ограничивает время их применения периодами с устойчивой температурой выше 0°. Малая теплопровод ность стекла обеспечивает сравнительную изоляцию от теплового воз действия к а к вышележащих слоев почвы, так и от солнца.

При походных наблюдениях до глубины 0, 5 м можно, кроме т о г о, пользоваться термометром-щупом конструкции Б. Г. Иванова.

Термометр-щуп представляет собой деревянную штангу, в к о н е ц которой вделан термометр небольшого размера (типа термометра-праща).

На р е з е р в у а р термометра надет металлический колпачок, наполненный гудроном, который предохраняет термометр от поломки и придает ему б о л ь ш у ю инертность. Щ у п вставляется в вертикальную скважину, про битую деревянной или металлической палкой, имеющей ту ж е форму, что и термометр-щуп. В случае уплотненной почвы палка загоняется в последнюю при помощи деревянного молотка.

Особенно трудно определить температуру поверхностных слоев почвы под снежным покровом, в том числе и в узле кущения на озимых полях, а также самого снежного покрова.

При достаточной мощности снежного п о к р о в а для приближенных характеристик пользуются вытяжным термометром.

П р и эпизодических круглосуточных наблюдениях над температурой снежного покрова применяют и обычные срочные термометры, в т ы к а я их горизонтально в свежий срез снежного покрова, ориентированный к северу. При этом срез каждый час подчищается.

198.

Н о все перечисленные приборы, к сожалению, не дистанционны.

В этом отношении электрические термометры имеют б о л ь ш о е преиму щество. Н о, подобно электрическим термометрам для воздуха, они с у щ е с т в у ю т пока еще в виде опытных о б р а з ц о в и в большинстве слу чаев непригодны для длительных наблюдений в полевой обстановке.

Один из крупных недостатков э т и х термометров заключается в т о м, что повреждение их, в отличие от повреждения ртутных термометров, не всегда можно сразу установить. Иногда лишь при окончании наблю дений обнаруживается, что все результаты приходится б р а к о в а т ь из-за о ш и б к и прибора.

И з электрических термометров чаще всего применяются термометры сопротивления разной конструкции. Почвенный термометр сопротивления системы Третьякова представляет собою приемник из медной проволоки, диаметром 0, 0 5 мм, сопротивлением порядка 50 ом, помещенный в стеклянную герметизированную т р у б к у диаметром о к о л о 6 мм. Термо метр р а б о т а е т по схеме неуравновешенного мостика. Отклонения гальвано метра лроградуированы непосредственно в г р а д у с а х Цельсия. С помощью переключателя производится последовательное подключение к гальвано метру приемников, расположенных на разных глубинах. П р и б о р р а б о тает от батареи сухих элементов напряжением в 2 — 4, 5 в. С помощью с о о т в е т с т в у ю щ е г о регулировочного реостата сила тока в п р и б о р е уста навливается по красной черте на шкале гальванометра.

Дистанционность электрических п р и б о р о в (вся измерительная часть может находиться в помещении) делает их незаменимыми не т о л ь к о зимой, но и летом, когда непосредственные отсчеты термометров на месте наблюдения сильно повреждают травянистую растительность и тем самым искажают тепловой режим почвы.

Особый интерес представляют наблюдения над температурой поверх ности почвы. Именно она определяет теплообмен почва-^-воздух.

Н а поверхности почвы развиваются микроорганизмы, через нее в почву проходят стебли растений. Кроме того, температура поверхности почвы служит косвенным показателем температуры поверхности других тел, которые, подобно почве, получают и отдают тепло не только турбулент ным путем, но и радиационным. Известно, ч т о одна температура воздуха не всегда обеспечивает х а р а к т е р и с т и к у климата как среды, и н а р я д у с температурой „в тени" (так расценивается температура воздуха по наблюдениям в будке) на п р а к т и к е требуется температура „на солнце".

В качестве показателя последней и используется температура п о в е р х ности почвы.

В течение ряда десятилетий температура поверхности почвы опреде лялась с п о м о щ ь ю жидкостных т е р м о м е т р о в, с р е з е р в у а р о м, погружен ным в почву до половины. И з в е с т н о, что всякий термометр показывает л и ш ь свою собственную т е м п е р а т у р у. В данном случае дело осложняется тем, что р е з е р в у а р термометра, являясь трехмерным телом, не может верно характеризовать температуру двухмерной поверхности почвы, которая п р и дневном нагревании имеет наивысшую температуру, а при ночном охла ждении — наинизшую. Б л а г о д а р я этому обстоятельству напочвенный тер мометер д о л ж е н занижать дневную и завышать ночную температуру.

Н о имеется еще другой источник о ш и б о к. Температура резервуара' напочвенного термометра определяется теплообменом с почвой, осуще 2 99- ствляемым на площади, равной половине всей его поверхности. Верхняя же половина его поверхности находится в контакте с воздушной ере дой и, кроме того, получает и отдает тепло путем радиационного обмена. Коэфициенты излучения как стекла, так и поверхности почвы несущественно отличаются от излучения черного тела. Иначе дело обстоит с альбедо. Альбедо оголенной почвы порядка 15, редко 30°| 0, зеркальная поверхность резервуара ртутного термометра отражает более 90°/ 0. Отсюда можно заключить, что если ночью ошибка напочвенного термометра может быть незначительной, то днгм на солнце она должна значительно занижать температуру поверхности почвы. При влажной поверхности почвы расходы тепла на испарение, отсутствующие у резервуара термо метра, будут снижать ее температуру и в какой-то мере компенсировать радиационную ошибку. Но в случае сухой поверхности почвы, когда испарение, как известно, резко сокращается, эта компенсация будет сведена к минимуму. А так как высокие температуры наблюдаются обычно при большой сухости почвы, можно утверждать, что для предельно высоких температур эта компенсация будет наименьшей, и, следова тельно, действительная температура поверхности почвы в эти моменты будет значительно превышать показания термометра.

Температуру поверхности почвы можно получить и при помощи так называемой термосетки. Последняя представляет собою металлическую рамку, внутри которой имеются ординарные витки платиновой проволоки диаметром 0,07 мм, закрепленные на рамке с помощью целлулоидных пластинок, обеспечивающих должную изоляцию. При измерениях рамка укладывается таким образом, чтобы витки проволоки целиком лежали на поверхности почвы. Сетка включается в качестве одного из плеч в схему уравновешенного мостика. Параллельные наблюдения по тер мосетке и ртутным термометрам позволили Л. И. Зубенок опреде лить разности между показаниями термосетки и ртутного термометра 6С — в Последние оказались прямо пропорциональными разностям между температурой поверхности почвы по ртутным термометрам и температурой воздуха на высоте 150 см:

в с — 0 р = 0, 4 0 в р — В 1 5 0 — для песка, (33) 0 С — 0 р = 0,56 0 р — О 150 — для пашни. (34) где в с — т е м п е р а т у р а поверхности почвы по термосетке;

0 р — то ж е, по ртутным термометрам;

0 1 5 О — температура воздуха на высоте 150 см.

При обычных в дневные часы разностях температуры по напочвен ному термометру и в воздухе порядка 10 — 15°, разность между термо сеткой и напочвенным термометром колебалась в пределах 5 — 7 °.

Если принять, что показания термосетки соответствуют температуре поверхности почвы, то тогда эти разности можно рассматривать как поправки к ртутным термометрам. То что показания напочвенного ртут ного термометра существенно занижают температуру поверхности почвы, подтверждается и данными Тбилиссквй обсерватории (рис. 74).

В Тбилисской обсерватории в течение длительного периода велись ежечасные наблюдения над температурой почвы на поверхности и на глубинах. Н а рис. 74 представлено в полулогарифмических коорди 14с.А.Сапожникова « а т а х изменение с г л у б и н о й т е м п е р а т у р ы в е р х н е г о 1 0 - с а н т и м е т р о в о г о с л о я почвы, с о о т в е т с т в у ю щ е е моменту а б с о л ю т н о г о м а к с и м у м а на п о в е р х н о с т и почвы для к а ж д о г о месяца с января по июнь 1 8 9 0 г. В слое •от 10 д о 1 см и з м е н е н и е т е м п е р а т у р ы п о в е р т и к а л и в принятых к о о р д и н а т а х б л и з к о к п р я м о л и н е й н о м у. Э г о у к а з ы в а е т, что изменение ма к с и м а л ь н о й т е м п е р а т у р ы с г л у б и н о ю п р о п о р ц и о н а л ь н о л о г а р и ф м у глу б и н. Н о в с л о е о т 1,0 д о 0, 1 см (к г л у б и н е 0, 1 см у с л о в н о п р и у р о ч е н о п о л о ж е н и е п о в е р х н о с т н о г о т е р м о м е т р а ) н а б л ю д а е т с я п о ч т и изотер мия, а иногда, как, н а п р и м е р, в м а р т е, д а ж е о б р а т н ы й х о д т е м п е р а т у р ы.

Е с л и п р е д п о л о ж и т ь, что л о г а р и ф м и ч е с к а я з а к о н о м е р н о с т ь изменения т е м п е р а т у р ы почвы по в е р т и к а л и с о х р а н я е т с я вплоть д о в е р х н е г о мил л и м е т р а, то, э к с т р а п о л и р у я по прямой (см. п у н к т и р н у ю линию), получаем д л я верхнего м и л т и м е т р о в э г о с л о я почвы т е м п е р а т у р у на 1 0 — 1 5 ° б о л е е в ы с о к у ю, чем по п о к а з а н и я м н а п о ч в е н н о г о т е р м о м е т р а. Э г о т в ы в о д IgZl 0, 1, г,о 5, 10, Рис. 74. Изменение абсолютного месячного максимума температуры почвы с глубиною (в полулогарифмических координатах). Тбилиси, 1890 г.

с о г л а с у е т с я с данными J1. И. З у б е н о к, т а к к а к п о и а б с о л ю т н ы х макси м у м а х т е м п е р а т у р ы п о в е р х н о с т и почвы р а з н о с т ь м е ж д у п о с л е д н е й и т е м п е р а т у р о й в о з д у х а на в ы с о т е 1, 5 — 2 м б о л е е 2 0 и д а ж е 2 5 °. П о д с т а в л я я. э т о з н а ч е н и е в п р а в у ю часть ф о р м у л ( 3 9 ) и ( 4 0 ), п о л у ч а е м поправку к ртутному термометру порядка 10—14°, П о р и с. 7 4 мы, к р о м е т о г о, можгм у с т а н о в и т ь, что п о к а з а н и я н а п о ч в е н н о г о т е р м о м е т р а с о о т в е т с т в у ю т т е м п е р а т у р е на г л у б и н е 0, 5 — 1 см. А н а л о г и ч н у ю к а р т и н у д а от м а т е р и а л ы П а в л о в с к о й и С в е р д л о в ской обсерваторий.

Т а к и м о б р а з о м, мы п р и х о д и м к в ы в о д у, ч т о н а п о ч в е н н ы е т е р м о м е т р ы х а р а к т е р и з у ю т т е м п е р а т у р у не сам эй п о в е р х н о с т и почвы, а верх п е г о ее слоя п о р я д к а 1 см. Сама ж е п о в е р х н о с т ь почвы днем будет и м е т ь б о л е е в ы с о к у ю т е м п е р а т у р у, а ночью - б о л е е н и з к у ю. Х о г я н а п о ч в е н н ы е т е р м о м е т р ы и не д а ю т т е м п е р а т у р у п о в е р х н о с т и почвы, но о н и х а р а к т е р и з у ю т т е р м и ч е с к и й р е ж и м самых верхних г о р и з о н т о в почвы, с у щ е с т в е н н о о т л и ч а ю щ и й с я от т е м п е р а т у р ы в о з д у х а, и п о т о м у их м о ж н о и с п о л ь з о в а т ь при м и к р о к л и м а т и ч е с к и х н а б л ю д е н и я х.

Кроме указанной выше термосетки для определения температуры поверхности почвы, применяют термоспаи (приборы Пенкевич, Чуднов с к о г о и д р. ). Н о н а и б о л е е с о в е р ш е н н ы м м е т о д о м д л я о п р е д е л е н и я тем п е р а т у р ы д е я т е л ь н о й п о в е р х н о с т и следует с ч и т а т ь разрабатываемый в п о с л е д н е е время р а д и а ц и о н н ы й м е т о д.

201.

i л а в a za ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ, В ТОМ ЧИСЛЕ СРЕДИ ТРАВЯНИСТОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ М и к р о к л и м а т в е р х н и х слоев почвы и п р и л е г а ю щ е г о к ней в о з д у х а находится в н е п о с р е д с т в е н н о й з а в и с и м о с т и от у з к о местных о с о б е н н о с т е й почвы и р а с т и т е л ь н о г о п о к р о в а и потому отличается и с к л ю ч и т е л ь н о й и з м е н ч и в о с т ь ю в п р о с т р а н с т в е, ч ю наглядно и л л ю с т р и р у е т р и с. 75.

В т е ч е н и е 8 ясных дней в Саблино ( Л е н и н г р а д ) с т у д е н т а м и - к л и матологами Ленинградского государственного университета проводились н а б л ю д е н и я н а д т е м п е р а т у р о й почвы в 6 т о ч к а х о т к р ы т о й р о в н о й п л о щ а д к и м е т е о р о л о г и ч е с к о й станции, п о к р ы т о й л у г о в о й р а с т и т е л ь н о с т ь ю, местами в ы т о п т а н н о й. О д и н у ч а с т о к был оголен от р а с т и т е л ь н о с т и.

В число вышеуказанных точек вошла и основная термометрическая у с т а н о в к а метстанции под естественным п о к р о в о м, к о т о р а я, к а з а л о с ь бы, д о л ж н а была х а р а к т е р и з о в а т ь т е м п е р а т у р у п о ч в ы п о д л у г о в о й р а с т и т е л ь н о с т ь ю. Н о естественный п о к р о в на м е т с т а н ц и и отличался и з р е ж е н н ы м, б л а г о д а р я постоянным н а б л ю д е н и я м, т р а в о с т о е м, высота к о т о р о г о о к о л о т е р м о м е т р о в была п о р я д к а 5 — 8 см. Почва под ним б ы л а у п л о т нена. В р е з у л ь т а т е ( р и с. 7 5 ) на г л у б и н е 5 см т е м п е р а т у р а почвы п о д естественным п о к р о в о м почти не о т л и ч а л а с ь о т о г о л е н н о й почвы и была в дневные часы на 6 — 8 ° в ы ш е, чем под ненарушенным т р а в о с т о е м, п о к р ы в а в ш и м б о л ь ш у ю часть м е т е о р о л о г и ч е с к о й п л о щ а д к и и достигав шим в ы с о т ы 7 0 см.

Н а г л у б и н е 10 см п о ч в а п о д естественным п о к р о в о м з а н и м а л а п р о м е ж у т о ч н о е п о л о ж е н и е м е ж д у оголенной п о ч в о й и м о щ н ы м т р а в о с т о е м, н о все ж е о т л и ч а л а с ь от п о с л е д н е г о в течение всех с у т о к на 3 — 5 °.

П о д о б н у ю п е с т р о т у мы можем в с т р е т и т ь на л ю б о м л у г у и в п о л е, не г о в о р я у ж е о том, ч т о мы можем сами ее в ы з ы в а т ь, н а р у ш а я р а с т и тельность в процессе наблюдений.

Таблица Влияние нарушения травостоя пшеницы на температуру воздуха.

Агрогидрометинститут, 1939 г.

Ненарушенный Нарушенный т р а в о с ю й Время травостой Дата наблюдений 150 см 0 см 150 см 0 см 2/3 роста /з роста 23, 14 ч. 2 8 - 5 5 м.. 23,6 21, 8/V1II 23, 24,1 23, 14 ч. 33 м,—15 ч.

9/V11I 23, Юм 25,0 22,3 23, 23,5 23, В т а б л. 114 п р и в е д е н ы с р а в н и т е л ь н ы е д а н н ы е для п л о щ а д к и с н е т р о н у тым т р а в о с т о е м и для п л о щ а д к и, на к о т о р о й т р а в о с т о й п ш е н и ц ы б ь ш несколько нарушен в результате предшествующих наблюдений. У поверх ности п о ч в ы н е н а р у ш е н н ы й т р а в о с т о й д а в а л в оба дня б о л е е н и з к у ю ' (на 2, 2 и 2, 7 ° ) температуру, чем в ы т о п т а н н а я п л о щ а д к а. Сам з н а к в е р т и к а л ь н о г о г р а д и е н т а на сравниваемых п л о щ а д к а х был р а з н ы й. Среди»

нарушенного травостоя наблюдался сверхадиабатический градиент, в н е н а р у ш е н н о м ж е — инверсия т е м п е р а т у р ы.

Рис. 75. Температура почвы на метеорологической площадке. Саб лино. ЛГУ, 7 - 1 4 / V I I 1938 г.

А — глубина 5 см;

Б — глубина 10 см. I — оголенная почва;

2 — естественный покров;

3 — вытоптанный луг;

4 и 5 — луг.

Н а „ п л е ш и н а х " среди м о щ н о г о т р а в о с т о я м о ж н о п о л у ч и т ь т е м п е р а т у р ы б о л е е высокие, чем на черном п а р у, т а к к а к при о д н о р о д н о с т и у с л о в и й в о т н о ш е н и и р а д и а ц и о н н о г о б а л а н с а на „ п л е ш и н а х " з н а ч и т е л ь н о у м е н ь ш а е т с я обмен воздуха по с р а в н е н и ю с о т к р ы т ы м и у ч а с т к а м и чер ного п а р а.

20*.

При изучении микроклимата культурной растительности необходимо i "полное соблюдение принятой в производстве агротехники. Репрезента т и в н о с т ь площадки и ее травостоя в отношении производственных условий д о л ж н а быть в центре внимания не только при выборе площадки, но •и в течение всего п е р и о д а наблюдений.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 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.