Контрольнi запитання i задачi
1. Значення прямої сонячної радiацiї.
2. Змiна iнтенсивностi прямої сонячної радiацiї з висотою.
3. Спiввiдношення прямої i фотосинтетично активної радiацiї(ФАР).
4. Можливостi застосування iнструментального i розрахункового методiв визначення iнтенсивностi потоку прямої сонячної радiацiї.
5. Iнтенсивнiсть сонячної радiацiї. Сонячна постiйна.
6. Спектральний склад сонячної радiацiї.
7. Iнтенсивнiсть i спектральний склад сонячної радiацiї.
8. Фактори, що визначають iнтенсивнiсть сонячної радiацiї.
9. Будова i принцип роботи гелiографа скляного.
10. Освітленість і тривалість сонячного сяяння.
11. Екологічне значення освітленості.
Задачі:
1. Скiльки тепла за хвилину отримує 1 см2 поверхнi при висотi сонця 300, коефiцiєнтi прозоростi атмосфери 0,75.
2. Визначити радiацiйний баланс поверхнi землi, якщо поверхня - трава, пряма сонячна радiацiя - 1,33 кал / см2 хв, розсiяна - 0,25 кал / см2 хв, довгохвильове випромiнювання Землi - 0,42 кал / см2 хв, а атмосфери - 0,25 кал / см2 хв.
3. Iнтенсивнiсть сонячної радiацiї на перпендикулярну поверхню складає 1,4 кал / см2 хв. Яку кiлькiсть тепла за 1 хв при висотi Сонця 300 поглинає 1 м2 вологого чорнозему?
4. Яка кiлькiсть сонячного тепла поглинається верхiвками молодих дубiв, якi ростуть у розсаднику при iнтенсивностi сонячної радiацiї 1,2 кал / см2 хв i висотi сонця 300 .
У з в і т і в и к л а д а ю т ь:
1. Письмову вiдповiдь на вищенаведенi контрольнi запитання.
|
|
|
2 Заповнену iнформацiєю таблицю результатів спостережень.
3. Розрахунки згiдно запропонованих формул.
4. Вiдповiдь на теоретичнi запитання викладача.
5. Визначення потокiв сонячної радiацiї.
6. Висновки.
Результати та обрахунки визначення потоків сонячної радіації інструметальним методом
| Вид радіації | Відл. по гальва-номе- тру Н0' |
Результати розрахунків
| |||||||||
| Н1 | Н2 | Н3 | Н4 | Н0'' | Н0 сер. | Н сер. | N | k | кал/см2 хв | ||
| Сумарна Q | |||||||||||
| Розсіяна D | |||||||||||
| Пряма S | |||||||||||
| Відбита R | |||||||||||
Лабораторна робота 3 .
ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ПОВІТРЯ І ГРУНТУ.
М е т а р о б о т и - вивчити будову i принцип роботи приладiв, познайомити студентiв з методикою спостережень. Побудувати термоізоплети.
Тепловий стан грунту визначають за надходженням тепла у виглядi сонячної радiацiї, яка поглинаеться поверхнею грунту i втратою тепла грунтом у результатi випромiнення.
|
|
|
Температуру будь-якого середовища вимiрюють рiзними типами термометрiв, неперервний запис ходу температури повiтря здiйснюється термографом.
Б у д о в а п р и л а д i в.
Термометр негайний - використовується для вимiрювання температури повiтря i температури поверхнi грунту. Принцип дiї його грунтується на властивостi будь-якої рiдини змiнювати свiй об'єм залежно вiд змiни температури. Як рiдину в термометрi використовують ртуть. Негайний термометр складається з резервуара, до якого припаяна скляна трубка-капiляр; протилежний кiнець капiляра заповнений ртуттю. У вiльнiй частинi капiляра повiтря немає. Вiдлiк температури проводять по шкалi молочного кольору, яка закрiплена поблизу з капiлярною трубкою. На шкалi нанесенi подiлки у виглядi горизонтальних рисок. Довгi риски позначають цiлi градуси, дрiбнi - десятi долi градуса i нанесенi через кожнi 0,2 або 0,5 0C. Межа шкали, залежно вiд призначення термометра, може бути вiд +500 (700) до -250 (-350).
Максимальний термометр слугує для вимiрювання максимальної температури мiж термiнами спостережень. Це - ртутний термометр з цилiндричним резервуаром i цiною подiлки шкали 0,5 0C. Максимальнi відліки температури зберiгаються завдяки наступнiй будовi термометра. У дно резервуара запаяний скляний штифт, верхнiй кiнець якого входить в капiляр. У результатi цього вихiд з резервуара в капiляр дуже вузький. При пiдвищеннi температури ртуть, розширяючись, просочується через вузький кiльцеподiбний отвiр мiж штифтом i стiнками капiляра i залишається там i при пониженнi температури (тому, що в капiлярi вакуум).
|
|
|
Пiд час спостережень термометр встановлюється на пiдставцi в майже горизонтальному положеннi, з невеликим нахилом вниз.
Мiнiмальний термометр призначений для вимiрювання найбiльш низької температури мiж термiнами спостережень. Цiна подiлки шкали 0,5 0 C. Це спиртовий термометр.
Для визначення мiнiмальних температур в капiлярi всерединi спирту знаходиться легкий штифт-вказiвник з темного скла з розширеннями на кiнцях. Якщо термометр нахилити, то штифт пiд впливом своєї ваги вiльно перемiщається по капiляру. При пониженнi температури поверхнева плiвка вiдсуває штифт у бiк резервуару; при пiдвищеннi температури вона вiдсувається вiд резервуару, а штифт, який вiльно обтiкається спиртом, залишається на мiсцi; по протилежному резервуару кiнцi штифтика можна вiдрахувати мiнiмальну температуру, яка спостерiгалась пiд час вкладання термометра. Пiсля замiрiв термометр повертають резервуаром вгору i чекають доки штифтик дiйде до менiску спирту. Менiск спирту відлікує температуру повiтря в момент спостережень. Термометр встановлюється в горизонтальному положеннi i вiн пiдготовлений до наступного спостереження.
|
|
|
Термограф призначений для неперервного запису змiн температури повiтря протягом тижня або доби. Принцип дiї термографа заснований на властивостi бiметалiчної пластинки змiнювати радiус при змiнi температури. Він складається з двох основних частин: сприймаючої i реєструючої. Сприймаючою частиною цього приладу слугує бiметалева пластинка, яка складається з двох спаяних смужок рiзних металiв (iнвар i немагнiтна сталь) з рiзними коефiцiєнтами розширення. Пластинка згинається в ту чи iншу сторону при пiдвищеннi чи пониженнi температури. Один кiнець пластинки прикрiплений нерухомо в жорсткiй рамi, другий її кiнець допомiжним важелем сполучений з невеликим пером у виглядi ковша на кiнцi. Кiвш заповнюють спецiальним анiлiновим чорнилом, яке мiстить в своєму складi глiцерин. Перо торкається до спецiальної стрiчки, накладеної на барабан з годинниковим механiзмом. Реєструючу частину приладу складають стрiлка, перо i годинниковий механiзм барабану. Годинниковий механiзм заводять спецiальним ключем. Пiд дiєю годинникового механiзму барабан обертається навколо вертикальної осi. Залежно вiд тривалостi одного оберту барабана навколо своєї осi розрiзняють добовi i тижневi термографи. При пiдвищеннi температури перо перемiщається по стрiчцi вверх, при пониженнi - опускається вниз. На стрiчцi вимальовується крива ходу температури.
Для вимiрювання температури грунту на рiзнiй глибинi використовують термометри Савiнова, термометр-щуп i витяжнi термометри.
Колiнчастi термометри Савiнова слугують для вимiрювання температури грунту на глибинi 5, 10, 15 i 20 см. Колiнчастi термометри -ртутнi з цилiндричним резервуаром. Оболонка i капiляр термометра на вiддалi близько 2 см вiд резервуару вигнутi пiд кутом 135 0 i утворюють "колiно". Цiна подiлки шкали 0,5 0 C. Нижня частина капiляру, вiд резервуару до шкали, iзольована шаром iз прошаркiв вати i золи, - для того, щоб на ту частину термометра, яка знаходиться в грунтi, не впливала температура навколишнього середовища.
Колiнчастi термометри встановлюються на теплий перiод року (пiсля сходу снiгового настилу i знiмаються осiнню перед заморозками) на тiй же площадцi, де встановлюються термометри для спостережень за температурою поверхнi грунту.
Термометри розмiщуються із збiльшенням глибини їх встановлення, зi сходу на захiд. Шкали повертають на пiвнiч, щоб не затiнювати пiд час вiдлiку. При встановленнi термометрiв в грунтi робиться заглиблення з однiєю вертикальною стiнкою на пiвнiч, в якiй на вiдповiдних глибинах роблять заглиблення для резервуарiв термометрiв. Пiсля встановлення термометрiв ямки засипають i легко ущiльнюють грунт. Для стiйкостi виступаючу частину (кут нахилу 450) пiдпирають дерев'яною рогаткою. Вiдлiк по термометрах Савiнова проводять послiдовно, починаючи з термометра, встановленого на глибинi 5 см.
Витяжними термометрами вимiрюють температуру бiльш глибоких шарiв грунту. Комплект з 8 шт. слугує для вимiрювання температури грунту на глибинах 20, 40, 60, 80, 120, 160, 240 i 320 см. Цi термометри ртутнi, цiна подiлки шкали 0,2 0C. Кожний із термометрів вмонтований у пласмасову оправу, яка має мiдний наконечник i прорiз для шкали. При встановленнi витяжного термометра в грунтi роблять свердловину, в яку вставляють ебонiтову трубку, закриту знизу мiдним ковпачком.
Для забезпечення теплового контакту i збiльшення термiчної iнерцiї приладу простiр мiж наконечником i резервуаром термометра заповнений мiдними стружками.
При проведеннi спостережень термометр вертикально заглиблюється на потрiбну глибину. Видержують термометр у грунтi не менше 5 хв i пiсля цього беруть відліки. Термометр використовують тiльки в теплу пору року.
З а в д а н н я.
1. Познайомитися з роботою термiнового, максимального i мiнiмального термометрiв, термографа, грунтових колiнчастих, витяжних термометрiв i термометра - щупа.
2. Провести вимiри термiновим, максимальним i мiнiмальним термометрами, а також термометром - щупом. Данi занести в таблицю.
3. По термiновому термометру перевiрити правильнiсть роботи термографа.
П о р я д о к в и к о н а н н я р о б о т и
1. Познайомитись з методами проведення спостережень i будовою термiнового, мiнiмального i максимального термометрiв.
2. Провести спостереження по термометрах. Максимальний термометр необхiдно струсити i звiрити його відліки з відліками термiнового термометра. Потiм нагрiти термометр до 35 - 40 0 С i витримавши 3 - 4 хв., зняти відлік. Знову його струсити i звiрити його відліки з відліками термiнового термометра. Данi відлікiв занести в таблицю 1.
1. Вимiрювання максимальним термометром
| N | До иагрiвання після струшування | Зразу після нагрівання | Через 3-4 хв. після нагрівання | Після другого струшування | Відлік по терміновому термометру |
| 1 |
3. Провести спостереження по мiнiмальному термометру. Для цього необхiдно привести термометр до робочого стану, взявши його за середину, повернути резервуаром вгору, почекавши поки штифт не пересунеться до менiска спирту. Потiм розмістити горизонтально i записати відліки по спирту i штифту. Не змiнюючи положення термометра, охолодити його резервуар, прослiдкувати за рухом штифта пiд час охолодження. Почекати 4-5 хв., поки термометр знову прийме температуру оточуючого повiтря, зняти відліки i занести в таблицю 2.
Вимiрювання мiнiмальним термометром
| Відліки | До охолодженння | Після охолодження | Через 4-5 хв. після охолодження | Відлік по терміновому термометру |
| по спирту | ||||
| по штифту |
4. Познайомитись з будовою термографа. Пiдготувати його до роботи.
5. Провести вимiрювання температури грунту термометром-щупом на глибинах: 5, 10, 15, 20 см. Данi записати в наступну таблицю.
Контрольнi запитання i задачi
1. Вплив рослинного i снiгового настилу на температуру грунту.
2. Вплив рослинного настилу на температуру повiтря, вплив температури повiтря на рослини.
3. Вплив рельєфу на тепературу грунту, його замерзання i розмерзання.
4. Намалювати термоiзоплети грунту за вегетацiйний перiод за даними температур грунту на глибинах:
| Глибина, см | Місяці | ||||||
| IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | |
| 5 | 8,1 | 16,5 | 19,7 | 22,5 | 20,3 | 16,5 | 9,0 |
| 10 | 8,0 | 16,5 | 19,5 | 22,0 | 19,9 | 16,9 | 9,1 |
| 15 | 7,0 | 15,9 | 18,9 | 21,4 | 19,2 | 17,5 | 9,5 |
| 20 | 7,2 | 15,4 | 18,5 | 21,1 | 19,0 | 18,0 | 10,6 |
5. Намалювати термоiзоплети грунту за вегетацiйний перiод за даними температур грунту на глибинах:
| Глибина, см | Місяці | ||||||
| IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | |
| 5 | 9,1 | 12,5 | 15,7 | 16,5 | 15,3 | 12,5 | 9,0 |
| 10 | 9,0 | 12,3 | 15,5 | 16,0 | 15,1 | 11,9 | 9,4 |
| 15 | 8,3 | 11,5 | 14,9 | 15,4 | 14,7 | 10,5 | 9,5 |
| 20 | 7,4 | 10,4 | 14,5 | 15,1 | 14,0 | 10,0 | 9,6 |
6. Намалювати термоiзоплети грунту за рiк за даними температур грунту на глибинах:
| Глибина, См | Місяці | |||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | |
| 0 | -5,0 | -4,1 | 1,0 | 5,0 | 10,5 | 15,0 | 17,3 | 16,2 | 15,0 | 10,1 | 4,3 | -3,0 |
| 20 | -4,0 | -3,0 | 1,4 | 4,6 | 10,0 | 14,6 | 16,5 | 15,4 | 14,0 | 8,7 | 2,5 | -2,3 |
| 40 | -2,5 | -1,6 | 1,7 | 4,0 | 9,1 | 13,0 | 15,2 | 14,5 | 13,5 | 7,5 | 1,1 | -1,4 |
| 60 | -0,5 | +0,6 | 1,9 | 3,4 | 8,1 | 10,4 | 13,3 | 12,5 | 11,4 | 8,0 | 0,6 | +1,0 |
| 80 | +0,5 | 1,1 | 2,4 | 3,2 | 5,3 | 8,2 | 11,7 | 10,5 | 9,2 | 8,5 | 1,7 | +1,9 |
| 100 | +1,4 | 2,0 | 3,3 | 4,1 | 5,0 | 7,1 | 10,6 | 9,1 | 8,6 | 9,1 | 2,4 | +2,6 |
У з в і т і в и к л а д а ю т ь:
1. Схематичнi малюнки термiнового, максимального i мiнiмального термометрiв.
2. Результати проведених вимiрiв по термiновому, мiнiмальному i максимальному термометрах, а також по термометру - щупу.
3. Вiдповiдь на одне теоретичне запитання.
4. Малюнок термоiзоплети грунту за даними, які вказані у одній із таблиць.
5. Висновки.
Лабораторна робота 4 .
ПРОГНОЗУВАННЯ ПРИМОРОЗКIВ.
М е т а р о б о т и: ознайомитися з запропонованими класифiкацiями приморозкiв, навчитися прогнозувати приморозки за методом Михалевського, Меджитова і Броунова.
Приморозки - короткочасне пониження температури грунту або повітря на рівні трав'яного покриву нижче 00 на фоні додатних середніх добових температур повітря.
За характером процесів, які викликають приморозки, і погодних умов, які їх супроводжують, розрізняють три типи приморозків: радiацiйнi, адвективнi та адвективно-радiацiйнi.
Радiацiйні приморозки обумовлені інтенсивним охолодженням діяльної поверхні в результаті випромiнювання земної поверхнi в ясні безхмарні ночі за невисокого рівня середніх добових температур повітря. У приземному шарі повітря утворюється інверсія температури. Різниця температур на висоті 2 м і на поверхні грунту складає 2,5-3,0 0С. Як хмарнiсть, так i вiтер перешкоджають утворенню радiацiйних приморозкiв.
Механiзм утворення адвективних приморозкiв обумовлений адвективним вторгненням холодного повiтря арктичного походження з температурою менше 0 0С звично весною або восени. У всьому приземному шарі проходить зниження температури повітря. Амплітуда добового ходу температури невелика. Адвективні приморозки можуть тривати декілька діб підряд, охоплюють великі території і мало залежать від місцевих умов.
Адвективно-радіаційні приморозки утворюються внаслiдок вторгнення холодного повітря і подальшого нічного охолодження діяльної поверхні пир ясному небі. Адвекція і радіаційне охолодження проявляються тут у комплексі.
Рельєф місцевості обумовлює характер стоку і притоку холодного повітря. Вночі на схилах внаслідок радіаційного охолодження прилеглих до діяльної поверхні шарів повітря останнє стає більш важким і стікає вниз. Тому у нижніх частинах схилів і в долинах значно холодніше, ніж на верхніх частинах схилів і на вершинах горбів. На великих рівних територіях (декілька км2) створюються середні умови небезпеки приморозків. На вкритих лісом схилах холодне повітря затримується перед лісом, а тому тут приморозконебезпечність схилів зростає. На ввігнутих формах рельєфу (замкнуті долини, улоговини) тривалість без приморозкового періоду різко скорочується, а на випуклих формах рельєфу (вершини горбів і схилів) - зростає (табл.1 ). При радіаційнихприморозках у лісі температура на 2-3 0С вища, ніж у відкритому полі. На галявинах інтенсивність приморозків посилюється.
Табл. 2
Ймовірність настання приморозків залежно від типу підстилаючої поверхні (за: І. Гольцберг, 1961; М. Чернявський, 1997)
| Місцеположення | Ймовірність приморозків (%)1 | Зміна інтенсив ності приморозку (0С)2 |
| Вершини і верхні частини схилів | - 30 | Близько +2 |
| Ліс на схилах крутістю понад 100 | - 35-40 | +4 |
| Верхні і середні частини схилів крутістю менше 100 | - 20 | +2 |
| Ліс на схилах крутістю менше 100 | - 40 | +4 |
| Рівнини, плоскі вершини | 0 | 0 |
| Долини в горбистій місцевості | +20 | -1,5, -2 |
| Долини в горах | +30 | -2 |
| Безлісі улоговини | +40 | -4, -5 |
| Галявини | +30 | Близько - 2 |
| Острови і узбережжя | - 35 | +2 |
| Міста, центральна частина | - 30 | +4 |
| Міста, околиці | - 20 | +2, + 3 |
Сухі і спушені грунти сприяють виникненню радіаційних заморозків, бо теплоємкість і теплопровідність їх мала. Вони погано проводять тепло із низьких шарів до верхнього, який швидко охолоджується після заходу Сонця.
Експозиція схилів впливає опосередковано на ступінь пошкодження приморозками. Східні і південно-східні схили зразу попадають під вплив сонячних променів і внаслідок швидкого нагріву обморожені частини рослин пошкоджуються більше.
Під наметом деревної рослинності приморозки виникають рідше. Більша повторюваність і інтенсивність приморозків у лісі спостерігається не на грунті, а у самому наметі. Частими і сильними бувають приморозки на невеликих узліссях та прогалинах.
Небезпечнiсть приморозкiв визначається не тiльки їх силою, але i тривалiстю. У зв'язку з шкодою, яку завдають приморозки, велике значення має своєчасне їх передбачення. Є декілька способів передбачення приморозкiв (Броунов, М.Берлянд, Т.Чиграй, Р.Меджитов, С.Михалевський), однак найпростішим і найнадійнішим серед них є способи Михалевського і Меджитова, які добре зарекомендували себе для умов України.
Метод Михалевського.
Вторгнення арктичного повітря, яке обумовлює виникнення адвективних і адвективно-радіаційних приморозків, добре визначається за синоптичними картами. У місцевих умовах очікувані иінімальні температури можуть помітно відрізнятися на території в межах 3-50 С. Тому прогноз завжди можна уточнити за допомогою формули Михалевського:
tmin. пов .= t`- (t - t`) C + - A,
де tmin.пов. - очiкувана найменша температура повітря,
t - температура сухого термометра о 13 год,
t` - температура змоченого термометра о 13 год,
C - коефiцiєнт, який залежить вiд вологостi повiтря о 13 (12-13) год. (див.табл.2),
A - поправка на хмарнiсть.
Найнижча температура поверхнi грунту визначається за формулою:
t min. гр . = t`- (t - t`) 2C + - A
Таким чином, якщо вирахуванi значення tmin.пов. чи tmin.гр. нижчi - 2 0С, то приморозок буде обов'язково, коли ж вони знаходяться в межах вiд -2 до +2 0С, то приморозок ймовiрний. Якщо tmin.пов. вище 2 0С то приморозок малоймовiрний.
Коректування прогнозу приморозку проводять о 21 год. за хмарністю. Якщо небо ясне (0-3бали) , то очiкувана мiнiмальна температура, розрахована за формулою, зменшується на 20 С, тобто А = -2. За хмарностi 4- 6 балiв поправка не вводиться (А = 0), а при похмурому небi (7-10 балів) до розрахованого мiнiмуму додається 20 С (А = +2).
Таб. 2
Коефіцієнт С у формулі Михалевського за відносної вологості r (%)
| R | C | r | C | r | C |
| 100 | 5,0 | 70 | 2,0 | 40 | 0,9 |
| 95 | 4,5 | 65 | 1,8 | 35 | 0,8 |
| 90 | 4,0 | 60 | 1,5 | 30 | 0,7 |
| 85 | 3,5 | 55 | 1,3 | 25 | 0,5 |
| 80 | 3,0 | 50 | 1,2 | 20 | 0,4 |
| 75 | 2,5 | 45 | 1,0 | 15 | 0,3 |
Метод Меджитова.
Температурний режим торф'яно-болотних грунтів, а також умови виникнення приморозків на них, суттєво відрізняються від мінеральних грунтів. Для визначення очікуваної мінімальної температури на осушених торф'яно-болотних грунтах застосовують розрахункові формули Р.Меджитова:
для повітря
t min.пов .= 0,80 t + 0,09 r - 14,1
Для грунту
t min.гр. = 0,78 t + 0,11 r - 18,3,
де t - температура повітря о 13 год.,
r - відносна вологість повітря о 13 год.
Радiацiйнi та адвективно-радiацiйнi приморозки залежать від місцевих умов, а тому поширювати на сусідні території отримані розрахункові величини можна лише з врахуванням типу підстилаючої поверхні. У табл. наведена залежність інтенсивності приморозків і ймовірність їх настанення від умов місцезнаходженння.
Спосіб Броунова.
Прогноз імовірності приморозків за цим способом складають за графіком (рис. ). Для цього треба провести два спостереження за температурою повітря о 13 і 21 год. За температурою о 21 годині і різницею температур між 13 та 21 годинами з графіка знімають дані про імовірність приморозку.
Контрольнi запитання i задачi
1. Види i механiзми утворення приморозкiв.
2. Суть методiв передбачення приморозкiв.
3. Методи захисту вiд приморозкiв.
4. Інтенсивність приморозків залежно від типу підстилаючої поверхні.
5. Приморозки в лісі.
6. Обчисліть ймовірність приморозку за наступними даними (для всіх типів підстилаючих поверхонь):
| Параметри | Величини параметрів | ||||
| t сухого термометра о 1300 , 0 С | 7,1 | 4,5 | 8,0 | 10,6 | 12,0 |
| t` змоченого термометра о 1300, 0 С | 4.4 | 1,5 | 5,0 | 5,9 | 5,0 |
| t повітря о 2100, 0 С | 2,1 | 0,5 | 3,0 | 3,6 | 4,0 |
| Хмарність, бали | 4,0 | 1,0 | 7,0 | 2,0 | 3,0 |
У з в і т і в и к л а д а ю т ь:
1. Теоретичний аналiз типiв i походження приморозкiв.
2. Числовi характеристики конкретного iндивiдуального варiанту.
3. Результати передбачення приморозку трьома запропонованими методами.
4. Вiдповiдi на теоретичнi запитання 1-5.
5.Висновки.
Лабораторна робота 5.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 234; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!