Сведения о климате

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вопросы

ветер радиация геосистема солнечный

Вопрос 1. Приход солнечной радиации на склоны. Её значение

Вопрос 2. Испарение и испаряемость. Поясните

Вопрос 3. Ветер. Определение и приборы измерения скорости и направления ветра

Вопрос 4. Климат. Основные сведения о климате

Вопрос 5. Прогноз урожайности подсолнечника. Опишите составляющие прогноза

Литература

Вопрос 1. Приход солнечной радиации на склоны. Её значение

Лучистая энергия Солнца, или солнечная радиация, является основным источником тепла для поверхности Земли и для её атмосферы. Радиация, поступающая от звезд и Луны, ничтожно мала по сравнению с солнечной радиацией и существенного вклада в тепловые процессы на Земле не вносит. Так же ничтожно мал поток тепла, направленный к поверхности из глубин планеты. Солнечная радиация распространяется по всем направлениям от источника (Солнца) в виде электромагнитных волн со скоростью, близкой к 300 000 км/сек. В метеорологии рассматривают преимущественно тепловую радиацию, определяемую температурой тела и его излучательной способностью. Тепловая радиация имеет длины волн от сотен микрометров до тысячных долей микрометра. Рентгеновское излучение и гамма-излучение в метеорологии не рассматриваются, так как в нижние слои атмосферы они практически не поступают. Тепловую радиацию принято подразделять на коротковолновую и длинноволновую. Коротковолновой радиацией называют радиацию в диапазоне длин волн от 0,1до 4 мкм, длинноволновой - от 4 до 100 мкм. Солнечная радиация, поступающая к поверхности Земли, на 99% является коротковолновой. Коротковолновую радиацию подразделяют на ультрафиолетовую (УФ), с длинами волн от 0,1 до 0,39 мкм; видимый свет (ВС) - 0,4 - 0,76 мкм; инфракрасную (ИК) - 0,76 - 4 мкм. ВС и ИК радиация дают наибольшую энергию: на ВС приходится 47% лучистой энергии, на ИК - 44%, а на УФ - только 9% лучистой энергии. Такое распределение тепловой радиации соответствует распределению энергии в спектре абсолютно черного тела с температурой в 6000К. Эту температуру считают условно близкой к фактической температуре на поверхности Солнца (в фотосфере, являющейся источником лучистой энергии Солнца). Максимум лучистой энергии при такой температуре излучателя, согласно закону Вина l= 0,2898/Т.

Неравномерность распределения солнечной радиации в пределах геосистем в первую очередь обусловлена разнообразием форм рельефа. По данным А.В. Дроздова, относительные различия в приходе солнечной радиации между склонами и горизонтальной поверхностью на 560 с.ш. (Курский стационар) меняются в широких пределах: склоны южной экспозиции с уклонам 200 получают на 20-50 % солнечной радиации больше, чем горизонтальная поверхность, а северные склоны - на столько же меньше.

Наиболее яркие различия наблюдаются между неодинаково ориентированными склонами, особенно в количестве приходящей прямой радиации, доля которой в ясные безоблачные дни может составлять 80-90 % суммарной радиации. Так, в субтропических и умеренных широтах склоны северной и южной экспозиции по годовому количеству прямой радиации различаются более чем в два раза. Одинаковое количество прямой радиации поступает на пологие северные и южные склоны, расположенные соответственно на 65 и 52, 62 и 48, 54 и 400с.ш. Положение на разно ориентированных экспозициях рельефа как бы удаляет эти участки друг от друга на расстояние до 1500 км по меридиану. По крутым склонам подобные сравнения обнаруживают ещё большие контрасты: северные склоны получают столько прямой радиации, сколько южные, отстоящие от них на 40-450 по широте. Это значит, что крутой слон на широте Санкт-Петербурга (60 параллель) по поступлению прямой радиации равен северному склону на 15 параллели, т.е. на тот и другой склон приходится около 130 ккал/см2год (Щербаков, 1974). Почти одинаковое количество прямой радиации поступает за год на крутые северные склоны в районе тропика и на южные - в районе полярного круга. И хотя рассеянная радиация на все склоны поступает более равномерно, все равно различия, обусловленные неравномерным поступлением прямой радиации, заметно сказываются на величине суммарной радиации. По количеству суммарной радиации неодинаково ориентированные склоны различаются повсеместно (Щербаков, 1974).

Вопрос 2. Испарение и испаряемость. Поясните

Водяной пар поступает в атмосферу посредством испарения с подстилающей поверхности и транспирации растениями. Испарение зависит от дефицита влажности и скорости ветра. На испарение тратится много тепла, так на испарение 1 г воды требуется 600 кал.

Испарение с океана на всех широтах значительно больше, чем испарение с суши. Испарение в океане может достигать величины 3000 мм в год, тогда как на суше максимум 1000 мм.

Различия в распределении испарения по широтам определяются радиационным балансом и увлажнением территории. В общем, в направлении от экватора к полюсам в соответствии с понижением температуры испарение уменьшается.

В случае отсутствия достаточного количества влаги на испаряющей поверхности испарение не может быть большим даже при высокой температуре и большом дефиците влажности. Возможное испарение, называемое испаряемость, в этом случае велико.

Над водной поверхностью испарение и испаряемость равны по величине, над сушей испарение может быть значительно меньше испаряемости. Испаряемость характеризует величину возможного испарения с суши при достаточном увлажнении.

Вопрос 3. Ветер. Определение и приборы измерения скорости и направления ветра

Ветер -- поток воздуха. На Земле ветер является потоком воздуха, который движется преимущественно в горизонтальном направлении. Ветры, как правило, классифицируют по масштабам, скорости, видам сил, которые их вызывают, местам распространения и воздействию на окружающую среду.

В метеорологии ветры классифицируют, в первую очередь, по их силе, продолжительности и направлению, откуда этот ветер дует. Таким образом, порывами принято считать кратковременные (несколько секунд) и сильные перемещения воздуха. Сильные ветры средней продолжительности (примерно 1 минута) называются шквалами. Названия более продолжительных ветров зависят от силы, например, такими названиями являются бриз, буря, шторм, ураган, тайфун. Продолжительность ветра также сильно варьируется. Некоторые грозы могут длиться несколько минут, бриз, который зависит от разницы нагрева особенностей рельефа на протяжении суток, длится несколько часов, глобальные ветры, вызванные сезонными изменениями температуры -- муссоны -- имеют продолжительность несколько месяцев, тогда как глобальные ветры, вызванные разницей в температуре на разных широтах и силой Кориолиса, дуют постоянно и называются пассаты. Муссоны и пассаты являются ветрами, из которых слагается общая и местная циркуляция атмосферы.

Направление ветра в метеорологии определяется как направление, из которого дует ветер. Самым простым прибором для установления направления ветра является флюгер. Ветроуказатели, установленные в аэропортах, также способны примерно показывать скорость ветра, в зависимости от которой изменяется наклон прибора.

Типичными приборами, предназначенными непосредственно для измерения скорости ветра, служат разнообразные анемометры, использующие способные вращаться чаши или пропеллеры. Для измерения с большей точностью, в частности для научных исследований, используют измерения скорости звука или измерения скорости охлаждения нагретой проволоки или мембраны под действием ветра. Другим распространенным типом является анемометров является трубка Пито, который измеряет разницу динамического давления между двумя концентрическими трубками под действием ветра и широко используется в авиационной технике.

Скорость ветра на метеорологических станциях большинстве стран мира обычно измеряют на высоте 10 м и усредняют за 10 минут. Исключение составляют США, где скорость усредняют за 1 минуту, и Индия, где её усредняют за 3 минуты. Период усреднения имеет важное значение, поскольку, например, скорость постоянного ветра, измеренная за 1 минуту, обычно на 14 % выше значения, измеренного за 10 минут. Короткие периоды быстрого ветра исследуют отдельно, а периоды, за которые скорость ветра превышает усредненную за 10 минут скорость как минимум на 10 узлов (82 м/с), называются порывами. Шквалом называется удвоение скорости ветра, сильнее определенного порога, который длится минуту или больше.

Для исследования скорости ветров во многих точках используют зонды, скорость которых определяют с помощью ГЛОНАСС или GPS, радионавигации или слежения за зондом с помощью радара или теодолита. Другими методами является использование таких методов как содары, доплеровские лидары и радары, способные измерять доплеровский сдвиг электромагнитного излучения, отраженного или рассеянного аэрозольными частицами или даже молекулами воздуха. В дополнение, радиометры и радары используют воздух для измерения неравенства водной поверхности, что хорошо отражает приповерхностную скорость ветра над океаном. С помощью съёмки движения облаков с геостационарных спутников можно установить скорость ветра на больших высотах.

Вопрос 4. Климат. Основные сведения о климате

Древнегреческий астроном Гиппарх (2 в. до н.э.) условно разделил поверхность Земли параллелями на широтные зоны, отличающиеся по высоте полуденного стояния Солнца в самый длинный день года. Эти зоны были названы климатами (от греч. klima - наклон, первоначально означавшего «наклон солнечных лучей»). Таким образом, было выделено пять климатических зон: одна жаркая, две умеренных и две холодных, - которые и составили основу географической зональности земного шара.

Более 2000 лет термин «климат» употреблялся именно в таком смысле. Но после 1450, когда португальские мореплаватели пересекли экватор и вернулись на родину, появились новые факты, потребовавшие пересмотра классических воззрений. В числе сведений о мире, приобретённых во время путешествий первооткрывателей, были и климатические характеристики выделенных зон, что позволило расширить сам термин «климат». Климатические зоны уже не были лишь математически рассчитанными по астрономическим данным районами земной поверхности (т.е. жарко и сухо там, где Солнце поднимается высоко, а холодно и сыро там, где оно стоит низко, а потому слабо греет). Было обнаружено, что климатические зоны не просто соответствуют широтным поясам, как это представлялось ранее, а имеют весьма неправильные очертания.

Основные особенности климата определяются:

- поступлением солнечной радиации;

- процессами циркуляции воздушных масс;

- характером подстилающей поверхности.

Из географических факторов, влияющих на климат отдельного региона, наиболее существенны:

- широта и высота местности;

- близость его к морскому побережью;

- особенности орографии и растительного покрова;

- наличие снега и льда;

- степень загрязнённости атмосферы.

Эти факторы осложняют широтную зональность климата и способствуют формированию местных его вариантов.

Вопрос 5. Прогноз урожайности подсолнечника. Опишите составляющие прогноза

Процесс формирования урожайности подвержен влиянию атмосферной макроциркуляции, которая в значительной степени определяет климатические особенности района и является первопричиной изменений погоды, а значит, и продуктивности растений. Одним из методов прогноза продуктивности является синоптико-статистический, который позволяет проследить за изменениями циркуляционных условий в период вегетации и использовать в качестве предикторов параметры атмосферной циркуляции предшествующих периодов, что увеличивает заблаговременность прогноза.

Известно несколько подходов синоптико-статистического плана: анализ высотных барических полей Н100, Н500, анализ календаря фаз квазидвухлетней цикличности, анализ циркуляционных условий, предшествующих вегетационному периоду и т.д. В качестве предикторов используются значения геопотенциала в узлах регулярной сетки, углы наклона осей гребней или ложбин к широтным кругам, число дней с циклонической и антициклонической циркуляцией и т.д. Применение данных методов для больших территорий даёт фоновое представление о продуктивности культурных фитоценозов. Большая степень детализации позволяет внести региональные поправки.

Литература

1. Грингоф И.Г., Пасечнюк А. Д. Агрометеорология и агрометеорологические наблюдения. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. - 552 с.

2. Серякова Л.П. Агрометеорология. Учебное пособие. - Л.: Ленинградский политехнический институт им. М.И. Калинина, 1978.

3. Чирков Ю.И. Основы агрометеорологии. Л., 1988.

4. Лосев А.П., Журина Л.Л. Агрометеорология М.: «Колос», 2004.

5. Сенников В.А., Ларин Л.Г., Белолюбцев А.И., Коровина Л.Н.

6. Практикум по агрометеорологии. М.: «Колос», 2006.

Размещено на Allbest.ru