Радиационный баланс. Снежный покров. Воздушные массы. Климатические зоны. Прогноз заморозков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Радиационный баланс, приведите уравнение баланса радиации

Задача. Найти радиационный баланс травостоя, имеющий альбедо - 20%, если поток прямой радиации на горизонтальную поверхность составляет 546 Вт/м², рассеянной -140 Вт/м², эффективное излучение -105 Вт/м².

Солнечная радиация разными путями попадает на земную поверхность. В ясные дни она поступает в виде прямых солнечных лучей S, в пасмурные - в виде лучей, рассеянных атмосферой и облаками D (рассеянная радиация). Сумма прямой и рассеянной радиации составляет суммарную коротковолновую радиацию G:

G = S + D

Солнечная радиация, поступившая на поверхность земли, частично отражается. Она называется отраженной коротковолновой радиацией Rk.. Отраженную коротковолновую радиацию часто характеризуют показателем - отраженной способностью или альбедо Ak, которое определяется по формуле:

Ak = Rk / G * 100 %

Разность между собственным излучением земной поверхности и поглощенной ею частью встречного излучения атмосферы называют эффективным излучением земной поверхности Еэф. Радиационным балансом деятельной поверхности называется разность между приходящими к деятельному слою Земли и уходящими от него потоками лучистой энергии.

Радиационный баланс В состоит из коротковолновой и длинноволновой радиации. Уравнение радиационного баланса имеет следующий вид:

B = S + D - Rk - Еэф

Дано: А = 20%; I = 546Вт/м²; S = 140 Вт/м² ; Еэф = 105 Вт/м².

Найти:

В = ?

Решение:

G = S + D = 546 + 140 = 686

Ak = Rk / G * 100 % ;

20 = Rk / 686 * 100 %;

Rk = 686 * 20 / 100 % = 13720 / 100 % = 137,2 Вт/м²

B = S + D - Rk - Еэф = 546 + 140 - 137,2 - 105 = 443,8 Вт/м²

Ответ: Радиационный баланс травостоя = 443,8 Вт/м²

Как зависит температура почвы от рельефа, растительности и снежного покрова

Почва - тонкий верхний слой земной коры, дающий жизнь растениям.

Тепловой режим почвы зависит от количества тепловых лучей, получаемых землей от солнца, и тепловых свойств почв, а именно: способности почв поглощать лучистую энергию, теплоемкости и теплопроводности почвы, излучения почвой тепловой энергии в атмосферу.

Существенное влияние на температуру почвы оказывает рельеф местности: его формы, ориентация склонов и их крутизна. Весной, летом и осенью южные склоны днем теплее, а северные заметно холоднее открытого ровного места, причем микроклиматические различия возрастают с увеличением крутизны склонов.

Западные склоны получают от Солнца такое же количество тепла, как и восточные. Однако при прочих равных условиях западные склоны несколько теплее, т.к. на восточных склонах часть тепла затрачивается утром на испарение росы с поверхности почвы и растений, тогда как на западных склонах, освещаемых Солнцем после полудня, росы уже нет.

Наличие растительного покрова на поверхности почвы оказывает заметное влияние на ее тепловой режим. Растительный покров затеняет земную поверхность, в результате чего почва в дневные часы под действием солнечной радиации нагревается меньше. В ночные часы растительный покров уменьшает охлаждение почвы, задерживая тепло, отдаваемое ею излучением. В целом почва под растительным покровом летом холоднее, чем оголенная. Кроме того при наличии растительного покрова отмечают увеличение затрат поступающего тепла на испарение почвы и уменьшение теплоемкости и теплопроводности почвы.

Особенно сильно на тепловой режим почвы влияет снежный покров. Теплопроводность снега очень мала, что приводит к значительному ослаблению теплообмена между почвой и атмосферой. Благодаря этому снежный покров предохраняет почву от глубокого промерзания и резких изменений температуры, поэтому глубина промерзания почвы уменьшается с увеличением высоты снежного покрова.

Защитное действие снега особенно важно для озимых, многолетних трав, плодовых и ягодных культур. При снежном покрове высотой более 30 см посевы озимых не вымерзают даже при сильных морозах.

Если в зимний период снежный покров оказывает на почву отепляющее действие, то в весенние месяцы он затрудняет прогревание почвы, экранируя ее от солнечной радиации и забирая много тепла на таяние. В результате весной почва под снегом имеет более низкую температуру, чем оголенная.

Снежный покров. Какое сельскохозяйственное значение имеет снежный покров и как определить запасы воды в снежном покрове

Снежный покров - слой снега на поверхности Земли, образовавшийся в результате снегопадов и метелей.

Снежный покров существенно влияет на температуру верхних почвенных горизонтов, предохраняя зимующие растения от действия сильных морозов, уменьшает глубину промерзания почвогрунтов, обеспечивая получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур, кроме того поглощает азотистые соединения, удобряя тем самым почву, адсорбирует атмосферную пыль, охлаждает приземные слои воздуха. Оказывает огромное влияние на климат, рельеф, питание рек и ледников, почвообразовательные процессы, жизнь растений и животных. В то же время, снеговой покров может приводить к выпреванию растений

Различают:

· временный снежный покров, стаивающий за несколько часов или дней после образования;

· устойчивый снежный покров, сохраняющийся в течение всей зимы или с небольшими перерывами.

Рациональное использование снежного покрова в сельском хозяйстве, имеет большое значение. Например, значение снежной мелиорации состоит не только в накоплении или уменьшении слоя снега на полях, но и в удержании его на месте выпадения для равномерного укрытия полей и создания оптимального климата верхних слоев почвы зимой и весной. При метельном переносе снега в открытых ветру степных районах происходит перераспределение снега, что приводит к «пятнистым», частичным повреждениям озимых культур, недоразвитости растений, задержке в созревании их на тех участках, которые находились во время сильных морозов под малым снежным укрытием. Неодинаковое распределение снега на полях приводит к разной обеспеченности влагой в почве весной и тем самым снижает урожай культурных растений.

За зиму в снежном покрове накапливается много влаги, необходимой растениям. Запас воды в снежном покрове определяется его высотой и плотностью. Следует отметить, что максимум снегозапасов наблюдается позднее, чем максимум высоты, так как на нем в значительной степени сказывается плотность снега, которая больше в весенние месяцы.

Для определения плотности снега надо взять колбу с заранее известным объемом. Этой колбой делаются отборы вертикального столба снежного покрова по всей его толще. Это делается для того, что бы узнать объем отобранного снега. Таких проб обычно 3 - по одной на каждый линейный промер. Пробы сложить в целые пакеты (без дырочек). На базе снегу дать растаять и мензуркой измерить объем талой воды. Теперь массу воды (1 г = 1 мл) разделить на объем взятого снега в каждой пробе и определить среднюю плотность на всем участке исследований. Затем также просто высчитывается запас воды в слое снега, для чего нужно Среднюю плотность умножить на среднюю глубину, получится число с величиной г/кв. см. и умножить на переводной множитель в мм10.

а=d 10h

d-плотность снега в г/см куб.

h-высота снега в см

10-переводной множитель в мм

Что такое воздушные массы? Каковы закономерности их формирования, перемещения и трансформации? Какие типы воздушных масс выделяются по термическому признаку

радиационный баланс снежный воздушный

Воздушной массой называется большой объем воздуха, имеющий горизонтальные размеры несколько сотен или тысячи километров и вертикальные - порядка 5 км, характеризующийся примерной однородностью температуры и влажности и перемещающийся как единая система в одном из течений Общей Циркуляции Атмосферы.

Очагами формирования воздушных масс обычно бывают регионы, где воздух опускается, а затем распространяется в горизонтальном направлении -- этому требованию отвечают антициклонические системы. Здесь воздушная масса приобретает четкие характеристики в очаге формирования: однородность подстилающей поверхности воды или суши, однородность радиационных условий, и, наконец, циркуляционные условия, способствующие стационированию воздуха в данном районе. Антициклоны чаще, чем циклоны, бывают малоподвижными, поэтому формирование воздушных масс обычно и происходит в обширных малоподвижных (квазистационарных) антициклонах. Кроме того, требованиям очага отвечают малоподвижные и размытые термические депрессии, возникающие над нагретыми участками суши. Формирование полярного воздуха происходит частично в верхних слоях атмосферы в малоподвижных, обширных и глубоких центральных циклонах в высоких широтах.

Перемещение воздушных масс в атмосфере определяется тепловым режимом и изменением давления воздуха. Совокупность основных воздушных течений над планетой называется общей циркуляцией атмосферы. При изменении циркуляционных условий воздушная масса как единое целое смещается из очага своего формирования в соседние районы, взаимодействуя с другими воздушными массами и начинает изменять свои свойства - они уже будут зависеть не только от свойств очага формирования, но от свойств соседних воздушных масс, от свойств подстилающей поверхности, над которой проходит воздушная масса, а также от длительности времени, прошедшего с момента образования воздушной массы.

Эти влияния могут вызвать изменения в содержании влаги в воздухе, а также изменение температуры воздуха в результате высвобождения скрытой теплоты или теплообмена с подстилающей поверхностью.

Процесс изменения свойств воздушной массы называется трансформацией или эволюцией. Трансформация, связанная с движением воздушной массы, называется динамической. Скорости перемещения воздушной массы на разных высотах будут различными, наличие сдвига скоростей вызывает турбулентное перемешивание. Если нижние слои воздуха нагреваются, то возникает неустойчивость и развивается конвективное перемешивание.

Обычно процесс трансформации воздушной массы продолжается от 3 до 7 суток. Признаком его окончания является прекращение изменений температуры воздуха день ото дня как вблизи земной поверхности, так и на высотах - т.е. достижение температуры равновесия. Температура равновесия характеризует температуру, свойственную данному району в данное время года.

Процесс достижения температуры равновесия можно рассматривать, как процесс формирования новой воздушной массы.

С точки зрения трансформации воздушных масс их можно классифицировать на тёплые, холодные и нейтральные. Такая Классификация носит название термодинамической.

Тёплой (холодной) называют воздушную массу, которая теплее (холоднее) окружающей её среды и в данном районе постепенно охлаждается (нагревается), стремясь приблизиться к тепловому равновесию.

Под окружающей средой здесь понимается характер подстилающей поверхности, её тепловое состояние, а также соседние воздушные массы.

Местной (нейтральной) воздушной массой называют массу, находящуюся в тепловом равновесии со своей средой, т. е. день за днем сохраняющую свои свойства без существенных изменений.

Какие климатические зоны выделяются на территории России? Укажите наиболее характерные особенности климатов этих зон

Территория России огромна, и поэтому климатические условия в различных её регионах довольно сильно отличаются. Для каждого пояса характерны некоторые общие черты: температурный режим и режим осадков в зависимости от времени года. Но в тоже время в зависимости от различных факторов (например, от близости океана) они могут незначительно изменяться и в пределах одной климатической зоны. Особенно характерны эти отличия для умеренного климатического пояса, который делится на несколько климатических зон:

1. Арктический климат - в этой климатической области располагаются зоны арктических пустынь и тундр. Здесь земная поверхность прогревается достаточно слабо, растительный и животный мир этого района довольно скуден. Количество времён года сокращается до двух: весна и осень отсутствуют. Лето также довольно холодное.

2. Субарктический климат - зимы в этом климатическом поясе довольно продолжительные и холодные, хотя всё же менее суровые, чем в Арктике. Лето немного теплее , но также достаточно короткое. Для субарктического климата также характерны облачность и сильные ветры. Это связано с прохождением арктических циклонов.

3. Климат умеренного пояса - характерен наличием чётко выраженных четырёх времён года: весны, лета, осени и зимы. Причём температурные режимы лета и зимы довольно резко отличаются друг от друга.

4. Умеренно континентальный климат - основными признаками этого вида умеренного климата является жаркое лето и морозная зима. Формирование климата происходит под влиянием переноса атлантических воздушных масс. Увлажнение в зоне умеренно континентального климата изменяется от избыточного севере, северо-западе, до недостаточного на юге, юго-востоке. Это является причиной изменения природных зон (от тайги до степи).

5. Континентальный климат - Формируется под влиянием воздушных масс умеренных широт, приходящих с запада. В то же время с севера на юг продвигаются более холодные арктические воздушные массы, а на север континентальный тропический воздух. В результате на севере выпадает в 3 раза больше осадков, чем на юге. Здесь ещё больше усиливается разница между температурами лета и зимы.

6. Резко континентальный климат - характерной чертой резко континентального климата является малая облачность и небольшое количество атмосферных осадков, которые выпадают, главным образом, в тёплое время года. Кроме того, из-за малой облачности земная поверхность достаточно быстро прогревается летом и остывает зимой. Результатом этого является жаркое лето и морозная зима.

7. Муссонный климат - При охлаждении континента зимой увеличивается атмосферное давление, а холодный и сухой воздушные массы перемещаются в сторону океана, где воздух более тёплый (вода остывает медленнее). Летом материк прогревается лучше океана, а холодный воздух с океана стремится на континент. При этом возникают сильные ветры, называемые муссонами, откуда и название климата. Иногда здесь даже образуются тайфуны. Осадки в связи с этим также выпадают по большей части летом и в довольно большом количестве. Если они начинаются во времена таяния снега, то в этих местах обычно происходят наводнения.

Опишите прогноз заморозков по способу Меджитова

Для своевременной и успешной борьбы с заморозками необходимо их прогнозирование. Вторжение холодных волн воздуха, обусловливающее адвективные и адвективно-радиационные заморозки на большой территории, в настоящее время хорошо прогнозируются синоптиками с заблаговременностью от 1 до 3 суток. Однако в зависимости от местных условий, интенсивность заморозков по территории может быть различной и разница может достигать 3…50С и более. Поэтому синоптический прогноз можно уточнить по данным наблюдений в конкретном районе.

Для составления прогноза заморозков используют измерения по психрометру на высоте 2 метра в 13 часов или в любой срок между полуднем и заходом Солнца.

На осушенных торфяно-болотных почвах северо-западных и западных областей России ожидаемые минимальные температуры воздуха tmin в и почвы tmin п можно рассчитать по формулам, полученным Р. М. Меджитовым:

tmin в = 0,8t + 0,09f - 14,1;

tmin п =0,78t+0,11f - 18,3,

где t и f - температура и относительная влажность воздуха. Если вычисленные значения минимальной температуры воздуха и почвы больше 20С, то заморозок маловероятен, если меньше +20С но выше -20С, то заморозок вероятен и если минимальная температура меньше -20С, то ночью будет заморозок.

После 19 часов по среднему солнечному времени прогноз заморозков уточняют по облачности. При облачности меньше 4 баллов ожидаемый ночной минимум температуры уменьшают на 20С, при облачности от 4 до 7 баллов поправок не вводят, при облачности больше 7 баллов ожидаемый минимум температуры увеличивают на 20С.

Размещено на Allbest.ru