Основы грометеорологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВО «Саратовский Государственный Аграрный Университет» имени Н. И. Вавилова

Факультет природообустройства и инженерии

РЕФЕРАТ

По дисциплине: « Агрометеорология »

Студентки 2 курса

Группа Б-ПР-21

Алтынбаевой Г.К.

Преподаватель:

Леньков А.С.

САРАТОВ

2016 г.

Содержание

1. Строение атмосферы

2. Скорость направления ветра

3. Агрометеорологические прогнозы

1. Строение атмосферы

От космического пространства, пронизанного мощным, губительным для всего живого излучением, нашу планету защищает газовая оболочка -- атмосфера (от греч. atmos -- пар и sphaira -- шар).

Атмосфера - это газовая оболочка, окружающая Землю. Атмосфера имеет «многоэтажное» строение и делится на такие слои, как тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Состав сухого остатка атмосферы по всей ее толще почти одинаков. Но отличается его плотность и температура, а в нижнем слое (тропосфере) повышено содержание воды, твердых частиц, над почвой - углекислого газа. Тропосфера включает около 80% всей массы атмосферы.

Главными компонентами атмосферы являются азот ( более 78%) и кислород (более 20%), а также ряд других газов (до 1%) - аргон, неон, углекислый газ, метан, гелий, водород, криптон, ксенон, оксид азота, озон, двуокись серы. Некоторые газы находятся в атмосферном воздухе в следовых количествах.

В атмосфере выделяют: тропосферу (до 18 км),стратосферу (до 50 км), мезосферу (до 80 км) и термосферу, постепенно переходящую в космическое пространство.

Азот в атмосфере содержится в значительно большей концентрации (78%), чем другие газы. Около трех миллионов лет назад в результате появления зеленых растений и, соответственно, фотосинтеза, в атмосферу в больших количествах стал выделяться кислород. При окислении молекулярным кислородом аммиачно-водородной атмосферы появилось огромное количество азота. В настоящее время данный газ выделяется в атмосферу в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, так как этот химический элемент является составной частью белков растительного и животного происхождения. Атмосферный воздух обогащается азотом в ходе денитрификации нитратов и некоторых азотсодержащих соединений. В верхних слоях атмосферы азот подвергается окислению озоном до оксида азота. Свободный азот вступает в химические реакции только в особых условиях, к примеру, при разряде молнии. Азот участвует в природном круговороте веществ и в регуляции концентрации молекулярного кислорода в атмосфере, не допуская его чрезмерного накопления.

Кислород после азота занимает второе место в процентном соотношении по объемному содержанию в атмосферном воздухе (20, 85%). Кардинальные изменения в составе атмосферы произошли после появления на Земле живых организмов, в частности, растений, которые в результате фотосинтеза обогащают воздух кислородом и поглощают углекислый газ. На начальных этапах развития атмосферы Земли выделенный кислород тратился на окисление аммиака, углеводородов, железа. Когда данный период завершился, содержание кислорода в воздухе постепенно возрастало. Атмосфера древней планеты стала приобретать характерные черты современной. Приобретение атмосферой окислительных свойств определило появление изменений в литосфере и биосфере. Кислород, содержащийся в атмосфере, необходим для протекания таких важных для живых организмов процессов, как дыхание, гниение, горение. Таким образом, без этого химического элемента жизнь невозможна. В настоящее время практически весь свободный кислород поступает в атмосферу вследствие фотосинтеза в клетках растений.

Важная составляющая воздуха - углекислый газ, который содержится в атмосфере в небольших количествах (0,03%). Его концентрация зависит от деятельности вулканов, химических процессов в оболочках Земли (минеральные источники, почвы, продукты гниения). Также большое количество углекислого газа выделяется в атмосферу от промышленных предприятий. Но основная масса данного соединения попадает в атмосферу вследствие биосинтеза и разложения органического вещества в биосфере нашей планеты. Углекислый газ считается обогревателем Земли, так как он хорошо пропускает солнечную радиацию к поверхности планеты и удерживает тепло, излучаемое от нее.

Содержание других газов в атмосфере незначительно. Инертные газы, такие как неон, аргон, ксенон, поступают в атмосферу в результате вулканических извержений и распада некоторых радиоактивных элементов. Ученые полагают, что в земной атмосфере содержится такое малое количество благородных газов вследствие их постоянного рассеивания в космическом пространстве.

Кроме газов, в атмосферном воздухе содержатся водяные пары и твердые частицы в форме аэрозоля. Концентрация водяного пара в воздухе увеличивается из-за испарения воды с поверхности Земли. В разных областях его содержание отличается, также оно может изменяться в течение года. Осадки и облака формируются из водяного пара. Именно благодаря содержанию водяных паров, в атмосфере удерживается около 60% тепла от земной поверхности.

Твердые частицы в атмосферном воздухе - это пыль космического и вулканического происхождения, солевые кристаллы, дым, микроорганизмы, пыльца растительных организмов, т.д. Взвеси твердых частиц уменьшают солнечную радиацию, поступающую к поверхности Земли, а также ускоряют сгущение водяного пара и формирование облаков.

В существовании Земли значение атмосферы огромно. Если лишить нашу планету атмосферы, все живые организмы погибнут. Ее воздействие можно сравнить с ролью стекла в парнике, которое пропускает лучи света и не выпускает тепло обратно. Таким образом, атмосфера оберегает поверхность Земли от чрезмерного нагревания и остывания.

2. Скорость направления ветра

Ветром называют движение воздуха относительно земной поверхности, причем имеется в виду горизонтальная составляющая этого движения. Ветер характеризуется вектором скорости, но на практике под скоростью подразумевается только числовая величина скорости, направление вектора скорости называют направлением ветра. Скорость ветра выражается в метрах в секунду, в км/ч и в узлах (морская миля в час). Чтобы перевести скорость из метров в секунду в узлы, достаточно умножить число метров в секунду на 2.

Существует еще одна оценка скорости или, как принято говорить в этом случае, силы ветра в баллах, шкала Бофорта, по которой весь интервал возможных скоростей ветра делится на 12 градаций. Эта шкала связывает силу ветра с различными эффектами, производимыми ветром разной скорости, такими, как степень волнения на море, качание ветвей деревьев, распространение дыма из труб. Каждая градация скорости ветра имеет определенное название (смотри таблицу с характеристиками ветра по шкале Бофорта).

Таблица 1 - Характеристика скорости ветра по шкале Бофорта

Для более полной оценки производимых сильными ветрами разрушений американской Национальной службой погоды шкала Бофорта была дополнена:

- 12.1 баллов, скорость ветра 35 - 42м/с. Сильный ветровал. Значительные разрушения легких деревянных построек. Валятся некоторые телеграфные столбы.

- 12.2. 42-49 м/с. Разрушаются до 50% легких деревянных построек, в прочих постройках - повреждения дверей, крыш, окон. Штормовой нагон воды на 1,6-2,4 м выше нормального уровня моря.

- 12.3. 49-58 м/с. Полное разрушение легких домов. В прочных постройках - большие повреждения. Штормовой нагон - на 1,5-3.5 м выше нормального уровня моря. Серьезное нагонное наводнение, повреждение зданий водой.

- 12.4. 58-70 м/с. Полный ветровал деревьев. Полное разрушение легких и сильное повреждение прочных построек. Штормовой нагон - на 3,5-5,5 м выше нормального уровня моря. Сильная абразия берегов. Сильные повреждения нижних этажей зданий водой.

- 12.5. более 70 м/с. Многие прочные постройки разрушаются ветром, при скорости 80-100 м/с - также каменные, при скорости 110 м/с - практически все. Штормовой нагон выше 5,5 м. Интенсивные разрушения наводнением.

Скорость ветра на метеостанциях измеряют анемометрами; если прибор самопишущий, то он называется анемографом. Анеморумбограф определяет не только скорость, но и направление ветра в режиме постоянной регистрации. Приборы для измерения скорости ветра устанавливают на высоте 10-15 м над поверхностью, и измеренный ими ветер называется ветром у земной поверхности. Направление ветра определяют, назвав точку горизонта, откуда дует ветер или угол, образуемый направлением ветра с меридианом места, откуда дует ветер, т.е. его азимут. В первом случае различают 8 основных румбов горизонта: север, северо-восток, восток, юго-восток, юг, юго-запад, запад, северо-запад и 8 промежуточных.

8 основных румбов направления имеют следующие сокращения (русские и международные): С-N, Ю-S, З-W, В-E, СЗ-NW, СВ-NE, ЮЗ-SW, ЮВ-SE.

Если направление ветра характеризуется углом, то отсчет ведется от севера по часовой стрелке. В этом случае, север будет соответствовать 00 (360), северо-восток - 450, восток - 900, юг - 1800, запад - 2700.

При климатологической обработке наблюдений над ветром строят для каждого пункта диаграмму, представляющую собой распределение повторяемости направлений ветра по основным румбам - «розу ветров».

От начала полярных координат откладывают направление по румбам горизонта отрезками, длины которых пропорциональны повторяемости ветров данного направления. Концы отрезков соединяются ломаной линией. Повторяемость штилей указывают числом в центре диаграммы. При построении розы ветров можно учесть и среднюю скорость ветра по каждому направлению, умножив на нее повторяемость данного направления, тогда график покажет в условных единицах количество воздуха, переносимого ветрами каждого направления.

3. Агрометеорологические прогнозы

атмосфера бофорт прогноз агрометеорологический

Прогнозировать урожай -- значит правильно организовать агротехнические мероприятия, что позволяет получить хороший урожай, подготовиться к его сбору и хранению.

Агрометеорологические прогнозы -- это научно обоснованные предположения о влиянии на развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур ожидаемых метеорологических условий и необходимых для повышения урожая агротехнических мероприятий.

В системе оперативного агрометеорологического обеспечения сельского хозяйства особая роль отводится агрометеорологическим прогнозам урожайности и валового сбора сельскохозяйственных культур. К началу 1990-х гг. в системе Росгидромета сформировался комплекс методов оценок состояния и прогноза продуктивности посевов. Он состоял из множества методов, которые отличались друг от друга методической основой, набором исходной информации, заблаговременностью составления прогноза, масштабом территории и технологией составления прогноза. В то время прогностические зависимости устанавливались для урожаев сельскохозяйственных культур, учитываемых в бункерном весе с учетом большого количества наблюдений инерционных факторов (запасов влаги в почве, фаз развития растений, их высоты, количества стеблей и т.д.). Кроме того, при составлении прогнозов по действующим методикам недостаточно использовались возможности современной вычислительной техники. Эти методы были внедрены в оперативную работу территориальных управлений по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС) и Гидрометцентра России.

С течением времени используемые в оперативной практике методы перестали удовлетворять современным требования к качеству, возможностям и заблаговременности прогнозов. Для поддержания должного уровня оперативных агрометеорологических прогнозов появилась необходимость разрабатывать комплекс новых методов агрометеорологических прогнозов урожайности основных сельскохозяйственных культур.

Причинами, не позволяющими использовать (или использовать ограниченно) разработанные ранее методы агрометеорологических прогнозов в оперативной практике являлись:

- изменение статистической отчетности Госкомстата России (переход на урожайность в доработанном весе);

- сокращение числа агрометеорологических станций и объема наблюдений;

- отсутствие репрезентативности осредненных данных агрометеорологических наблюдений вследствие сокращения станций-корреспондентов и объема наблюдений.

Основная цель разработки нового комплекса методов прогнозов урожайности - обеспечить оперативные подразделения Росгидромета современными методами агрометеорологических прогнозов в соответствии с планом выпуска оперативных прогнозов. Для решения этой задачи в объеме, планируемом по перечню сельскохозяйственных культур и субъектам Российской Федерации, предложена следующая технология разработки новых методов агрометеорологических прогнозов урожайности.

Блок-схема новой технологии, предусматривающей разработку и внедрение новых методов агрометеорологических прогнозов урожайности сельскохозяйственных культур

Разработка научно-методической основы агрометеорологических прогнозов урожайности сельскохозяйственных культур включает несколько этапов, начиная от теоретических исследований до создания прогностической модели «погода-урожай» и заканчивая внедрением методик. В современных условиях при разработке методов прогноза урожайности использовались:

- новые ряды урожайности сельскохозяйственных культур в весе после доработки;

- единая методическая основа для оценки условий формирования урожая различных сельскохозяйственных культур и составления прогнозов урожайности для всех сельско-хозяйственных культур;

- универсальный объем исходной оперативной информации, обеспеченный системой наблюдений Росгидромета;

- возможность поэтапного прогнозирования;

- единые сроки оценок условий вегетации и формирования урожая сельско-хозяйственных культур и составления прогнозов урожайности по сельско-хозяйственной культуре;

- единая технология, включающую оценку условий вегетации и прогнозов урожайности сельскохозяйственных культур.

Ключевым моментом при разработке новых методов прогнозов является создание базовой длиннопериодной модели продукционного процесса растений. В основу базовой модели продуктивности посевов сельскохозяйственных культур, предназначенной для целей агрометеорологического прогнозирования, положена модель «погода-урожай».

Размещено на Allbest.ru