1) Сокращение затрат на изыскания при проектировании (за ис­ключением затрат на организацию метеорологических станций, наблюдений и специальной обработки данных);

Рис. 18.1. Схема исследований по строительной

, строительство

климатических воздействий

Рабо­		Меха­
чие		низмы
Производство
работ
откры­
тый		карье­
воздух		ры

	Воз­
	душные
	линии

Высот­ные соору­жения

Здания

Строи­тель­ные мате­риалы

Изде­лия техни­ки

Атмосферная коррозия

Метеорологические нагрузк

иТем­пера­тура возду­ха

Влаж­ность

ветро­вые

темпе­ратур­ные

снего­вые

голо­ледные

Загряз­нение атмо­сферы

Сол­нечная радиа­ция

стати­ческие

норма­тивные

динами­ческие

Атмосфер­ные явления

вертикаль­ный про­филь

гололедно- ветровые

Примеси в атмосфер

е

климатологии. По М. В. Завариной.

2. сокращение затрат на строительство различных народнохо­зяйственных объектов — снижение стоимости строительства;

3. сокращение эксплуатационных затрат, которое образуется за счет экономии трудовых ресурсов, времени, а также экономии топ­лива, электроэнергии и расходных материалов;

4. получение дополнительной продукции в различных отраслях народного хозяйства (электроэнергии, урожая, морепродуктов, по­лезных ископаемых и др.);

5. предотвращение убытков от неблагоприятных метеорологиче­ских условий за счет предупреждений об ОЯ и НГЯ.

Фактический экономический эффект определяется совместно с потребителем после внедрения данного вида метеорологической информации в производство.

Экономический эффект, отнесенный к суммарным предпроиз- водственным затратам 3„„, показывает экономическую эффектив­ность использования климатической информации

Р = (18.21)

пп

На практике иногда приходится иметь дело с увеличением ка­питальных затрат в новом варианте, что должно сопровождаться снижением себестоимости. Иначе, проявляются неравенства К₂ > К₁ и С₂ < С] согласно прежнему (С_и KJ и новому (С₂, К₂) вариантам. Возможно иное соотношение величин Cj и С₂, К_х и К_г. Характерная ситуация приведена ниже.

Использование при проектировании ЛЭП неуточненных данных о толщине стенки гололеда позволяет получить приведенные затра­ты

П₁ = С₁+Е_кК_1> (18.22)

где Сл — текущие затраты на содержание электросети, включая по­тери потребителя-смежника, связанные с недодачей ему электро­энергии при поломке опор; — капитальные затраты на восста­новление разрушенных опор, которые спроектированы на базе не­уточненных сведений о толщине отложения гололеда.

Согласно уточненным данным, отражающим более интенсивные гололедно-ветровые нагрузки, необходимы дополнительные капи­тальные затраты на повышение долговечности ЛЭП. В этом случае приведенные затраты записываются в виде

П₂=С₂+Е„К₂, (18.23)

где С₂ — издержки (потери) в новом варианте, К₂ — дополнитель­ные затраты на уменьшение пролетов между опорами.

Экономический эффект использования уточненных норматив­ных характеристик для определения дополнительных затрат на со­держание объектов определяется по формуле

Э_доп = Р{n[E_h(К, - К₂) + С_а]- Е„3_ПП}, (18.24)

где С_а — эксплуатационные издержки, возможные в период аварий и перерывов в работе народнохозяйственных объектов; N — число объектов.

Оценки, выполненные М. В. Завариной, показывают, что эко­номический эффект использования климатической информации в данной области строительства в 1980-е годы достигал десятков миллионов рублей.

Модификации формулы (18.24) применяются и в других облас­тях хозяйственной практики⁴² в зависимости от специфики исполь­зования климатической информации.

Коэффициент эффективности затрат Е и срок окупаемости Т определяются соответственно по формулам:

Е= ^Cl~°⁴³ , (18.25)

К₂-К_х

и

Т = —. (18.26)

Е

Для отраслей народного хозяйства в СССР, да и в России сейчас, использовался нормативный срок окупаемости Т„, определяемый из нормативных условий Е_и, т. е. Т_и = 1 /Е_и.

18.2. Климатическая информация в сельскохозяйственном производстве

Все производственные и биометеорологические процессы в сель­ском хозяйстве испытывают постоянное влияние не только текущих метеорологических и гидрологических условий, но и климата. Сель­скохозяйственная метеорология включает и агроклиматологию.

Агроклиматические исследования (И. А. Гольцберг, Ф. Ф. Да- витая, А. И. Руденко, С. А. Сапожникова, Н. Н. Яковлев и др.) охватывают широкий круг проблем сельскохозяйственной метеоро­логии. Это исследования микроклимата, районирование отдельных культур и их влагооборота, исследование климатических особенно­стей таких явлений, как засуха, заморозки и многое другое.

Все отрасли агропромышленного комплекса (совхозы, колхозы, сельскохозяйственные производственные объединения и др.) полу­чают необходимую агрометеорологическую и агроклиматическую информацию, а также агрометеорологические оценки, прогнозы и рекомендации.

Использование агроклиматической информации в конечном счете направлено на решение главной задачи — повышение про­дуктивности сельскохозяйственных культур. Рассмотрим наиболее общую модель решения этой задачи.

Основными факторами биологической продуктивности являют­ся тепло, свет, влага, почвенное плодородие, интенсивность земле­делия и биологические особенности культур.

Природой определена энергетическая основа земледелия — сол­нечная радиация. Ресурсной базой выступает суммарная солнечная радиация.

Для живых организмов наибольшее значение имеет так назы­ваемая физиологическая часть спектра солнечной радиации. Ви­димая — собственно физиологическая — часть спектра с 0,39 < А. < < 0,76 мкм создает естественную освещенность. Для формирования продуктивной массы растения используют не весь физиологический спектр радиации, а только его часть — фотосинтетически актив­ную часть радиации (ФАР) в интервале длин волн⁴⁴ 0,38-4),71 мкм.

В течение вегетационного периода (при температуре воздуха выше 10 °С) приход ФАР составляет: в тундре 10^15 ккал/см⁴⁵, в лесостепи и степи 35н-45, в субтропиках 75-н85.

Возделывание сельскохозяйственной культуры в данной клима­тической зоне будет экономически оправдано, если ее биологиче­ская продуктивность обеспечивается таким важным климатиче­ским показателем, как ФАР.

Кроме того, сведения о ФАР используются при проведении та­ких агротехнических мероприятий, как:

— выбор оптимальных сроков посева сельскохозяйственных культур;

• повышение эффективности поливов и применения минераль­ных удобрений;

• расчет дополнительного освещения в теплицах.

Важнейшие процессы жизнедеятельности растений осуществ­ляются при определенном температурном режиме. Одной из основ­ных характеристик температурного режима является средняя тем­пература за месяц (по отдельным районам, пунктам) и ее среднее квадратическое отклонение. Выделяют средние даты весеннего и осеннего перехода температуры воздуха через 0, 5, 10 и 15 °С, а так­же продолжительность периода между этими датами.

Переход среднесуточной температуры через 0 °С отделяет теп­лую часть года от холодной. Граница в 5 °С указывает на начало и конец вегетации большинства сельскохозяйственных культур. Ак­тивная вегетация растений отмечается в период между весенними и осенними переходами температуры через 10 °С. Одним из основных показателей агроклиматических ресурсов является теплообеспе- ченностъ вегетационного периода, определяемая суммой активных температур (выше 10 °С) (по Д. И. Шашко, 1967). На основании ак­тивных температур разработана классификация климата по тепло- обеспеченности растений.

Биологически теплая часть лета приходится на период времени с температурой 15 °С и выше. Для каждой сельскохозяйственной культуры, отдельных фаз ее развития, устанавливается биологиче­ский температурный минимум. Активная температура всегда выше биологического минимума. Вместе с тем выделяют эффек­тивную температуру, которая определяется как активная темпера­тура, уменьшенная на величину биологического минимума.

Термические ресурсы территории ограничиваются периодом вре­мени между поздними весенними и ранними осенними заморозками.

Тепловые условия среды охватывают все стороны жизнедея­тельности растений.

Температура, при которой фотосинтез⁴⁶ достигает 90 % своего максимального значения, является оптимальной для фотосинтеза. Однако фотосинтез возможен и при более низкой температуре. Оп­тимальные условия биологического развития растений находятся между биологическим минимумом и биологическим максимумом.

Для некоторых видов сельскохозяйственных культур тепловые ресурсы приведены в табл. 18.1.Тепловые ресурсы, необходимые для выращивания некоторых видов сельскохозяйственных культур в условиях умеренных широт

Сельскохозяй­ственная культура	Сумма темпе­ратур воздуха за вегетацион­ный период,°С	Оптимальная температура, °С		Угнетающая или повреж­дающая растения темпе­ратура, °С
		почвы для по­явления всходов	воздуха для роста растений	при всходах	после всхо­дов до со­зревания
Яровая пшеница	1700—1900	20—25	20—25	0...-2	35
Рис	2000—4000	20—34	25—30	0...-1.5	40
Кукуруза	1500—3200	21—23	20—30	-2...-6	32
Хлопок	2700—4500	20-30	25—30	2...-1	35
Огурец	1700—2000	26—30	25—28	0...-1	35
Дыня, арбуз	1800—3600	25—35	25—30	5...-1	45

Приведенные характеристики фотосинтеза показывают, что этот биологический процесс определяется прежде всего солнечной радиацией и температурой воздуха (рис. 18.2).

Рис. 18.2. Связь продуктивности фотосинтеза растений с температурой воздуха и солнечной радиацией (кал/(см²мин)).

Для холодной части года устанавливается морозостойкость сельскохозяйственных культур, которая характеризуется критиче­ской температурой вымерзания, вызывающей, например, гибель 50 % озимых посевов.

Перезимовка озимых протекает нормально при температуре почвы от -5 до -15 °С. Влияние температуры почвы и высоты снежного покрова приведено в табл. 18.2.

Вторым важным метеорологическим фактором жизни растений является влага. Одним из показателей влагообеспеченности прини­мается коэффициент увлажнения (по Д. И. Шашко)

п

КУ = ^—, (18.27)

14

i=l

п т

где^^. — сумма осадков (мм) за выбранный период; — сумма

i=i 1=1

средних суточных значений дефицита влажности.

Предложены и другие показатели атмосферного увлажнения: ГТК (по Г. Т. Селянинову), радиационный индекс сухости (по М. И. Буды- ко), индекс сухости (по Де-Мартонну), отношение количества осад­ков к сумме температур за период вегетации (t > 10 °С) (по С. А. Са- пожниковой).

Особое значение имеет влагообеспеченность почвы. В качестве показателя влагообеспеченности почвы принимается отношение средних многолетних запасов продуктивной влаги (мм) в слое 0— 100 см за основной период вегетации к оптимальным запасам вла­ги, соответствующим 85% наименьшей влагоемкости почвы. Мак­симальное количество влаги, которое способна удержать в себе поч­ва в полевых условиях, называется ее влагоемкостью (мм).

Таблица 18.2 Влияние температуры почвы и снежного покрова на перезимовку озимой ржи на Алтае. По А. М. Шульгипу Высота снежного покрова, см	Абсолютный минимум температу­ры почвы на глубине 3 см, "С	Гибель растений, %
0	-32,0	100
5	-26,0	40
20	-20,8	14
50	-8,0	0

Продуктивная влага (мм) — это ее запасы, измеряемые в данное время по 10-сантиметровым слоям. За счет продуктивной влаги осуществляется накопление растительной массы.

Комплексным показателем, учитывающим совместное влияние тепло- и влагообеспеченности, согласно Д. И. Шашко, является биоклиматический потенциал

X ^ак,i 1=1

(18.28)

ВКП = К

ft* ок,

i

где K_p — коэффициент роста по годовому показателю атмосферного

п

увлажнения; XX_{K j} — сумма средних суточных температур воздуха i=l

л „

за период активной вегетации; Xf_aKij — базисная сумма средних

i=i

суточных температур воздуха за период активной вегетации.

В качестве базисной суммы может быть принято значение 3100 °С для умеренного пояса в условиях оптимального роста.

Для расчета коэффициента роста К_р может быть использована графическая зависимость, представленная на рис. 18.3.

Таким образом, видно, что агрометеорологические ресурсы — это широкий спектр климатических условий: от отдельных клима­тических значений метеорологических величин до их комплексных показателей, используемых в сельскохозяйственном производстве.

1,00

0,1 0,2 0,3 0,4 КУ

Наиболее значительными являются суммы активных темпера­тур, продолжительность физиологически активной части суток, пороговые условия влагосодержания. На этом основании разраба-

Рис. 18.3. Зависимость коэффициента роста К_р от коэффициента атмосферного увлажнения КУ

.

тываются комплексные климатические карты и выполняется аг­роклиматическое районирование отдельных сельскохозяйственных культур. Тем самым выделяются характерные для региона черты климата, выраженные через комплексные климатические характе­ристики. Во второй половине XX в. в нашей стране было выполнено большое число исследований по агроклиматическому районирова­нию (Г. Т. Селянинов, П. И. Колосков, Д. И. Шашко, А. М. Шуль­гин, С. А. Сапожникова, Ф. Ф. Давитая и др.) как по зерновым культурам, так и по отдельным видам сельскохозяйственных куль­тур, таких как сахарная свекла, кукуруза, виноград.

Итак, солнечная радиация, тепло и влага — основные метеоро­логические характеристики, определяющие биологическую про­дуктивность растений. Оптимальное размещение сельскохозяйст­венных культур обеспечивает более высокую урожайность, снижает потери в сельскохозяйственном производстве. Это одно из важных направлений исследований в области экономической метеорологии.