§ 3.3. Графическое изображение

Весьма важно, чтобы баланс, отражающий структу­ру процесса, подавался в форме наглядной и доходчиво». Та­кой формой является графическая, позволяющая сразу охва­тить взглядом, сопоставить и взвесить значение всех действу-

ющих факторов. Поэтому обычный числовой баланс, выписан­ный в два столбика, желательно дополнять изображением, диа­граммой баланса.

Графические изображения балансов применяются давно, но сфера их применения была узка и метод построения примити­вен. Так, для изображения теплового баланса применялись диаграммы стрелок (рис. 23) ¹. Здесь мощность потока энергии передается длиной стрелки. Чтобы выяснить, каково балансовое сальдо, надо сложить отрицательные стрелки для каждого пункта и сравнить сумму с положительной стрелкой. Масштаб дан только на оси ординат. Направление стрелок не соответствует направлению потоков энергии.

Другой вариант диаграммы стрелок показан на рис. 24. Он изображает радиационный баланс системы земля — атмосфера. Здесь некоторые стрелки изогнуты, по друг с другом не связа­ны, и где и как происходит передача энергии, не поясняется. Потоки, трансформирующиеся п атмосфере, показаны такими же стрелками, как и проходящие. Если верхний ряд изобра­жает космическое пространство, то значение плюсов и минусов в нем трудно объяснимо, оно обратное, чем у литосферы.

Изучение взаимосвязей начинается с составления уравне­ния балансов в алгебраической форме, т. с. с регистрации уча­ствующих в игре факторов, как они вначале представляются

исследователю. Диаграм­ма стрелок, иллюстриру­ющая это уравнение, яв­ляется как бы програм­мой работ для исследова­теля. Она рисует схему взаимоотношений рас­сматриваемой системы с внешним миром и напо­минает, какие величины надо определить количе­ственно. Но в качестве окончательного продукта она решительно не годит­ся. Для этой цели больше подходит диаграмма^ ст^й ил^

диаграмму Альта с диа­граммой, приводимой в учебнике Н. П. Неклюко- вой (1967) (рис. 25). Здесь ширина каждой струи пропорциональна мощности потоков (хотя на чертеже это не строго выдержано). Все контуры в пределах земли и атмосферы замыкаются. Тепловые (исходящие) потоки даны иными условными знаками, чем радиационные.

К такой и большей наглядности следует стремиться не толь­ко в учебниках, но и в научных работах. В качестве примера можно привести рис. 26 (Арманд Д. Л., 1968), на котором ши­рина струи радиационного и теплового баланса леса строго пропорциональна энергопотокам (хотя па рисунке их величины и не надписаны). Разного рода потоки обозначаются разными знаками, например, потери па испарение — дрожаіцими ли­ниями, турбулентный обмен растений с почвой и атмосферой — завивающимися. Преобразование радиационной энергии в хи­мическую (фотосинтез) изображено в виде струйки, условно кон­чающейся листиком. Бледное изображение пейзажных элемен­тов создает фон, на котором протекают балансируемые про­цессы. Диаграмма потоков удобна также для показа несколь­ких взаимосвязанных систем.

Водный баланс можно изображать точно тяк же, на про­филе леса, склона, озера и т. д. Но если речь идет о значи­тельной территории, где играет роль пространственное распо­ложение мест поступления и расхода воды, предпочтительней наносить баланс на карту (рис. 27). Правда, место испарения и выпадения осадков при этом приходится показывать условно. Удобно для этого принять обозначения, применяемые в элект­ротехнике. Кружок с точкой (острие стрелки, приходящей из третьего измерения) обозначает приход, кружок с крестиком (оперение уходящей стрелки) —расход. Если баланс значимый, то соответствующее сальдо дается в двойном кружке со зна­ком + или —. На потоках надо проставить цифры в кубиче­ских километрах.

Карты струй или потоков широко применяются в экономи­ческой географии для изображения миграции населения, пере­возки грузов и т. д.

Очень хорошо изображена диаграмма баланса углерода (рис. 28) в книге П. Дювиньо и М. Танга (1968). В ией до­стигнута значительная наглядность. Даются многие сопряжен­ные естественные и технологические системы. Правда, масштаб

стрелок выдержан лишь прибли­зительно, но это объясняется не­разработанностью вопроса.

Другого типа диаграмма ба­ланса углерода уже в ограничен­ном ландшафте (рис. 29) дана в статье Б. Болина (1972). На этой диаграмме соотношения струй строго выдержаны за исключени­ем объема «С0₂ в атмосфере», ко­торый представляется бесконеч­но большим. Правильнее было бы us этом месте разорвать цепь

струй. ■

Иногда толщину струй дают в логарифмическом масштабе. Это позволяет на одной диаграмме показать и очень малые и очень мощные, превосходящие их в ты­сячи раз, потоки.

Возможны дальнейшие усо­вершенствования балансовых диа- Ряс. 27. ъодііый баланс Каспий- грамм: совмещение нескольких ского моря балансов, например энергетиче­

ского, водного и биомассы, па одной диаграмме, інаінесение струй, проходящих в разных плоскостях, на блок-диаграмму и т. д.

Когда необходимо проследить за изменением баланса н функции какой-либо независимой переменной, применяются другие принципы изображения диаграмм. Так, баланс радиа­ционной энергии можно рассматривать в функции длины све­товых волн, или в функции географической широты, изобразив его изменения вдоль меридиана, или, наконец, в функции вре­мени, показав на чертеже его годовой ход. Проследить ход баланса в функции независимой переменной это значит про­следить изменения всех его статей при различных значениях переменной, а также все зямчения сальдо. Это достигается с помощью различного рода изоплет, как это сделано на рис. 28.

Показать баланс при значениях аргумента, соответствую­щих точкам пли моментам наблюдений, можно при помощи гн-

• стограммы (рис. 30, Л). Гистограмма строится в две стороны

от оси абсцисс, статьи прихода вверх, расхода — вниз. Жела­тельно давать столбики разного значения различной штрихов­кой. На рисунке все процессы обратимы, поэтому статьи при­хода и расхода попарно заштрихованы одинаково, по в других случаях обратимости может и не быть.

Однако указанная форма гистограммы имеет недостатки: трудно проследить за ходом одной статьи из-за перемежающе­гося частокола других, не видно балансовое сальдо. Поэтому предпочтительнее форма, показанная на рис. 30, Б. Здесь стол­бики наращиваются друг на друга и соединяются пунктирны­ми линиями, а сальдо показывается рядом.

Можно еще более усовершенствовать диаграмму балансов, если взять более густую сеть наблюдений. Тогда их можно ин- ! терполировать, не боясь изобразить процесс в сильно искажен­

ном виде (рис. 30, В). Столбики заменяются вертикальными

линиями, на которых, также путем наращивания, откладыва­ются значения соответствующих факторов. Потом точки соеди­няются непрерывными ломаными линиями. Кривая сальдо, обо­значаемая жирной линией, строится как алгебраическая сумма ординат. Площади, покрытые разными штриховками, пропор­циональны количествам тепла, прошедшим в течение года по соответствующим каналам. Площади между осью абсиисс и кривой сальдо пропорциональны накоплению или уменьшению тепла в почве и растительности за соответствующие периоды. Если площади, лежащие выше и ниже оси абсцисс, равны, то это значит, что наблюдаемый участок термически стационарен, в противном случае он в тепловом отношении динамичен. На рис. 30, В положительные суммы перевешивают — почва в кон­це года уходит более нагретой, чем была в начале года. Наи­более наглядно видны изменения статьи, непосредственно при­легающей к оси абсцисс, поэтому следует начинать с фактора, имеющего в балансе наибольшее значение.

Для показа балансов могут также применяться круговые диаграммы и при этом приблизительно с теми же целями, о которых говорилось в предыдущей главе. Если главной целью является выяснение структуры баланса, то желательно вы-

HQnfcM.cymhü

250\-

!50 - * /00 -

NiYA

Щ

ti

5 50 ■

<£ too -

150 -

Зима Весив Пета Осень

( и т w ѵ ѵі vii vm ix x xi xn

Рис. 30. Гистограмма теплового баланса подстилающей поверхности и ее

модификации.

Л — гистограмма с отдельными столбиками, Б — то же с наращенными столбиками, В — то же со сплошной штриховкой. 1 — обмеи тепла с атмосферой путем излучения, 2 — турбулентный обмен, 3 — обмен тепла с более глубокими слоями грунта, 4 — скрытая теплота испарения и конденсации, 5 — сальдо

черчивать две диаграммы: для приходной и для расходной ча­сти. Если надо показать динамику процесса — лучше все статьи дать на одном круге, проводя между приходом и рас­ходом жирную черту. Тогда значимое сальдо будет сразу видно.