
книги из ГПНТБ / Снежные лавины (прогноз и защита) [сб. ст
.].pdfзависимость величины прироста годичных колец деревьев от тем пературы и осадков одновременно. Предлагаемая модель основана на утверждении о том, что деревья растут наиболее быстро в оп тимальных для них климатических условиях. Б рассматриваемом случае под оптимальными условиями подразумевается некоторый
интервал температур (. t |
( , t 2 |
) , |
причем |
t ( |
^ t 0 |
|
и некоторый интервал осадков |
( |
jc , jo ) , причем |
|
|||
Соответственно |
t Q и р |
равны тем среднеиюньским |
показателям |
|||
температуры и осадков, |
которые |
ограничивают снизу |
оптимальные |
|||
диапазоны этих |
климатических характеристик. Будем считать, |
что в указанных интервалах температур и осадков модель линей
на, т .е . прирост |
годичных колец деревьев прямо пропорционален |
и температуре, и |
количеству осадков. Рассмотрим три возмож |
ных случая указанных климатических параметров и запишем форму лы, выражающие зависимость скорости прироста годичных колец
деревьев |
от |
этих |
параметров. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
I . |
t |
> |
t Q |
; |
|
jo |
> р о |
Скорость |
прироста колец обозна |
|||||
чим через |
|
|
|
. Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
i i = [ a ( t - t 0) + 6 ( p - p o ) + А о + B0] A c (a . - \ ) i ; |
|||||||||||||
Здесь |
a , Ь , А |
, |
В 0 |
- |
con st |
, |
численные значения |
|||||||
которых определялись |
|
по |
фактическим данным, |
взятым из статьи |
||||||||||
Розовика и д р .Ц Э Т и , |
и оказались |
следующими: a = 0,1; |
|
|||||||||||
Ь =0,06; |
AQ= 1 ,о ; |
BQ =0,1 (рис. |
1 |
Некоторые сложности |
||||||||||
возникли при подборе |
|
констант |
t 0 и р 0 |
|
. В |
статье |
Попов В.П. |
|||||||
/Повышение урожайности садов и ликвидация |
периодичности,хОЗУ/ |
|||||||||||||
говорится, что интервал оптимальных температур для роста де |
||||||||||||||
ревьев 8-10 |
.Для |
условии севера |
таежной |
зоны в нашем случае |
||||||||||
.наилучшие результаты |
|
получаются при температуре, равной П °С .- |
||||||||||||
Значения |
р о |
подбиралось эмпирически, |
для расчетов |
использо |
||||||||||
валась величина |
|
|
.равная 50 мм, что несколько меньше |
|||||||||||
средней |
нормы июньских осадков |
(см . рис. |
|
) . Представляется, |
||||||||||
что числовые |
значения |
t |
о и |
р о |
|
зависят |
не |
только от вида |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
о |
1 о |
|
|
|
|
|
|
дерева, по и от природных условии района его произрастания; |
||||||||||||||
определение |
видовых |
и региональных |
значений |
t о и jOo |
представ |
ляет особую задачу, заслуживающую самостоятельного рассмотре
ния. |
a |
|
|
|
Произведение Д С ( Л ..- |
) |
учитывает все про |
чие, |
кроме температуры и увлажненности, |
условия спады произ- |
100
раотания дерева. Ввиду отсутствия каких-либо количественных данных здеоь и в дальнейшем это произведение принималось равным единице.
о ; Р >ро ;
(2)
,п о - ,этот
член становится равным нулю. Выражение (2J показывает, что при температуре нике оптимальной нараотание годичных колец хотя и существует, однако замедляется по сравнению с рассмот ренным случаем I .
3 . jO < р о. t -любое;
■ $ = |
<з) |
В выражении (3 ), результаты расчетов по |
которому наиоолее |
тесно совпадают с фактическими данными, выпадает член & ( Р - р0 это означает, что при уменьшении количества июньских осадков ниже критической величины р Q прирост колец ослаоляется не зависимо от температурных условий. Таким образом, выясняется, что для нарастания годичных колец елей и сосен в Хибинах параметр увлажненности более важен, чем температуры.
Кривая величины прироста годичных колец, полученная пу тем расчетов по формулам ( I ) , (2 ) , (3) с использованием фак тических данных о температуре и осадках, изображена на рис.2а, рис.2б рядом с фактической кривой. Как видно, расчетная кривая очень близка к фактической.Эти кривые не совпадают, хотя и остаются подобными, лишь в интервале I9I0 -I925 г г . Возможными причинами несовпадения могут быть:
1) некоторое различие в ходе климатических показателей в Архангельске и Хибинах; в первую очередь, ю г различаться ход величин осадков ( в статье Возовика и д р .,1971, показано,
что ход среднеиюньских температур в Архангельске и Кировске подобен, а ход величин осадков несколько различен);
2)влияние неучтенных факторов среды на величину при
роста , что могло фыть выражено через отличное от единицы
значение члена |
для интервала I9I0 -I925 г г . |
101
■**-1159
г
РисЛ . Среднеиюяьские температуры (а ) и суммы осадков июня (б ) по сг.Архангельск.
Рис.2. Темп прироста ширины древесных колец:
а) (|акгическая кривая, б) кривая, полученная в резуль тате расчетов по формулам ( I ) , (2 ) , (3 ) .
102
Однако независимо от указанного несовпадения фактической и расчетной кривых полученные результаты свидетельствуют, что величина прироста годичных колец елей и сосен в Хибинах опре деляется как температурой, так и увлажнением, причем оба этих фактора действуют совместно и непосредственно, без какого-ли бо сдвига во времени.Далее , полученные результаты свидетель ствуют о том, что использованный метод оказывается более объек тивным, чем обычно применяемый метод визуального сопоставления кривых хода климатических показателей с кривыми величины при роста годичных колец.
Очевидно, что изложенный метод позволяет получать любую из трех величин (.прироста, температуры,осадков) по известным двум другим величинам, что может оказаться полезным при реше нии различных научных задач, в том числе связанных с изучением развития во времени снежных лавин и других стихийно-разруши тельных процессов в горах.
Здесь описано первое применение изложенного метода. В
дальнейшем он может быть усовершенствован в направлении более строгого подбора численных значений величин, входящих в рас
четные формулы: значения |
t и р |
следует |
определить по |
экологическим сведениям, |
величины прироста а |
следует сопо |
ставлять с климатическими показателями, полученными в той же географической точке. Заслуживает также доработки вопрос о том,
какой именно интервал лета является определяющим для величины
годового прироста |
годичных колец деревьев. |
|
|
|
|
Литература |
|
В о з о в и к |
Ю. |
И. , Л у к ь я н о в а Л. |
М. , М я г к о в |
С. М. Вариации прироста годичных колец |
деревьев в |
Хибинах и их связь с климатом. Сб. "Фитоиндикационные методы в гляциологии". Изд-во МГУ, 1971, ротапринт.
Повышение урожайнооти садов и ликвидация периодичности пло доношения. Сборник статей. Москва,1937.
103
Ю.Ф. Книжников, Е. С .Трошкина
ОПЫТЫ ПО СТЕРЕОФОТОГРАММЕТРИЧЕСДОЙ МАКРОСЪЕМКЕ КРИСТАЛЛОВ
СНЕГА
Структура снега под влиянием внешних условий изменя
ется довольно быотро, поэтому остро вотает |
вопрос |
о разработ |
ке точных методов,отвечающих требованиям |
количественных оце |
|
нок процесса его метаморфизма. Фотодокументация и |
количест |
венные характеристики структуры снега позволяют перейти от об щей классификации к объективной фиксации его состояния и оцределению миграции вещества внутри снежной толщи.
В гляциологической литературе цри описаниях стратшрафии снежной толщи опубликованы фотографии отдельных кристаллов
снега, но, к оожалению, по ним нельзя |
цроизводить |
объемных |
измерений. По нашему мнению, весьма перспективно |
применение |
|
стереофотограмметрического метода для |
количественных исследо |
ваний структуры снега.Проведенные нами опыты носили поисковый характер, поскольку эти работы ставились впервые. Поэтому цриш-
лось начать с разработки методики, подбора фотоматериалов,ап паратуры для съемки и обработки снимков и т.д.Были испытаны раз личные типы пленок, подобраны соответствующие условия освещен ности и проявления с целью получения высококачественных с т е -- реоскопических сндмков кристаллов льда и снега.
Задачу изучения геометрии кристалла льда стереофотограмметрическим методом целесообразно разделить на две части -
фотографическую и собственно стереофотограмметрическую. Фотогра фическая заключается в получении высококачественного фотографи ческого изображения кристаллов льда, пригодного для стереоско пических наблюдений и измерений, собственно стереофотограм-
метрическая (измерительная; - в определении количественных характеристик путем измерения модели вриоталла о помощью ст е -
реофотограмметричеоких цриборов.
104

Для решения стереофотограмметрической части задачи можно предложить несколько технологических схем.
Опыты проводились в холодной лаборатории снега и льда,
а также на опытной площадке, расположенной на Ленинских го рах. В течение зимнего сезона 1968/69гг. из снежной толщи брались образцы и производилась микросъемка. Мы пользова лись методикой, при которой применяется простейшая съе мочная и обрабатывающая аппаратура. (Рис. I ) .
Общая схема решения задачи
Примененная методика изучения роста кристалла льда стереофотограмметрически состоит в следующем.Кристалл (или
несколько ) |
льда помещается в специальную кювету.Периоди |
ческая съемка |
осуществляется малоформатным фотоаппаратом |
типа "Зенит" с переходными кольцами, с увеличением в несколь ко раз. .-шпарат крепится на стойке от микроскопа. Для полу чения стереопары кювета с кристаллом перемещается црепаратоьодителем на величину базиса съемки. В перерыве между съемка ми кювета с кристаллом находится в толще снега.Стереофотограмметрическая обработка заключается в измерении разности гори зонтальных параллаксов по фиксированным прямым, перпендикуляр ным оси 11 снимка.Затем вычисляют данные для построения профи лей кристалла льда. По различиям идентичных прогоилей,получен ных по разновременным стереопарам, судят об изменениях раз меров и формы кристалла. Таким образом, с фотограмметриче ской точки зрения задача сводится к определению превышений между' отдельными точками кристалла.
Рабочая Формула способа. Для определения превышении между двумя точками кристалла воспользуемся известной в аэро
съемке |
зависимостью |
|
|
|
К * Д р |
7 |
Ц ) |
L |
- искомое превышение; |
J & |
p j - р 2 |
где д |
д р равно |
- соответствующая |
превышению разность горизонтальных параллак |
|||
сов , |
Н( и Н |
высоты фотографирования |
относительно |
1-й |
и й-й |
точек, В |
-базис фотографирования, |
| -фокусное |
рас |
стояние фотоаппарата. Эта зависимость может быть получена из рис о й.
как видно из формулы ( I ) , длн вычисления искомого пре вышении кроме разности горизонтальных параллаксов необходимо
106
Р ис.2. а) Схема получения левого и правого снимков стереопары кристалла.
б) Совмещенные снимки стереопары (к рабочей формуле)
107
знать также величины Н( , , Б и £ .Непосредствен ное определение этих величин достаточно сложно .поэтому мы воспользуемся косвенным путем.
Представим раоочую формулу для текущей точки I в виде
|
|
|
К . - АР. |
С. |
( 2 ) |
|
|
|
|
I |
г i |
L |
|
где |
С _ М |
1 |
с Ы _ |
. |
|
|
|
1 |
Ч * |
|
С • Сфотографируем одновре |
||
Для определения |
коэффициента |
|||||
менно |
с кристаллом" льда предмет известной высоты К |
.Тог |
да , измерив соответствующую разность горизонтальных параллак
сов А р 0 .определим коэфрицшэнт t П |
Поскольку |
к .£ |
|
о |
* р 0 |
|
н.. . |
, то коэффи |
||
|
--------------------------------значительно меньше |
||||||||
циент будем считать |
постоянным для различных точек отереопары, |
||||||||
т .е . можно принять |
|
CQ |
|
|
|
|
|
||
Достижимая точность результатов измерений. |
Из формулы |
||||||||
(,&,) следует, что ошибка в определении превышения зависит |
от |
||||||||
точности определения разности горизонтальных параллаксов |
д р ^ |
||||||||
и коэффициента |
Л |
, т .е . |
|
|
|
|
|
||
т ,2 = С , 2п ;2+ д р . 2 т 2 |
|
|
|
||||||
но |
I |
А р 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
с % др |
m д р |
с |
|
|
|
|
||
поэтому |
|
г 0 |
|
|
|
|
|
|
|
» с |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
— V m |
|
|
||||
. m _ + д |
|
|
|
||||||
Или, положив для упрощения |
|
|
л р Чо |
4Pt |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
Др£5?Дро |
И |
m |
s |
m |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
APl |
ЛР, |
|
|
получим приближенную формулу для предвычисления ошибок |
|
||||||||
определения превышении |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
" Ч 4 |
* |
^ |
C t m APi |
* |
|
|
|
|
Предположим, что с |
учетом ошибок визирования и иска |
|
жении мы можем определить разность горизонтальных параллак
сов с точностью m |
др. |
= + 0,02 мм. |
|
- |
108
Тогда ожидаемая точность построения профилен кристалла льда для различных значений коэффициента С характеризуется следующими ошибками определения превышении.
мм |
0,03 |
0,06 |
0,14 |
0,^0 |
0 |
.28 |
С |
I |
2 |
5 |
7 |
10 |
|
Кал следует из данных , желательно иметь наименьшее значение
коэффициента С |
• Однако, учитывая характер поверхности |
крис |
|||
талла, вряд ли целесообразно |
выполнять измерения точнее |
0,1 мы, |
|||
т .е . коэффициент |
С |
может |
быть равен 5. |
|
|
|
|
Техника съемки |
|
|
|
'Фотопленка и освещение. |
При макросъемке возникают |
про |
|||
тиворечивые требования к чувствительности пленки, |
относитель |
||||
ному отверстию и глубине резкости.О самом деле,для |
обеспече |
ния необходимой глубины резкости следует уменьшать относитель ное отверстие объектива, но для этого требуется увеличить вы держку и чувствительность фотоматериала. Продолжительная выдерж ка (.несколько минут) нежелательна, так как во время экспозиции кристаллы льда могут изменить свою форму, высокочувствительные фотопленки также мало подходят для съемки, поскольку с увели чением чувствительности расто:т зернистость фотоизображения. Наиболее приемлемы - это импульсная лампа-вспышка и панхрома тическая негативная фотопленка типа "Микрат".
Для получения изображения кристаллов льда при диафрагме d. -16 отражатель лампы-вспышки лучше' поместить в нескольких сантиметрах от фотографируемого объекта. При этой диафрагме (номинальной; и увеличении I х , 5 глубина резко изображаемого пространства составляет 5-4 ыг.;, что вполне достаточно при съемке отдельных кристаллов.
Для получения качественных фотоснимков следует различать съемку а) отдельных кристаллов и б ; кристаллов в массе.
Стереосъемка отдельных кристаллов - наиболее простой слу
чай, поэтому получение |
качественных |
стереопар с помощью из |
||
ложенной выше методики |
не вызывает |
особых затруднений. Не |
||
сколько худшие, но приемлемые, |
стереопары получены для массы |
|||
"крупных" |
(л.-о мм) кристаллов» |
Неудовлетворительные резуль |
||
т а т дела |
- стереосъемка "мелких" |
кристаллов (0 ,5 - I мм}. |
109