Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Агрометеорология. Учебное пособие для обучающихся по агрономическим направлениям подготовки высшего образования
.pdf
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«БУРЯТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
ИМЕНИ В.Р. ФИЛИППОВА»
Т. В. Гребенщикова, Б. С. Цыдыпов
Агрометеорология
Допущено Методическим советом Бурятской ГСХА в качестве
учебного пособия для обучающихся по агрономическим
направлениям подготовки высшего образования
Улан-Удэ
2022
УДК 63:551.5
Г 79
«Бурятская государственная сельскохозяйственная академия
М.Н. Сордонова – кандидат сельскохозяйственных наук,
заместитель директора по научной работе и инновациям ФГБНУ
«Бурятский НИИСХ»;
О.М. Цыбикова – кандидат сельскохозяйственных наук,
доцент кафедры «Растениеводства, луговодства и плодоовощеводства» ФГБОУ ВО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Р. Филиппова».
Гребенщикова Т.В., Цыдыпов Б.С.
Г 79
Агрометеорология: учебное пособие для обучающихся по
агрономическим направлениям подготовки высшего образования/ Т.В. Гребенщикова, Б.С. Цыдыпов. – Улан-Удэ: ФГБОУ ВО
БГСХА, 2022. – 88 с.
Протокол методического совета ФГБОУ ВО
имени В.Р. Филиппова» № 7 от 09.03.2022г
Рецензенты:
Учебное пособие по агрометеорологии составлено для
семинарских (практическим) занятий по основным разделам программы. Предназначено для обучающихся по агрономическим
направлениям.
УДК 63:551.5
© Гребенщикова Т.В., Цыдыпов Б.С., 2022
© ФГБОУ ВО «Бурятская государственная
сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова», 2022
Оглавление
Введение..............................................................................................5
Раздел 1. Атмосферное давление..........................................................8
1.1. Понятие об атмосферном давлении. Барометрическое
нивелирование. Барическая ступень. Приведение атмосферного
давления к уровню моря.....................................................................8
1.2. Задачи...............................................................................................9
Раздел 2. Солнечная радиация...........................................................11
2.1. Прямая, рассеянная, суммарная, отраженная солнечная
радиация. Альбедо. Эффективное излучение. Радиационный баланс.
Фотосинтетически активная радиация (ФАР).................................11
2.2. Задачи............................................................................................11
Раздел 3. Температура воздуха и почвы...........................................14
3.1. Температура активная и эффективная. Суммы температур.
Амплитуда годовых колебаний. Вертикальный температурный
градиент. Приведение температуры к уровню моря.
Определение даты всходов зерновых культур..............................15
3.2. Задачи............................................................................................17
Раздел 4. Влажность воздуха.............................................................18
4.1. Основные показатели влажности воздуха.................................18
4.2. Задачи............................................................................................20
Раздел 5. Осадки..................................................................................21
5.1. Основные показатели осадков. Определение запасов воды в
снеге перед снеготаянием................................................................21
5.2. Задачи............................................................................................22
Раздел 6. Заморозки............................................................................23
6.1. Основные методы расчета заморозков...................................23
6.2. Задачи...........................................................................................24
Раздел 7. Засухи...................................................................................25
7.1. Критерии засух. Формулы расчета.............................................25
7.2. Задачи............................................................................................27
Раздел 8. Фенологический прогноз...................................................28
3
8.1. Прогноз ожидаемой даты восковой спелости зерновых культур.
Формулы расчета...............................................................................28
8.2. Задачи..........................................................................................................29
Задания для самостоятельной работы...........................................31
Тема 1. Земная атмосфера и биосфера..............................................31
Тема 2. Температурный режим воздуха, осадки, ветер,
метеорологические явления..............................................................35
Тема 3. Климат. Агрометеорологические наблюдения. Прогнозы и
обеспечение земледелия и растениеводства.................................41
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ...........................................................45
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1.......................................................45
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.......................................................55
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3.......................................................59
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4.......................................................66
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5.......................................................71
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6.......................................................75
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................87
4
Введение
Методическое пособие к семинарским (практическим) занятиям
по агрометеорологии составлено по основным разделам программы для обучающихся по агрономическим специальностям.
Решение задач, выполнение лабораторных работ, тестирование
способствуют лучшему усвоению и закреплению теоретических
знаний, позволяют подготовить студента к прохождению учебных
практик. Методическое пособие состоит из отдельных глав, в которых даются краткие теоретические пояснения тем, задачи для решения.
Методическое пособие рекомендуется использовать на лабораторных занятиях по дисциплине «Агрометеорология», а также при
самостоятельной работе.
Агрометеорологией называется наука, изучающая метеорологические, климатические, гидрологические и почвенные условия в
их взаимодействии с объектами и процессами сельскохозяйственного производства. Она сформировалась в конце ХIХ века как
прикладная отрасль метеорологии – науки о земной атмосфере и
физических процессах, происходящих в атмосфере. Родиной агрометеорологии явилась Россия, а ее основоположниками были крупные русские ученые А.И. Воейков и П.И. Броунов. Они разработали принципы и программы агрометеорологических наблюдений,
организовали первую в мире сеть агрометеорологических станций,
провели ряд важных агрометеорологических и агроклиматических
исследований. И только потом аналогичная сеть была организована
в других странах.
Объектами изучения агрометеорологии являются погода,
климат, водный и тепловой режим почвы, с/х культуры и процессы
сельскохозяйственного производства.
Погода – это физическое состояние атмосферы в данный момент времени в данном месте. Она характеризуется температурой,
влажностью, облачностью, скоростью и направлением ветра, атмосферным давлением, а также различными метеорологическими
явлениями.
Климат – это средний многолетний режим погоды на данной
территории. Для его характеристики используются средние многолетние данные о температуре, осадках, влажности воздуха и почвы,
5
повторяемости тех или иных явлений и т.д.
Метеорологические и гидрологические показатели, определяющие состояние и продуктивность сельскохозяйственных культур
называются агрометеорологическими факторами. Их сочетания
в определенный период времени называют агрометеорологическими условиями, а их многолетний режим – агроклиматическими
условиями.
Агрометеорология изучает погоду и климат применительно к
практическим и теоретическим задачам сельского хозяйства. К числу важнейших задач агрометеорологии относятся:
− исследование пространственно-временных закономерностей влияния погоды и климата на объекты и процессы сельскохозяйственного производства,
− разработка методов агрометеорологических прогнозов,
агрометеорологическое обоснование мероприятий, направленных
на защиту объектов сельского хозяйства от неблагоприятных явлений климата и погоды, вредителей и болезней,
− изучение проблемы мелиорации климата и микроклимата
полей с целью их возможного улучшения для сельскохозяйственного производства и т.д.
Агрометеорология как наука наиболее тесно связана с метеорологией, географией, гидрологией, почвоведением, растениеводством, физиологией и другими географическими, сельскохозяйственными и биологическими науками.
Значение агрометеорологических факторов
в сельскохозяйственном производстве
Среди агрометеорологических факторов выделяют основные и
второстепенные факторы жизни растений. К числу основных факторов относятся факторы, без которых растение не может жить, расти и развиваться.
Солнечная радиация обеспечивает растения энергией, которую
они используют в процессе фотосинтеза для создания органического вещества, влияет на химический состав и качество продукции.
Температура окружающей среды регулирует процессы роста и
развития растений, фотосинтеза, дыхания и транспирации. Однако
все эти процессы невозможны при отсутствии влаги и воздуха. Поэтому свет, тепло, влагу и воздух называют основными факторами
6
жизни растений.
Есть также факторы, не являющиеся необходимыми для жизни
растений, но оказывающие на них влияние. Это ветер, облачность,
дымовые газы, радиоактивность и т.д. – они называются второстепенными факторами.
В комплексе основные и второстепенные факторы составляют
среду обитания растений.
7
Раздел 1. Атмосферное давление
1.1 Понятие об атмосферном давлении. Барометрическое
нивелирование. Барическая ступень.
Приведение атмосферного давления к уровню моря
Атмосферное давление – это сила, с которой давит на единицу
земной поверхности столб воздуха, простирающийся от верхней
границы атмосферы до поверхности земли.
Рост атмосферного давления или его понижение свидетельствуют об изменении характера циркуляции атмосферы, о приближении
циклонов и антициклонов, атмосферных фронтов.
В международной системе единиц давление измеряется в паскалях (Па). Один паскаль – это давление силой в 1 ньютон (Н), при-
2
ходящееся на площадь в 1 м
(1 ПА = 1Нм2). Но в связи с тем, что
первые барометры были ртутными, применяются другие – традиционные единицы измерения – миллиметры ртутного столба: 1 Па
= 1 Н/м2; 1 гПа = 100 Па = 0,75 мм рт.ст.
Для перевода давления из миллиметров в гектопаскали исполь-
зуют соотношение: 1 мм рт.ст. = 1,333224 гПа = 1,33 гПа.
На синоптических картах давление, приведенное к уровню
моря, показывается в виде системы изобар. По данным давления и
температуры воздуха можно определить превышение одной точки
местности над другой с помощью барометра-анероида.
Небольшие (до 1000 м) превышения можно рассчитывать по барометрической формуле Бабине:
,
– разность высот этих двух уровней, или превышение од-
где
ного пункта над другим; давление воздуха соответственно на
нижнем и верхнем уров- нях; –измеренная температура
воздуха, соответственно, на нижнем и верхнем уровнях, °С, –
коэффициент объемного расширения воздуха, = 0,003661 / °С.
Вышеуказанную формулу барометрического нивелирования
можно использовать для построения топографических карт в сильнопересеченной местности, где геодезическое нивелирование применять затруднительно.
8
Для барометрического нивелирования можно применять баро-
метрическую ступень.
Барометрическая ступень – расстояние в метрах по вертикали,
при котором давление меняется на 1гПа. Барическая ступень
(м/гПа) вычисляется по упрощенной формуле Бабине:
,
где – соответственно температура и давление воздуха в той
же точке, для которой вычисляется барическая ступень ;
– коэффициент объемного расширения воздуха;
8000 – высота в метрах однородной атмосферы, плотность которой с высотой не меняется.
Барометрическая ступень ( ) зависит от плотности воздуха. С
увеличением высоты над уровнем моря она уменьшается.
Давление на уровне моря вычисляется по формуле:
,
где – давление на метеостанции, – поправка на приведение давления к уровню моря. Величину можно определить
по высоте станции над уровнем моря и по барической ступени
: . Тогда атмосферное давление на уровне моря
выразится формулой:
1.2 Задачи
1.2.1 На метеорологической станции, расположенной на некоторой высоте над уровнем моря, атмосферное давление составляло
744 мм, при температуре воздуха 10°С, на уровне моря в это время
наблюдалось 760 мм, при температуре воздуха 18°С. Определите
превышение одной станции над другой.
1.2.2 На метеорологической станции, расположенной на высоте
200 метров, отмечалось атмосферное давление 1025 гПа при температуре воздуха - 20°С. Определить давление на уровне моря.
1.2.3 На метеорологической станции, на высоте 150 м над уровнем моря наблюдалось атмосферное давление 740 мм, при темпера-
9
туре 5°С. Приведите давление к уровню моря.
1.2.4 На уровне моря атмосферное давление составило 1013 гПа,
при температуре 0°С. Определите величину барометрической ступени.
1.2.5 Определите высоту горы, если у подножия давление 1015
гПа, температура воздуха 24°С, на вершине горы давление составило 978 гПа, температура 17°С.
1.2.6 На метеорологической станции, расположенной на некоторой высоте над уровнем моря, атмосферное давление составляло
752 мм, при температуре воздуха 10°С, на уровне моря давление
753,5 мм, при температуре воздуха 10,5°С. Определить превышение между двумя точками.
1.2.7 На метеостанции А, расположенной на высоте 200 метров
над уровнем моря, температура составила 100, давление 1000 гПа.
Определите давление на уровне моря.
1.2.8 На станции Пионерская (Н=2700 м) наблюдалась температура воздуха – 60°С, при атмосферном давлении 700 гПа. Определить давление на уровне моря, если вертикальный градиент температуры воздуха 0,60 на каждые 100 метров.
1.2.9 На метеостанции, расположенной на высоте 400 метров
над уровнем моря, давление р=1002 гПа, температура воздуха 20°С,
вертикальный температурный градиент λ= 0,60 на 100 метров.
Определить давление на уровне моря.
1.2.10 На метеостанции, высота которой 150 метров, давление
1000 гПа, температура 100. Вычислить давление на уровне моря.
1.2.11 Вычислить превышение горного участка над долиной,
если при барометрическом нивелировании получены следующие
данные: давление в долине 985,4 гПа при температуре 21,5°С, на
горном участке, соответственно, 978 гПа при температуре 17,0°С.
1.2.12 Определить высоту горы, если у подножия давление 1015
гПа, температура воздуха 24,0°С; на вершине горы давление 990
гПа, температура 16,0°С.
1.2.13 Для передачи метеорологических данных в гидрологический центр показание барометра 1002,5 гПа при температуре
20,0°С требуется привести к уровню моря. Метеостанция расположена на высоте 400 м. Какое давление передал наблюдатель, если
вертикальный градиент температуры равен 0,6°С/100 м?
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]