Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метеорология и климатология. Лабораторный практикум для студентов бакалавриата по направлениям подготовки 35.03.01 «Лесное дело» и 20.03.02 «Природооб
.pdf
Полученные в результате расчета по формуле А. Михалевского
значения минимальной температуры (после внесения поправок на облачность и на условия рельефа), не являются абсолютно точными.
Поэтому для оценки полученных результатов надо исходить
из следующего:
если получилась величина меньше –2 ºС надо ожидать замо-
розка (заморозок будет);
если получилась величина от –2 до +2 ºС – заморозок вероя-
тен;
если получилась величина больше +2 ºС – заморозок малове-
роятен (не будет).
Порядок выполнения работы. Студенты, изучив информацию по
видам заморозков и мерам предупреждения заморозков, делают краткий конспект, проводят расчет вероятности заморозков, а также отвечают на вопросы и задания, приведенные после лабораторной
работы.
Контрольные вопросы и задания
1. Что такое заморозки?
2. Какие виды заморозков бывают?
3. Перечислите степени интенсивности заморозков.
4. Какие древесные породы чувствительны к заморозкам?
5. Опишите признаки заморозков.
6. Какие методы предотвращения заморозков существуют?
7. Расскажите, на чем построено правило В. А. Михельсона.
8. Что можно рассчитать по формуле А. Михалевского?
9. На чем
основан метод дымления и открытый обогрев участков?
10. Объясните, что такое орошение и дождевание.
Лабораторная работа 7
ИЗМЕРЕНИЕ ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ ОСАДКОВ
(2 ч)
Цель работы: изучить виды осадков. Ознакомиться с устройством приборов измеряющих осадки.
Задачи работы: научиться по данным измерений определять,
сколько осадков (в мм) выпало на площади в 1 га. Знать особенности
наблюдений за осадками в лесу.
Обеспечивающие средства: приборы по измерению разных
видов осадков, и методы проведения измерений по ним.
61
Задание: рассмотреть приборы по измерению разных видов
осадков, изучить особенности измерения осадков под пологом леса,
сделать конспект.
Краткие теоретические сведения
Атмосферные осадки представляют собой воду в жидком или
твердом состоянии, выпадающую из облаков (дождь, снег, крупа, град
и др.) или осаждающуюся на подстилающей поверхности (роса, иней,
изморось, гололед и др.).
Количество осадков выражается высотой слоя воды (в миллиметрах), образовавшегося в результате выпадения осадков на горизонтальную поверхность при отсутствии просачивания, испарения
и стока.
Если на горизонтальную поверхность выпал слой воды в 1 мм,
то это значит, что на площадь 1 га выпало 0,001 · 10 000 = 10 м3 воды.
Интенсивностью осадков называют количество осадков в миллиметрах, выпадающих за 1 мин:
i = h / t, мм / мин, (7.1)
где i – интенсивность осадков; h – слой осадков в миллиметрах;
t – время в минутах.
Иногда интенсивность дождей выражается в литрах в секунду
на 1 га (л/с · га).
При выпадении дождя слоем h = 1 мм в течение 1 мин на площади 1 га общий объем выпавших осадков составит
0,001 · 10 000 = 10 м3
или
q = (10 · 1 000 л) / 60 с = 166,67 л/с.
Но высота слоя выпавшего дождя в течение 1 мин может быть
не 1 мм, а i мм, тогда q = 166,67 i л/с.
Для определения суточного хода количества осадков вычисляют
осадки, выпавшие за определенный интервал суток, в процентах
от общего суточного количества. Можно также определять суточный
ход повторяемости осадков.
Годовой ход осадков определяется по месячным суммам осадков. В связи с тем, что месячные суммы осадков из года в год резко
изменяются, кривую годового хода осадков следует строить по осредненным многолетним данным месячных сумм осадков.
62
Графически годовой ход осадков удобнее изобразить не кривой,
а так называемой гистограммой – столбиками различной высоты,
показывающими суммы осадков для каждого месяца года.
В зимнее время, кроме измерения количества выпавших твердых осадков в мм водного слоя, проводятся наблюдения за снежным
покровом. Он характеризуется мощностью, плотностью и запасами
воды в снеге. Мощность снежного покрова измеряется обычно в сантиметрах (см), запасы воды в снеге в мм водного слоя, плотность снега определяется отношением его массы в 1 см3 к его объёму (г/см3).
d = m / v, г/см3. (7.2)
Следовательно, задача определения плотности снежного покрова сводиться к взятию пробы снега определенного объема и последующему определению объема (или веса) заключенной в этой пробе
воды.
Запас воды в снежном покрове зависит от его высоты и плотности. Высоту слоя воды, образующейся после таяния снега, можно
вычислить по формуле
z = h · d, см = 10 · h · d, мм. (7.3)
Приборы и методики измерения осадков. Для измерения
осадков используются: осадкомер Третьякова, почвенный дождемер,
дождемер Давитая и дождемерная воронка; для непрерывной регистрации количества и интенсивности выпадения жидких осадков – плювиограф; для наблюдений за снежным покровом – постоянная и переносная снегомерные рейки и весовой снегомер.
Осадкомер Третьякова (рис. 7.1) предназначен для измерения
количества жидких и твердых осадков.
Прибор состоит из приемного сосуда 1, тагана для его установки
и пластинчатой ветровой защиты 5. Приемный сосуд представляет
собой ведро цилиндрической формы высотой 40 см и с площадью
приемного отверстия 200 см2. Внутри ведра впаяна диафрагма 3
в форме усеченного конуса с отверстием для стока осадков. Для
уменьшения испарения в летнее время на диафрагму укладывается
металлическая воронка с небольшим отверстием. Под диафрагмой
к ведру припаян носик 6 – для слива собранных осадков, закрываемый колпачком. Ветровая защита состоит из 16 штампованных металлических пластин 5, верх которых изогнут по специальному шаблону. Вверху пластины крепятся ушками к металлическому кольцу 4,
63
снизу они соединяются друг с другом цепочками или проволочными
скрепками. У правильно собранного осадкомера верхние отогнутые
концы пластин должны быть в одной горизонтальной плоскости с
верхом ведра. Количество осадков измеряется специальным стаканом
(мензуркой).
Рис. 7.1. Осадкомер Третьякова (разpeз):
1 – сосуд для сбора осадков; 2 – укосины; 3 – диафрагма; 4 – кольцо;
5 – планка ветровой защиты; 6 – носик с колпачком
Установка и наблюдения по осадкомеру. Осадкомер устанавливается на металлической подставке или деревянном столбе таким
образом, чтобы приемная поверхность располагалась на высоте 2 м
от поверхности земли и была строго горизонтальной. От окружающих
высоких предметов осадкомер должен находиться на расстоянии
не менее трехкратной их высоты. Для установки желательно подбирать такие места, где ветер ослаблен.
В сроки наблюдений производится смена ведер. Ведро с осадками снимают, закрывают крышкой и уносят в помещение для измерения осадков. Взамен снятого устанавливают пустое ведро. Осадки
выливают в измерительный стакан (твердые предварительно оттаивают) и делают отсчет по нижнему краю мениска воды в делениях
стакана. К отсчету прибавляется поправка на смачивание осадкомерного ведра. Для определения количества осадков в миллиметрах сумму отсчета и поправки нужно поделить на 10.
В ряде случаев возникает необходимость измерения осадков,
выпавших за длительный период. С этой целью применяются
суммарные осадкомеры. Они позволяют измерять сумму выпавших
осадков за любой промежуток времени (до 12 месяцев) в любое время
года. Отличительной особенностью осадкомера суммарного М-70
от осадкомера Третьякова является то, что для предохранения
64
собранных жидких осадков от испарения в резервуар осадкомера наливается немного минерального масла.
Почвенные дождемеры (рис. 7.2) применяются для измерения
жидких осадков на уровне почвы.
Прибор состоит из дождемерного ведра 1 с площадью приемного отверстия 300 см2 и металлического гнезда 2 цилиндрической формы для его установки. В дне гнезда приделаны отверстия для стока
воды. Дождемерное ведро имеет диафрагму 3 с несколькими небольшими отверстиями в центре и носик 4 для сливания осадков.
Рис. 7.2. Почвенный дождемер:
1 – дождемерное ведро; 2 – гнездо; 3 – диафрагма;
4 – носик; 5 – пружинящие опоры.
Для установки почвенного дождемера в почве подготавливается
круглая яма по размерам гнезда, в центре ее делают небольшое
углубление для стока осадков, попавших в гнездо.
Верх гнезда должен возвышаться над почвой на 5 см. Дождемерное ведро устанавливается в гнездо на пружинящие опоры 5, при
этом плоскость приемного отверстия ведра должна быть строго
гори-
зонтальной.
Измерение осадков производится аналогично осадкомеру Третьякова.
Дождемер Давитая (рис. 7.3) используется для измерения жидких осадков обычно в полевых условиях.
Дождемер представляет собой стеклянный мерный стакан 1
с расширенной верхней частью 2. Площадь приемного отверстия
дождемера 30 см2. Для уменьшения испарения отверстие стакана
65
перекрывается стеклянной воронкой 3. Шкала стакана имеет 60–65
делений, цена деления – 1 мм, отсчеты производят в целых миллиметрах.
Рис. 7.3. Дождемер Давитая:
1 – мерный стакан; 2 – приемный цилиндр; 3 – воронка.
Дождемерная воронка применяется для измерения жидких
осадков в полевых условиях. Это простой прибор, который легко
изготовить самим. Для изготовления можно использовать высокие
металлические банки из-под консервов. Верхний край банки выравнивается, дно слегка выгибается, пробивается небольшое отверстие и
снизу припаивается короткий отрезок трубки. Площадь приемного
2
отверстия такой воронки 78 см
. При наблюдениях воронки устанав-
ливаются в стеклянные бутылки, а последние в скважины, устроенные
в почве. Верх воронки должен возвышаться над почвой на 10–15 см.
Чтобы определить количество осадков в миллиметрах, измеряют мензуркой объем воды в см
3
и делят его на 7,8.
Плювиограф П–2 (рис. 7.4) предназначен для регистрации
количества и интенсивности жидких осадков.
Приемником прибора являемся цилиндрический сосуд 1 с площадью поперечного сечения 500 см2 и конусообразным дном. Осадки,
поступившие в этот сосуд, по трубке стекают в поплавковую камеру
4. В камере находится металлический поплавок, с прикрепленным
к нему стержнем 2, к верхнему концу которого крепится стрелка с пером 3. Для опорожнения камеры имеется сифон 5 с принудительным
включением, регистрация осадков производится часовым барабаном 3
суточного типа, на который надевается специальная лента. Механизм
66
плювиографа, смонтирован внутри металлического кожуха с открывающейся дверкой.
При выпадении дождя уровень воды в поплавковой камере поднимается, вместе с ним вертикально вверх перемещается поплавок
со стержнем и жестко связанная с ним стрелка с пером. Поскольку
одновременно вращается часовой барабан, на ленте будут прочерчиваться наклонные линии, направленные снизу вверх. Наклон их тем
круче, чем больше интенсивность осадков. После заполнения поплавковой камеры (перо поднялось на ленте до линии с обозначением
10 мм) автоматически включается сифон, вода быстро сливается
из поплавковой камеры в контрольный сосуд 6, и на ленте прочерчивается вертикальная линия до нулевого деления. При отсутствии
осадков на ленте прочерчивается горизонтальная линия.
Рис. 7.4. Плювиограф П–2:
1 – приемный цилиндр; 2 – воронка; 3 – часовой барабан со стрелкой;
4 – поплавок; 5 – трубка и сифон; 6 – контрольный сосуд
Устанавливается плювиограф на столике или столбе так, чтобы
верх его был на высоте 2 м от поверхности почвы. Для устойчивости
плювиограф укрепляется оттяжками из металлического троса. Ленты
67
плювиографа меняются ежедневно. Наблюдения по плювиографу
проводят только в теплый период года.
Снегомерные наблюдения. Эти наблюдения включают: изме-
рения высоты (мощности) и плотности снежного покрова, запасов воды в нем; определение степени покрытия поверхности почвы по десятибалльной шкале и характера залегания снежного покрова (равномерный, неравномерный и т. д.), оценку состояния поверхности почвы (талая или мерзлая) и др.
Высота снежного покрова измеряется с помощью постоянных
и переносных снегомерных реек, плотность снежного покрова и запасы воды в нем – с помощью снегомера.
Постоянная снегомерная рейка (рис. 7.5, а) представляет
собой деревянный брусок длиной 130 и 180 см, шириной и толщиной
2,5 см с сантиметровыми делениями.
На метеостанциях и постах устанавливают обычно 3 рейки, размещая их по углам равностороннего треугольника со сторонами около 10 м. Одна из реек обязательно размещается вблизи термометров
для измерения температур почвы. Для установки рейки в почву вбивается деревянный брусок длиной 60 см, на верхнем конце которого
сделана ступенька на уровне поверхности почвы. Рейка крепится
к этому бруску шурупами или болтами так, чтобы нуль рейки совпадал с поверхностью почвы и рейка была строго вертикальной.
Наблюдения за высотой снежного покрова проводят один раз
в сутки в утренние часы. Отсчеты по рейке проводят с одного и того
же места, с расстояния не менее 2–3 м от рейки. Так как под воздействием ветра около самой рейки может образоваться воронка в снегу,
при отсчете нужно наклониться, чтобы линия визирования проходила
как можно ближе к поверхности снежного покрова. Отсчеты берут
с точностью до 1 см.
Переносная снегомерная рейка (рис. 7.5, б) служит для измерения высоты снежного покрова в полевых условиях. Это деревянные
длиной 130 и 180 см или металлические длиной 150 и 250 см рейки
с клинообразным нижним концом и сантиметровыми делениями.
У деревянных реек нижний конец снабжен металлическим наконечником. При измерениях нужно следить, чтобы рейка доходила
до поверхности почвы, но не углублялась в нее.
Весовой снегомер (рис. 7.6) используется для определения
мощности, плотности снежного покрова и запасов воды в нем в полевых условиях.
Он состоит из пустотелого металлического цилиндр для отбора
пробы снега и неравноплечих весов, с помощью которых эта проба
68
взвешивается. Цилиндр снегомера имеет высоту 60 см, площадь
поперечного сечения 50 см2, один конец его заканчивается зубчатым
венцом 8, другой закрывается крышкой 11. На наружной поверхности
цилиндра нанесена сантиметровая шкала.
а б
Рис. 7.5. Постоянная (а) и переносная (б) снегомерные рейки
Рис. 7.6. Весовой снегомер:
1 – коромысло весов; 2 – груз; 3 – стрелка; 4 – кольцо; 5 – подвес; 6 – серьга;
7 – дужка; 8 – зубчатый венец; 9 – передвижное кольцо; 10 – цилиндр; 11–крышка.
69
Весы снегомера состоят из металлической линейки 1, которая
опорной призмой делится на 2 неравных плеча. К короткому плечу
с помощью серьги с крючком 6, подвешивается цилиндр с пробой
снега, по длинному концу перемещается груз 2 для уравновешивания
весов. На опорную призму надевается серьга 5 с кольцом 4, за которое наблюдатель держит веса. Для контроля уравновешивания над
призмой к линейке крепится стрелка указатель 3.
Шкала весов снегомера разбита на 300 делений, одно деление
соответствует 5 г. Для отсчета в передвижном грузе сделан вырез
с риской на скошенном крае.
Наблюдения. Снегомер выносят из помещения за 30 мин
до наблюдений, чтобы он принял температуру окружающего воздуха.
Перед началом измерений проверяется равновесие весов с подвешенным к ним пустым цилиндром.
В выбранной точке цилиндр зубчатым концом вертикально
погружают до почвы, отсчитывают высоту снежного покрова по шкале на цилиндре. Затем лопаточкой, входящей в комплект снегомера,
отгребают снег с одной стороны до почвы, подсовывают лопаточку
под цилиндр, закрывая ею нижнее отверстие, вынимают цилиндр
из снега и переворачивают его крышкой вниз. После этого цилиндр
с пробой снега подвешивают к весам, перемещением груза по линейке
уравновешивают их и снимают отсчет. Снег с наружной поверхности
цилиндра перед взвешиванием тщательно удаляют. Если снежный
покров больше 60 см, весь столб снега вырезается последовательно
несколько приемов, а отсчеты по весам снегомера и высоты снежно-
в
го покрова соответственно суммируются.
Плотность снега определяется по формуле
D = N / 10 · Н, (7.4)
где N – отсчет по весам снегомера; Н – высота снежного покрова, см.
Запас воды в снеге в миллиметрах водного слоя численно равен
отсчету по весам снегомера N.
Особенности наблюдений за осадками в лесу. Количество
осадков, поступающих под полог леса, очень изменчиво в пространстве. Кроны деревьев задерживают значительную долю как жидких,
так
и твердых осадков, которые испаряются затем в атмосферу.
Конкретная величина задержания осадков пологом зависит от свойств
насаждений (породного состава, возраста, полноты, ярусности),
от режима выпадения осадков (количества, интенсивности и продолжительности выпадения осадков) и от сезона года.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]