4.8. Заморозки

У теплий період року у добовому ході температури повітря нічне вихолоджування повітря за звичайних умов або ж у будь-який час доби унаслідок адвекції холодного повітря може призводити до виникнення шкідливого для культурних і дикорослих рослин явища погоди – заморозків (приморозків).

Заморозки – це короткочасні зниження температури приземного шару повітря і поверхні ґрунту до 0°C і нижче на тлі додатних середніх добових температур під час вегетації рослин.

Виникненню заморозків сприяють велике ефективне випромінювання і слабкий вітер, які створюються в областях підвищеного тиску. Зазвичай вони спостерігаються уночі або вранці при ясній тихій погоді.

Види заморозків. Відповідно до основної причини, що призвела до утворення заморозків, їх поділяють на три групи: 1) радіаційні, що спричинені охолодженням земної поверхні за рахунок випромінювання тепла земною поверхнею уночі; 2) адвективні, що спричинені надходженням холодних повітряних мас; 3) мішані, або адвективно-радіаційні, у виникненні яких помітну роль відігравали обидва чинники.

Радіаційні заморозки виникають у тихі, ясні ночі при відносно низьких середньодобових температурах та інтенсивному випромінюванні вночі. Хмарність знижує ефективне випромінювання земної поверхні, а це зменшує ймовірність заморозку. Вітер діє так само і навіть перешкоджає виникненню заморозків, оскільки він посилює турбулентне перемішування, що збільшує надходження тепла від повітря до ґрунту.

Радіаційні заморозки мають місцевий характер, оскільки утворюються в низинах, долинах, куди стікає вихолоджене повітря з височин, пагорбів і схилів. Їх інтенсивність дуже залежить від теплових властивостей ґрунту. Чим менші його теплоємність і коефіцієнт теплопровідності, тим більшим є зниження температури.

Адвективні заморозки, що виникають у результаті надходження холодної повітряної маси з температурою нижче 0°C, зазвичай спостерігаються упродовж кількох діб підряд ранньої весни і пізньої осені при загальному низькому рівні температури, значній хмарності та вітрові. Вони призводять до падіння до 0°C не лише мінімальної, але й середньої добової температури. При вторгненні холодного повітря поверхня ґрунту від контакту з ним охолоджується, і тому температура повітря та поверхні ґрунту будуть мало відрізнятися. Адвективні заморозки охоплюють великі площі, мало залежать від місцевих умов, спостерігаються в будь-який час доби, а зниження температури повітря при них може досягати ‑10°C.

Якщо нічне вихолодження поверхні ґрунту та повітря при усталеному у даній місцевості добовому ході температури не призводить до її зниження в ясні ночі до від’ємних значень, то заморозки завжди пов’язані з адвекцією холодних повітряних мас, в основному арктичних або морських. Коли ці маси надходять на материк, їхня температура може бути додатною і подальше її падіння можливе лише в результаті нічного радіаційного вихолоджування. У цьому випадку виникнення заморозків процеси адвекції і радіаційного вихолоджування доповнюють один одного. Тому такий тип заморозків й називають мішаним, тобто адвективно-радіаційним. Такі заморозки, якщо вони спостерігаються пізньої весни або ранньої осені після тривалого теплого періоду, є особливо небезпечними для рослин.

За місцем виникнення вирізняються: 1) заморозки у повітрі, коли від'ємна температура спостерігалася в повітрі на рівні двох метрів, і 2) заморозки на ґрунті, коли при додатній температурі у повітрі, від'ємна температура спостерігається на поверхні ґрунту. Заморозки на поверхні ґрунту та безпосередньо над ним (на висоті декількох сантиметрів) у повітрі навесні спостерігаються пізніше, а восени раніше, ніж у повітрі.

За часом виникнення заморозки бувають весняні та осінні, а за тривалістю поділяються на тривалі (понад 12 годин), середньотривалі (5–12 годин) і короткочасні (до 5 годин). Заморозки прийнято поділяти і за інтенсивністю. Якщо температура повітря уночі не опускається нижче ‑2°C, то заморозки належать до слабких. При заморозках середньої інтенсивності температура приземного шару повітря лежить у межах від ‑2°C до ‑5°C. Сильні заморозки – при температурі нижче ‑5°C.

Шкодочинність заморозків. Відомо, що різні сільськогосподарські культури пошкоджуються заморозками в різній мірі. Наприклад, найстійкіші до заморозків польові культури (ярова пшениця, овес, ячмінь, горох, сочевиця, чина, коріандр) витримують зниження температури до ‑8…‑10°C, а от гречка, квасоля, бавовник, бахчеві культури, рис, арахіс, огірки та помідори пошкоджуються легкими морозами уже при ‑0,5…‑1°C.

Ступінь шкодочинності заморозку залежить також від часу настання, його інтенсивності та тривалості. Навесні заморозки особливо небезпечні, якщо вони настають після теплого періоду тривалістю не менше 8–10 днів підряд, причому температури за цей період повинні досягати 10…12°С, забезпечуючи швидкий розвиток рослин. Восени заморозки завдають шкоду також тільки тоді, коли вони переривають теплу погоду. З огляду на сказане, весна та осінь поділяються на такі періоди: ранній весняний та пізній осінній з майже щоденними заморозками, які не пошкоджують рослини, і пізній весняний та ранній осінній з окремими заморозками після відносно теплої погоди упродовж 8–10 днів підряд, від яких рослини можуть постраждати навіть при додатній температурі повітря.

Боротьба із заморозками. Існують різні способи боротьби із заморозками. Усі вони спрямовані на те, щоб підтримувати температуру вище мінімальної, небезпечної для відповідної сільськогосподарської культури. Значному нічному вихолодженню можна запобігти, якщо зменшити ефективне випромінювання, збільшити надходження тепла до поверхні ґрунту з його глибинних шарів, збільшити інтенсивність перемішування повітря в приземному шарі атмосфери тощо.

Найчастіше вдаються до обкурювання, розпалюючи у міжряддях саду або городу притрушені ґрунтом купи листя, соломи та інших горючих відходів сільськогосподарського виробництва. З метою створення димової завіси можуть застосовуватися спеціальні шашки, при виготовленні яких використовуються суміші, до складу яких входять гігроскопічні речовини. При цьому безпосереднє надходження тепла від горіння не таке вже й велике. Більше значення має те, що в задимленому повітрі зменшується ефективне випромінювання, що й сповільнює зниження температури. Крім того, частинки диму діють як ядра конденсації, сприяючи утворенню у повітрі крапель води і виділенню прихованого тепла конденсації.

Підігрівання нижніх шарів повітря спеціальними нафтовими грілками (т. зв. метод відкритого обігріву), яке подекуди практикувалося на плантаціях особливо цінних культур в епоху дешевої нафти, в нових економічних реаліях як метод боротьби із заморозками вичерпало себе. Сильному нічному вихолодженню можна запобігти, створивши штучну вентиляцію повітря. Однак масового характеру цей метод також не отримав.

Випробування часом успішно пройшли методи механічного захисту. З метою захисту сільськогосподарських культур від зниження температури ділянки з плодовими і городніми культурами вкриваються на ніч спеціальною плівкою, або ж над ними розставляють солом’яні або пластикові навіси, які зменшують ефективне випромінювання з поверхні ґрунту і рослин.

Збитки від весняних заморозків можна значно зменшити, вживши заходів для штучної затримки росту рослин, наприклад, облаштувавши на полях снігові замети.

Ще одна ефективна група заходів боротьби із заморозками полягає у збільшенні вологості повітря в населеному рослинами шарі. Для цього на захищених ділянках саду або городу встановлюються резервуари з водою, проводять дощування з допомогою бризкальних установок, а на ще більших площах створюють штучний туман. Зміни теплових і радіаційних властивостей приземного шару повітря, які досягаються таким чином, аналогічні ефектам від задимлення. Однак при дощуванні і поливанні, до якого також вдаються з метою боротьби із заморозками, ще й збільшується теплопровідність ґрунту, завдяки чому полегшується надходження тепла до поверхні ґрунту з його глибших шарів.

До оперативних заходів боротьби із заморозками вдаються, коли з вечора температура достатньо знижується й очікується ясна і тиха ніч. Зауважимо, що радіаційні заморозки легко і достатньо надійно прогнозуються на підставі спостережень за хмарністю, а також температурою і вологістю повітря о 13 і 21 год (методи В.А. Міхельсона, П.І. Броунова, А.І. Михалевського). Однак адвективні заморозки якісно прогнозуються тільки в спеціалізованих установах гідрометслужби, оскільки настання хвилі холоду без аналізу синоптичних карт передбачити неможливо.