Экологическая климатология и климатические ресурсы (стр. 11 )

Гололедица на дорогах образуется в результате замерзания осадков на по­верхности трасс, а также талой воды в слое снега и сублимации водяного пара на переохлажденной поверхности. Иногда вместо характеристик гололедицы рассматривают характеристики гололеда. Это неправомерно (данные об обледе­нении дорог будут завышены), так как гололед измеряется на высоте 2 м над уровнем подстилающей поверхности и условия его образования отличаются от условий образования гололедицы на дорогах. Наиболее вероятная температура воздуха, при которой происходит образование гололедицы, в 80 % случаев составляет 0...-10 °С, в 95 % случаев обледенение дорог наблюдают при темпера­туре 4...-10 °С, т. е. переход температуры воздуха через 0 °С для образования гололедицы не обязателен, хотя отмечается довольно часто. В настоящей статье использованы данные по гололедице, рассчитанные косвенным способом, исходя из условий ее образования (повторяемость комплекса величин „температура воздуха - относительная влажность" из „Научно-прикладного справочника по климату СССР").

Объем переносимого снега за зиму с максимальной продолжительностью ме­телей рассчитан по двум характеристикам: интенсивности переноса снега при метелях (м3/(пог. м-ч)) и максимальной продолжительности переноса снега при метелях (ч).

Для определения числа дней с туманом и температурой воздуха £ -25 °С ис­пользуются материалы „Научно-прикладного справочника по климату СССР" и „Справочника по опасным природным явлениям в республиках, краях и облас­тях Российской Федерации".

Все перечисленные показатели ухудшают работу автомобильного транспорта. Опасные природные явления (туман, гололедица) и объем переносимого снега влияют непосредственно на состояние дорожного покрытия и видимость на дорогах. К явлениям, ухудшающим видимость до опасных пределов и создаю­щих условия для возникновения дорожно-транспортных происшествий (ДТП), относятся: туман, дождь, снег, мгла и метель определенной интенсивности и длительности. При ограниченной видимости происходит снижение скорости движения автотранспорта и пропускной способности дорог. В табл. 27 представле­на скорость движения транспортного потока при различных атмосферных явлениях на высококачественных дорогах.

Как видно из таблицы, даже на высококачественных дорогах при сильном тумане движение практически прекращается. В среднем для дорог более низкого качества скорость движения снижается на 30 – 35% при дымке и умеренном тумане.

Таблица 27

Скорость движения транспортного потока (км/ч) при различных

атмосферных явлениях

	Ясно	Дымка	Туман	Сильный туман
Минимальная скорость	80	72	65	7
Скорость 85%-й обеспеченности	90	83	72	7

Перечисленные выше метеорологические явления оказывают влияние и на такую транспортно-эксплуатационную характеристику трасс, как коэффициент сцепления шин с поверхностью дороги. В свою очередь, коэффициент сцепления j связан со скоростью движения автомобиля зависимостью

j ,

где V - скорость движения автомобиля перед началом торможения; S – тормозной путь автомобиля до полной остановки (не менее 40,5 м); kэ – коэффициент эксплуатационного состояния тормозов; g – ускорение свободного падения.

На рисунке 4 представлена зависимость допустимой скорости движения от коэффициента сцепления, т. е. состояния покрытия.

Особенно опасно на большей части территории России обледенелое покрытие, гололедица. При гололедице скорость движения снижается в 2 – 2,5 раза, производительность автомобиля – на 30 – 40%, а себестоимость перевозок возрастает на 25 – 30%.

Существенное влияние на режим работы автотранспорта оказывает ветер, создавая ветровую нагрузку на автомобиль. Во-первых, сильный ветер может сдвинуть автомобиль, перевернуть его, изменить траекторию движения. Во-вторых, он способствует перерасходу топлива и износу шин в результате тормозных усилий.

Включение в качестве показателя ресурсов объема переносимого снега также характеризует степень необходимости защиты от снегозаносов автомобильных дорог. При выпадении снега высотой более 20 см и несвоевременной уборке трасс движение становится аварийно опасным, а при высоте более 30 см - невозмож­ным. Низкая температура воздуха (£ -25 °С) затрудняет непосредственно экс­плуатацию самой техники, необходимы дополнительные меры, чтобы вода и масло не замерзали в системе автомобиля. Кроме того, ухудшается психофизиче­ское состояние водителя (комфортные условия в кабине - около 20 °С). Низкие значения температуры сказываются также на качестве дорожного полотна, вызывают пучения и размывы дорожного покрытия.

V км/ч

j

Рис. 4. Зависимость допустимой скорости движения V от коэффициента сцепления j.

В центральных районах европейской части России отмечаются средние зна­чения автотранспортных климатических ресурсов (табл. 28). В целом в этих районах относительно благоприятный термический режим (число дней с температурой £ -25 °С не превышает 10), небольшой объем переносимого снега (50-100 м3/пог. м), число опасных природных явлений не превышает 6.

Таблица 28

Значения основных специализированных показателей

автотранспортных климатических ресурсов

Административно-территориальная единица	Максимальное годовое число дней с тумана­ми	Повторяемость гололедицы за сезон, доли единицы	Среднее число дней с мини­мальной температурой воздуха за сутки <. -25 °С
Курская область	210	0,43	2
Белгородская область	210	0,40	1
Липецкая область	197	0,40	2
Воронежская область	158	0,40	1
Тамбовская область	119	0,40	2

3.2 Агроклиматические ресурсы

Агроклиматические ресурсы территории оцениваются с помощью агроклима­тических показателей, оказывающих существенное влияние на рост, развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур и определяющих обеспеченность растений главным образом теплом и влагой. В условиях достаточной влагообеспеченности растения максимально используют солнечное тепло и накапливают наибольшее количество биомассы. При недостатке влаги использование тепла ограничивается и тем больше, чем меньше влагообеспеченность, что приводит к снижению продуктивности.

В качестве основного агроклиматического показателя, определяющего ресур­сы тепла и потребность в них сельскохозяйственных культур, принята сумма средних суточных значений температуры воздуха выше 10 °С, поскольку она характеризует период активной вегетации большинства растений.

Дифференциация территории по условиям влагообеспеченности обычно про­изводится по показателю увлажнения, который чаще всего представляет собой отношение осадков к испаряемости. Из большого числа предложенных разными учеными показателей наиболее широко применяются гидротермический коэффи­циент , показатели увлажнения , , .

Для зимующих культур необходима дополнительная оценка климата терри­тории по условиям перезимовки.

В настоящее время в агроклиматических исследованиях определилась новая направленность: агроклиматические ресурсы оцениваются как климатические возможности, которые имеет какая-либо территория для получения сельскохо­зяйственной продукции, а формой представления агроклиматических ресурсов являются сведения о продуктивности культур в зависимости от климатических особенностей территории. Сравнительная оценка биологической продуктивности климата (агроклиматических ресурсов) выражается в абсолютных (урожайность в ц/га) или относительных (балл) величинах.

Влияние ресурсов тепла и соотношения тепла и влаги на биологическую про­дуктивность учитывает комплексный показатель — биоклиматиче­ский потенциал (БКП):

где Кр(ку) – коэффициент роста по годовому показателю атмосферного увлажнения; St > 10 oC – сумма значений температуры выше 10 oC, выражающая теплообеспеченность растений в данном месте; Stак(баз) – базисная сумма средних суточных значений температуры воздуха за период активной вегетации, т. е. сумма, относительно которой проводится сравнительная оценка.

В качестве базисных могут быть взяты разные суммы значений температуры: 1000 оС – для сравнения с продуктивностью на границе возможного массового полевого земледелия; 1900 оС – для сравнения со средней по стране продуктивностью, свойственной южно-таежно-лесной зоне; 3100 оС – для сравнения с продуктивностью в оптимальных условиях роста, характерных для предгорных лесостепных районов Краснодарского края.

В приведенной формуле коэффициент роста (коэффициент биологической продуктивности) Кр(ку) представляет собой отношение урожайности в данных условиях влагообеспеченности к максимальной урожайности в условиях опти­мального увлажнения и рассчитывается по формуле

Кр(ку) = lg ( 20 Kувл),

где Кувл = Р/Sd –коэффициент годового атмосферного увлажнения, равный отношению количества осадков к сумме средних суточных значений дефицита влажности воздуха. При значении Кувл = 0,5 создаются оптимальные условия для влагообеспеченности растений. В этих условиях Кр(ку) = 1.

С БКП связаны урожайность отдельных культур, валовой выход продукции, доходность и пр. В России средняя продуктивность культур широкого ареала (зерновых) соответствует значению БКП = 1,9, которое принято за эталон (100 баллов). Переход от БКП к баллам осуществляется по формуле

Бк=Кр(ку)= 55 БКП

где Бк — климатический индекс биологической продуктивности (относительно средней продуктивности для страны), балл; 55 — коэффициент пропорциональ­ности, определенный по связи средних значений БКП и продуктивности зерно­вых при уровне агротехники госсортоучастков.

Биоклиматический потенциал, выраженный в баллах, служит основным по­казателем оценки агроклиматической значимости климата и приблизительно отображает биологическую продуктивность зональных типов почв, так как урожайность зависит от плодородия почвы и характеризует благоприятность климата. Таким образом, для оценки агроклиматических ресурсов использован интегральный показатель — климатический индекс биологической продуктив­ности Бк, диапазон изменения которого по территории России приведен в табл. 29.

Самым высоким агроклимати­ческим потенциалом обладают районы, отличающиеся наиболее благоприятным для развития растений соотношением ресурсов тепла и влаги. Избыток или недостаток одного из них приводит к снижению продуктивности климата.

Таблица 29

Диапазон изменения специализированного показателя агроклиматических ресурсов

Показатель	Единица измерения	Минимум	Максимум
Климатический индекс биологической продуктивности	балл	22	161

Наилучшие агроклиматические условия на территории России наблюдаются в районах влажных субтропиков — на Черноморском побережье Краснодарского края. В Краснодарском крае и Республике Адыгея показатель Бк имеет максимальные значения — 161 и 157 баллов. Несколько ниже этот показатель в Центрально-Черноземных областях (Белгородской, Курской, Липецкой и др.) и в слабо засушливых районах Северного Кавказа (Кабардино-Балкарской, Ингушской, Чеченской республиках). Агроклиматические ресурсы, обеспечивающие средний уровень продуктивности, склады­ваются в центральных и западных районах европейской части России, а также в муссонных районах Дальнего Востока –баллов.

Районирование агроклиматических ресурсов по комплексно­му показателю Бк относится к типу общего районирования, поскольку дает возможность охарактеризовать в целом климатические ресурсы территории для сельского хозяйства (земледелия). Наряду с этим большое значение имеет специ­альное (или частное) районирование, которое выполняется применительно к отдельным сельскохозяйственным культурам на основе учета требований данных культур к климату и оценки соответствия климата этим требованиям.

Значения БКП, рассчитанные по приходу и соотношению тепла и влаги, ис­пользуются как для общей оценки биологической продуктивности, так и для специальной оценки продуктивности (урожайности) экологических типов сель­скохозяйственных культур. Специальная оценка биологической продуктивности по значениям БКП может применяться только в пределах ареала возделывания конкретных культур. В России ареал возделывания основных зерновых культур (территория массового земледелия) включает южно-таежно-лесную, лесостеп­ную, степную и сухостепную зоны.

Для оценки биологической продуктивности в целом по субъектам РФ в пре­делах их территорий определяют средневзвешенные по площади распахан­ных земель значения урожайности, рассчитанные по зональной продуктивности (ц/га) конкретной культуры и значениям Бк сельскохозяйственных угодий данной местности. Для всех культур вычисления проводят по единой методике. Следует отметить, что, в отличие от комплексных климатических ресурсов для других областей экономики, ресурсы для перечисленных шести культур в сумме не равны общему количеству агроклиматических ресурсов. Это связано со спе­цификой географического распределения ареалов возделывания указанных культур табл. 30.

Агроклиматические ресурсы урожайности яровой пшеницы изменяются по территории страны от 3,9 у. е. в Астраханской области до 14,8 у. е. в Брянской области, что в абсолютных величинах соответствует изменению урожайности от 10 до 36 ц/га. Наиболее благоприятные агроклима­тические условия для формирования урожая яровой пшеницы отмечаются в европейской части России — в Брянской, Смоленской, Калужской, Московской, Владимирской областях, Республике Марий Эл и др. К югу и северу от назван­ных областей наблюдается ухудшение условий: к северу — за счет уменьшения тепла, к югу – за счет возрастания сухости климата. Это ухудшение идет неравномерно, особенно в западных районах европейской части России, где отмечается полоса повышенной продуктивности - Псковская, Калининградская, Курская, Белгородская области, со значениями (29-34 ц/га) (табл.31).

Таблица 30

Агроклиматические ресурсы урожайности сельскохозяйственных культур и Бк

	Картофель	Ячмень	Рожь озимая	Овес	Пшеница озимая	Пшеница яровая	Агроклиматические ресурсы (среднее, у. е.	Бк у. е
у. е.	%	у. е.	%	у. е.	%	у. е.	%	у. е.	%	у. е.	%
Белгородская	12,1	15,8	12,8	16,8	12,9	16,9	13,2	17,3	12,4	16,2	13,0	17,0	12,7	15,6
Воронежская	10,7	15,0	11,4	15,9	12,5	17,6	12,5	17,6	12,2	17,1	12,0	16,8	11,9	14,9
Курская	12,0	16,2	12,7	17,3	12,2	16,5	12,6	17,1	11,6	15,7	12,6	17,1	12,3	15,8
Липецкая	11,8	16,3	12,5	17,3	11,9	16,5	12,4	17,1	11,4	15,7	12,4	17,1	12,1	15,1
Тамбовская	11,4	16,2	12,1	17,3	11,6	16,5	12,0	17,1	11,0	15,7	12,0	17,1	11,7	14,5

Низкой и пони­женной урожайностью характеризуются засушливые юго-восточные районы европейской части России, очень низкой продуктивностью – 4-7 у. е. (10-17 ц/га) – отличаются Астраханская область, Республики Калмыкия и Дагестан.