Агрометеорология (стр. 3 )

Радиоактивные вещества. Наиболее опасные загрязнения воздуха создают отходы атомной промышленности. В результате атмосферных и наземных ядерных и термоядерных взрывов, в атмосферу поступает огромное количество различных радиоактивных веществ, которые переносятся воздушными потоками и сохраняются в атмосфере на протяжении многих десятилетий. Ещё не найдены способы искусственного удаления радиоактивных продуктов из атмосферы.

Все экономически развитые государства мира участвуют в борьбе с загрязнением атмосферного воздуха. Самым действенным средством борьбы с загрязнением окружающей среды и его негативными последствиями является резкое снижение, а затем и полная ликвидация выбросов токсичных отходов в окружающую среду.

Строение атмосферы и методы ее исследования

В атмосфере наблюдается пространственное изменение всех видов метеорологических величин. Наибольшие изменения по вертикали происходят по температуре.

Особенности вертикального распределения температуры воздуха позволяют выделить в атмосфере пять основных слоёв (сфер): тропосферу (средняя высота около 13 км), стратосферу (от 13 до 50 км), мезосферу (от50 до 90 км), термосферу (от 90 до 800 км) и экзосферу (свыше 800 км). Сферы разделены переходными слоями – паузами: тропопаузой, стратопаузой, мезопаузой, термопаузой.

Сферы	Высота	Переходный слой (пауза)
н/г (км)	в/г (км)
Тропосфера	0	8 - 17	Тропопауза
Стратосфера	9 - 18	50	Стратопауза
Мезосфера	50 - 55	80	Мезопауза
Термосфера (ионосфера)	85		Термопауза
Экзосфера	Выше 800

Тропосфера – нижний слой атмосферы (простирается от поверхности земли до высоты - 10 км, а в полярных областях и до 15 – 18 км.). В зоне экватора температура воздуха в тропосфере уменьшается с высотой на 0,5 – 0,6ºС на 100метров высоты и, даже у экватора, температура воздуха в тропосфере может достигать -70ºС. В том слое содержится 80% массы всей атмосферы, в то числе почти весь водяной пар, вся облачность, тепло и влага. Здесь протекают все атмосферные процессы и явления влияющие на все жизненные процессы в том числе на жизнь и деятельность человека.

Самый нижний слой тропосферы – приземный, его высота составляет несколько десятков метров, имеет особенно большое значение для сельского хозяйства. В этом слое находятся посевы и насаждения, пастбища и обитают животные. Для правильного решения многих практических задач сельскохозяйственного производства, необходимо знать и понимать суть происходящих в нем атмосферных процессов.

Стратосфера – располагается над тропосферой в слое до 50 – 55км. В нижней части этого слоя температура изменяется слабо, но на высоте более 35 км. интенсивность изменения повышается и у верхнего горизонта достигает 0ºС. Рост температуры с высотой обусловлен интенсивным поглощением солнечной радиации озоном, здесь, как правило, из-за отсутствия восходящих потоков воздуха не образуются облака.

Мезосфера – расположена над стратосферой до высоты 80 – 90км, температура воздуха понижается до - 70 – 80ºС.

Термосфера – следующий слой до высоты 800 км. Воздух здесь сильно ионизирован, его электропроводность в миллиарды раз больше, чем в тропосфере. Температура с высотой возрастает и на верхней границе составляет около 2000 ºС, но следует иметь в виду, что она характеризует лишь кинетическую энергию движения молекул газа ИСЗ и космические корабли не испытывают воздействия такой температуры, поскольку воздух очень разрежен. В термосфере происходят полярные сияния и сгорают метеориты.

Экзосфера (сфера рассеяния) – внешний слой атмосферы, из которого молекулы водорода и гелия могут улетучиваться в межпланетное пространство. Этот слой распространяется до высоты 2000 – 3000км и постепенно переходят в космос.

Методы исследования атмосферы.

Приземный слой атмосферы изучается, в основном, по результатам регулярных наблюдений (4 или 8 раз в сутки) для этого работают десятки тысяч наземных и судовых метеорологических станций расположенных по всему земному шару. Это мы подробно изучим на лабораторно-практических занятиях.

Исследования нижних слоёв атмосферы производятся, также и дистанционными приборами, установленными на высотных сооружениях (например: Останкинская телебашня в Москве, её высота 533м).

О строении и составе вышележащих слоёв атмосферы долгое время судили по косвенным признакам.

Только в 30 х годах ХХ века поднялись первые шары-зонды, их стали запускать как с суши, так и с кораблей. В 1933 году человек поднялся непосредственно в стратосферу на стратостате (СССР–7). С 1950 года регулярно запускаются специальные метеорологические ракеты. С 1957 года запускаются искусственные спутники Земли, располагающиеся на стационарных и подвижных орбитах, обеспечивающие долговременную работу метеорологических лабораторий и позволяющие «видеть» одновременно половину полушария.

Развивается также и метод радиолокационного изучения некоторых атмосферных явлений. Радиоволны сантиметрового диапазона, отражаясь от водяных капель, позволяют определять расположение, движение и свойства облаков, зоны дождей и гроз в радиусе нескольких сотен километров. Эти наблюдения ведутся с помощью специальных локаторов. (Такой локатор имеется в Республике Хакасии и установлен на метеостанции в с. Зелёном).

Более высокие слои атмосферы исследуются с помощью метеорологических (до 100 км) и геофизических (до 400 км) ракет. Каждая ракета поднимает на заданную высоту контейнер с метеоприборами, которые, опускаясь на парашюте, производят необходимые замеры.

В последнее время расширяются программы исследования атмосферы с помощью пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций. Орбитальные комплексы позволяют производить глобальные наблюдения за погодой и научные эксперименты, отслеживать, по месту и времени, образование ураганов и тайфунов, определять границы снежного покрова и расположение льдов в приполярных областях. Полученная информация передаётся на Землю, обрабатывается компьютерами и используется в научных исследованиях, при составлении прогнозов погоды, прокладке судовых маршрутов и т. д.

Всестороннее изучение атмосферы при помощи разнообразной современной техники, является важнейшим условием для развития высотной сверхзвуковой авиации, освоения Космоса, повышения точности метеопрогнозов и решения других задач, имеющих большое значение для научной и хозяйственной деятельности.

Для сельскохозяйственного производства используется информация о запасах в снеге, о температуре и влажности почвы, о границах засушливых территорий, о степени повреждённости посевов, о равномерности расположения снежного покрова, всё это имеет важнейшее значение для определения состояния посевов и ожидаемой продуктивности.

Ветер и причины его возникновения

Атмосферное давление определяется как сила, действующая на единицу поверхности, и является одним из важнейших метеорологических элементов. Изменение атмосферного давления во времени отражает прохождение атмосферных фронтов и различных барических систем (циклонов, антициклонов и т. д.), а изменение давления по горизонтали является непосредственной причиной движения воздуха (возникновения ветра).

Атмосферное давление измеряется высотой ртутного столба в миллиметрах, вес которого уравновешивает давление атмосферы или в миллибарах.

Давление воздуха, равное высоте ртутного столба 760 мм с основанием в 1 см² пи температуре 0°С, на широте 45° и на уровне моря, называется нормальным атмосферным давлением. Оно равно 1013250 дин/см².

В метеорологии за бар принято давление в 1000000 дин/см². Так как эта величина очень крупная, пользуются миллибаром – тысячной долей бара. Зная, что 1000 мб = 1000000 дин/см², а 760 мм рт. ст = 1013250 дин/см², получаем 1 мб = ¾ мм рт. ст.

В международной системе единиц СИ давление воздуха выражается в ньютонах на 1 м², отсюда 1мм рт. ст = 133 Н/м².

Для измерения атмосферного давления наибольшее распространение имеют ртутные барометры и анероиды.

Барограф применяется для непрерывной регистрации изменений атмосферного давления.

Ветер – это движение воздуха в горизонтальном направлении. Он характеризуется двумя элементами: направлением и скоростью.

Направление ветра определяется той частью горизонта, откуда перемещается воздушный поток, и в метеорологии выражается румбами или в градусах. Обозначается направление начальными буквами названий румбов:

С – север, Ю - юг,

СВ – северо-восток, ЮЗ – юго-запад,

В - восток, З – запад,

ЮВ – юго-восток, СЗ - северо-запад.

Скорость ветра выражается количеством метров, которое воздушный поток проходит в одну с (м/с).

Приборы для измерения направления и скорости ветра.

Флюгер является распространённым прибором для измерения направления и скорости ветра.

Анеморумбометр М-63 – дистанционный прибор. Он служит для измерения осредненной скорости ветра за 10 минутный интервал, максимальной мгновенной за время наблюдения и направление ветра.

Принцип действия прибора основан на преобразовании механических величин скорости и направления ветра в электрические.

Ручной анемометр чашечный со счетным механизмом, применяется для измерения средней скорости ветра за какой-либо период времени.

Роза ветров. В практике сельского хозяйства для правильного размещения полезащитных лесных полос, кулис, проведения мероприятий по снегозадержанию, для нужд строительства необходимы сведения о направлении ветра в данной местности. С этой целью определяют повторяемость направления ветра по румбам, основываясь на ежедневных наблюдениях за многолетний период. Для наглядного представления режима ветра в данной местности для месяца, сезона, года по данным повторяемости строится роза ветров. Для ее построения из одной точки (в центре листа бумаги) по направлению 8 основных румбов откладывают отрезки, соответствующие повторяемости направления ветра данного румба в выбранном масштабе. Полученные точки на румбах соединяют прямыми линиями. В центре розы ветров показывают число штилей.

Ветер является важным фактором среды, обусловливает перенос водяного пара и тепла на земной поверхности. Он оказывает влияние на режим основных метеорологических элементов в приземном слое среди растений. От скорости ветра зависят испарение и транспирация. При сильном ветре и высокой температуре воздуха в результате высушивания почвы происходит увядание растений. Значительное усиление ветра может сопровождаться развитием пыльных бурь. Ветер способствует опылению растений, является дешёвым источником энергии. Сильный ветер наносит большой вред деревьям и посевам, обламывая сучья, ветки, вызывая полегание хлебов и т. д.

2.3 Погода – непрерывно меняющееся состояние атмосферы в данном месте в данный момент. Погода характеризуется совокупностью значений метеорологических элементов: температурой, влажностью воздуха, атмосферным давлением, облачностью, осадками и др.

Нижняя часть атмосферы - тропосфера - всегда разделена на относительно однородные по физическим свойствам - воздушные массы, которые занимают по площади миллионы квадратных километров и отличаются одна от другой своими свойствами, а поэтому и характером погоды. Воздушные массы отличаются одна от другой прежде всего своей температурой, влажностью, запыленностью, характером облачности. Свойства воздушных масс определяются особенностями того района, где они сформировались. В однородной массе создаётся малоизменчивая погода. Смена воздушных масс сопровождается резкими изменениями погоды: зимой оттепели после сильных морозов, летом внезапные похолодания.

Перемещаясь из района формирования в другие районы, воздушная масса под влиянием подстилающей поверхности постепенно изменяет свои свойства, превращаясь в массу другого географического типа. Изменение свойств воздушной массы называют её трансформацией.

В зависимости от широтного расположения очага зарождения и формирования воздушные массы делят на 4 типа:

1. Арктический воздух - АВ

2. Умеренный воздух - УВ

3. Тропический воздух - ТВ

4. Экваториальный воздух - ЭВ

Кроме того, первые три типа воздушных масс делятся ещё на морские и континентальные в зависимости от того, где располагается очаг их зарождения - над океаном или континентом.

Вторжение арктического воздуха в более южные широты вызывает сильные морозы, весной и ранней осенью - заморозки, летом - прохладную погоду. Арктический воздух отличается не только низкой температурой, но и большой прозрачностью, малым количеством атмосферных разрядов, что обеспечивает чистый радиоприём.

Тропический воздух, наоборот, приносит в умеренные широты жаркую сухую погоду, сопровождающуюся суховеями и мглой, имеет пониженную прозрачность.

Мощный, диаметром до 3000 км и более атмосферный вихрь с пониженным давлением (минимальным в центре), с движением его вокруг центра против хода (в южном полушарии по ходу) часовой стрелки называется циклоном.

Давление в центре циклона может меняться от 1015 до 970 мб. В центре тропических циклонов давление может понижаться до 885 мб. и ниже. Тропические циклоны обладают большой разрушительной силой, скорость ветра в них может достичь 200 км/час. Скорость движения внетропических циклонов 30-40 км/час, иногда I 10 км/час.

Скопившийся воздух в центре циклона вытесняется вверх. Подъём воздуха сопровождается расширением его объёма, что приводит к понижению температуры. При понижении температуры ниже точки росы происходит конденсация водяных паров, образование облаков, выпадение осадков.

Циклон образуется двумя различными по свойствам воздушными массами Воздушные массы постоянно движутся, изменяют свои свойства, но между ними остаются довольно резкие границы - переходные наклонные зоны шириной в несколько десятков километров. Эти пограничные зоны называют атмосферными фронтами. Когда фронт проходит через какую-либо местность, то над ней меняются воздушные массы и, как следствие, погода.

Если фронт перемещается в сторону отступающего холодного воздуха, наступает потепление. Такой фронт называют тёплым. Тёплый воздух, как более лёгкий, поднимается вверх, как бы скользя по клину холодного воздуха. При этом над поверхностью фронта образуется сплошная полоса облаков в сотни километров шириной, в том числе и слоисто-дождевые. Из них при прохождении фронта выпадают обложные осадки.

Холодный фронт - фронт, перемещающийся в сторону тёплой воздушной массы. Холодная воздушная масса, как более плотная, клином подтекает под тёплую и бурно вытесняет, поднимая её вверх. Возникают мощные кучевые облака, из которых летом выпадают ливни с грозой, градом, сильным порывистым ветром-шквалом. Зимой холодный фронт приносит сильные снегопады, метели.

За холодным фронтом наблюдается рост давления 3-5 мб и более за три часа. Ветер меняет своё направление по часовой стрелке. С прохождением холодного фронта связано похолодание.

Погода в циклонах преобладает пасмурная, ветреная, летом прохладная, а зимой сравнительно теплая, с метелями, с непогодами и оттепелями.

Перед прохождением через данную местность передней части циклона, в которой находится тёплый фронт, наблюдается смена облачности, характерная для тёплого фронта, обложные и моросящие осадки, усиление ветра, падение давления, повышение температуры.

После прохождения тёплого фронта и тёплого сектора циклона через данную местность проходит холодный фронт с характерной сменой облачности. Ветер перед холодным фронтом усиливается, становится порывистым. Вторжение холодного воздуха часто сопровождается скоростями ветра до 15-20 м/сек. Во время прохождения фронтов циклона или на границе между циклоном и антициклоном весной и в начале лета часто возникают пыльные бури.

Циклоны умеренных широт обычно смещаются с запада на восток.

Антициклоном называется область высокого давления (максимальное давление в центре), замкнутая круговыми изобарами с циркуляцией воздуха по часовой стрелке в северном и против часовой стрелки в южном полушарии. Давление в центре антициклона обычно мб, может достигать более 1070 мб, диаметр - до км. Воздух в антициклоне движется от центра к периферии. Линии тока и изобары в антициклоне дают картину, противоположную циклону. Обычно в центре антициклона стоит малооблачная погода, на периферии зимой и осенью часто образуются туманы, летом грозы. Длительное пребывание антициклона летом на какой - либо территории создаёт условия сильного прогрева воздуха, устанавливается сухая жаркая погода, возможна засуха. На территории Хакасии зимой антициклон связан с интенсивным радиационным охлаждением, сильными морозами. Перемещаются антициклоны в умеренных широтах, в основном, с запада на восток.

Прогноз погоды и виды прогнозов. Основным методом изучения атмосферных процессов, предсказание их развития и связанных с ними условий погоды является синоптический метод, основывающийся на систематическом анализе синоптических карт.

На обработанной синоптической карте выделяются зоны осадков, зоны особых явлений погоды (гроз, туманов, смерчей и т. д.) проводятся изолинии барических тенденций, обозначаются циклоны, антициклоны, области падения и роста атмосферного давления, проводятся, тёплые и холодные фронты. Пользуясь такой картой, синоптик может обоснован., объяснить наблюдавшуюся погоду.

Для того, чтобы предсказать будущую погоду, необходимо иметь синоптические карты за несколько последних сроков наблюдений. Просмотр карт от срока к сроку позволяет синоптику путём сравнения прошедшей и настоящей погоды решить следующие вопросы:

1. Установить направление и скорость циклонов и антициклонов, их эволюцию.

2. Определить направление и скорость движения воздушных масс по высотным (аэрологическим) картам, их трансформацию.

3. Рассчитать вероятность изменения погодных условий.

По картам погоды синоптики следят за перемещением атмосферных фронтов, возникновением новых циклонов и антициклонов, положением их центров. Скорость движения циклонов и антициклонов рассчитывается с помощью специальной масштабной линейки.

Таким образом, при составлении прогноза синоптик должен хорошо изучить предшествующее развитие атмосферных процессов и предвидеть, вычислить их развитие в будущем.

На основе проведённого анализа и вычислений синоптик составляет прогноз-предположение о будущем состоянии погоды, сформулированное в определённых выражениях или представленное графически.

Заблаговременность прогноза погоды разная - от нескольких часов до месяца и даже сезона. Прогнозы передаются по радио, телевидению, печатаются в газетах и в специальных бюллетенях погоды.

Для народного хозяйства большое значение имеют долгосрочные прогнозы погоды. Их составление является исключительно трудной задачей. Для её решения надо рассмотреть огромное число возможных изменений воздушных масс и барических систем на продолжительный период. Для долгосрочных прогнозов применяют различные методы: гидродинамический, метод аналогов, физикостатический и др. Разрабатывают также методы долгосрочных вероятностных прогнозов для конкретных регионов, в которых указывают вероятность осуществления прогнозируемого явления или состояния на основании статистической обработки многолетних рядов метеорологических наблюдений.

Кроме общих прогнозов погоды, существуют еще и специальные для различных отраслей народного хозяйства. Например, прогнозы для сельского хозяйства дополняются сведениями об условиях перезимовки озимых, ожидаемых датах схода снежного покрова, начале полевых работ, сроках сева и т. д. Оправдываемость краткосрочных прогнозов погоды (заблаговременностью в 24 часа, 36 часов, 3-5 суток) сейчас составляет 85-90 %, т. е. из 10 прогнозов оправдывается 8-9.

Для прогностических целей используется также спутниковая информация, освещающая океаны и труднодоступные части суши, где нет метеостанций. Например, фото1рафирование облачных систем со спутников позволяет обнаруживать зарождение опасных тропических циклонов нал океанами.

В последнее время усилилось внимание к изучению солнечно-атмосферных связей для целей долгосрочного прогноза погоды. Результаты исследований свидетельствуют о возможном влиянии колебаний солнечной активности на атмосферную циркуляцию и. следовательно, на формирование погоды.

В задачу службы погоды входит обеспечение всех отраслей народного хозяйства и всех граждан России метеорологической информацией и прогнозами.

Метеорологические элементы измеряются на метеорологических станциях и постах, оборудованных соответствующими приборами. Посты отличаются от станций меньшей оснащённостью и более простой программой наблюдений.

Приземные метеонаблюдения на станциях, входящих в наземную сеть наблюдений, выполняются по всей территории одновременно в сроки: 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21 часа среднего гринвичского времени (СГВ), что соответствует – 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21, 24 часа московского зимнего времени.

На многих метеостанциях проводятся наблюдения не только в приземном слое воздуха, но и аэрологические наблюдения в верхних слоях атмосферы, при помощи шаров–пилотов, радиозондов, метеорологических ракет и спутников. Перспективным является систематическое изучение верхних слоёв атмосферы, которое ведётся космонавтами с космических кораблей и орбитальных станций.

Для получения сведений о погоде в труднодоступных районах используются автоматические радиометрические станции, работающие длительное время без вмешательства человека. Метеонаблюдения ведутся также морскими судами, которые сообщают сведения о погоде в ближайшие морские и воздушные порты.

Сеть метеорологических станций и постов является первичной организацией и основой Службы погоды. Информация о погоде на всём земном шаре оперативно передаётся в Мировые метеорологические центры, находящиеся в Москве, Вашингтоне и Мельбурне.

В конце 60х годов по заказу Минобороны США была создана распределённая сеть АRРАnet для связи между собой компьютеров этого министерства. Разработанные принципы организации таких сетей оказались настолько удачными, что многие другие организации стали создавать собственные сети на той же основе. Эти сети стали объединяться между собой, образуя единую сеть с общим адресным пространством. Эта общемировая совокупность сетей и стала называться Internet. В настоящее время по этой системе связи можно получить любую метеорологическую информацию с любой точки земного шара в любое время.

Прогнозы погоды имеют большое практическое значение для всех хозяйственной деятельности человека и особенно для сельхозпроизводства, так как оно находится в наиболее тесной зависимости от погоды.

Прогнозы погоды являются научного предвидения, которое возможно только тогда, когда известны закономерности возникновения и развития предсказываемых процессов или явлений. Наличие прогнозов погоды позволяет правильно установить сроки сева различных сельхозкультур, своевременно подготовиться к защите растений от опасных явлений погоды, обеспечить уход за посевами в лучшие агротехнические сроки, а также вовремя и без потерь убрать урожай.

Специалисты сельского хозяйства должны уметь использовать все виды прогнозов погоды в практической деятельности, а для правильного применения прогнозов, необходимо знать методику и технику их составления.

Раздел II

2.3 Неблагоприятные (опасные) для сельского хозяйства метеорологические явления.

1. Критерии ОМЯ и СБ.

2. Опасные явления теплого периода и меры борьбы с ними.

3. Опасные явления холодного периода и меры борьбы с ними.

1. Критерии ОМЯ и СБ. Не всегда погода благоприятствует росту и развитию растений и животных. В ряде случаев погодные условия могут нанести большой ущерб сельхозпроизводству, их называют «опасные метеорологические явления». К ним относятся: в тёплый период - заморозки, засухи, суховеи, пыльные бури, град, сильные ливни. Зимой – это сильные морозы, гололёд, сильный ветер, метель, селевые и грязевые потоки обусловленные особенностями залегания снежного покрова и температурного режима почвы и воздуха.

Одна из задач сельскохозяйственной оценки климата - учет всех неблагоприятных метеорологи­ческих явлении, возможных в данном районе. Неблагоприятные для сельского хозяйства явления погоды - это понятия биоклиматические, так как их рассматривают по ре­акции растений на погоду и характеризуют сопряженными агро­метеорологическими и биологическими показателями. Для того, чтобы эффективно бороться с этими явлениями, их необходимо изучать.

Опасные метеорологические явления (ОМЯ) и стихийные бедствия (СБ). Различаются эти понятия по критериям их оценки. Опасными считают такие метеорологические явления, которые по своей интенсивности, времени возникновения, продолжительности или площади распространения могут нанести или наносят значительный ущерб хозяйственной деятельности человека и в том числе сельскохозяйственному производству. Например, критерии ОМЯ для территории Республики Хакасии следующие: понижение температуры воздуха зимой до - 45ºС и ниже, повышение температуры летом до 36ºС и выше продолжающееся боле трёх суток, ветер с порывами 30 м/с и более, ливневый дождь с количеством осадков более 30 мм в течении 3-х часов, заморозки – понижение температуры воздуха или деятельной поверхности почвы до 0ºС и ниже на фоне положительных средних температур воздуха и др, ОМЯ могут причинить значительный ущерб хозяйственной деятельности и инфраструктуре населённых пунктов, но в природе существуют гораздо более опасные явления называемые стихийные бедствия (СБ), вызывающие масштабную гибель людей, наносящие огромный материальный ущерб ведущий к катастрофическим социально-экономическим последствиям. К категории СБ относятся: землетрясения, цунами, извержения вулканов, сход снежных лавин, селевые потоки, лесные пожары и др. Изучением, прогнозированием, предупреждением и ликвидацией последствиё СБ занимается Министерство по чрезвычайным ситуациям Российской Федерации (МЧС РФ).

При общем увеличении урожайности сельскохозяйственных культур колебания ее по годам во многих странах мира в том числе и в России, остаются значительными, со временем не уменьшаются или уменьшаются мало. Это означает, что влияние неблагоприятных погодных условий на урожайность культурных растений ещё велико.

Последний вывод очень существен, он заставляет более серь­езно относиться к неблагоприятным явлениям погоды и мерам борьбы с ними в условиях нерегулируемого климата.

2. Опасные явления теплого периода.

Засухи и суховеи. Силы стихии, силы природы часто наносят удар сразу и на всю мощь, мы о них уже говорили, смерчи, пожары, наводнения наносят значительный поддающийся немедленной оценке ущерб. Засуха – другое дело, у неё нет заметно выраженного начала и поэтому на первых порах мы её не воспринимаем, не настораживаемся, не вскакиваем утром и, подбежав к окну, не восклицаем нечто вроде: «ВАУ! Надвигается засуха!». Засуха, обычно, безмятежна: ярко светит Солнце и небо бесконечно голубое и чистое, разворачивается медленно. О ней ежедневно не пишут в газетах и не говорят по ТВ потому, что писать об этом – всё равно, что сидеть и смотреть, как растёт трава (скучно). А тем не менее около 70% пахотных земель в России расположены в районах недостаточного и неустойчивого увлажнения, где большая вероятность того, что засухи и суховеи нанесут значительный ущерб сельскому хозяйству.

Засуха - это агрометеорологическое явление, вызывающее резкое несоответствие между потребностью растений во влаге и ее поступлением из почвы в результате недостаточного количе­ства осадков и повышенной испаряемости, что нарушает нор­мальное водоснабжение растений.

Суховей - ветер при высокой температуре и низкой влажнос­ти воздуха. Температура при суховеях всегда выше 25 °С и часто повышается до 35...40ºС, относительная влажность ниже 30 %, - очень велик дефицит влажности воздуха (20...22 гПа ). Ско­рость ветра не менее 5 м/с, преобладающее направление ветра - восточное или юго-восточное, иногда южное. Эти факторы вы­зывают сильное испарение, что приводит к нарушению водного баланса растений.

Под воздействием засухи и суховея ткани растений обезвожи­ваются, в результате чего нарушаются физиологические процес­сы: фотосинтез, дыхание, углеводный и белковый обмен. Резкое снижение фотосинтетической деятельности подавляет ростовые функции, нарушает процессы органогенеза, уменьшает, напри­мер, число колосков, увеличивает число бесплодных цветков. В итоге эти явления снижают продуктивность растений.

Многочисленные исследования происхождения засух и сухо­веев показали, что их образование на территории России связа­но с циркуляцией атмосферы, приводящей к установлению дли­тельной антициклональной погоды. Обычно это обширный ма­лоподвижный антициклон, приходящий на европейскую часть России и Западную Сибирь из Арктики (примерно 70 % всех случаев).

Воздушные массы таких антициклонов характеризуются большой прозрачностью и малой влажностью воздуха. Устанав­ливаясь над центральной частью, югом или юго-востоком евро­пейской части России, над югом Западной Сибири, эти анти­циклоны приводят к формированию ясной или малооблачной погоды. Вследствие этого происходит быстрая трансформация арктического воздуха: он прогревается, стано­вится еще суше. Транспирация усиливается, осадки не выпада­ют, и наступает обезвоживание тканей растений.

Различают атмосферную засуху, обусловливающую сильную транспирацию растений и испарение с поверхности почвы и почвенную засуху, характеризующуюся недостатком физиологичес­ки доступной растениям влаги в почве. Атмосферная засуха обычно предшествует почвенной.

По времени наступления засуху подразделяют на весеннюю, летнюю и осеннюю.

Весенняя засуха характеризуется невысокой температурой и низкой относительной влажностью воздуха, малыми запасами продуктивной влаги в почве и сухими ветрами. Весенняя засуха замедляет прорастание семян и появление всходов, вызывая при этом их изреженность, ослабляет укоренение рассады. Яровые культуры повреждаются этой засухой больше, чем озимые, име­ющие уже хорошо развитую корневую систему. Продолжитель­ная засуха весной существенно снижает конечный урожай куль­тур даже при условии благоприятного по увлажнению лета.

При летней засухе наблюдаются высокая температура воздуха, низкая относительная влажность его и, как следствие, сильное испарение. Резкое нарушение водного питания снижает прирост вегетативной массы, вызывает засыхание листьев, снижает фо­тосинтетическую деятельность растений, обусловливает щуп­лость зерна, приостанавливает прирост клубней и корнеплодов, способствует опадению завязи и плодов в садах. Последствия летней засухи обычно более тяжелые, чем весенней, так как по­мимо резкого снижения урожая культур ухудшается качество выращенной продукции.

Осенняя засуха возникает на фоне пониженных температур и влажности воздуха. Она наступает после уборки зерновых и в период окончания вегетации пропашных и некоторых других культур. Отрицательное действие осенней засухи испытывают главным образом озимые культуры посева текущего года. Из-за сухости верхних слоев почвы семена долго не прорастают и всходы появляются с запозданием. Растения не успевают укоре­ниться, пройти фазу кущения и нередко погибают в зимний пе­риод. В отдельные засушливые осенние периоды, когда пахот­ный горизонт не имеет необходимых запасов продуктивной вла­ги, посев озимых зерновых вообще нецелесообразен.

По данным , на европейской части России повторяемость весенних засух составляет 42 %, летних — 33, осенних — 25 %.

Наибольший ущерб зерновому хозяйству нашей страны и Республике Хакасии нано­сят весенне-летние засухи, охватывающие многие основные зер­новые районы. По данным , к наиболее сильным засухам, которые охватывали огромную территорию (от 7 до 10 основных зерновых районов европейской части России и Сиби­ри), относятся засухи следующих лет: 1946, 1954, 1955, 1963, 1965, 1972, 1975, 1979, 1981, 1984. Нередки засухи, которые охва­тывают 5...6 основных зерновых районов и значительно снижа­ют валовой сбор зерновых культур в целом по стране. К таким засухам можно отнести засухи 1948, 1949, 1957, 1967, 1982, 1985 гг.

Далее следуют локальные засухи, которые снижают урожай зерновых культур в отдельных районах, существенно не влияя на общий валовой сбор зерна по территории, например сильная засуха 1969 г. на Северном Кавказе или засуха 1974 г. в Западной Сибири.

На европейской части России продолжительная, очень ин­тенсивная засуха была в 1972г. - одна из жесточайших засух за последние 100 лет. Она характеризовалась необычно длительным периодом высоких температур (30...35 ºС), продол­жительными периодами без дождей, большой сухостью воздуха, сильными перегревами почвы и необычайно широким распространением по территории. Засуха 1972 г. обусловила возникновение массовых лесных пожаров и возгорание торфяников в Архангельской области, Центральном районе, Ленинградской, Псковской, Новгородской областях, в Среднем Поволжье.

Критерием засухи (достаточно надёжным) является наблюдение за влажностью почвы. Так, запас продуктивной влаги в слое почвы от 0 до 100см. менее 60 мм характеризует плохую обеспеченность водой вегетационного периода. По данным Кулика – снижение запасов продуктивной влаги в пахатном слое (0 – 20см) до 10 – 19мм. Уже характеризует засушливый период. При запасе влаги менее 10мм. В пахатном слое начинается засуха. Три сухих декады подряд (запас продуктивной влаги менее 10мм), в период кущение-молочная спелость, означает засуху средней интенсивности, а 4 – 5 сухих декад – сильную засуху. При сильной засухе урожайность может снизится более чем на 70%.

Для оценки засушливости территории применяют различные коэффициенты (гидротермический коэффициент Селянинова – ГТК = 10∑r/ ∑t).

Засухи в основных земледельческих районах России наиболее часто по­вторяются: 50...60 % лет в Центрально-Черноземных областях и 60...85 % лет на Северном Кавказе и в Поволжье. Это значит, что в этих районах явления засухи в той или иной степени повторя­ются каждые 5...9 лет из 10, что ограничивает получение здесь высоких урожаев без орошения. Для большей части Нечерно­земной зоны засухи наблюдаются в среднем 1 год из 10 и реже.

Меры борьбы с засухами и суховеями.

Необходимо отметить, что растения в какой-то степени сами борются с неблагоприят­ными явлениями, в частности, регулируя свой водный баланс. Одни растения уменьшают скорость транспирации, что является приспособлением к атмосферной засухе, другие - регулируют процесс поглощения воды из почвы, т. е. приспосабливаются к почвенной засухе.

Установлено, что засухоустойчивость растений является свойством, которое можно изменить. Подсушивание предвари­тельно намоченных перед посевом семян вызывает значитель­ные изменения в коллоидно-химическом состоянии клеток. В дальнейшем оно проявляется в виде повышенной засухоустой­чивости растений.

В практике сельскохозяйственного производства применяют разные способы борьбы с засухами и суховеями. Все они направлены на устранение или снижение несоответствия между потребностью растения во влаге и фактической влагообеспеченностью посевов с помощью обработки почвы, орошения, снегозадержания, накопления талых вод, полезащитного лесоразведения, варьирования сроками сева, мульчирования почвы и т. д. К эффективным методам относят создание засухоустойчивых сортов сельскохозяйственных культур, размещение посевов с учётом агроклиматических и микроклиматических особенностей.

Урожайность зерна овса в зависимости от различных влагонакопительных приёмов.

(по )

Влагонакопительные приемы	Урожайность т/га
Зяблевая вспашка поперек склона	1,65
Зяблевая вспашка плюс снегозадержание	1,98
Зяблевая вспашка плюс снегозадержание плюс задержание талых вод	2,45
Зяблевая вспашка плюс снегозадержание плюс задержание талых вод плюс минеральные удобрения	2,67

Таким образом, применение агротехнических приемов по задержанию, накоплению, сохранению и рациональному использованию запасов почвен­ной влаги, является эффективным средством борьбы с засухами и суховеями. Накопленный отечественной агрономической и аг­рометеорологической науками опыт борьбы с засухами показал, что современная культура земледелия существенно ослабила влияние жестких и длительных засух 1972, 1975 и 1981 гг. и по­зволила собрать достаточное количество зерна.

Ветровая эрозия. К числу неблагоприятных гидрометеорологических явлений относится и ветровая эрозия, или дефляция почвы, — процесс раз­рушения и перемещения частиц почвы ветром. Она возникает под влиянием как природных, так и антропогенных факторов и нередко связана с формами земледелия, не соответствующими данной климатической зоне. Интенсивность дефляции зависит от скорости ветра, размера частиц и их связности.

Критическими скоростями ветра на высоте 15 см считают: для песчаных и супесчаных почв — 3...4, суглинистых — 4...7, торфяных — 4...5 м/с.

Наиболее сильному выдуванию подвержены легкие по грану­лометрическому составу, менее связанные почвы: песчаные, су­песчаные, легкосуглинистые.

На степень эрозионных процессов оказывает влияние рельеф территории. Выдуванию больше подвержены верхние и навет­ренные части склонов, при этом, чем круче склон, тем сильнее разрушение почвы.

Немаловажное значение имеет и микрорельеф местности: над выровненной поверхностью поля скорость ветра на 30...40 % выше, чем над не выровненной, грубо взрыхленной.

В степной, полупустынной и пустынной зонах дефляция по­чвы нередко принимает катастрофические размеры. Сильные ветры поднимают (иногда до 1,5...2 км) с поверхности огромное количество почвенных частиц и переносят эту массу на большие расстояния. Это явление называют пыльными бурями. Так, в 1960 г. из районов Северного Кавказа и Украины почвенная пыль была занесена в Румынию, Болгарию и Югославию, види­мость ухудшалась в Белоруссии и Прибалтике.

При переносе пыли происходит ее сортировка, так как круп­ные частицы оседают быстрее. Они откладываются в понижениях рельефа или у различных препятствий (строений лесных полос и тд).

Общеизвестно, что для восстановления 1 см почвы в естественных условиях требуется 250 – 300 лет, поэтому следует признать, что ветровая эрозия наносит почвенному покрову катастрофический ущерб. Наряду с выдуванием в период ветровой эрозии происходит засекание растений, то есть обрывание листьев, обламывание стеблей и полное удаление из почвы растений вместе с корнем.

Меры принимаемые для борьбы с эрозией.

Для оценки отрицательных воздействий пыльных бурь на посевы сельхозкультур, необходимо учитывать степень развития растений на полях. Наиболее сильно повреждаются слаборазвитые посевы, не достигшие фазы кущения (озимые). Хорошо раскустившиеся посевы обладают достаточно мощной корневой системой, укрепляющей почву, создают препятствие ветровому потоку у поверхности поля, чем ослабляют выдувание почвы.

Анализ условий возникновения пыльных бурь и данные по оценке причинённых ими повреждений, сделан вывод, что для борьбы с ними существует два основных направления борьбы с эрозией: 1- проводить мероприятия способствующие уменьшению скорости ветра у поверхности почвы; 2- использовать технологии по увеличению сил сцепления почвенных частиц. Примером могут служить мероприятия по созданию ажурных лесных полос, ветрозащитных кулис уменьшающих скорость ветра. Значительный эффект даёт оставление стерни, безотвальная вспашка, применение химических веществ, способствующих увеличению сцепления почвенных частиц, почвозащитные севообороты с посевами многолетних трав.

При разработке мер борьбы с пыльными бурями необходимо учитывать направление господствующих ветров, особенности рельефа, микроклиматические особенности и особенности почв.

Водная эрозия почвы и методы борьбы с ней.

Ливень – сильный дождь, интенсивность которого характеризуется следующим образом: при продолжительности 5 мин выпадает не менее 0,5 мм/мин осадков, при продолжительности 1 час – более 0,2 мм/мин, при этой интенсивности за один час выпадает 12 мм осадков или 120 тонн воды на один гектар. Сильные ливни могут дать за один час и более300 мм осадков.

Вследствие сильных осадков (ливней) происходит полегание посевов, что затрудняет их скашивание и, в конечном итоге, ведёт к значительным потерям. Кроме того, интенсивный сток выпавших осадков, а также сток талых вод – основная причина водной эрозии почвы. Различают два вида водной эрозии: смыв почвы и овражная эрозия. В горных районах водная эрозия гораздо интенсивнее, чем в равнинных. Наиболее сильно подвержены водной эрозии Среднерусская, Приволжская, Ставропольская и другие возвышенности.

Методы борьбы с водной эрозией

Профилактическая мера - сохранение лесов и травяного покрова на эрозионных участках.

Основные методы борьбы:

1.Размещение сельхозкультур с учётом их почвозащитных способностей (многолетние травы, а на более опасных участках зернобобовые культуры).

2.Обработка почвы и посев культур поперёк склона (перпендикулярно направлению склона).

3.Лесонасаждение и оврагоукрепление.

4.Преобразование эрозионных форм рельефа (террасирование т. е. создание ступенчатых террас) и другие приёмы уменьшающие интенсивность водной эрозии.

Град

Град образуется в мощных кучево-дождевых облаках, его выпадение происходит в тёплое время года. Сильный (интенсивный) град уничтожает посевы, насаждения он очень опасен для животных и человека.

Сильные ливни часто совмещаются с градом в результате чего значительно увеличивается эрозии почвы, полегание и механические повреждения посевов и др. Массивные восходящие потоки воздуха и повышенная водность облаков являются причиной увеличения массы и величины градин, так в мае 1984 года в Таджикистане выпал тропический град общим весом 880 тонн, а в июле в Амурской области диаметр градин составлял 6 – 7см и вес – 60 – 70 гр. Бывали случаи, когда вес градин достигал 0,5кг.

Зоны наиболее опасных и частых выпадений града (градобитий) находятся в горных и предгорных районах, где в жаркие дни возникают мощные восходящие потоки воздушных масс за счёт большой неравномерности нагревания различных форм рельефа. (Это районы Северного Кавказа и Закавказья, Среднеазиатских республик, Крыма, Прикарпатья и других районов.), в том числе и в районе Саян: Туве, Алтае, Хакасии и др.

Меры борьбы с градобитиями.

Борьбу с градобитием, в последнее время, ведут путём воздействия на процессы градообразования в облаках. С этой целью через 15 – 20 минут после начала развития градовых облаков, ту их часть, где располагается градовый очаг, обстреливают специальными ракетами или артиллерийскими зенитными снарядами несущими и, при взрыве, распыляющими специальный реагент (обычно йодистое серебро). Для этих же целей используют и авиацию. Расположение очага определяется с помощью локатора.

Внесённый реагент способствует образованию огромного количества ядер кристаллизации, на которых происходит сублимация водяного пара, что препятствует образованию крупных градин, мелкие же, при падении, тают в нижних слоях атмосферы, превращаясь в дождь. Применяемые для обстрела противоградовые артиллерийские безосколочные снаряды «Эльбрус» безопасны и применяются даже над населёнными пунктами, радиус их действия до 14 км, масса реагента – 75 г. один выстрел такого снаряда обеспечивает защиту от града площадь до 40 – 60 тыс. га.

Из ракетных установок, обычно, выпускают специальную противоградовую ракету «Облако». С помощью локаторной установки можно одновременно управлять 7 – 10 орудиями или 10 – 12 ракетными установками и воздействовать на градовые облака на площади 200 тыс. га.

Ущерб от градобития на территориях применения этих установок уменьшился в 3 – 4 раза, эффективность противоградовых мероприятий около 90%.

Явления, вызывающие повреждения культурных растений в зимний период

Успешность развития, роста зимующих культурных растений зависит не только от агрометеорологических условий вегетационного периода, но и от условий зимовки. На территории России могут возникнуть следующие основные опасные явления:

1. Сильный мороз, вызывающий вымерзание посевов и обмерзание древесных растений и кустарников.

2. Длительные и глубокие оттепели, уменьшающие закалку и морозостойкость зимующих культур.

3. Мощный снежный покров при слабом промерзании почвы, обуславливающий выпревание (в течении 80 – 100 дней при температуре почвы на глубине 3см. и высотой снежного покрова более 30см.) озимых.

4. Ледяная корка на посевах, вызывающая повреждение растений.

5.Застой талой воды на полях с озимыми, которая вызывает их вымокание и гибель.

6. Сильные ветры, вызывающие выдувание посевов.

7. Гололёд на деревьях, вызывающий механическое повреждение ветвей.

Повреждение и гибель растений зимой, нередко обусловлены одновременным действием нескольких процессов (низкие температуры и ледяная корка, зимняя засуха и выдувание).

Меры борьбы с неблагоприятными условиями перезимовки сельхозкультур

Повторяемость явлений, вызывающих повреждение культурных растений в зимний период в разных областях России различна.

Низкие температуры почвы зимой, обуславливающих вымерзание посевов, наблюдаются в районах с суровой и малоснежной зимой (понижение температур ниже критических: озимая пшеница ºС, рожь ºС на глубине узлов кущения). К ним относятся: юго-восток Европейской части России, Южный Урал, юг Западной Сибири, Восточная Сибирь. В указанных районах условия неблагоприятны для озимых, в некоторых районах, в частности в Хакасии, озимые не сеют вообще.

Основной способ борьбы с вымерзанием – снегозадержание, с помощью которого достигается не только увеличение снежного покрова, но и более равномерное распределение снега на полях, в тоже время следует учитывать и сроки сева.

При оптимальных сроках сева растения уходят в зиму в фазе кущения и лучше переносят зимние условия, чем слаборазвитые растения (в фазе всходов или третьего листа).

Вымокание и выпревание наблюдаются, в основном, в нечернозёмной зоне, причём вымокание происходит чаще в западных районах, а выпревание – в северо-восточных и северных. Для борьбы с выпреванием снежный покров уплотняют путём прикатывания или зачерняют снег, это способствует его таянию, что приводит к снижению температуры почвы под снегом.

Борьба с вымоканием обычно производится путём организации стока воды с полей, что достигается выравниваем полей, а также устройством борозд и траншей имея в виде, что неточность их устройства может привести к возникновению эрозионных процессов.

Для предотвращения выпирания (замерзания воды в верхнем слое почвы после оттепели) зерновые сеют уже в уплотнённую после предпосевной обработки почву при глубокой заделке семян. Этот приём применяется и против выдувания посевов.

Для уменьшения образования ледяной корки с посевов отводят талые воды или посыпают золой (или торфяной крошкой) для ускорения таяния льда и снега.

Для защиты плодовых культур от вымерзания применяют следующие меры: если зима сурова и малоснежна снег надо задержать в садах, чтобы уберечь корневую систему, а ягодные (малину) пригибают и укрывают или засыпают хотя бы снегом. Виноградники присыпают почвой (в северных районах). Цитрусовые укрывают соломой, плёнкой или др. Одним из основных средств обеспечивающих перезимовку плодовых деревьев и кустарников, является правильный выбор места для их размещения с учётом особенностей рельефа.