УДК 551.584.31,633.634.8
Мезо- и микроклиматическая изменчивость теплового режима дня и ночи на территории СНГ
3. А. Мищенко"
Дано агроклиматическое обоснование применения показателей тепловых ресурсов раздельно для дня и ночи в связи с термопериодизмом растений, Проводятся количественная оценка и районирование мезо- и микроклиматической изменчивости су*ш средней дневной и средней ночной температуры воздуха выше !0°С под влиянием холмистого и горного рельесра в зависимости от базисов эрозии и степени кошпинентальности климата на территории СНГ. Показана перспективность использования результатов исследования для региональной оценки тепловых ресурсов и теплообеспеченности сельскохозяйственных культур на ограниченных территориях.
1. Введение
Одной из актуальных проблем современной сельскохозяйственной метеорологии является разработка эффективных методов детальной оценки агроклиматических ресурсов с использованием показателей климата, характеризующихся высокой биологизацией и чувствительностью к микроклимату, Наиболее важным является учет суточной ритмики климатических показателей с оценкой их влияния на жизнедеятельность живых организмов, в том числе культурных растений, т. е. переход к раздельному изучению биоклимата дня и ночи.
Такой подход диктуется необходимостью более точного моделирования сложной взаимосвязи между интенсивностью природных процессов и климатическими факторами, которым принадлежит ведущая роль. Следовательно, климатические показатели должны быть максимально приспособлены к изучаемым объектам природы, так как все процессы, происходящие в животном и растительном мире, подчинены природным ритмам, определяемым внешними условиями, т. е. подчинены закону "биологических часов" [1, 3—5, 14].
Жизнедеятельность растений определяется действием двух основных механизмов — фотопериодизма и термопериодизма. В природе эти механизмы связаны друг с другом, и именно они определяют скорость развития, темпы роста, урожайность и химический состав растений. Интенсивность многих процессов, происходящих в органической природе, определяется, прежде всего, энергетическими факторами, и в этом смысле
* Одесский государственный экологический университет, Украина.
радиационно-тепловые показатели биоклимата дня и ночи могут рассматриваться как основные.
Установлено, что большинство сельскохозяйственных культур лучше развиваются и дают высокую продукцию при повышенных дневных и пониженных ночных температурах воздуха в определенных оптимальных пределах. Механизм термопериодической реакции заключается в том, что при повышенных дневных температурах они интенсивно ассимилируют днем, накапливая органическое вещество, а ночью при пониженных температурах расход ассимилянтов на дыхание значительно сокращается [4, 5, 14, 16].
Для агроклиматической оценки тепловых ресурсов территорий и тепло-обеспеченности растений автором настоящей статьи предложены показатели теплового режима дня и ночи и разработаны методы их расчетов [5, 6, 8]. К числу таких показателей относятся: средняя дневная и средняя ночная температура воздуха (Тл, Г„); их суммы (2ГД, £ГВ), определяемые по датам устойчивого перехода Гд, Г„ через 5, 10, 15°С; продолжительность теплого периода, определяемая по датам устойчивого перехода Тд, Г„ через 5, 10, 15°С весной и осенью (¿Уд, Лгм); дневная температура деятельной поверхности (Гд») и ее суммы (1ГД1Д определяемые по датам перехода средней суточной или дневной температуры воздуха через 10°С; продолжительность теплого периода с Тт выше 10°С.
В суммах дневных и ночных температур воздуха учитывается географическая изменчивость, продолжительность дня и ночи, что повышает чувствительность этих показателей при оценке тепловых ресурсов в направлении с севера на юг территории СНГ. Поскольку в исходных термических показателях Та, Г„ учитывается ритмика температур в суточном ходе, суммы этих температур более четко реагируют на степень континентальное™ климата по сравнению с суммами средних суточных температур воздуха (ХГС).
Кроме того, эти показатели теплового режима дня и ночи отличаются высокой чувствительностью к микроклимату, т. е. к неоднородностям деятельной поверхности (форма рельефа, экспозиция и крутизна склонов, близость морей и крупных водоемов, виды растительных сообществ и др.). Поэтому они перспективны для региональной оценки и районирования тепловых ресурсов на ограниченных территориях в пределах административной области, района или отдельного хозяйства,
2. Постановка задачи и методика исследования
Целью настоящей статьи является количественная оценка мезо- и микроклиматической изменчивости IГд и ЕТк за период с Гд и Г„ выше 10°С на территории СНГ, включая страны Балтии, под влиянием холмистого и горного рельефа. За основу принята методика агроклиматических расчетов и обобщений с анализом материалов микроклиматических наблюдений в различных регионах, а также картографический метод исследований путем составления фоновых климатических карт с учетом микроклимата [5, 8, 9].
Задача решалась в два этапа. На первом этапе были получены данные о ЕГД,ЕГ„ для 900 метеорологических станций, равномерно освещающих
рассматриваемую территорию. Расчеты 17"Д,1ГЯ выполнялись по формулам вида:
1Гя=1(ГлМ1У+ТлМу+... + ГдМх); (1)
ТТи=-£(ТиЫ„+ТиМу+... + Т„Мх), (2)
где N с индексом IV, V,..., X — число дней и ночей с Тд, Т„ выше 10°С в апреле, мае и до сентября или октября.
Далее были составлены агроклиматические карты, характеризующие распределение этих показателей тепла для условий открытого ровного места на территории СНГ. Изолинии проводились по данным репрезентативных станций, отражающих зональное распределение ЕГД, Т.Тп в зависимости от широты и долготы места. Установлено, что тепловые ресурсы дня и ночи возрастают в направлении с севера на юг и юго-восток. А именно, на северной границе возможного земледелия в России ЕГД, ХГН выше 10°С не превышают соответственно 400 и 200°С. На крайнем юге полупустынных районов Центральной Азии они увеличиваются соответственно до 6000—6400 и 4000—4400°€ [6, 8].
Для сравнительной оценки показателей тепловых ресурсов дня и ночи с традиционными показателями тепла в виде сумм средних суточных температур воздуха выше 10°С (£ГС) и продолжительности теплого периода с Гс выше 10°С (Ыс) получены линейные зависимости между £ГД и ЕГС, ЕГН и 1ГС, Ид и //„ и Ыс. Для этой цели использованы данные 240 метеорологических станций, расположенных на равнинных землях вне влияния микроклимата. Рассчитаны соответствующие уравнения и статистические параметры к ним. Как видно из данных табл. 1, коэффициенты корреляции (г) связей различных показателей тепловых ресурсов остаются весьма высокими. Средние квадратические ошибки коэффициентов корреляции (<5Г) и вероятные ошибки (ег) весьма малы. Следовательно, с помощью уравнений регрессии можно достаточно надежно определить £ГД, ЪТп, 7/д, Мк по ЛТе и Ыс для средних многолетних условий.
Однако наличие хороших связей не означает, что указанные показатели равноценны. При одинаковых значениях ТТС и Ыс наблюдаются различные величины £ГД, ХГН, Ыи. В табл. 2 представлены пары станций с почти одинаковыми суммами средних суточных температур воздуха, находящихся примерно на одной широте, но на разной долготе, (т. е, в районах с раз-
Таблица 1
Уравнения связи показателен тепловых ресурсов за день, ночь, сутки и статистические параметры
Уравнение Я <5, е.
171 = 1,171 £71 + 45,5 Х7; = 0,904 ЖТС - 381,3 N. = 1,10 N. + 0,4 ¿У, = 1,12 Ме - 38,5 0,98 0,96 0,98 0,98 0,003 0,010 0,003 0,003 0,002 0,007 0,002 0,002 ±206 ±287 ±19 ±18
Таблица 2
Суммы средних суточных, дневных и ночных температур воздуха (£ТС, £ТВ) за период с температурой выше 10°С
Станция я» ХГС ЕГЛ 1Т н 17" -
а) Степень континентальности климата
Верхоянск 137 1040 1330 300 1030
Умба 39 1030 1060 610 450
Кокпекты 511 2540 1330 1310 1850
Львов, университет 298 2550 2980 2050 870
Бстпак-Дала 328 3370 4060 2510 1550
Одесса 43 3270 3500 2910 590
Чардара 240 4300 5760 2620 3140
Ленкорань 37 4310 4980 3740 1240
б) Влияние формы рельефа
Гагринский хребет 1630 1750 2007 1423 584
Шови 1600 1811 2680 1120 1560
Кедабек 1452 2325 2784 1747 1040
Абаетумани 1263 2204 2971 1206 1765
Пятигорск 498 3092 3522 2555 967
Красная Поляна 564 3158 3812 2003 1809
личной степенью континентальности климата) или в разных условиях по местоположению, в низко-горном и горном рельефе.
В более континентальных районах ЕГД на 200—700°С больше, а IТ„ на 300—1100°С меньше, чем в западных и особенно в морских районах СНГ. Например, П\ на станции Чардара, характеризующей условия пустыни в Центральной Азии, и на станции Ленкорань, характеризующей морской климат на побережье Каспийского моря, одинаковы. Но в Чардаре IТя оказывается на 780°С больше, а ХГН на 1120°С меньше, чем в Ленкорани. В горных и предгорных районах при мало различающихся ХГС в горных долинах и котловинах 1ГЛ оказываются на 200—600°С больше, а 17",, на 300—800°С меньше, чем на вершинах хребтов или в верхних частях склонов. Например, на Кавказе в условиях котловины на станции Абастумаки 1Т:1 увеличивается почти на 200°С, а 1ГИ уменьшается более чем на 500°С по сравнению с данными станции Кедабек, находящейся на склоне.
На втором этапе ставилась задача получения количественной оценки мезо- и микроклиматической изменчивости сумм дневных и сумм ночных температур воздуха выше 10°С в холмистом и горном рельефе на территории СНГ. Для этой цели данные всех метеорологических станций, находящихся под влиянием микроклимата, были сгруппированы по механизму формирования микроклиматических инверсий температуры в сложном рельефе. Он связан с особенностями притока солнечной радиации в пересеченной местности, своеобразным воздушным обменом, условиями подтока и стока холодного воздуха ночью, а также площадью воздухосбора. В горном рельефе помимо вышеуказанных факторов четко проявляется влияние абсолютной высоты над уровнем моря.
Выделено несколько групп местоположений в микрорельефе: 1) вершины холмов, водораздельные плато, верхние части крутых склонов; 2) средние
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.