Опасные агроклиматические явления

В агрометеорологии особо опасными явлениями считаются такие, которые по своей интенсивности, продолжительности воздействия, площади распространения или времени возникновения (например, в критический период жизни растений) могут нанести или наносят значительный ущерб сельскохозяйственным посевам и животным. К агрометеорологическим явлениям, опасным  для сельскохозяйственного производства в теплый период года, относят: заморозки, засухи, суховеи, пыльные бури, град, сильные ливни(Грингоф, Пасечнюк, 2005).

В данной исследовательской работе рассматриваются опасные агроклиматические явления на примере заморозков, характерные для Ленинградской области.

Заморозком называют понижение температуры до 0° и ниже на поверхности почвы или в травостое в период вегетации на фоне положительных средних суточных температур воздуха(Синицина, 1973).

Однако такое определение заморозка для сельскохозяйственной практики является недостаточным, так как падение температуры ниже 0° редко является опасным для многих даже теплолюбивых культурных растений. Угрозу представляют только такие похолодания, при которых температура опускается ниже определенных критических значений для каждого вида растений и фаз их развития. Поэтому кратковременные похолодания, которые могут причинить вред сельскохозяйственным культурам, называют опасными заморозками, и именно они привлекают особое внимание работников сельского хозяйства(Берлянд,1953).

Различают общий заморозок (или заморозок в воздухе), когда отрицательная температура наблюдается на уровне 2м, и заморозок на почве, когда при положительной температуре на уровне 2 м на поверхности почвы наблюдается отрицательная температура(Зверев,1968).

Заморозки обычно наблюдаются весной и осенью (в северных регионах и в высокогорьях даже летом) при антициклонической погоде, на гребнях повышенного атмосферного давления, при высоком эффективном излучении подстилающей поверхности и при слабом ветре. Различные по интенсивности заморозки наблюдаются во всех районах сельскохозяйственной зоны страны. В зависимости от времени появления и степени интенсивности заморозки могут частично или существенно повредить сельскохозяйственные культуры, полностью уничтожить или снизить их урожай (Грингоф, Пасечнюк, 2005).

Особенно опасны поздневесенние и раннеосенние заморозки, совпадающие с периодом активной вегетации растений. Они ограничивают использование агроклиматических ресурсов вегетационного периода конкретной территории. Поэтому информация об интенсивности заморозков, о сроках их прекращения весной и возникновения осенью чрезвычайно важна. Эта информация используется также для оценки заморозкоопасности территории, для принятия решений о размещении теплолюбивых культур, выбора сроков сева и уборки сельскохозяйственных культур, для выбора способов защиты с целью снижения возможного ущерба от этого опасного явления природы (Грингоф, Пасечнюк, 2005).

По интенсивности заморозки делят на слабые, средние и сильные. Слабыми заморозками считаются понижения температуры деятельной поверхности не ниже -2°, когда температура воздуха при этом составляет 0°С и более. При средних заморозках температура поверхности земли опускается до -3…-4°С и заморозок охватывает самые нижние, примыкающие к поверхности слои воздуха. При сильных заморозках температура снижается до -5°С и охватывает приземный слой воздуха до высоты 1,5…2 м. Именно в этом слое находится большинство возделываемых полевых культур (Грингоф, Пасечнюк, 2005).

По длительности действия различают заморозки: продолжительные (>12 ч), средней продолжительности (5…12 ч), кратковременные (<5 ч) (Грингоф,Пасечнюк, 2005).

И.А.Гольцбергбыли выделены три типа заморозков по их происхождению (Климат России,2001):

1. Адвективные заморозки возникают в результате крупномасштабного вторжения холодного воздуха и длятся в течение нескольких суток подряд. Во время этих заморозков даже дневная температура может быть ниже 0°С. При этом типе заморозков микроклиматические различия нивелированы.

2. Радиационные заморозки возникают в тихие ясные ночи в результате интенсивного ночного выхолаживания, причем они могут наблюдаться при высокой положительной дневной температуре. При этом типе заморозков весьма значительны микроклиматические различия, связанные с формами рельефа.

3. Адвективно-радиационные заморозки возникают в результате адвекции холода и последующего ночного радиационного выхолаживания. Эти заморозки отмечаются при относительно высокой средней суточной температуре воздуха, а их наибольшая повторяемость приходится на позднее весеннее и раннее осеннее время, т.е. они наиболее опасны для сельскохозяйственного производства(Гордеев,2006).

Устойчивость растений к заморозкам и степень их повреждения зависят от многих факторов: времени наступления, интенсивности и продолжительности заморозка, вида, сорта и фазы развития растений, условий выращивания, скорости оттаивания тканей растений, поврежденных заморозком и т.п. Все биологическое разнообразие сельскохозяйственных культур условно разделено на 5 групп по степени их естественной устойчивости к заморозкам в различные фазы развития при средней продолжительности заморозков 5…6 ч и в зависимости от микроклиматических условий окружающей среды(табл. 8.) (Грингоф, Клещенко, 2011).

Таблица 8.Критические температуры воздуха(°С) для сельскохозяйственных культур в различные фазы их развития.(Грингоф, Клещенко, 2011).

Устойчивость растений по отношению к заморозкам представляет собой развивающееся свойство растений, зависящее от их природы, особенностей каждого типа и сорта, от стадии и фазы развития данного индивидуума, от условий внешней среды (Чудновский, 1949).

Прогноз заморозков. Известно, что заморозки наносят значительный ущерб сельскохозяйственному производству. Однако своевременное предупреждение о сроках наступления заморозков способствует снижению ущерба, а в отдельных случаях позволяет избежать их тяжелых последствий для растениеводства. Для предупреждения наступления заморозков разработаны методы их прогноза.

 Вторжение холодных масс воздуха, обусловливающих адвективные и адвективно-радиационные заморозки на больших территориях, достаточно надежно прогнозируется синоптиками с заблаговременностью 1-3 суток. Так как в зависимости от местных условий интенсивность заморозков может быть различной(рельеф, крупные водные объекты, лесные массивы и т.п.), агрометеоролог, знающий местные условия, должен уточнить синоптический прогноз для своей территории. Например, Михалевский предложил следующие формулы:(Грингоф,2011)

где:  и  –минимальная температура воздуха и почвы соответственно; t и t'-температура по сухому и смоченному термометрам в 13 ч соответственно,°С; С-коэффициент, зависящий от относительной влажности воздуха f в 13 ч, находится по данным таблицы; А-поправка на облачность, которую вводят после наблюдений в 19 ч: при незначительной облачности (0…3 балла) А=-2°С; при средней облачности (4…7 баллов) А=0, т.е поправка не вносится; при облачности 8…10 баллов А=2°С (Грингоф,2011).

Таким образом, если рассчитанная минимальная температура оказывается ниже -2°С, то заморозок возможен; при температурах от -2 до 2°С заморозок вероятен, а если температура выше 2°С, то заморозок маловероятен(Грингоф,2011).

Простой и весьма надежный графический способ расчета вероятности заморозка в ближайшую ночь предложил П.И. Броунов (Грингоф,2011). Для этого используют результаты наблюдений за температурой воздуха в метеорологической будке в 13 и 21 ч. На горизонтальной оси графика откладывают разность температур за эти сроки, на вертикальной оси - температуру за 21 ч. Точка пересечения наблюденных значений температуры воздуха в поле графика укажет вероятность заморозка.

В оперативной практике синоптиков используются методы прогноза, более полно учитывающие физические причины возникновения заморозков (Методы М.Е.Берлянда., А.Ф.Чудновского)(Грингоф,2011).