Tema: regimul temperaturii solului. Variația zilnică și anuală a temperaturii solului Variația zilnică și anuală a temperaturii solului

Auto Schimbarea temperaturii solului în timpul zilei se numește ciclu diurn. are de obicei un maxim și unul minim. Temperatura minimă a suprafeței solului pe vreme senină se observă înainte de răsăritul soarelui, când balanța radiațiilor este încă negativă și schimbul de căldură dintre aer și sol este nesemnificativ. Pe măsură ce soarele răsare, temperatura suprafeței solului crește, mai ales pe vreme senină. Temperatura maximă se observă în jurul orei 13:00, apoi temperatura începe să scadă, care continuă până la minimele dimineții. În unele zile, variația zilnică indicată a temperaturii solului este perturbată sub influența nebulozității, precipitațiilor și a altor factori. În acest caz, maximul și minimul se pot schimba la un timp diferit (Fig. 4.2).

Figura 4.2. Variația zilnică a temperaturilor aerului și solului la suprafață și la diferite adâncimi (Voronezh, august). (disponibil la descărcarea versiunii complete a manualului)

Schimbarea temperaturii solului pe parcursul anului se numește ciclu anual. De obicei, graficul ciclului anual se bazează pe temperaturile medii lunare ale solului. Variația anuală a temperaturii suprafeței solului determinată în principal de sosiri diferite de radiații solare de-a lungul anului. Temperaturile maxime medii lunare ale suprafeței solului în latitudini temperate emisfera nordică sunt observate de obicei în iulie, când afluxul de căldură în sol este cel mai mare, iar cel minim în ianuarie - februarie.
Se numește diferența dintre maxim și minim într-un ciclu zilnic sau anual amplitudinea variației temperaturii.
Amplitudinea variației zilnice a temperaturilor solului este afectată de; perioada anului, latitudinea geografică, terenul, vegetația și stratul de zăpadă, capacitatea termică și conductibilitatea termică a solului, culoarea solului, înnorabilitatea (Fig. 4.3).

Figura 4.3. Termoizoplete din sol, variație anuală(disponibil la descărcarea versiunii complete a manualului)

Amplitudinea variației anuale a temperaturii suprafeței solului este influențată de aceiași factori ca și amplitudinea variației zilnice, cu excepția perioadei anului. Amplitudinea ciclului anual, spre deosebire de ciclul zilnic, crește odată cu latitudinea.
Fluctuațiile zilnice și anuale ale temperaturii solului din cauza conductibilității termice sunt transferate în straturile sale mai profunde. Se numește stratul de sol în care se observă variațiile zilnice și anuale de temperatură strat activ.

Teoria generală a conductivității termice moleculare propusă de Fourier este aplicabilă propagării căldurii în sol. Legile propagării căldurii în sol sunt numite legile lui Fourier.

Descărcați versiunea completă manual (cu imagini, formule, hărți, diagrame și tabele) într-un singur fișier în format MS Office Word

Localizare fiziografică.

Locația fizico-geografică este locația spațială a oricărei zone (țara, regiune, aşezare sau orice alt obiect) în legătură cu datele fizico-geografice (ecuator, meridian, sistemele montane, mări și oceane etc.).

În consecință, amplasarea fizico-geografică este determinată de: coordonatele geografice (latitudine, longitudine), înălțimea absolută față de nivelul mării, apropierea (sau îndepărtarea) de mare, râuri, lacuri, munți etc., poziție în compoziție (locație). ) a zonelor naturale (climatice, edo-vegetative, zoogeografice).

Regiunea Samara este situată în sud-estul Câmpiei Europei de Est, în partea centrală a Rusiei, la 1000 km de Moscova, în mijlocul râului Volga, pe ambele maluri, unde face o curbă arcuită - Samara Luka. Este împărțit în părți pe malul drept și pe malul stâng.

Malul drept este ocupat de Muntele Volga, străbătut de râpe și rigole. În partea de nord a Samarskaya Luka se află Munții Zhiguli (înălțime de până la 370 m). Pe malul stâng, în nord-vest, se află regiunea Low Trans-Volga, în nord-est - regiunea High Trans-Volga (Sokoli, Kinelskie Yary). În sud există o câmpie ușor ondulată (Middle Syrt, Kamenny Syrt), trecând în sud-est în General Syrt.

Lungimea regiunii de la nord la sud este de 335 km, de la vest la est - 315 km. Ocupă o suprafață de 53,6 mii de metri pătrați. km. Aceasta reprezintă 0,3% din suprafața totală a Rusiei. Se învecinează cu regiunile Ulyanovsk, Saratov, Orenburg și Republica Tatarstan.

Samara este situată într-o curbă Samara arc, pe malul stâng al râului Volga, între gurile râurilor Samara și Sok. Lungimea în direcția meridianului este de 50 km, în direcția latitudinală - 20 km. Coordonatele geografice 53°12" latitudine nordică și 50°06" longitudine estică. Suprafața orașului este de aproximativ 465,97 km².

Orașul este situat pe noi formațiuni care se întind pe stâncile permiene. Pe partea Volga predomină solurile nisipoase, în timp ce pe malul râului Samara predomină solurile argiloase.

În nordul orașului se află Munții Sokoly. Vârful maxim al Muntelui Tip-Tyav este de 286 de metri.

Temperatura suprafeței solului are un ciclu zilnic. Minima sa se observă la ora 3, aceasta se datorează radiației solului și cea mai mare răcire a acestuia înainte de răsărit. Apoi temperatura suprafeței solului ajunge la 13-14 și atinge un maxim la 15 ore, moment în care are loc radiația solară maximă.

Fig.1. Temperatura suprafeței solului.

Analizând graficul, este clar că temperatura maximă a solului în Samara a fost de 39 de grade în iulie 1984, temperatura minimă -43 de grade a fost observată în ianuarie 1942.

În valori medii lunare și medii anuale de temperatură, maxima are loc în iulie la 20,4 ºС, iar cea minimă în ianuarie este de -13,5 ºС.
Temperatura aerului.

Aerul, ca orice corp, are o temperatură diferită de zero absolut. Temperatura aerului în fiecare punct al atmosferei se modifică continuu în timp. În plus, poate varia în mod semnificativ în diferite locuri de pe Pământ în același timp.

Fig.2. Temperatura aerului.

Analizând graficul, se poate observa că temperatura maximă a aerului are loc la luni de vară: iulie – +64 ºС în 1954, iunie 1954 și 1975 +63 ºС. În consecință, temperaturile ridicate sunt caracterizate de ariditate. Iar temperaturile minime ale aerului au loc la lunile de iarnă: decembrie – -46 ºС în 1979, ianuarie – -46 ºС în 1979. Temperatura medie lunară a aerului variază de la +26 ºС în iulie până la -14 ºС în ianuarie. Prin urmare, conform valori scăzute Temperaturi: Iernile din regiune sunt reci și lungi, iar verile sunt calde, cu secete frecvente, fluctuații mari de temperatură și instabilitate a vremii.

Modificarea temperaturii suprafeței solului în timpul zilei se numește ciclu diurn. Variația zilnică a suprafeței solului, în medie pe mai multe zile, reprezintă fluctuații periodice cu un maxim și unul minim.

Minimul se observă înainte de răsăritul soarelui, când balanța radiațiilor este negativă și schimbul de căldură neradiativ între suprafață și straturile adiacente de sol și aer este nesemnificativ.

Pe măsură ce soarele răsare, temperatura de la suprafața solului crește și atinge maximul în jurul orei 13:00. Apoi începe să scadă, deși balanța radiațiilor rămâne pozitivă. Acest lucru se explică prin faptul că după 13 ore transferul de căldură de la suprafața solului în aer prin turbulențe și evaporare crește.

Diferența dintre temperaturile maxime și minime ale solului pe zi se numește amplitudine ciclu zilnic. Este influențată de o serie de factori:

1. Perioada anului. Vara amplitudinea este cea mai mare, iar iarna este cea mai mică;

2.Latitudinea locului. Deoarece amplitudinea este legată de înălțimea soarelui, aceasta scade odată cu creșterea latitudinii;

3. Înnorarea. Pe vreme înnorată amplitudinea este mai mică;

4. Capacitatea termică și conductibilitatea termică a solului. Amplitudinea este invers legată de capacitatea termică a solului. De exemplu, roca de granit are o conductivitate termică bună și căldura este bine transferată adânc în ea. Ca urmare, amplitudinea fluctuațiilor zilnice ale suprafeței granitului este mică. Solul nisipos are o conductivitate termică mai mică decât granitul, prin urmare amplitudinea variației de temperatură a suprafeței nisipoase este de aproximativ 1,5 ori mai mare decât cea a granitului;

5. Culoarea solului. Amplitudinea solurilor întunecate este mult mai mare decât cea a solurilor luminoase, deoarece capacitatea de absorbție și emisie a solurilor întunecate este mai mare;

6. Vegetație și strat de zăpadă. Acoperirea cu vegetație reduce amplitudinea deoarece împiedică razele solare să încălzească solul. Amplitudinea nu este foarte mare chiar și cu stratul de zăpadă, deoarece datorită albedoului mare suprafața zăpezii se încălzește puțin;

7. Expunerea pantei. Versanții sudici ai dealurilor se încălzesc mai mult decât cei nordici, iar cei vestici mai mult decât cei estici, deci amplitudinea suprafețelor sudice și vestice ale dealurilor este mai mare.

Variația anuală a temperaturii suprafeței solului

Ciclul anual, ca și ciclul zilnic, este asociat cu afluxul și consumul de căldură și este determinat în principal de factorii de radiație. Cel mai convenabil este să monitorizați această progresie folosind valori medii lunare ale temperaturii solului.

În emisfera nordică, temperaturile maxime medii lunare ale suprafeței solului se observă în lunile iulie-august, iar cele minime în ianuarie-februarie.

Diferența dintre temperatura medie lunară cea mai ridicată și cea mai scăzută pentru un an se numește amplitudinea variației anuale a temperaturii solului. Depinde în cea mai mare măsură de latitudinea locului: în latitudinile polare amplitudinea este cea mai mare.

Fluctuațiile zilnice și anuale ale temperaturii suprafeței solului se răspândesc treptat în straturile mai adânci. Se numește un strat de sol sau apă a cărui temperatură suferă fluctuații zilnice și anuale activ.

Propagarea fluctuațiilor de temperatură adânc în sol este descrisă de trei legi Fourier:

Prima dintre ele afirmă că perioada oscilațiilor nu se modifică odată cu adâncimea;

Al doilea spune că amplitudinea fluctuațiilor de temperatură a solului scade exponențial odată cu adâncimea;

A treia lege a lui Fourier prevede că temperaturile maxime și minime la adâncimi apar mai târziu decât la suprafața solului, iar întârzierea este direct proporțională cu adâncimea.

Se numește stratul de sol în care temperatura rămâne neschimbată pe tot parcursul zilei strat de temperatură zilnică constantă(sub 70 - 100 cm). Stratul de sol în care temperatura solului rămâne constantă pe tot parcursul anului se numește strat constant temperatura anuala. Acest strat începe la o adâncime de 15-30 m.

În latitudinile înalte și temperate există zone vaste în care straturile de sol rămân înghețate mulți ani fără să se dezghețe vara. Aceste straturi sunt numite etern permafrost.

Permafrostul poate apărea fie ca strat continuu, fie sub formă de straturi separate, intercalate cu sol dezghețat. Grosimea stratului de permafrost variază de la 1-2 m până la câteva sute de m. De exemplu, în Yakutia grosimea permafrostului este de 145 m, în Transbaikalia - aproximativ 70 m.

Încălzirea și răcirea rezervoarelor

Stratul de suprafață al apei, ca și solul, absoarbe bine radiația infraroșie: condițiile pentru absorbția și reflectarea acesteia de către apă și sol diferă puțin. Un alt lucru este radiația cu unde scurte.

Apa, spre deosebire de sol, este un corp transparent pentru el. Prin urmare, încălzirea prin radiație a apei are loc în grosimea acesteia.

Diferențele semnificative în regimul termic al apei și solului sunt cauzate de următoarele motive:

Capacitatea termică a apei este de 3-4 ori mai mare decât conductivitatea termică a solului. Cu aceeași căldură la intrare sau la ieșire, temperatura apei se schimbă mai puțin;

Particulele de apă au o mobilitate mai mare, prin urmare, în rezervoare, transferul de căldură spre interior are loc nu prin conductivitate termică moleculară, ci datorită turbulențelor. Răcirea apei pe timp de noapte și în sezonul rece are loc mai rapid decât încălzirea acesteia în timpul zilei și verii, iar amplitudinile fluctuațiilor zilnice ale temperaturii apei, precum și cele anuale, sunt mici.

Adâncimea de pătrundere a fluctuațiilor anuale în rezervoare este de 200 - 400 m.

Cursul 4

REGIMUL TEMPERATURII SOLULUI

Energia radiantă din stratul activ este transformată în energie termică. Cu un bilanț pozitiv al radiațiilor (în timpul zilei, vara), o parte din această căldură este cheltuită pentru încălzirea stratului activ, o parte pentru încălzirea aerului de suprafață și a plantelor și o parte pentru evaporarea apei din sol și plante. Când balanța radiațiilor este negativă (noaptea, iarna), costurile de căldură asociate cu radiația efectivă a suprafeței active sunt compensate prin sosirea căldurii din stratul activ, din aer, o parte din căldură este eliberată în timpul condensarea (sublimarea) vaporilor de apă pe suprafața activă. Această intrare și cheltuială de energie pe suprafața activă sunt exprimate prin ecuația de echilibru termic:

B=A+P+LE

unde B este bilanţul de radiaţii al suprafeţei active; A este fluxul de căldură dintre suprafața activă și straturile subiacente; P este fluxul de căldură dintre suprafața și stratul de aer de la sol; LE - flux de căldură asociat transformărilor de fază ale apei (evaporare - condensare).

Alte componente ale echilibrului termic al suprafeței terestre (fluxurile de căldură din energia eoliană, maree, precipitații, consumul de energie pentru fotosinteză etc.) sunt semnificativ mai mici decât membrii echilibrului menționat anterior, deci pot fi ignorate.

Sensul ecuației este de a echilibra balanța radiațiilor de pe suprafața pământului cu transferul de căldură neradiativ.

Variațiile zilnice și anuale ale temperaturii suprafeței solului

Din faptul că balanța termică a suprafeței pământului este zero, nu rezultă că temperatura suprafeței nu se modifică. Când transferul de căldură este direcționat în jos (+A), atunci o parte semnificativă a căldurii care vine la suprafață de sus rămâne în stratul activ. Temperatura acestui strat, și deci suprafața activă, crește. Dimpotrivă, atunci când căldura este transferată prin suprafața pământului de jos în sus (-A), căldura în atmosferă pleacă în primul rând din stratul activ, în urma căruia temperatura de suprafață scade.

Încălzirea pe timp de zi și răcirea pe timp de noapte a suprafeței solului provoacă fluctuații zilnice ale temperaturii acestuia. Variația zilnică a temperaturii are de obicei un maxim și unul minim. Temperatura minimă a suprafeței solului pe vreme senină se observă înainte de răsăritul soarelui, când balanța radiațiilor este încă negativă și schimbul de căldură dintre aer și sol este nesemnificativ. Pe măsură ce soarele răsare, pe măsură ce echilibrul radiațiilor crește, temperatura suprafeței solului crește. Temperatura maximă se observă în jurul orei 13:00, apoi temperatura începe să scadă.

În unele zile, variația zilnică indicată a temperaturii solului este perturbată sub influența nebulozității, precipitațiilor și a altor factori. În acest caz, maximul și minimul se pot schimba la un timp diferit.

Se numește diferența dintre maxim și minim într-un ciclu zilnic sau anual amplitudinea variației temperaturii.

Despre amplitudinea variației zilnice a temperaturii suprafeței solului influenteaza urmatorii factori:

perioada anului : vara amplitudinea este cea mai mare, iarna este cea mai mica;

latitudine geografică : amplitudinea este legată de altitudinea de la amiază a Soarelui, care crește în direcția de la pol la ecuator, de aceea în regiunile polare amplitudinea este nesemnificativă, iar în deșerturile tropicale, unde radiația efectivă este și ea mare, ajunge 50...60 0C;

teren : faţă de câmpie, versanţii sudici se încălzesc mai puternic, cei nordici - mai puţin, iar cei vestici - ceva mai puternic decât cei estici, iar amplitudinea se modifică corespunzător;

vegetație și strat de zăpadă : amplitudinea ciclului zilnic sub aceste acoperiri este mai mică decât în ​​absența lor, deoarece reduc încălzirea și răcirea suprafeței solului;

culoarea solului : amplitudinea variației zilnice a temperaturii de suprafață a solurilor întunecate este mai mare decât cea a solurilor ușoare, deoarece absorbția și emisia de radiații în primele sunt mai mari decât în ​​cele din urmă;

starea suprafeței : solurile afânate au o amplitudine mai mare decât cele dense; în solurile dense, căldura absorbită se răspândește mai adânc, iar în solurile afânate rămâne în stratul superior, astfel că acestea din urmă se încălzesc mai mult;

umiditatea solului : la suprafata solurilor umede amplitudinea este mai mica decat la suprafata solurilor uscate; în solurile umede, căldura absorbită, ca și în solurile dense, se răspândește mai adânc, iar o parte din căldură este cheltuită prin evaporare, drept urmare se încălzesc mai puțin decât solurile uscate;

noros : pe vreme înnorată amplitudinea este semnificativ mai mică decât pe vreme senină, deoarece înnorabilitatea reduce încălzirea pe timp de zi și răcirea pe timp de noapte a suprafeței active.

Curs anual temperatura suprafeței solului este determinată de sosiri diferite de radiații solare de-a lungul anului.

Cele mai scăzute temperaturi de la suprafața solului se observă de obicei în ianuarie - februarie, cele mai ridicate în iulie sau august.

Amplitudinea variației anuale a temperaturii suprafeței solului este influențată de aceiași factori ca și amplitudinea variației zilnice, cu excepțialatitudinea locului. Amplitudinea ciclului anual, spre deosebire de ciclul zilnic, crește odată cu creșterea latitudinii.

Caracteristicile termofizice ale solului

Există un schimb continuu de căldură între suprafața solului și straturile sale subiacente. Căldura este transferată în sol în principal prin conductivitate termică moleculară.

Încălzirea și răcirea solului depind în principal de caracteristicile termofizice ale acestuia: capacitatea termică și conductibilitatea termică.

Capacitate termica - cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura solului cu 1 °C. Există o distincție între capacitatea termică specifică și cea volumetrică.

Capacitate termică specifică (CU bate ) este cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 kg de sol cu ​​1 °C.

Capacitate termică volumetrică (CU despre ) este cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 m3 de sol cu ​​1°C.

Se numește capacitatea solului de a transfera căldură de la un strat la altulconductivitate termică .

O măsură a conductivității termice a solului este coeficientul de conductivitate termică, care este numeric egal cu cantitatea de căldură, J, care trece în 1 s prin baza unei coloane de sol cu ​​o secțiune transversală de 1 m² și o înălțime de 1 m.

Coeficientul de conductivitate termică a solului depinde în principal de raportul dintre conținutul săuaer si apa .

Caracteristicile termofizice ale solului depind și de eldensitate . Odată cu scăderea densității, capacitatea de căldură și conductibilitatea termică a solurilor uscate scad. Prin urmare, solurile afânate din stratul arabil sunt mai calde în timpul zilei decât solurile dense și mai reci noaptea. În plus, solul afânat are o suprafață specifică mai mare decât solul dens și, prin urmare, absoarbe mai multe radiații în timpul zilei și emite căldură mai intens noaptea.

Măsurarea temperaturii și adâncimii de îngheț a solului

Pentru măsurarea temperaturii solului se folosesc termometre cu rezistență lichidă (mercur, alcool, toluen), termoelectrice, electrice și termometre de deformare.

Termometru urgent TM-3, mercur, folosit pentru a măsura temperatura suprafeței solului în în acest moment(termen).

Termometru maxim TM-1, mercur, este folosit pentru a măsura cea mai mare temperatură a suprafeței pentru perioada dintre perioadele de observare.

Termometrul maxim diferă de cel urgent prin faptul că un știft subțire, lipit în fundul rezervorului, intră în canalul capilar direct lângă rezervor. Ca urmare, mercurul se rupe în punctul de constrângere și astfel se înregistrează valoarea maximă a temperaturii pentru o anumită perioadă de timp.

Termometru minim TM-2, alcool, este folosit pentru a măsura cea mai scăzută temperatură a suprafeței solului pentru perioada dintre perioadele de observare. Particularitatea dispozitivului acestui termometru este că un mic știft din sticlă închisă este plasat în interiorul capilarului. Pe măsură ce temperatura scade, pelicula de suprafață a meniscului se deplasează spre rezervor și mișcă știftul împreună cu acesta. Pe măsură ce temperatura crește, alcoolul se extinde și curge liber în jurul știftului. Acesta din urmă rămâne pe loc, indicând temperatura minimă între perioadele de observare cu capătul îndepărtat de rezervor.

Termometre de cot (Savinov) TM-5, mercur, conceput pentru măsurarea temperaturii solului în perioada caldă la adâncimi de 5, 10, 15 și 20 cm.

Termometru cu sondă AM-6, toluen, este utilizat pentru măsurătorile pe teren ale temperaturii solului la adâncimi de 3...40 cm.

Electrotermometru cu tranzistor TET-2 este folosit pentru a măsura temperatura stratului arabil în perioada caldă. De asemenea, pot măsura temperatura în grămezi de rădăcină, cartofi și în masa de cereale în abatis.

baston de agronom PITT-1 este proiectat pentru a măsura temperatura stratului arabil și pentru a măsura adâncimea de arat. Principiul său de funcționare se bazează pe măsurarea rezistenței ohmice în funcție de temperatură.

Termometre de evacuare TPV-50, mercur, sunt concepute pentru măsurarea temperaturii solului la adâncimi de 20...320 cm pe tot parcursul anului. De asemenea, pot fi folosite în ferme pentru măsurarea temperaturii în grămezi, silozuri etc.

Recent, au fost dezvoltate metode pentru determinarea fără contact a temperaturii suprafeței solului de la sateliți, avioane și elicoptere, făcând posibilă obținerea valorilor medii ale temperaturii pentru suprafețe mari ale suprafeței pământului.

Contor de permafrost AM-21 este folosit pentru a măsura adâncimea înghețului solului. Acest dispozitiv constă dintr-un tub de ebonită, pe vârful căruia se aplică diviziuni în centimetri pentru a determina adâncimea stratului de zăpadă. În acest tub este plasat un tub de cauciuc cu diviziuni la fiecare 1 cm, umplut cu apă distilată.

Temperatura practică internațională este măsurată în grade Celsius (°C). Un grad pe această scară este 1/100 din intervalul dintre punctul de topire al gheții (0 ° C) și punctul de fierbere al apei (100 ° C).

Valoarea temperaturii solului pentru plante

Unul dintre cei mai importanți factori în viața plantelor este temperatura solului. Germinarea semințelor, dezvoltarea sistemului radicular, activitatea vitală a microflorei solului, absorbția produselor nutritive minerale de către rădăcini etc., depind în mare măsură de temperatura solului. Odată cu creșterea temperaturii solului, toate aceste procese devin mai active. O scădere semnificativă a temperaturii solului duce la moartea culturilor de cereale de iarnă, a ierburilor perene și a pomilor fructiferi.

Semințele majorității culturilor agricole din zona de mijloc germinează la o temperatură de 3...5 °C și, cum ar fi orezul, bumbacul etc., necesită temperaturi semnificativ mai ridicate - 13...15 °C.

Pe măsură ce temperatura solului crește la optim, rata germinației semințelor crește, ceea ce duce la o reducere a duratei perioadei de la semănat până la răsărire.

Regimul de temperatură al solului afectează direct rata de creștere a sistemului radicular. La scăzut și temperaturi ridicate indicatorii de creștere se deteriorează.

După apariția răsadurilor, temperatura solului nu își pierde importanța pentru plante. Ele cresc și se dezvoltă mai bine dacă rădăcinile lor se află într-un mediu cu o temperatură puțin mai scăzută (5...10 ° C) în comparație cu organele supraterane.

Temperatura solului are un efect mare influență asupra activității vitale a microorganismelor și, în consecință, asupra aprovizionării plantelor cu elemente de nutriție minerală, a vitezei de descompunere a materiei organice, a sintezei substanțelor humice etc.

Regimul de temperatură determină acumularea de mobil nutrientiîn sol. Prin influențarea vitezei de mișcare a apei și a sărurilor solubile, temperatura afectează viteza cu care nutrienții pătrund în plante din sol și îngrășămintele aplicate. La temperaturi scăzute (8...10 °C), de exemplu, intrarea în rădăcini și mișcarea de la rădăcini la organele supraterane ale azotului este redusă, iar consumul acestuia pentru formarea compușilor organici cu azot este slăbit. La temperaturi mai scăzute (5...6 °C și mai jos), absorbția de azot și fosfor de către rădăcini scade brusc. În același timp, scade și absorbția de potasiu.

Răspândirea și nocivitatea bolilor și dăunătorilor plantelor agricole sunt, de asemenea, strâns legate de regimul de temperatură al solului. Într-o serie de culturi iubitoare de căldură (porumb, bumbac), bolile răsadurilor și deteriorarea mucegaiului la semințe apar la temperaturi scăzute (în izvoarele reci), când condițiile termice sunt nefavorabile pentru plante.

Dăunătorii plantelor ale căror larve se află în sol pot provoca mai mult sau mai puțin rău, în funcție de temperatură.

1. Procese de încălzire și răcire a solului.

2. Caracteristicile termofizice ale solului

3. Variația zilnică și anuală a temperaturii solului. legile lui Fourier.

4. Dependența temperaturii solului de relief, zăpadă și acoperire cu vegetație.

6. Valoarea temperaturii solului pentru plante. Optimizarea condițiilor de temperatură a solului.

1. Procese de încălzire și răcire a solului

Radiația solară absorbită de pământ este transformată în căldură, iar o parte din aceasta vine căldura pentru a încălzi solul.

Regimul de temperatură a solului depinde de balanța radiațiilor. Dacă este pozitiv, atunci suprafața solului se încălzește; iar daca este negativ, atunci se raceste.

În plus, pe regim de temperatură influențează procesele solului evaporareŞi condensare vapori de apă pe suprafața solului:

Condensul eliberează căldură, încălzind solul.

Când are loc evaporarea, căldura se pierde și solul se răcește.

Există un schimb continuu de căldură între suprafața solului și straturile sale inferioare.

Dacă balanța radiațiilor este pozitivă, fluxul de căldură este direcționat de la suprafața solului spre interior.

Dacă balanța radiațiilor este negativă și suprafața solului este mai rece decât straturile subiacente, atunci fluxul de căldură este direcționat vertical în sus.

unde d este densitatea solului în kg/m³.

Capacitatea termică a diferitelor soluri depinde nu de compoziția lor minerală, ci de raportul dintre apă și aer din porii lor. Deoarece capacitatea de căldură a apei este de aproximativ 3,5 mii de ori mai mare decât cea a aerului, prin urmare, solurile uscate au Mai puțin capacitatea termică; adică, cu același aport de căldură, se încălzesc, iar când se eliberează căldură, se răcesc mai mult decât solurile umede.

4. Conductivitatea termică a solului este capacitatea solului de a transfera căldură de la strat la strat.

λ - coeficient de conductivitate termică[J·sec/m·ºС].

Cea mai mare conductivitate termică este pentru partea minerală a solului (adică nisip, argilă), mai puțin pentru apa din sol și minimă pentru aerul din sol.

Coeficientul de difuzivitate termică - caracterizează viteza de propagare a căldurii în sol (cu cât este mai mare, cu atât viteza este mai mare).

(≈0,1 – 0,2 m²/sec)

Măsurat în [m²/sec]

Caracteristicile termofizice ale solului depind de conținutul său de umiditate. Pe măsură ce umiditatea solului crește, capacitatea de căldură crește constant.

Conductivitatea termică a solului crește până când devine egală cu conductivitatea termică a apei [≈ 5,5∙ 10 4 J/sec] iar după aceea nu se schimbă

În acest sens, coeficientul de difuzivitate termică cu creșterea umidității solului crește mai întâi brusc și apoi scade.

În plus, regimul de temperatură al solului depinde de:

1. Culorile solului (cele închise se încălzesc mai bine).

2. Densitatea solurilor (solurile dense au capacitate termică și conductivitate termică mai mari decât solurile afânate).

3. Udarea și precipitațiile măresc pierderile de căldură prin evaporare și, astfel, răcesc solul.

3. Variația zilnică și anuală a temperaturii solului. legea lui Fourier

„Se numește schimbarea temperaturii solului în timpul zilei variația zilnică a temperaturii solului”.

Temperatura maximă a solului în timpul zilei se observă aproximativ la ora locală 13:00; minim – înainte de răsărit. Dar, sub influența precipitațiilor, a înnorarii și a altor factori, maximul și minimul se pot schimba.

„Schimbări ale temperaturii solului pe parcursul anului - variația anuală a temperaturii solului.”

maxim - în iulie, minim în ianuarie, februarie.

„Diferența dintre valorile maxime și minime în variația zilnică sau anuală se numește amplitudinea variației temperaturii solului”

Amplitudinea variațiilor zilnice și anuale ale temperaturii solului depinde de:

1. Relief (versanții nordici se încălzesc mai puțin decât versanții sudici și, prin urmare, au o amplitudine mai mică).

2. Vegetația cu strat de zăpadă reduce amplitudinea, deoarece reduce încălzirea și răcirea solului de sub ele.

3. Cu cât capacitatea de căldură și conductibilitatea termică a solului sunt mai mari, cu atât amplitudinea acestuia este mai mică.

4. Înnorarea – reduce amplitudinea temperaturii solului.

5. Solurile întunecate au o amplitudine mai mare decât solurile ușoare, deoarece absorb și emit radiații mai bine

6. În plus, amplitudinea variației zilnice a temperaturii solului depinde de perioada anului (este maximă vara, minimă iarna).

legea lui Fourier

Răspândirea căldurii adânc în sol are loc în conformitate cu legile lui Fourier:

1).Perioada de fluctuații ale temperaturii solului cu adâncimea nu se modifică(adică intervalul dintre două maxime și minime succesive, 24 de ore, 12 luni)

2). Amplitudinea oscilației scade cu adâncimea.

« Se numește stratul de sol în care temperatura nu se modifică în timpul zilei

strat de temperatură zilnică constantă a solului.”

(la latitudinile noastre incepe de la o adancime de 70 - 100 cm)

"Strat scoarta terestra, în care temperatura nu se schimbă pe tot parcursul anului - un strat de temperatură anuală constantă (pentru noi începe de la o adâncime de 15 - 20 de metri).

„Stratul de sol în care se observă atât variațiile de temperatură zilnice, cât și anuale se numește strat activ sau

strat activ.

3).Temperaturile maxime si minime la adancimi sunt intarziate fata de suprafata solului.

Maximele și minimele zilnice sunt întârziate cu aproximativ 2,5 - 3,5 ore pentru fiecare 10 centimetri de adâncime. Maximele și minimele anuale sunt aproximative

timp de 20-30 de zile la 1 metru adâncime.

4. Dependența temperaturii solului de relief, zăpadă și acoperire cu vegetație

1. Față de zonele orizontale, versanții sudici se încălzesc mai puternic, iar versanții nordici se încălzesc mai puțin. Pantele vestice sunt puțin mai calde decât cele estice (deși sunt iluminate de Soare în mod egal, dar la partea de est căldura este cheltuită la evaporarea rouei, deoarece acestea sunt iluminate în prima jumătate a zilei, iar cele vestice în a doua, când nu mai este rouă).

2. Solul gol se încălzește mai mult în timpul zilei decât solul acoperit cu plante, care absorb o parte din radiația solară. Dar, în același timp, plantele reduc răcirea pe timp de noapte a solului cauzată de radiațiile termice de pe Pământ. Prin urmare, noaptea solul de sub vegetație este mai cald decât solul gol.

3. Capacul de zăpadă are o conductivitate termică foarte scăzută. Acest lucru reduce schimbul de căldură dintre sol și atmosferă și protejează solul de îngheț. (Cu cât adâncimea stratului de zăpadă este mai mare, cu atât adâncimea înghețului solului este mai mică. Dacă înălțimea zăpezii este mai mare de 30 de centimetri, culturile de iarnă nu îngheață în cele mai severe înghețuri).

5. Înghețarea și dezghețarea solului

Solul conține diverse săruri, așa că îngheață nu la 0ºС, ci la –0,5; -1,5ºС.

Înghețarea începe din straturile superioare și se deplasează mai adânc în sol în timpul iernii.

Adâncimea de îngheț depinde de:

1. Severitatea și durata iernii.

2. Adâncimile zăpezii

3. Prezența sau absența acoperirii cu vegetație.

4. Umiditatea solului (cele uscate îngheață mai adânc)

Exista zone in emisfera nordica in care solul nu se dezgheta complet nici vara. Acestea sunt zonele permafrost (permafrost). Grosimea stratului de sol înghețat variază de la 1 – 2 metri în sud, până la 500 de metri sau mai mult în nord. Vara, stratul superior de permafrost se dezgheță la o adâncime de câteva zeci de centimetri, iar aici pot fi cultivate unele culturi de legume și cereale. Dar, deoarece solul înghețat nu permite trecerea umidității, solul dezghețat este de obicei excesiv de umed. Prin urmare, în Nordul regiunii noastre sunt multe mlaștini (se formează soluri hidromorfe).

6. Importanța temperaturii solului pentru plante

Germinarea semințelor are loc numai la o anumită temperatură.

Absorbția mineralelor crește odată cu creșterea temperaturii solului.

Răcirea solului sub nivelurile optime întârzie creșterea organelor subterane și reduce producția.

Dar prea mult temperatură ridicată(peste optim) are un efect negativ (de exemplu: dezvoltarea semințelor încetinește).

Optimizarea condițiilor de temperatură a solului.

1. Utilizarea materialelor termoizolante și de acoperire (polietilenă, rame de sticlă etc.)

2. Schimbarea albedo-ului solului prin mulcire (acoperit cu turbă, praf de cărbune, var)

3. Umezirea sau uscarea solului (aceasta modifică consumul de căldură pentru evaporare).

TEMA: REGIMUL TEMPERATURII AERULUI

1. Procese de încălzire și răcire a aerului.

2. Modificarea temperaturii aerului cu altitudinea.

3. Stabilitatea atmosferică.

4. Inversări de temperatură.

5. Debitul de aer zilnic și anual.

6. Caracteristicile condițiilor de temperatură a aerului.

1. Procese de încălzire și răcire a aerului

Straturile inferioare ale atmosferei nu absorb bine radiația solară, astfel încât aerul este încălzit în principal datorită căldurii suprafeței pământului.

În timpul zilei, când balanța radiațiilor este pozitivă, pământul are cea mai ridicată temperatură, aerul are o temperatură mai scăzută, iar apa este și mai rece; care are o capacitate termică foarte mare.

Noaptea pământul se răcește rapid și are cel mai mult temperatură scăzută, aerul se dovedește a fi mai cald, iar apa are cea mai ridicată temperatură, care se răcește încet.

Transferul de căldură în atmosferă, precum și între atmosferă și suprafața de bază, are loc datorită următoarelor procese:

1. Convecție termică - transfer vertical al volumelor individuale de aer. În zonele mai calde, aerul devine mai cald și, prin urmare, mai ușor decât aerul din jur. Așa că urcă. Iar locul lui este luat de aerul vecin mai rece, care se încălzește și se ridică.

Pe uscat, convecția termică are loc în timpul zilei timp cald an, iar peste mări noaptea și sezonul rece; când suprafața apei este mai caldă decât straturile de aer adiacente.

2. Turbulență – mișcări haotice vortex ale unor volume mici de aer în fluxul general de vânt. Se întâmplă deoarece volumele individuale de aer au viteze inegale de mișcare în fluxul general al vântului. Consecința turbulenței este amestecarea intensă a aerului.

3. Schimbul de căldură molecular - schimbul de căldură între suprafața pământului și stratul adiacent al atmosferei, datorită conductivității termice moleculare a aerului nemișcat. Acesta este un proces foarte lent.

4. Conductivitatea termică radiativă - transferul de căldură prin fluxuri de radiații cu undă lungă de la suprafața pământului în atmosferă (E 3) sau în sens invers (E a).

5. Condensarea vaporilor de apă - aceasta eliberează căldură, încălzind aerul. Acest lucru este valabil mai ales pentru acele straturi ale atmosferei în care se formează norii.

2. Modificarea temperaturii aerului cu altitudinea

„Schimbarea temperaturii aerului la o sută de metri de altitudine se numește gradient vertical de temperatură (VTG)”

	VGT = t n - t c.. 100 Z în -Z n

t n - t in – diferența de temperatură a aerului la nivelul inferior și superior (în grade Celsius).

Z in - Z n – diferența de înălțime de două niveluri (în metri).

1. Dacă temperatura de la nivelul superior este mai mică decât temperatura de la nivelul inferior, atunci temperatura scade odată cu înălțimea și VGT este pozitiv. Aceasta este starea normală a troposferei. ( troposfera- acesta este cel mai de jos strat al atmosferei la o înălțime de 10-12 kilometri de suprafața pământului).

2. Dacă temperatura de la nivelul superior este egală cu temperatura de la nivelul inferior, atunci VGT este de 0ºC/100m, adică temperatura nu se schimbă cu altitudinea. Această condiție se numește izotermie.

3. Dacă temperatura de la nivelul superior este mai mare decât temperatura de la nivelul inferior, atunci temperatura crește odată cu înălțimea. Această condiție se numește inversie de temperatură. VGT este negativ.

Valoarea maximă a WHT se realizează pe uscat în zilele senine de vară, când temperatura aerului la suprafața solului poate fi cu 10 grade sau mai mare decât temperatura la o înălțime de 2 metri; adică într-un anumit strat de aer de doi metri, în termeni de 100 de metri, este mai mult decât 500ºС/100m.

Deasupra acestui strat, VGT scade semnificativ. În plus, în orice strat de aer, nebulozitatea, precipitațiile și, de asemenea, vântul, amestecarea maselor de aer contribuie la o scădere vizibilă a VGT.

3. Stabilitatea atmosferică

Stabilitatea atmosferică este capacitatea atmosferei de a determina deplasarea volumelor de aer în direcția verticală.

Dacă se ridică un volum mare de aer, acesta intră în straturi cu mai puțin presiunea atmosferică. Ca urmare, acest aer se extinde, iar presiunea și temperatura lui scad. Când aerul coboară, are loc procesul invers.

1. Dacă VGT înconjurătoare va fi aer mai puțin de 1ºС/100m, atunci aerul care se ridică la toate altitudinile va fi mai rece decât aerul din jur și, prin urmare, mai greu. Prin urmare, în curând va începe să coboare. Această stare se numește echilibru stabil al atmosferei.

2. Dacă temperatura aerului ambiant

egal cu 1ºС/100m, apoi în creștere

aerul va avea mereu la fel

temperatura, ca și împrejurimile sale

aer. Așa că curând se va opri

ridică, dar și coboară, nu

Voinţă. Această stare a atmosferei

numit indiferent. Echilibru stabil al atmosferelor.

3. Dacă VGT a aerului înconjurător este mai mare de 1ºС/100m, ceea ce se întâmplă adesea vara, când

încălzire puternică a suprafeței pământului, atunci aerul în creștere la toate altitudinile va fi mai cald decât aerul din jur și se va ridica constant, până la limitele superioare ale troposferei; unde se formează de obicei nori în el, în principal cumulonimbus, din care cad averse și grindină.

Această stare a atmosferei se numește echilibru instabil. Se observă mai des pe vreme caldă și însorită.

Stare indiferentă a atmosferei. Echilibrul instabil al atmosferei

4. Inversări de temperatură

Inversarea este o creștere a temperaturii aerului cu înălțimea.

În funcție de condițiile de învățământ există:

1. Inversări de radiație – apar în timpul răcirii cu radiații a suprafeței pământului.

Există două tipuri de inversiuni de radiație:

O). Nocturnă - se formează în sezonul cald pe vreme senină, fără vânt. Se intensifică în timpul nopții și ating maximul în zori. După răsăritul soarelui, inversiunea începe să se prăbușească. Înălțimea stratului de inversare este de câteva zeci de metri, în văile montane închise este de până la 200 de metri.

B). Iarna - se formează atât noaptea, cât și ziua; dar numai în sezonul rece, când vremea anticiclonică determină răcirea pe termen lung (adesea câteva săptămâni la rând) a suprafeței pământului. Înălțimea stratului de inversare este de până la 2-3 kilometri. Inversiunile deosebit de puternice se observă în bazinele închise, unde stagnare aer rece. Acest lucru este tipic pentru Siberia de Est(de exemplu: Oymyakon și Verkhoyansk - până la -71ºС - polul de frig al emisferei nordice).

2. Inversiunile advective – se formează în timpul advecției, (adică mișcării orizontale) a aerului cald pe o suprafață rece, care răcește straturile inferioare ale acestui aer.

Dacă aerul cald se mișcă peste suprafața zăpezii, atunci astfel de inversiuni advective se numesc inversiuni de zăpadă.

5. Variația zilnică și anuală a temperaturii aerului

În variația zilnică a temperaturii aerului (la înălțimea de 2 metri) - maxim la 14 - 15 ore, ora locală; minim înainte de răsărit.

Amplitudinea variației zilnice a temperaturii aerului depinde de anotimp și de nebulozitate în același mod ca și amplitudinea temperaturii solului.

În plus, amplitudinea variației zilnice a temperaturii aerului este influențată de natura suprafeței subiacente; în primul rând, aceasta include topografia suprafeței:

O). ÎN forme concave relief (bazine, văi de munte, râpe) în timpul zilei aerul stagnează și se încălzește; iar noaptea, aerul răcit curge de pe versanți spre fund. Ca urmare, amplitudinea crește, maximul și minimul sunt mai pronunțate.

B). Formele de relief convexe (dealuri, cote) sunt suflate liber de vânt, aerul de deasupra lor nu stagnează. Ziua, aerul se încălzește mai puțin decât în ​​bazin, iar noaptea, răcit, curge în jos.

Maximele și minimele sunt mai puțin pronunțate aici, amplitudinea este deci mai mică.

În plus, amplitudinea variației zilnice a temperaturii aerului este afectată de acoperirea cu zăpadă și vegetație - reduce amplitudinea față de solul gol; deoarece un astfel de sol se încălzește mai bine și se răcește mai mult, iar din el stratul inferior de aer.

În cursul anual al temperaturii aerului la latitudinile noastre, maxima se observă în iulie, minimă în ianuarie.

Amplitudinea variației anuale a temperaturii aerului depinde în principal de latitudinea geografică a locului (de la ecuator la poli crește), precum și de distanța zonei până la mare (cu cât este mai aproape de mare, cu atât este mai mic). amplitudinea chiar și la aceeași latitudine).

Cu cât este mai mare amplitudinea variației anuale a temperaturii aerului, cu atât clima este mai continentală.

6. Caracteristicile temperaturii aerului

1.Temperaturi medii:

O). Temperatura medie zilnică este media aritmetică a temperaturilor măsurate în toate perioadele de observare din timpul zilei (aceasta este de 8 măsurători).

b). Temperatura medie lunară este media aritmetică a temperaturilor medii zilnice pentru întreaga lună.

V). Temperatura medie anuală este media aritmetică a temperaturilor medii lunare pentru întregul an.

(dar temperatura medie anuală nu poate caracteriza pe deplin clima; de exemplu: în Irlanda și Kalmykia este de +10ºС, dar în Irlanda temperatura medie din ianuarie este de +7ºС, iar în Kalmykia -6ºС. Temperatura medie Iulie +15ºС, iar în Kalmykia +24ºС. Prin urmare, în geografie, temperaturile medii din ianuarie și iulie sunt cel mai des folosite, ca fiind lunile cele mai reci și mai calde).

2. Informațiile privind temperaturile medii, temperaturile maxime și minime sunt completate semnificativ.

O). Sunt pur și simplu temperaturi maxime și minime.

(de exemplu: temperatura zilnică maximă și minimă, temperatura de zece zile etc.) adică aceasta este temperatura maximă sau minimă pentru întreaga perioadă de măsurare (zi, lună, an etc.

b). Și există temperaturi maxime și minime absolute - aceasta este temperatura cea mai scăzută sau cea mai ridicată observată pe o perioadă lungă într-o anumită zi, lună sau pentru întregul an (de exemplu: 24 iulie, sau în februarie, sau pentru anul ca un întreg).

3. Sumele temperaturilor - un indicator care caracterizează în mod convențional cantitatea de căldură dintr-o zonă dată pentru o anumită perioadă.

O). Suma temperaturilor active - suma temperaturilor medii zilnice peste +10ºС

b). Suma temperaturilor efective este suma temperaturilor medii zilnice măsurate din minimul biologic al unei anumite culturi.

Minimum biologic – temperatura medie zilnică minimă la care se pot dezvolta plantele unei anumite culturi. (de exemplu: grâu de primăvară +5ºС; porumb, castraveți +10ºС).