АГРОМЕТЕОРОЛОГІЯ

Електронний практикум

ГОЛОВНА	ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ	АНОТАЦІЯ	ДОДАТКИ
ГЛОСАРІЙ	СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ		УКЛАДАЧІ

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

З ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ 1

Тема: Визначення температури ґрунту, вологості повітря. Розрахунок запасів води в снігу

Мета: ознайомитися із методиками визначення температури ґрунту, вологості повітря та запасів води в снігу

Матеріали та обладнання: термометри (строковий, мінімальний, максимальний, колінчастий), станційний і аспіраційний психрометри, гігрометр волосяний, гігрограф, склянка із дистильованою водою, гумова груша із скляним наконечником та затискачами, ваговий снігомір, переносна снігомірна рейка

Література: Л-1, C. 18–25; Л-2, C. 24–44

Завдання 1. Визначення температури ґрунту.

Завдання 2. Визначення вологості повітря.

Завдання 3. Розрахунок запасів води в снігу.

Завдання 1. Визначення температури ґрунту

Ознайомитися з методикою визначення температури ґрунту

На метеорологічних станціях і агрометеорологічних постах термометри для вимірювання температури поверхні ґрунту (терміновий, максимальний і мінімальний) встановлюють на відкритому, без рослинного покриву майданчику розміром 4х6 м. Ґрунт на ній має бути розпушений і вирівняний граблями. Всі термометри розміщують посередині майданчика резервуарами на схід на відстані 10–15 см один від одного. Першим з півночі встановлюють терміновий термометр, другим – мінімальний, третім – максимальний. Усі три термометри мають лежати так, щоб резервуар і зовнішня оболонка кожного термометра були занурені наполовину в ґрунт, але не покривалися землею, а резервуари щільно прилягали до ґрунту. Терміновий і мінімальний термометри встановлюють горизонтально, а максимальний – з невеликим нахилом до резервуара, щоб ртуть у капілярі не відтікала з резервуара. Відлік на термометрах роблять окомірно з точністю до 0,1^оС. Щоб не ущільнювати ґрунт біля термометрів, для підходу до них під час спостережень з північного боку кладуть невеликий дощаний настил.

Рис. 1.1. Ділянка метеостанції для визначення температури ґрунту

До термометрів під час спостережень потрібно підходити з північного боку і послідовно, починаючи з термометра, встановленого на глибині 5 см, знімати їх покази.

Визначення температури ґрунту на метеостанції

Джерело: https://youtu.be/5_IkkLyoHbs

Щоб визначити глибину промерзання ґрунту, гумову трубку витягують за кільце і двома пальцями прощупують її зверху донизу, визначаючи при цьому нижню межу стовпчика льоду в трубці за нанесеними поділками з точністю до 0,5 см.

Завдання за варіантами

Визначити глибину промерзання ґрунту (проникнення температури 0^оС в ґрунт) графічним методом за такого розподілу температури ґрунту з глибиною (табл. 1.1).

Таблиця 1.1

Варіанти для визначення

*Глибина ґрунту, см*	*Варіант*
*Глибина ґрунту, см*	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
00	-1,0	-7,3	-1,5	-1,2	-6,4	-3,8	-9,0	-1,1	-4,1	-4,1
20	0,5	-6,6	-0,8	-0,1	-4,5	-1,5	-7,1	-0,2	-2,2	-3,3
40	0,4	-4,2	1,1	1,4	-2,0	-0,4	-4,3	1,2	-0,3	-2,1
80	1,5	-2,1	1,6	1,8	0,2	2,4	-0,9	2,9	2,4	-1,1
*160*	2,8	0,6	3,3	4,5	3,9	5,1	1,9	6,1	4,7	0,9
*320*	6,9	5,0	7,1	7,5	5,6	8,4	4,6	8,5	6,3	4,4

Наприклад, варіант 1: будуємо графік,

де: х – глибина ґрунту, см;

у – температура, ^оС.

Шукаємо точку перетину графіка з віссю х. Це точка 11 см. Отже, ґрунт промерз до глибини 11 см.

Рис. 1.2. Графік розподілу температури ґрунту глибиною

за даними 1 варіанта

Завдання 2. Визначення вологості повітря

Ознайомитися з методикою визначення вологості повітря

Суть психрометричного методу полягає в тому, що вологість визначається на основі показів двох однакових термометрів, але поверхня резервуара одного з них щільно обгорнута білим батистом і протягом усього часу або на період спостережень змочується дистильованою водою, а другий термометр залишається в звичайному стані і, на відміну від «змоченого», зветься «сухим». З поверхні батисту, яким обгорнуто резервуар змоченого термометра, вода випаровується в навколишній простір, на що витрачається певна кількість тепла. Завдяки цьому змочений термометр завжди показуватиме нижчу температуру, ніж сухий. Що сухіше повітря, то інтенсивніше випаровується вода і то більша різниця показів сухого і змоченого термометрів. Отже, різниця показів сухого і змоченого термометрів характеризуватиме вологість повітря.

Для визначення вологості повітря психрометричним методом використовують станційний і аспіраційний психрометри.

Рис. 1.3. Психрометр станційний

Визначення відносної вологості повітря

Джерело: https://youtu.be/4aDj4IBnSbk

Вологість повітря характеризується такими величинами:

– абсолютна вологість (а) – це кількість водяної пари (у грамах), що міститься в одному кубічному метрі повітря (г/м³);

– пружність водяної пари (е) – це тиск водяної пари (у міліметрах або гектопаскалях), що перебуває в повітрі.

Між а і е є співвідношення:

а = 0,8 е : (1 + 0,004 . t)

Вологість повітря обчислюють, користуючись такими даними: фактичною пружністю водяної пари (е), максимальною пружністю водяної пари за температури змоченого термометра (Е), атмосферним тиском (Р), температурою сухого (Т1) і змоченого (Т2) термометрів, сталою станційного психрометра (0,0008) – фактичну пружність водяної пари (мм рт. ст.) розраховують за формулою:

е = Е – 0,0008 . ( Т1 – Т2) . Р

Значення максимальної пружності водяної пари на основі показників змоченого термометра беруть з табл. 1.2, в якій температуру подано з інтервалом 0,5°С.

Таблиця 1.2

Тиск насиченої водяної пари Е над поверхнею чистої води за різних температур (^оС) змоченого термометра, мм рт.ст.

*Темпе-* *ратура*	*Тиск*	*Темпе-* *ратура*	*Тиск*	*Темпе-* *ратура*	*Тиск*	*Темпе-* *ратура*	*Тиск*
0	4,6	10,0	9,2	20,0	17,6	30,0	32,0
0,5	4,7	10,5	9,5	20,5	18,1	30,5	32,9
1,0	5,0	11,0	9,8	21,0	18,7	31,0	33,8
1,5	5,1	11,5	10,2	21,5	19,3	31,5	34,8
2,0	5,3	12,0	10,5	22,0	19,9	32,0	35,8
2,5	5,5	12,5	10,9	22,5	20,5	32,5	36,8
3,0	5,7	13,0	11,3	23,0	21,1	33,0	37,9
3,5	5,9	13,5	11,6	23,5	21,8	33,5	38,9
4,0	6,1	14,0	12,0	24,0	22,5	34,0	40,2
4,5	6,3	14,5	12,4	24,5	23,2	34,5	41,2
5,0	6,5	15,0	12,9	25,0	23,8	35,0	42,3
5,5	6,8	15,5	13,2	25,5	24,6	35,5	43,5
6,0	7,1	16,0	13,7	26,0	25,3	36,0	44,7
6,5	7,3	16,5	14,1	26,5	26,0	36,5	45,9
7,0	7,5	17,0	14,6	27,0	26,8	37,0	47,2
7,5	7,8	17,5	15,0	27,5	27,7	37,5	48,6
8,0	8,0	18,0	15,5	28,0	28,4	38,0	49,8
8,5	8,3	18,5	16,0	28,5	29,3	38,5	51,3
9,0	8,6	19,0	16,5	29,0	30,2	39,0	52,6
9,5	8,9	19,5	17,1	29,5	31,0	39,5	54,1

– відносна вологість повітря Вв – відношення пружності водяної пари е, що є в повітрі, до максимально можливої пружності Е – за цієї температури, визначена у відсотках. Вона обчислюється за формулою:

Вв (%) = е : Е . 100

де: Вв – відносна вологість повітря, %;

100 – число для перерахунку даних у проценти;

е – фактична пружність пари, мм рт. ст.;

Е – максимальна пружність пари, мм рт. ст. Максимальну пружність водяної пари в повітрі Е знаходимо за показами сухого термометра Т1 і табл. 1.3.

Таблиця 1.3

Максимальна пружність водяної пари (ГПа)

залежно від температури повітря

- дефіцит вологості або нестача насичення d – це різниця між максимальною і фактичною пружністю водяної пари при даній температурі:

d = Е – е

- точка роси (tР) – це температура, за якої водяна пара, що є в повітрі, за незмінного загального атмосферного тиску досягає повного насичення. Як і температуру, її вимірюють в градусах. Визначається точка роси tР за пружністю водяної пари е з використанням табл. 1.3.

Завдання за варіантами

Визначити характеристики вологості повітря е, а, Вв, d, tp, використовуючи дані, отримані за допомогою станційного психрометра (табл. 1.4).

Таблиця 1.4

Варіанти для визначення

*Умова*	*Варіант*
*Умова*	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
*Т₁, ⁰С*	18,5	15,5	25,6	12,0	17,8	16,6	23,3	10,5	11,7	22,0
*Т₂, ⁰С*	14,5	10,4	21,4	8,8	16,8	14,9	21,1	6,5	9,1	18,0
*Р = 1000 ГПа для всіх варіантів*

Наприклад, варіант 1:

е = Е – 0,0008 (Т1 – Т2) Р = 12,4 – 0,0008 (18,5–14,5) ^. 1000 = 9,2 мм рт. ст.

а = 0,8 е : (1 + 0,004 ^. t) = 0,8 ^. 9,2 : (1+0,004 ^. 14,5) = 6,96 г/м³

Вв = е : Е ^. 100 = 9,2 : 21,3 ^. 100 = 43%

d = Е – е = 12,4 – 9,2 = 3,2 гПа

tР = Е – 0,0008 (Т1 – Т2) Р = 21,3 – 0,0008 (18,5–14,5) ^. 1000 =18,1⁰С.

Завдання 3. Розрахунок запасів води в снігу

Дані спостережень за сніговим покривом широко використовують у практиці сільського господарства для оцінювання умов перезимівлі багаторічних трав і озимих культур та розрахунку вологозабезпечення рослин. За висоти снігового покриву на території України 30 см і більше посіви озимих не вимерзають навіть за досить сильних морозів, оскільки температура ґрунту на глибині вузла кущення озимих тісно пов'язана із висотою снігового покриву.

Ознайомитися з методикою визначення запасів води в снігу

У польових умовах щільність і висоту снігового покриву визначають за допомогою вагового снігоміра.

Сніговий покрив, зазвичай, залягає по території нерівномірно, тому заміри проводять водночас у кількох місцях за допомогою постійних і переносних снігомірних рейок.

Рис. 1.4. Рейка снігомірна (постійна і переносна)

Постійні рейки встановлюють у трьох місцях на ділянці у формі рівностороннього трикутника. При цьому нульова поділка рейки має розміщуватися на рівні поверхні ґрунту. Висоту снігового покриву за допомогою постійної мірної рейки вимірюють з точністю до 1 см окомірно на відстані 5–6 м від рейки, щоб не порушити снігового покриву біля рейки. Точність заміру буде вищою, якщо дослідник, який встановлює висоту снігового покриву, близько нахилиться до поверхні снігу. Переносні мірні рейки використовують тоді, коли висота снігового покриву в певному місці визначається тільки один раз за зиму. Вони являють собою загострену планку з поділками в 1 см. Нульова позначка збігається з кінцем вістря планки. Щоб виміряти висоту снігового покриву, рейку гострим кінцем вставляють у сніг так, щоб кінець досяг поверхні ґрунту. Висоту снігового покриву за шкалою переносної рейки вимірюють також з точністю до сантиметра.

Для визначення щільності снігу (а від неї залежить його ізоляційна здатність як теплопровідника і вміст води в ньому) використовують переносний снігомір – металевий циліндр з площею поверхні 50 см² і заввишки 60 см. Загострений відкритий кінець циліндра є початком відліку шкали в сантиметрах.

Рис. 1.5. Снігомір ваговий:

1 – металевий циліндр; 2 – терези; 3 – кільце із загостреним краєм; 4 – накривка;

5 – шкала для визначення висоти снігового покриву

У полі снігомір вертикально занурюють у сніг і за шкалою циліндра замірюють висоту снігового покриву. Потім лопаткою з одного боку циліндра відгрібають сніг і підсовують її під снігомір. Після цього циліндр обережно виймають, перевертають і зважують. Якщо висота снігового покриву більше ніж 60 см, стовп снігу вирізують у кілька заходів. Повторність аналізу – п'яти-шестикратна.

Рис. 1.6. Визначення висоти снігового покриву та щільності снігу

Щільність снігу визначається діленням маси снігу в грамах на його об'єм у кубічних сантиметрах (г/см³ )

d = m : V = m : 50 hсн

де: m – маса снігу, г;

50 hсн або V – об'єм снігу, см³;

hсн – висота снігового покриву, см;

d – щільність снігу, г/см³.

Знаючи щільність снігу і його висоту, легко обчислити запаси води hв мм за такою формулою:

hв = 10 d hсн

Запаси води можна виразити в кубічних метрах або тоннах на 1 га.

Зв = 10 hв = 100 d hв (м³/га або т/га)

Завдання за варіантами

Розрахувати щільність снігу і запаси води в ньому (мм і т/га), використовуючи дані, отримані за допомогою вагового снігоміра (табл. 1.5).

Таблиця 1.5

Варіанти для визначення

*Умова*	*Варіант*
*Умова*	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
*m, г*	230	180	290	90	220	150	210	100	170	120
*hcн, см***	40	32	30	10	29	18	27	11	15	25