АГРОМЕТЕОРОЛОГІЯ

Електронний практикум

ГОЛОВНА	ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ	АНОТАЦІЯ	ДОДАТКИ
ГЛОСАРІЙ	СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ		УКЛАДАЧІ

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ 2

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ З ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ 2

Тема: Визначення напрямку і швидкості вітру, побудова рози вітрів. Завбачення заморозків

Мета: ознайомитися з методиками визначення напрямку і швидкості вітру, навчитися будувати розу вітрів та проводити розрахунки завбачення заморозків

Матеріали та обладнання: флюгер, анемометр, термометри (психрометр)

Література: Л-1, C. 35–43; Л-2, C. 44–45, 53–59

Завдання 1. Визначення напрямку і швидкості вітру, побудова рози вітрів.

Завдання 2. Завбачення заморозків.

Завдання 1. Визначення напрямку і швидкості вітру, побудова рози вітрів

Сила вітру виражається в балах за шкалою Бофорта:

Таблиця 2.1

Сила вітру за шкалою Бофорта

Бали	Швидкість вітру, м/с	Характеристика вітру	Візуальна оцінка вітру
0	0–0,5	Штиль	Дим піднімається вертикально, листя нерухоме
1	0,6–1,7	Тихий	Відчувається вітер, дим злегка відхиляється
2	1,8–3,3	Легкий	Листя на деревах шелестить
3	3,4–5,2	Слабкий	Листя і тонкі гілки на деревах та чагарниках постійно колихаються
4	5,3–7,4	Помірний	Тонкі гілки хитаються, із землі піднімається пил (курява)
5	7,5–9,8	Свіжий	Хитаються гілки і тонкі стовбури дерев
6	9,9–12,4	Міцний	Хитаються товсті гілки дерев, гудуть дроти
7	12,5–15,2	Сильний	Хитаються стовбури дерев, важко йти проти вітру
8	15,3–18,2	Дуже сильний	Ламаються гілки, утруднюється рух
9	18,3–21,5	Шторм	Невеликі руйнування
10	21,6–25,1	Сильний шторм	Значні руйнування, вітер валить дерева
11	25,2–29,0	Жорстокий шторм	Великі руйнування
12	Понад 29,0	Ураган	Спустошлива дія

За напрямок береться та частина горизонту, звідки переміщується повітря. Його визначають у румбах або градусах. Для аналізу повторюваності різного напрямку вітру використовують графік, який має назву «роза вітрів» і широко використовується в сільськогосподарському виробництві. Для побудови рози вітрів спочатку необхідно накреслити на міліметровому папері вісім румбів напрямків, а потім у масштабі (1 см = 5%) відкласти на румбах значення кожного напрямку і точки з'єднати прямими лініями.

Рис. 2.1. Роза вітрів

Для вимірювання характеристик вітру (напрямку і швидкості) використовують такі прилади: 1) флюгер – для визначення напрямку і швидкості; 2) анемометр ручний – для вимірювання швидкості. За допомогою флюгера спостереження за характеристиками вітру ведуть на метеорологічних станціях. Ручні анемометрії використовують в експедиціях та під час польових досліджень.

а	б

Рис. 2.2: а – флюгер; б – анемометр ручний

Флюгер (рис. 2.2 а) має таку будову. На вертикально встановлений залізний стрижень 2 з одного кінця надіта трубка 7 з флюгаркою 8. Унизу під флюгаркою на тому самому стрижні закріплено муфту 9 зі штифтами (8 шт.), які відповідають напрямкам сторін світу (румбам). На кінці одного штифта прикріплено літеру «С», тому він завжди має показувати точно на північ. Противага у формі кулі 1 зрівноважує хвіст флюгарки. Вона завжди спрямована в той бік горизонту, звідкіля дме вітер. Отже, положення її відносно штифтів показує напрямок вітру. Швидкість вітру визначають за відхиленням залізної дошки (пластинки) 6, яка вільно коливається навколо горизонтальної осі 3. Дошка має вагу 200 г (у флюгера з легкою дошкою) і 800 г (у флюгера з важкою дошкою), а розмір її становить 15х30 см. Відхилення дошки від вертикалі визначають за дугою 5 зі штифтами, які мають номери від 0 (відповідає вертикальному положенню дошки) до 7. Нульовий і парні штифти довші за непарні. Дуга зі штифтами врівноважується тягарцем 4. Під дією вітру противага 1 встановлюється назустріч йому, а дошка 6 – перпендикулярно до вітру і при цьому відхиляється під певним кутом (від вертикального положення), величина якого фіксується одним із штифтів. За номерами штифтів визначають швидкість вітру, користуючись для цього перевідною таблицею або умовною шкалою. Флюгер встановлюють на відкритому місці на дерев'яній або металевій щоглі, висота якої становить 10–12 м. Флюгером з легкою дошкою вимірюють швидкість вітру в межах від 1 до 20 м/с, а із важкою дошкою – від 4 до 40 м/с.

Анемометр ручний (рис. 2.2 б) використовують для вимірювання середньої швидкості вітру від 1 до 20 м/с за певний проміжок часу на висоті його розміщення. Чутливим елементом анемометра є невелика вертушка з чотирма напівсферичними чашками 2. Вона закріплена на осі 1, на кінці якої є черв'ячна передача. Остання стикається із зубчастим редуктором лічильника обертів, що передає рух трьом стрілкам лічильного механізму. Кожна стрілка має свій циферблат, на якому велика стрілка показує кількість обертів від 0 до 100, а дві малі – відповідно сотні і тисячі. Збоку лічильника внизу є аретир 3, за допомогою якого вмикають і вимикають лічильний механізм. За переміщення його вгору лічильник вмикається, а донизу – вимикається. Прилад прикріплюють до рейки гвинтом 4. На корпусі приладу є два нерухомі вушка – вище і нижче аретира. До аретира прив'язують два тонких шнурки, один з яких протягують через верхнє вушко, а другий – через нижнє. Шнурки дають змогу вмикати і вимикати лічильник, не підходячи близько до приладу. Якщо потягнути за шнурок, протягнутий через верхнє вушко, анемометр ввімкнеться, а коли потягнути за другий шнурок – вимкнеться. Для вимірювання швидкості вітру анемометр установлюють у заданому місці на певній висоті, попередньо вимкнувши за допомогою аретира прилад і записавши початкові покази за шкалами. Потім за допомогою шнурка через 10–15 секунд вмикають водночас прилад і секундомір. Після певного часу, наприклад 100 секунд, прилад вимикають і знову записують його покази. Різниця показів приладу дає кількість обертів хрестовини за 100 секунд. За кількістю обертів за одну секунду за графіком, який додається до приладу, визначають швидкість вітру в метрах за секунду.

Ознайомитися з методикою визначення швидкості вітру

У польових умовах швидкість вітру вимірюють ручним чашковим анемометром МС-13, який встановлюють на відповідній висоті плоскою поверхнею корпусу паралельно напрямку вітру, а шкалою – до спостерігача. Перед вимірюванням за вимкненого лічильника записують початкові показники з урахуванням положення всіх трьох стрілок, а через 20–30 с після початку обертання вертушки вмикають лічильник анемометра. Водночас вмикають і секундомір, який вимикається разом з анемометром після певного періоду роботи приладу. Зазвичай, робота анемометра триває 10 хв. За різницею показників лічильника до і після ввімкнення анемометра, поділеної на період роботи лічильника, визначають кількість обертів за 1 с. Для переведення цього показника в метри за секунду користуються перевідною таблицею або градуйованим графіком, які є в технічному свідоцтві кожного приладу.

Завдання за варіантами

Обчислити у відсотках повторюваність вітрів різних напрямків за заданої кількості спостережень згідно з варіантом, заповнити табл. 2.3, побудувати розу вітрів (1 см = 5%) (табл. 2.2).

Таблиця 2.2

Варіанти для визначення

Сторони горизонту	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Пн	35	26	17	8	22	40	32	20	13	44
ПнСх	27	36	45	44	9	32	42	48	49	18
Сх	39	41	14	8	13	44	47	17	13	25
ПдСх	28	33	20	22	6	33	39	28	27	13
Пд	41	31	21	25	15	46	37	24	30	15
ПдЗх	37	15	33	30	16	42	21	36	35	31
Зх	20	13	41	37	19	25	19	44	42	38
ПнЗх	24	25	48	40	20	29	31	51	45	40

Таблиця 2.3

Повторюваність вітрів різних напрямків, %

Сторони горизонту	Повторюваність вітрів, днів	Повторюваність вітрів, %
Пн
ПнСх
Сх
ПдСх
Пд
ПдЗх
Зх
ПнЗх
Всього:		100

Наприклад, варіант 1: розраховуємо відсотки за пропорцією:

251 дн. – 100% х = 35 ^. 100 / 251 = 14% і т.д.

35 дн. – х%

Сторони горизонту	Повторюваність вітрів, днів	Повторюваність вітрів, %
Пн	35	14
ПнСх	27	11
Сх	39	16
ПдСх	28	11
Пд	41	16
ПдЗх	37	15
Зх	20	7
ПнЗх	24	10
Всього:	251	100

Рис. 2.3. Роза вітрів, побудована за даними варіанта 1

Завдання 2. Завбачення заморозків

Заморозки спостерігаються вночі або вранці (перед сходом Сонця) за ясної тихої погоди. За часом виникнення заморозки є весняні, літні й осінні. Якщо температура вночі не опускається нижче мінус 2^оС, то заморозки належать до слабких. За середніх заморозків температура приземного шару повітря перебуває в межах від мінус 2 до мінус 5^оС. Сильні заморозки – це заморозки за температури нижче мінус 5^оС.

Рис. 2.3. Заморозки на ґрунті

Ознайомитися із методикою прогнозування заморозків

Для своєчасної і успішної боротьби із заморозками необхідно їх завчасно передбачати. Існує багато наукових методів прогнозування заморозків. Одним з найдоступніших є метод А. Михалевського, який базується на показаннях температури за сухим і вологим термометрами (психрометр) за введення спеціального коефіцієнта С згідно з відносною вологістю повітря. Імовірність та інтенсивність заморозку обчислюють за такими формулами:

де: t мін, п – передбачувана мінімальна температура повітря;

t мін, г – передбачувана мінімальна температура ґрунту;

t і t' – температура відповідно за сухим і змоченим термометром о 13 годині;

С – коефіцієнт, який знаходимо за табл. 2.4.

Таблиця 2.4

Значення коефіцієнта С залежно від вологості ґрунту

Відносна вологість,%	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65
С	0,3	0,4	0,5	0,7	0,8	0,9	1,0	1,2	1,3	1,5	1,8
Відносна вологість,%	70	75	80	82	85	88	90	93	96	100
С	2,0	2,5	3,0	3,2	3,5	3,8	4,0	4,3	4,6	5,0

А – поправка на хмарність, яку вносять як результат спостережень за величиною хмарності в балах (N), проведених після 19 години.

Якщо небо ясне (0–3 бали), то А = мінус 2^оС,

· за середньої хмарності (4–7) балів А = 0;

· за великої хмарності 8–10 балів А = плюс 2^оС.

Якщо розрахована мінімальна температура повітря і поверхні ґрунту нижче мінус 2^оС, то заморозок очікується; якщо вона в межах мінус 2 – плюс 2^оС, то заморозок імовірний (особливо на поверхні ґрунту); за мінімальної плюсової температури вище 2^оС заморозок не очікується.

Завдання за варіантами

Обчислити ймовірність заморозку на поверхні ґрунту і в приземистому шарі повітря за методом А. Михалевського, використовуючи такі дані (табл. 2.5).

Таблиця 2.5

Варіанти для визначення

Умова	Варіант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
t, ^0С	11,8	16,4	12,2	10,9	11,6	9,9	7,8	10,1	5,6	14,5
t', ^0С	7,7	11,1	10,1	5,2	8,5	4,3	1,8	6,7	3,2	9,6
N (бали)	9	1	6	3	2	8	0	4	10	7

Відносна вологість повітря – 60%.

Наприклад, варіант 1: якщо N=9, А= +2^оС

t мін, п = t’ – (t – t’) ^. С ± А = 7,7 – (11,8–7,7) ^. 1,5 + 2 = 3,55^оС

За мінімальної плюсової температури вище 2^оС заморозок в повітрі не очікується.

t мін, г = t’ – (t – t’) ^. 2С ± А = 7,7 – (11,8–7,7) ^. 2 ^. 1,5 + 2 = –2,6^оС

Мінімальна температура поверхні ґрунту нижче мінус 2^оС, заморозок на ґрунті очікується.

ДОДАТКОВЕ ЗАВДАННЯ: Ознайомтеся із місцевими ознаками та народними прикметами (додаток 1) і додайте свої спостереження чи власну думку щодо цього.

ЗРОБИТИ ВИСНОВОК

	Питання для самоконтролю
1. Які причини виникнення вітру? 2. В яких одиницях вимірюють силу вітру? 3. Якими приладами визначається напрямок і швидкість вітру? 4. Що таке роза вітрів? Як її використовують в сільському господарстві? 5. Як класифікують заморозки? 6. Яким методом можна передбачити приморозки?

ВИКОНАТИ ТЕСТ https://surl.gd/sakocz

Попередня тема

На початок

Наступна тема