9 месяцев назад
Нету коментариев

Детальный учет физико-географических особенностей террито­рии в сельском хозяйстве необходим для решения многих задач. Так, например, для правильного планирования сельскохозяйствен­ного производства наряду со сведениями о плодородии земли каж­дого колхоза и совхоза нужно знать его агроклиматические ус­ловия.

Картирование климатических и агроклиматических показателей позволяет по наблюдениям отдельных станций дать пространст­венное распределение изучаемых элементов или их комплексов. Принципы составления климатических и агроклиматических карт одинаковы, причем методика картирования отдельных характери­стик климата была детально разработана еще при составлении климатических карт. Последние широко представлены во всех фи­зико-географических атласах и ряде специальных.

Возможная детализация на карте любого климатического или агроклиматического показателя определяется: 1) степенью изу­ченности картируемого элемента, 2) характером изменчивости его в пространстве, 3) густотой метеорологической сети, 4) наличием дополнительных микроклиматических наблюдений по учету влия­ния подстилающей поверхности на пространственную изменчивость картируемого показателя, 5) возможностью использования расчет­ных данных, 6) наличием гипсометрической карты, служащей ос­новой для картографического изображения изучаемого показателя на уровне земной поверхности.

Существенными факторами являются также величина иссле­дуемой территории и конкретные требования науки и практики, для удовлетворения которых составляется карта.

Методика составления карт определяется их масштабом, по которому все карты условно могут быть разделены на три группы.

  1. Мелкомасштабные карты (масштаб 1:1000 000 и мельче). На этих картах отражается изменение отдельных климатических элементов или агроклиматических показателей под влиянием ос­новных физико-географических факторов — широты, долготы, вы­соты места над уровнем моря. При масштабе 1 : 1 000 000 на 1 см2 карты показана территория в 100 км2. Поэтому карты масштаба 1 : 1 000 000 составляются для больших территорий, не менее ад­министративных областей.

Рабочий масштаб климатических карт всей территории СССР, использованный в ГГО, составляет 1 : 5 000 000, хотя эти широко известные по ряду атласов карты печатались в значительно бо­лее мелких масштабах (1 : 25 000 000—1 : 30 000 000).

  1. Среднемасштабные карты. Сюда условно относят карты, вы­полненные в масштабе 1:100 000—1:500 000. На таких картах четко может быть показано влияние на климат крупных форм рельефа, больших водоемов, основных почвенных разностей. Такие карты обычно составляются для решения ряда практических за­дач. Они являются промежуточными между макро- и микроклима­тическими картами и составляются для климатически достаточно хорошо изученных, относительно небольших территорий (крупного хозяйства, административного района, части области), для кото­рых имеются ряды наблюдений и расчеты, дополняющие сведения стандартной сети метеорологических станций.
  2. Крупномасштабные карты. К ним относят карты, выполнен­ные в масштабах 1:5 000—1:10 000. В этих масштабах обычно составляются планы хозяйства с указанием на них размещения отдельных угодий, а также детальные почвенные карты. На этих основах, дополненных гипсометрией, составляются микроклимати­ческие карты, на которых можно отразить особенности микрокли­мата небольших участков порядка 1—2 га (в масштабе 1 : 10 000 на карте 1 см2 представляет площадь, равную 1 га).

Составление мелкомасштабных карт

Методика и техника составления климатических и агроклима­тических мелкомасштабных карт одинакова. Для составления их используются средние многолетние данные метеорологических станций. В случае наличия небольшого ряда наблюдений все дан­ные приводятся к одному длиннорядному периоду. (О методах приведения сказано в курсе общей климатологии.)

После нанесения тушью на гипсометрическую карту цифрового материала проводится тщательный анализ всех данных, по паспор­там устанавливается репрезентативность отдельных станций. Стан­ции, расположенные в особых условиях, обычно хорошо выделяются уже при беглом просмотре данных, нанесенных на карту.

После того как выяснены причины, вызывающие отклонение данных отдельных станций от общего фона, и определена репре­зентативность их, приступают к вычерчиванию изолиний. Послед­нее нельзя делать механически, пользуясь лишь линейной интер­поляцией между данными отдельных станций. При вычерчивании изолиний надо учесть все известные физико-географические осо­бенности района и использовать их для составления карты.

На рис. 64 приведен пример составления карты изотерм января для района Аральского моря по одним и тем же данным. На рис. 64 а изолинии проведены механически с использованием лишь метода линейной интерполяции, на рис. 64 б учтено отепляю­щее влияние моря на побережье. При использовании одних и тех же данных карты изотерм существенно различаются; пра­вильный учет физико-географических особенностей района (рис. 64 б) подтверждается хорошим согласованием данных на­блюдений со схемой изотерм.

Изотермы января для района Аральского моря

Изотермы января для района Аральского моря

При проведении изолиний всегда надо помнить о масштабе карты. Работая с картой в масштабе 1 : 1 000 000, нельзя забывать, что 1 см на карте соответствует 10 км на местности (для карты масштаба 1 : 2 500 000 — соответственно 25 км). Поэтому попытки изобразить на таких кар­тах, например, влияние рек на термический режим долины, занимающих по ширине не более 2—3 км, в виде пары линий, огра­ничивающих долину с двух сторон, заранее об­речены на неудачу. Влия­ние больших озер, а в не­которых случаях морей, ощутимое только на рас­стоянии до 10—-15 км от берега в глубь суши, на картах часто утрируется, ибо в масштабе приходит­ся проводить две-три ли­нии в пределах несколь­ких миллиметров. На рис. 65 показано влияние моря на изменение сумм температур воздуха выше 10°. Если расположить эти изолинии в пределах 1,5— 2,0 см от линии берега, то мы покажем, что дан­ный водоем влияет на расстоянии 15—20 км (при масштабе 1 : 1000000) или даже 35— 50 км от берега (при масштабе 1 : 2 500 000), что обычно не соот­ветствует действитель­ности. Наиболее распространены следующие ошибки картирования.

  1. Выделение отдельным кружком станций, данные которых отклоняются от среднего фона под влиянием узко местных факто­ров, которые могут быть учтены только в виде микроклиматиче­ской поправки.
  2. Проведение одной изолинии, отражающей повышение или понижение картируемой величины в пределах района. На рис. 66 а дан условный пример такой ошибки; в этом случае карта не читается, так как предполагаемое повышение температуры отмечено только одной изолинией.
  3. Ориентировка при проведении изолиний на какую-то не ха­рактерную для данных физико-географических условий станцию и нарушение вследствие этого правильной конфигурации изолиний. На рис. 66 б дан пример ошибки такого рода.
Влияние удаления от моря на изменение сумм температур воздуха выше 10

Влияние удаления от моря на изменение сумм температур воздуха выше 10

Примеры неправильного проведения изотерм

Примеры неправильного проведения изотерм

При составлении карт для относительно небольших территорий, например отдельной административной области, необходимо обра­щать особое внимание на правильное выведение линий за пределы этой территории. Для этого необходимо нанести на карту данные прилегающих районов, а также внимательно просмотреть имею­щиеся соответствующие карты всей территории СССР или боль­ших частей его, на которых можно легко проследить общее направление изолиний картируемой величины. При составлении карты в масштабе 1 : 1 000 000 (или 1 : 2 500 000) для ограничен­ной территории уточняются и детализируются для данного района выявленные ранее в более мелком масштабе общие закономерно­сти географического распределения элемента.

Существенным вопросом построения карт климатических эле­ментов является выбор интервала, через который будут проведены изолинии. Основным критерием при выборе должна быть изменчи­вость картируемого элемента в пространстве.

Пестрота данных па карте определяется степенью изменчивости картируемого элемента в пространстве. Такие термические харак­теристики, как средние месячные температуры воздуха, суммы температур, средние даты перехода температуры воздуха через определенные градации, средние фенодаты и т. п., в которых влия­ние подстилающей поверхности и даже форм рельефа проявляется слабо, в условиях равнины дают устойчивую, правильную картину распределения отдельных величин. Ряд характеристик, значи­тельно изменяющихся под влиянием подстилающей поверхности (даты заморозков, длительность безморозного периода, суточные амплитуды температуры воздуха, средние минимальные темпера­туры, количество осадков, влажность почвы и т. д.), сильно варьи­руют по величине.

Интервалы для проведения изолиний на карте определяются с таким расчетом, чтобы колебания картируемой величины по от­дельным станциям укладывались между изолиниями.

В зависимости от изменчивости картируемой величины в про­странстве при мелкомасштабном картировании используются два метода: 1) при малой изменчивости картируемых характеристик изолинии вычерчиваются с учетом данных всех станций и физико-географических особенностей района; 2) при большой изменчиво­сти картируемых характеристик в пространстве (под влиянием подстилающей поверхности) используется метод составления фо­новых карт. В этом случае изолинии проводятся по данным стан­ций, расположенных на открытом ровном месте на равнинах или на середине склона в горах и отражающих влияние лишь основных физико-географических факторов (широту, долготу, высоту над уровнем моря) на распределение элемента в пространстве.

Данные всех станций, отражающие влияние подстилающей по­верхности или форм рельефа и резко выделяющиеся на общем фоне, анализируются особо. Результаты этого анализа обобща­ются в виде таблиц, которые прилагаются к карте и характеризуют изменчивость картируемого элемента под влиянием микрокли­мата. Пример составления фоновой карты приведен на рис. 67. Здесь кружком выделены данные всех станций, отклоняющихся от изолиний на карте на величину ± 1° под влиянием микроклима­тических особенностей местоположения станции.

Пример составления фоновой карты суточной амплитуды температуры воздуха. Июнь

Пример составления фоновой карты суточной амплитуды температуры воздуха. Июнь

Одним из наиболее ответственных этапов составления климати­ческих и агроклиматических карт является определение высотных и широтных градиентов картируемых характеристик, позволяющих рассчитать место и высоту проведения изолиний на карте.

При составлении карт термических характеристик на уровне моря климатологи пользовались постоянным высотным градиен­том, равным 0,5° на 100 м высоты. Этот постоянный градиент обес­печивал возможность ориентировочного пересчета температур, снятых с карты, на различные высоты над уровнем моря. Но уже первые попытки составления карт средних месячных темпера­тур на уровне земной поверхности (Зоммер для Альп в 1906 г., А. В. Вознесенский для Восточной Сибири в 1912 г., И. А. Гольцберг для Кавказа в 1935 г., Е. С. Рубинштейн для всего мира в 1936 г.) показали, что необходимо рассчитывать конкретные вы­сотные градиенты для отдельных горных систем, разных экспози­ций, разных высотных горизонтов. В результате большого числа исследований выяснилось, что высотные градиенты значительно изменяются в годовом ходе и в разных климатических условиях. В Якутии, например, зимой в условиях стойкой антициклональной погоды высотные градиенты средних месячных температур воздуха равны —0,3, —0,2° на 100 м высоты. При этом в нижних частях гор до высоты 1 —1,5 км температура воздуха с высотой растет, а наиболее низкие температуры наблюдаются в глубоких долинах и котловинах (например, Оймякон, Верхоянск). Выше 1 —1,5 км температура воздуха зимой в этом районе с высотой понижается, а ее градиент становится равным 0,3—0,4° на 100 м. Эти же вели­чины градиента зимой отмечаются на большей части горных си­стем на Европейской территории СССР.

Летом средняя месячная температура воздуха с высотой везде уменьшается на 0,5—0,9° на 100 м. Сумма температур выше 10° соответственно уменьшается на 120—180° на 100 м, длительность периода с этой температурой — на 6—8 дней на 100 м. Для примера приводим изменение некоторых агроклиматических и фено­логических показателей с высотой в горах Заилийского Алатау (рис. 68).

Распределение по высоте некоторых средних термических и фенологических характеристик

Распределение по высоте некоторых средних термических и фенологических характеристик

Широтный градиент сумм температур выше 10° в пределах СССР изменяется от 100 до 150° на 1° широты; долготные гради­енты невелики и четко проявляются только при переходе от мор­ских побережий на сушу.

При продвижении с севера на юг и при подъеме в горы проис­ходит наложение высотных и широтных градиентов, что создает очень своеобразные условия изменения термического режима в разных горных системах. Поэтому для расчета места проведения изолиний и определения их высоты составляются комплексные графики зависимости термических и фенологических показателей от широты и высоты. Пример такого расчета приведен на рис. 69, с помощью которого определяется высота прохождения изотерм сумм температур выше 10° (табл. 43), картированных для условий довольно ровного рельефа одной из областей БССР (рис. 70).

График для расчета высоты прохождения изотерм на различных широтах для одной области

График для расчета высоты прохождения изотерм на различных широтах для одной области

Пример построения карты сумм температур выше 10 для одной области

Пример построения карты сумм температур выше 10 для одной области

Рассмотрение цифровой нагрузки на карте и графике показы­вает, что при малых различиях высот и широт влияние высотного и широтного градиентов часто перекрывается особенностями ме­стоположения станций. Это проявляется даже в такой мало чув­ствительной к микроклимату характеристике, как сумма темпера­тур воздуха. Данные ряда станций на карте не соответствуют термическим условиям района, причем отклонения бывают разного знака. Например, превышение суммы температур на 100° (откло­нение с плюсом) отмечается на городской станции, расположенной около 54° широты на высоте 230 м (на рис. 69 она заключена в прямоугольник).

Уменьшение сумм температур отмечается в понижениях рель­ефа, в долинах. Сюда относятся две станции на широте 54° 15′ на высотах 710 м (—140°) и 165 м (—120°). Другие станции на ши­роте 53° 30′ и высоте 192 м (—100°) и на широте 52° 30′ и высоте 145 м (—150°) находятся на полянах (суммы температур на этих станциях подчеркнуты). Даже при расположении метеорологиче­ских станций на ровных открытых местах суммы температур на близких расстояниях изменяются в пределах ±(30-^50)°, что определяет возможную точность расчета высоты изотерм и не по­зволяет принять интервал между ними менее 100°.

На высотах более 250—300 м нет ни одной станции. На карте эти высоты четко выделяются и занимают относительно большие площади в средней части области. На этой территории проведены изотермы, определенные расчетным путем с использованием гра­диентов, полученных по рис. 69 путем экстраполяции их на нуж­ные высоты. Показанные на карте «пятна» с суммой температур ниже 2000° отражают результаты этих расчетов.

На картах в масштабе 1 : 2 500 000 и 1 : 1 000 000 могут быть выделены понижения рельефа, связанные с долинами крупных рек. В этом случае изолиния «обходит» реку с двух сторон, если позво­ляет ширина долины в этом масштабе.

Понижения температуры на больших озерах и их берегах в теп­лое время года даются либо в виде изгиба изолинии, либо отдель­ным «пятном». Пример проведения изотерм в этом случае дан выше, на рис. 64.

Более высокая (на 0,5—0,7°) средняя месячная температура воздуха на городских станциях на картах обычно не показывается. Кружки изолиний около отдельных станций проводятся только в том случае, когда они характеризуют обширное пространство (например, заболоченные районы). Проводить замкнутые кружки около отдельных станций, не связывая их с основными закономер­ностями распределения элемента, нельзя.

При вычерчивании изолиний надо следовать по рассчитанной горизонтали, плавно переходя от одной высоты к другой, согласно данным расчетной таблицы. Мелкие извилины гипсометрической карты, отражающие изменения рельефа в пределах 5—10 км, ко­торые па картах и в масштабе 1 : 1 000 000 представлены изгибом длиной менее 1 см, при проведении изолиний не принимаются во внимание.

Техника составления карт количества осадков (изогнет) прин­ципиально не отличается от техники составления карт изотерм. После нанесения данных станций и постов на гипсометрическую карту они анализируются, выясняются особенности местоположе­ния станций. Для выровненной территории при небольших разно­стях относительных высот изогиеты вычерчиваются без специаль­ных расчетов, но с учетом физико-географических особенностей территории. Для горной территории определяются плювиометриче-ские градиенты также с учетом особенностей отдельных склонов и по возможности с дифференциацией градиентов по отдельным высотным горизонтам.

Распределение количества осадков существенно отличается от распределения характеристик термического режима, так как оно меньше зависит от высоты над уровнем моря и очень тесно связано с общей циркуляцией атмосферы, с особенностями ориентировки основных возвышенностей по отношению к несущим влагу ветрам. Большая «пятнистость» осадков даже в условиях холмистого рельефа обычно связана с наличием подветренных и наветренных для влагонесущих ветров склонов, с площадями предвосхождения потоков перед возвышенностями и с «ветровой тенью». При со­ставлении карты надо обращать большое внимание на все эти факторы и по возможности стараться выяснить причины, вызы­вающие те или иные особенности.

Распределение осадков в условиях горного рельефа может быть очень сложным, что видно из рис. 71. Здесь дано распределе­ние осадков по высоте для долин основных рек восточной части Северного Кавказа. Определяющими факторами являются направ­ление и глубина долины, ориентировка и открытость ее по направ­лению к западным, несущим влагу ветрам. Переход от долины, открытой этим ветрам, в долину, перпендикулярную к ним, может резко изменить количество осадков — уменьшить их в 1,5—2 раза. Такой же эффект может наблюдаться в одной и той же долине при соответствующем повороте ее.

Изменение количества осадков с высотой по долинам рек в теплый период

Изменение количества осадков с высотой по долинам рек в теплый период

В отдельных случаях при орографической закрытости долины количество осадков с высотой не растет, а уменьшается и плювио-метрический градиент становится отрицательным.

Довольно большая устойчивость средней месячной температуры воздуха в пространстве позволяет картировать ее с интервалом через 1°. В отдельных случаях для небольших территорий воз­можно уменьшение интервала до 0,5°, но такой интервал пределен и может быть использован только при густой сети станций.

Для горных районов вследствие увеличения колебаний темпе­ратуры под влиянием местоположения станций, а также в связи с «недостатком места» интервал на карте увеличивают до 2 и даже 4°. Так, при больших высотных градиентах температуры по­рядка 0,6—0,7° на 100 м поднятия (например, для средних месяч­ных температур летних месяцев) на каждые 500 м высоты темпе­ратура меняется на 3—3,5°. Разместить три-четыре изотермы на расстоянии нескольких миллиметров на карте не представляется возможным, поэтому по чисто техническим причинам их прихо­дится разрежать.

Наименьшими интервалами для сумм температур воздуха выше 5, 10, 15° являются 100°, для соответствующих дат перехода тем­пературы воздуха через эти же градации температуры — 3— 5 дней, для длительности периодов с этими температурами — 10— 15 дней. Эти же интервалы принимаются и для картирования фенологических явлений.

При составлении карт этих характеристик для небольших тер­риторий (порядка административной области) нет необходимости вычерчивать отдельные карты всех взаимно связанных величин. Можно ограничиться составлением одной основной карты, напри­мер суммы температур выше 10°, и на изолиниях дополнительно указать начало и конец этого периода, графически определив связь этих величин (рис. 72).

Зависимость между средними датами начала и конца периода с температурой выше 10

Зависимость между средними датами начала и конца периода с температурой выше 10

Хорошо увязываются длительность периода с температурой выше определенного уровня и соответствующая сумма температур, сумма температур и температура самого теплого месяца и тому подобные характеристики. Графическое установление этих связей несложно: оно значительно сокращает объем картографических работ, позволяя не чертить подобные друг другу, мало наглядные карты. При составлении таких сборных карт интервал между изо­линиями определяется по основной характеристике (например, для суммы температур), а подписи дополнительных характеристик определяются этим основным интервалом (см. рис. 70). Этот прием особенно ценен для изрезанного рельефа со значительными разностями высот, для которого конфигурация изолинии почти полностью определяется гипсометрией района.

Для термических характеристик интервал между изолиниями выбирается одинаковым с разрежением лишь в горах.

Для характеристики количества осадков применяется комбина­ция геометрической и равномерной шкал, при которой каждый интервал геометрической шкалы делится на несколько равных ча­стей. Таким образом была получена предложенная О. А. Дроздоным и ныне широко применяемая шкала следующего вида (мм): 5, 10, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 700, 800, 1000, 1200, 1400, 1600 и т. д. Основ­ные изогиеты здесь выделены жир­ным шрифтом.

Таким же образом (с помощью изолиний) картируются и показа­тели увлажнения (ГТК Селянинова, показатели Иванова, Шашко и др.).

Схематические мелкомасштаб­ные карты средней месячной темпе­ратуры почвы (масштаб 1 : 10 000 000 и мельче) для больших территорий составляются в изолиниях, рассчи­танных на преобладающий механический состав почвы. Такие карты применительно к суглинистой почве были составлены Е. П. Архиповой для территории СССР. На них показано влияние общих физико-географических закономерностей на распределение этого элемента. При необходимости построения более детальных почвенных карт этот способ уже недостаточен, так как не позво­ляет показать различия в температурах почвы, определяемые ее механическим составом.

Для агроклиматического районирования отдельных небольших территорий (административная область, небольшая союзная рес­публика) со значительными различиями в механическом составе почвы большое значение имеет учет климата почвы (под этим тер­мином понимают преимущественно термический режим и ее ув­лажненность). Учет влияния на агроклиматические условия «теп­лых» и «холодных» почв возможен при наличии почвенной карты, на основе которой в пределах области могут быть выделены тер­ритории с преобладанием легких почв (пески, супеси, легкие су­глинки), средних по механическому составу (суглинистые) и тяжелых, переувлажненных почв (тяжелые суглинки, оглеенные и торфянистые почвы, осушенные торфяники). Эти типы почв суще­ственно различаются как по термическому режиму, так и по влаж­ности, что ведет к большим различиям в сроках сева на близких расстояниях. Поэтому часто возникает необходимость в дифферен­циации агротехники и удобрений даже на соседних полях.

Исследуя климат почвы Эстонской ССР, Л. Э. Инт, например, применил для картирования температуры почвы в масштабе 1 : 1 500 000 принцип крупномасштабного микроклиматического картирования. Выделив по почвенной карте площади с указан­ными выше тремя градациями почв по их механическому составу, он проанализировал все данные по температуре почвы, опублико­ванные в новом издании Справочника по климату, дополнив их экспедиционными наблюдениями, и получил количественные ха­рактеристики температуры и влажности для каждого типа почвы.

Развивая методику картирования температуры почвы по пло­щадям (с разным механическим составом почвы), Н. Г. Горышина составила ряд карт для Севера и Северо-Запада ETC. В качестве примера на рис. 73 приведена карта районирования Псковской области по теплообеспеченности почв на глубине 20 см.

карта районирования псковской области по условиям теплообеспеченности почв

карта районирования псковской области по условиям теплообеспеченности почв

По условиям теплообеспеченности на территории Псковской области выделено пять районов (табл. 44). Поскольку метеороло­гические площадки, на которых ведется наблюдение за темпера­турой почвы, приурочены к ровным местам, получить на их основе количественные показатели теплообеспеченности почв в холмистом рельефе невозможно.

Данные, полученные в результате экспедиционных наблюдений, свидетельствуют о том, что песчаные и супесчаные почвы наиболее теплого и теплого районов, расположенные на склонах южной экспозиции, существенно теплее тех почв, которые находятся в ус­ловиях ровного места.

В справочниках по климату СССР почти нет данных, освещаю­щих метеорологический режим заболоченных, торфяных и тяжелых минеральных почв, по условиям теплообеспеченности включен­ных в район 5 (холодный); поэтому для оценки таких почв необ­ходимо использовать экспедиционные наблюдения.

В зависимости от термического состояния почвы сроки сева ранних яровых и посадки картофеля на рассматриваемой терри­тории различаются на 18—20 дней (середина апреля — первая де­када мая для яровых, первая декада мая до последних чисел мая для картофеля), причем эти данные действительны не только для указанной на карте площади, они характеризуют также изменчи­вость сроков сева на территории отдельного хозяйства, в пределах которого могут быть три-четыре разных типа почв.

Этот же принцип площадной оценки территории использован Л. С. Кельчевской для картирования влажности почвы в рабочем масштабе 1 : 2 500 000 (и крупнее). Для составления карты сред­них многолетних запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы под озимыми культурами на конец вегетации для Ростов­ской области ею были использованы данные наблюдений 10 станций, дополненные расчетными величинами влажности почвы, полу­ченными по графику связи осенних влагозапасов с коэффициентом увлажнения за летние месяцы. На основе почвенной и гипсометри­ческой карт, а также карты распределения осадков за апрель—ок­тябрь были проанализированы запасы продуктивной влаги в поч­вах в зависимости от распределения осадков, высоты места и типа почв. Имеющиеся материалы позволили выделить на суглинистых почвах этой области четыре градации по запасам влаги (рис. 74). Небольшие массивы песчаных и аллювиальных почв по долинам рек выделены на карте отдельным условным знаком без оценки их влагозапасов.

Средние многолетние запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы под озимыми культурами на конец вегетации в Ростовской области

Средние многолетние запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы под озимыми культурами на конец вегетации в Ростовской области

Аналогичная карта составлена Л. С. Кельчевской, Л. И. Поле­вой и О. И. Нестеренко в масштабе 1 : 2 500 000 для Европейской территории СССР. На ней отражены весенние влагозапасы в мет­ровом слое почвы по зяби на дату перехода средней суточной тем­пературы воздуха через 10°. Для составления этой карты авторы рассчитали 24 уравнения регрессии между весенними запасами влаги в почве и максимальными запасами воды в снеге для зим, различных по суровости, в разных частях этой обширной территории и предложили ряд номограмм. Для примера приводим такую номограмму на рис. 75.

Номограмма для расчета коэффициента поглощения почвой осадков в зависимости от осенней влагонасыщенности метрового слоя почвы и количества осенне-зимних осадков

Номограмма для расчета коэффициента поглощения почвой осадков в зависимости от осенней влагонасыщенности метрового слоя почвы и количества осенне-зимних осадков

Объем вычислительных работ, связанный с подготовкой мате­риала для картирования (приведение наблюдений к одному периоду и осреднение данных наблюдений по площадям, расчет большого числа уравнений регрессии, основанных на эмпирическом матери­але и т. д.), очень велик, поэтому, кроме простых счетных машин (арифмометров, электрических счетных машин и т. д.), часто ис­пользуют и ЭВМ.

 

Составление среднемасштабных карт

Среднемасштабные карты составляются для решения конкрет­ных задач, связанных с пространственным изучением агроклима­тических ресурсов относительно небольших территорий.

Исходные агроклиматические показатели рассчитываются для изучаемой территории по средним многолетним данным метеоро­логической сети с учетом высотных и широтных градиентов. В до­полнение к этим количественным характеристикам используются закономерности, определяющие влияние подстилающей поверхно­сти (рельефа, почвы, водоемов). Они даются в таблицах микрокли­матических поправок. Последние могут быть получены на основа­нии теоретических расчетов и специальных экспедиционных на­блюдений.

Метод картирования с помощью изолиний в этом случае применяется очень ограниченно, лишь в дополнение к методу вы­деления площадей, отличающихся по особенностям влияния подстилающей поверхности на пространственную изменчивость картируемых элементов. Количественные и качественные характе­ристики выделенных площадей обычно приводятся в развернутой легенде к карте, часто в табличной форме. При разработке этой легенды исходят из задач, для решения которых составляется карта. Стандарта таких легенд не существует.

Пример среднемасштабной агроклиматической карты дан на рис. 76. Эта карта составлена на основе детальной гипсометриче­ской карты с использованием экспедиционных микроклиматиче­ских наблюдений, средних многолетних данных всех ближайших метеорологических станций и фенологических наблюдений в садах, расположенных на разных высотах. Качественная характеристика выделенных зон дана в подписи к рисунку. Здесь приводим крат­кое описание основных закономерностей, полученных на основании составленной карты.

Термические ресурсы плодоводства в районе Талгара

Термические ресурсы плодоводства в районе Талгара

  1. Теплая инверсионная зона «прилавков» (в пределах высот 800—1600 м) отличается мягкой зимой; температура января здесь —5, —8°, средний из абсолютных годовых минимумов температуры воздуха —20, —28°, вероятность обмерзания крон плодовых (при температурах ниже —30°) невелика. Лето теплое, с малыми гра­диентами температуры (июль 0,4° на 100 м, суммы температур 50° на 100 м). Длительность безморозного периода 170—180 дней, вегетационного периода яблони 195—205 дней. Суммы температур вегетационного периода яблони от 3200° внизу зоны до 2900° на­верху, суммы температур периода с температурой выше 10° со­ставляют соответственно 3000—2600°. Под влиянием хорошо выра­женных горно-долинных ветров микроклиматические условия сглаживаются и определяются экспозицией и защищенностью от ветров. Колебания длительности безморозного периода в разных местоположениях не более 15—20 дней. Преобладающая ориенти­ровка склонов западная и восточная.

Верхняя граница культивирования позднеспелых сортов яблони типа Кандиль не выше 1500 м, среднеспелых сортов типа Апорт Александра около 1600—1650 м при сумме температур от начала вегетационного периода до созревания яблок для Кандиля 2900°, для Апорта 2700°. Эти суммы температур накапливаются только к концу вегетационного периода, поэтому указанные высоты явля­ются предельными. Они могут быть достигнуты только в благо­приятных местоположениях — на южных склонах не круче 10°, закрытых от холодных ветров.

Граница промышленного возделывания Кандиля около 1200 м, Апорта — около 1500 м. На этих высотах вероятность созревания яблок составляет 80—90%.

На рисунке выделены наиболее теплые участки зоны с преоб­ладающей южной экспозицией, на которых суммы температур на 150—200° выше, чем на западных и восточных склонах.

  1. Предгорная зона располагается на высотах от 600 до 800— 850 м. Зона холодная зимой (температура января ниже —8°, сред­ний из абсолютных годовых минимумов температуры ниже —28°) и жаркая летом (суммы температур выше 10° более 3000°, большие суточные амплитуды температуры — до 17°, температура июля выше 22°, длительность безморозного периода около 160 дней). В этой зоне отмечается большая изменчивость микроклимата в за­висимости от расстояния до подножия гор и положения зоны отно­сительно выходов долин.

В районах затишья и около выходов крупных долин образу­ются «озера холода»; здесь длительность безморозного периода сокращается на 20—25 дней (до 140 дней); опасность заморозков в период цветения повышена. На рисунке эти «озера холода» выде­лены ориентировочно.

В этой зоне обеспечено созревание яблок позднеспелых сортов, но зимой повышена опасность обмерзания крон и возможны ожоги деревьев.

  1. Горная зона располагается на высотах от 1600 до 1900— 2000 м. Для нее характерны хорошо выраженные высотные гра­диенты, повышенная опасность весенних и осенних заморозков, преобладание горных ветров, некоторое увеличение облачности и количества осадков. Верхняя граница скороспелых сортов яблони (типа Суйслепер) располагается на высоте около 2000 м при неежегодном вызревании яблок. Ежегодное вызревание плодов обеспечено теплом только до высоты 1800—1850 м.
  2. Высокогорная зона располагается на высотах более 2000 м. Термические ресурсы здесь невелики и не обеспечивают вызрева­ния яблок даже самых скороспелых сортов.

Принципы микроклиматического картирования элементов кли­мата почвы по площадям, изложенные выше, могут быть приме­нены для картирования всех трех масштабов карт. При большем масштабе увеличивается возможная детализация карты, расширя­ется легенда за счет привлечения дополнительных агроклиматиче­ских характеристик.

Средне- и крупномасштабное картирование ряда климатиче­ских элементов и агроклиматических показателей для условий изрезанного рельефа возможно при использовании его морфометрических характеристик и системы таблиц поправок, отражающих пространственную изменчивость микроклимата под влиянием осо­бенностей рельефа. Некоторые из таких таблиц даны в главе IV.

Морфометрические карты, детально отражающие характер рельефа, составляются на основе гипсометрических карт обычно в масштабе 1 : 50 000—1 : 100 000.

Наиболее распространенными морфометрическими характери­стиками рельефа являются:

1) глубина расчленения — расстояние по вертикали между двумя денудационными уровнями, т. е. относительное превышение двух высотных уровней;

2) частота расчленения — расстояние по горизонтали между этими уровнями;

3) углы наклона местности (крутизна склонов);

4) экспозиция склонов.

Разработанная Е. Н. Романовой методика использования мор­фометрических характеристик для средне- и крупномасштабного картирования микроклимата позволяет дать детальную агрокли­матическую характеристику площадей, значительно превосходящих территорию отдельного хозяйства.

Несмотря на то что методика составления карт различных мор­фометрических характеристик разработана в СССР, готовых таких карт в настоящее время почти нет, поэтому для микро- и агрокли­матического картирования отдельных территорий их приходится составлять в качестве основы собственными силами. Для этого наиболее применима методика построения морфометрических карт, разработанная в Институте географии АН СССР. Детали этой ме­тодики в настоящем курсе мы не даем. Приведем лишь для при­мера определение экспозиции склонов (рис. 77).

Построение схемы распределения склонов по экспозициям

Построение схемы распределения склонов по экспозициям

Комплекс морфометрических показателен, необходимых для характеристики отдельных элементов климата, различен. Основ­ными морфометрическими показателями, необходимыми для со­ставления агроклиматических карт, являются: 1) ориентировка склонов, 2) углы наклона склонов с подразделением ровных мест на повышенные (плоские водоразделы) и пониженные; 3) карты длины склонов, необходимые для оценки длин линий стока воздуха и определения площади воздухосборов.

В настоящее время в принципе возможно составление средне-масштабных микро- и агроклиматических карт для любой терри­тории СССР, для которой имеются детальные гипсометрические и почвенные карты и таблицы микроклиматической изменчивости картируемых показателей. Однако работа по составлению таких карт трудоемка, требует хорошего знания основных закономерностей изменения микро- и агроклиматических показателей под влиянием подстилающей поверхности, знакомства с местностью, для которой составляется карта. Эта работа научно-исследова­тельская, творческая, требующая систематического уточнения ме­тодики картирования и получения таблиц показателей.

В качестве примера агроклиматической среднемасштабной карты, составленной с использованием морфометрической основы, приводим рис. 78. Картировался участок Среднерусской возвышен­ности площадью 880 км2. В разных условиях рельефа выделено пять градаций по увлажнению почвы. По карте можно подсчитать площадь, занимаемую отдельными градациями, что позволяет оп­ределить объем необходимых агротехнических мероприятий для создания оптимальных условий произрастания сельскохозяйствен­ных культур.

Увлажнение почвы в процентах от полевой влагоемкости

Увлажнение почвы в процентах от полевой влагоемкости

Оптимальные условия увлажнения в пределах 60—80% поле­вой влагоемкости складываются на подножиях северных и восточ­ных склонов; достаточное увлажнение (50—60%) отмечается на подножиях, а также в верхних частях северных и восточных склонов.

Ровные места, а также верхние и средние части северных и во­сточных склонов слабо засушливы, южные и западные склоны наиболее сухие (влажность почвы <40% полевой влагоемкости).

 

Крупномасштабное картирование

Для того чтобы составить микроклиматическую карту хозяй­ства, надо иметь план расположения полей севооборота, лесов, лугов, пастбищ, вычерченный на гипсометрической основе с изо­гипсами через 5 или 10 м. Чем меньше разность относительных высот в пределах хозяйства, тем более частое должно быть сече­ние изогипс. Масштаб карты должен быть таким, чтобы на ней можно было показать микроклиматические участки площадью от 5 до 10 га (1:5000—1:10 000). Гипсометрия на планах хозяйств обычно отсутствует, но эти данные можно найти в земельных ор­ганах и скопировать, прибегая иногда к необходимому увеличению масштаба гипсометрической карты до масштаба плана хозяйства. Сверка полученной гипсометрии с местностью нужна во всех слу­чаях и может быть осуществлена агрономом хозяйства, знакомым с методикой составления топографической карты. Схематическая гипсометрическая карта хозяйства может быть составлена на ос­нове глазомерной съемки местности, способы проведения которой излагаются в учебниках по топографии. Наличие на плане хозяй­ства контуров полей севооборота, лесов, речек значительно облег­чает вычерчивание изолиний и уточняет микроклиматическую карту.

Кроме гипсометрической карты, надо иметь агропочвенную карту хозяйства, на которой составителем выделяются теплые пес­чаные и холодные глинистые почвы, отмечаются участки с избы­точным увлажнением. Последние должны быть обязательно пока­заны на карте, приготовленной в качестве основы для составления микроклиматической карты. Наличие почвенной карты хозяйства обязательно в условиях выровненного рельефа и разных почв, так как в этом случае микроклиматические различия определяются особенностями термического режима разных почв.

На микроклиматической карте хозяйства могут быть выделены две-три зоны, различные по термическим ресурсам и морозоопасности. В первую, относительно теплую зону входят южные, юго-восточные, юго-западные склоны с хорошим стоком холодного воз­духа, расположенные выше «озер холода»; во вторую — участки всех других экспозиций, ровные места, широкие долины; в третью, относительно холодную и морозоопасную зону, — понижения рель­ефа, в которых происходит застой холодного воздуха, а также лес­ные поляны, осушенные болота.

Учитывая большое значение ветрового режима для образова­ния как теплых, так и холодных участков, при картировании надо, по возможности, отразить и этот фактор.

Таким образом, при составлении микроклиматической карты следует в основном учитывать три элемента климата — солнечную радиацию, дневной режим ветра и распределение температуры воздуха ночью, которое в свою очередь тесно связано с усло­виями подтока и стока холодного воздуха, т. е. с ночным режимом ветра.

Контуры отдельных участков, для которых получены количест­венные характеристики (на основании инструментальных съемок), проводятся на карте с широким привлечением глазомерных оценок. При составлении крупномасштабных микроклиматических карт нельзя пользоваться методом линейной интерполяции. При построении карт небольших территорий необходимо учитывать все физико-географические закономерности, определяющие особенно­сти распределения изучаемого элемента климата, и изображать их на карте со схематизацией в зависимости от масштаба карты. Микроклиматические съемки позволяют автору карты проверить на местности имеющиеся в его распоряжении теоретические пред­посылки по распределению картируемого элемента и избежать ряда грубых ошибок, связанных иногда со слишком упрощенным представлением о влиянии на микроклимат данного рельефа и особенностей распределения почв и растительности.

При построении микроклиматических карт обязательно личное знакомство составителя с изучаемой территорией.

При составлении микроклиматических карт на основе данных топографической карты выделяют склоны разной экспозиции. Ко­личественные характеристики прямой солнечной радиации и днев­ные температуры деятельной поверхности на открытых склонах разной экспозиции и крутизны рассчитывают на основании теоре­тических формул.

Вторым этапом является определение защищенности участков от господствующих ветров, а также от холодных или сухих жарких ветров, которые могут повысить морозоопасность в случае адвек­тивного заморозка или изменить (усилить или ослабить) режим суховеев. Для этого на топографическую карту наносят коэффи­циенты изменения скорости ветра в характерных формах рельефа, полученные на основании дневных анемометрических съемок для скоростей ветра более 3 м/сек. или взятые из таблиц. Обычно со­ставляют четыре карты для основных направлений ветра (север, восток, юг и запад); в некоторых случаях можно ограничиться учетом на карте только одного направления, имеющего наиболь­шее значение.

На карте выделяют участки с повышенными скоростями ветра на открытых наветренных склонах (при К > 1,0) и участки с резко сниженными скоростями (при К < 0,6). Территория между двумя участками с крайними значениями К характеризуется нормальной (/(=1,0) или несколько ослабленной (К = 0,9—0,7) скоростью ветра. Контуры участков определяются с учетом особенностей рельефа и распределения растительности для определенного на­правления ветра. В случае сомнений в правильности принятых контуров на отдельных участках рекомендуется провести две-три дополнительные анемометрические съемки с учащенной сетью то-чек наблюдений. Основные закономерности распределения скоро­стей ветра в зависимости от рельефа, наветренного и подветрен­ного положения точек приведены в главе IV. Осредненные коэф­фициенты скорости ветра в конкретных условиях местности могут несколько изменяться. Цель анемометрических съемок заключа­ется в их уточнении. Поскольку на картах изменение скорости ветра дается в виде коэффициента, характеризующего усиление или ослабление ветра по сравнению с открытым местом, увязка этих величин с наблюдениями ближайшей гидрометеорологической станции не нужна.

Оценка морозоопасности территории производится путем кар­тирования данных наблюдений по минимальным термометрам или маршрутным съемкам с психрометрами. Для картирования выби­раются средние разности температур между точками наблюдений и опорной точкой, полученные в условиях ясных тихих ночей после адвекции холода. Обычно это средние из наибольших разно­стей температур, полученные за весь период наблюдений. По­скольку разности температур именно такого порядка наблюдаются в ночи с адвективно-радиационными и радиационными замороз­ками, они лучше всего характеризуют реальную морозоопасность территории. Различия в морозоопасности территории при адвек­тивных заморозках и пасмурной погоде с сильным ветром значи­тельно сглаживаются, поэтому построение карт для таких погод­ных условий нужно только при решении ряда специальных вопросов.

Нанесенные на карту разности минимальных температур позво­ляют количественно оценить различия в морозоопасности отдель­ных участков в градусах. Конфигурация отдельных площадей определяется с учетом рельефа и растительности, направления стока и застоя холодного воздуха. Особое внимание уделяется конфигураций и глубине «озер холода», которые уточняются по распределению инея и повреждениям растений заморозками. В ме­стах, наиболее трудных для картирования, полезно провести контрольные наблюдения за распределением минимальной темпе­ратуры с учащенной сетью точек. Составителю карты рекоменду­ется несколько раз пройти по территории вечером после захода солнца и утром перед восходом в тихую ясную погоду. Такие ви­зуальные наблюдения по теплоощущению значительно помогут при составлении карты.

Для того чтобы получить количественные характеристики от­дельных элементов климата по морозоопасности, необходимо увя­зать их с данными гидрометеорологической станции. Многолетние характеристики средней длительности безморозного периода этой станции принимаются за основу для той части территории хозяй­ства, которая находится в сходных условиях по местоположению с гидрометеорологической станцией и примерно на одной высоте с ней над уровнем моря (допустима разность высот до 100— 120 м).

Микроклиматическая карта хозяйства получается путем нало­жения отдельных картированных характеристик микроклимата друг на друга.

Более подробно методика составления микроклиматических карт изложена в специальных методических пособиях, изданных Главной геофизической обсерваторией. Пример такой карты дан на рис. 79. Пояснения к ней приводятся в табл. 45.

Микроклиматическая карта колхоза Читинской области

Микроклиматическая карта колхоза Читинской области

comments powered by HyperComments