Что грозит растениям при наступлении заморозка

Многие из Вас или ваши родители пытаются выращивать на своих земельных участках свежие овощи, иногда даже экзотические для наших мест арбузы, дыни и т. д. Уже с февраля месяца на подоконниках дружно растет рассада помидоров, перцев, огурцов. Тянется к свету, хочется поскорее высадить все в теплицу или парник, вот только живем мы в Сибири, и случаются у нас заморозки. С ними конечно можно бороться (укрывая потеплее свои насаждения), вот только как предсказать, когда будут эти заморозки. Существуют примерные даты вероятных заморозков, но природа часто преподносит нам сюрпризы.

Каждый человек ощущает изменение климата обычно на очень небольшой территории – там, где живет или работает. Климат такой территории называется микроклиматом.

Прогноз погоды (который объявляют по радио и телевидению, печатают в газетах) не особенно точен (в этом мы убеждаемся ежедневно) - в пределах одного населенного пункта погода может отличаться достаточно сильно, поэтому "глобальные" прогнозы дают лишь среднюю температуру и возможность осадков и заморозков.

В одной книге я прочитала, как мне кажется, простой способ определения возможных заморозков и решила его проверить.

Гипотеза

Вероятность наступления ночного заморозка можно предсказать самостоятельно. Для этого можно пользоваться термометрами (сухим и смоченным), установленными на кольях на высоте человеческого глаза, и вспомогательной таблицей .

Цель работы

Опытным путем проверить таблицу для определения вероятности заморозков

1. Разобраться – что такое прогноз погоды и кто и как его производит

2. Изучить работу психрометра

3. Проводить измерение температуры сухим и влажным термометрами в возможные периоды наступления заморозков (весной - осенью).

4. По результатам измерений сделать выводы о возможности применение таблицы для определения вероятности заморозков.

5. Собрать народные приметы предсказания ночных заморозков

6. Познакомиться с возможными способами защиты растений от заморозка

7. Изучить возможности современных приборов в предсказании заморозков

Глава I. Методика проведения эксперимента

Методика проведения эксперимента очень проста: необходимо два термометра укрепить на высоте 1,2 – 1,5 метров. Резервуар одного термометра следует обернуть кусочком ткани и намочить (см. приложение 3) (чтобы ткань была постоянно влажной, под ней следует закрепить маленький резервуар с водой и следить, чтобы вода была постоянно, подливать по необходимости, у нас получится самодельный психрометр). Показания термометров снимаем вечером, лучше после заката солнца и смотрим по таблице (см. приложение № 1), в какую ее часть попали измерения и делаем вывод. Показывания «сухого» термометра обозначены в таблице в левой вертикальной графе, а смоченного — в верхней горизонтальной. Точка пересечения показаний обоих термометров определяет результат. Если, например, смоченный термометр вечером показал +5°С, а сухой +9°С, то точка пересечения указывает на темный квадрат, следовательно, заморозок будет.

Глава II. Теоретическая часть

Что такое прогноз погоды?

Есть три сферы деятельности, в которых почти каждый считает себя специалистом, - это воспитание детей, спорт, а также погода и климат. Но если можно встретить достаточно много людей, которые вообще не интересуются двумя первыми проблемами, то погодой и климатом интересуются практически все.

Какая завтра будет погода? – задаем мы себе вопрос, прежде чем лечь спать.

Каким будет предстоящее лето? – задумываются многие еще зимой, строя планы проведения предстоящего отпуска, каникул.

Но это все приятные и мимолетные хлопоты по сравнению с заботами, одолевающими работников сельского хозяйства перед наступлением лета или осени.

Ни одна развлекательная программа, ни один детективный романтический сюжет не привлекает так много людей к экранам телевизора как краткая программа прогноза погоды.

Надо сказать, что проблема «человек и климат» существовала всегда. Еще в древности, почти 2500 лет назад, в греческих городах-государствах на всеобщее обозрение выставляли парепегамы (от греческого слова «прикреплять»), в которых описывались климатические условия прежних лет.

А. С. Монин определяет климат как «статистический ансамбль состояний, которые проходит система океан – суша – атмосфера в период времени в несколько десятилетий».

Атмосфера является центральным компонентом климатической системы. Именно через нее человек воспринимает все самые отдаленные изменения и колебания других составляющих системы.

Компоненты климатической системы связывает удивительное вещество – вода, которая может находиться в любых фазовых состояниях, т. е. быть парообразной, жидкой и твердой. Это своего рода кровь климатической системы, выступающей как единый организм, в котором при непрерывном взаимодействии друг с другом отдельных компонентов вода становится переносчиком энергии и массы.

Зависимость человека от погоды отражена в древних легендах, сказках, летописях. Первый научный трактат написан Аристотелем в 4 веке до нашей эры. Что же изменилось с тех пор?

Парадоксально, но зависимость людей от погоды и важность ее предсказания увеличилась. С одной стороны научно-технический прогресс способствует независимости нашего благополучия от погоды. Но с другой стороны сложная современная техника и коммуникации весьма чувствительны к неблагоприятной погоде, а выход их из строя, даже на короткий срок отрицательно оказывается на работе многих предприятий.

Ценность точной информации для авиации о ветре по маршруту полета и специализированных прогнозов погоды по аэродрому является одним из существенных экономических факторов воздушно-транспортных перевозок.

Погода по-прежнему оказывает значительное влияние на деятельность морского флота. Штормовые ветры, льды и айсберги, туман увеличивают вероятность повреждения судов, задержки их в пути, дополнительного расхода горючего. Сельское хозяйство особенно чувствительно к изменениям погоды. Формирование урожая и его сбор зависят в значительной степени от метеорологических факторов.

Значительный экономический эффект дает учет прогнозов температуры воздуха для экономии топлива и электроэнергии.

Однако наибольший вклад прогнозы погоды вносят в обеспечение безопасности людей. Тропические циклоны, ураганные ветры, смерчи, град, сильные снегопады, внезапные наводнения наносят не только огромный экономический ущерб, по и уносят человеческие жизни. В России разработана система предупреждений Росгидромета о возникновении опасных гидрометеорологических явлениях погоды.

В будущем потребности в прогнозах погоды еще более расширятся, по мере развития различных видов транспорта, индустрии, энергетики.

Поскольку человек постоянно проживает на дне воздушного океана (атмосферы) и постоянно ощущает ее изменения, то и попытки предсказания погоды предпринимались уже давно.

Однако научное изучение атмосферы началось лишь в шестнадцатом столетии, после изобретения измерительных приборов и открытия физических законов, определяющих поведение газов. В середине девятнадцатого столетия ученые поняли, что движения в атмосфере могут иметь упорядоченный характер и что существуют крупные синоптические системы, перемещение и эволюция которых определяют погоду в заданной точке. С начала XX столетия прогресс в изучении атмосферы и установлении закономерностей ее поведения был очень быстрым. Большое количество наблюдений позволило метеорологам следить за состоянием погоды, определять на картах области высокого и низкого давления, границы воздушных масс и, используя известные физические законы, составлять прогноз. Такой прогноз в значительной степени зависел от опыта прогнозиста и его способностей.

Климатология как наука, основывается на точных наблюдениях, родилась после того, как в разных странах были организованны первые станции, которые начали проводить регулярные наблюдения за метрологическими элементами. Только появление данных наблюдений за достаточно длительный период дало возможность климатологам вычислять «среднюю погоду» и определять отклонения от нее для любой крупной территории и всей планеты в целом. На основе расчетов, таблиц и карт сформулировали определение климата.

Первые метеорологические приборы – термометры и барометр – были созданы в XVII в.

В конце первой половины XIX в. был изобретен телеграф и тогда же высказана идея о его использовании для сбора и передачи метеорологической информации.

В последнее время для метеорологических наблюдений используют последние достижения науки и техники: метеорологические спутники, автоматические буйковые и наземные станции, шары-зонды, наземные станции, командно-приемные станции для сбора информации, центры обработки и анализа метеорологической информации.

В наше время стали разрабатываться гидродинамические модели, основанные на решении системы уравнений гидродинамики, описывающих с определенной степенью точности поведение атмосферы.

Система уравнений, определяющая поведение атмосферы, очень сложна и нелинейна. Поскольку не существует общих методов решений такой системы аналитически, возникает необходимость использования численных методов, обычно с использованием метода конечных разностей.

Первый, практически приемлемый подход к решению проблем гидродинамического прогноза был реализован в России в 1940 году. Однако из-за огромного объема вычислений развивать и оперативно применять гидродинамические модели стало возможным только после появления ЭВМ.

В основу прогноза по гидродинамической модели берется начальное состояние атмосферы по данным метеорологических наблюдений. Далее рассчитываются изменения давления, которые произойдут через некий достаточно короткий промежуток времени, например, через 10 мин. Это дает новый набор данных, который используется для расчета условий через следующий 10-минутный интервал. Такая процедура повторяется до тех пор, пока не будет получено поле давления на срок прогноза.

Поскольку атмосфера находится в постоянном движении, для определения будущей погоды в данной точке необходимо, прежде всего, знать характеристики воздушной массы, которая может переместиться в пункт прогноза за интересующий прогнозиста период времени. Иначе говоря, необходимо знать погоду не только в пункте прогноза, но и на значительном расстоянии от него.

Поэтому любая метеорологическая служба для составления прогноза ежедневно использует не только данные наблюдений о состоянии атмосферы над своей территорией, но и над другими странами. Для этого необходимо, чтобы наблюдения проводились одновременно в единые сроки и были сопоставимы между собой.

Иначе говоря, подготовка прогнозов представляет собой процесс непрерывно действующей сложной международной системы, называемой Всемирной службой погоды (ВСП), являющейся основной программой Всемирной метеорологической организации.

Использование современных моделей требует очень мощной вычислительной техники и полной автоматизации процесса получения данных, их контроля, объективного анализа и расчета. Поэтому, подготовка прогнозов сейчас немыслима без функционирования вычислительных центров, оборудованных современными ЭВМ.

Таким образом, гидродинамические модели атмосферы являются основой современной системы подготовки прогнозов. Именно благодаря развитию глобальных гидродинамических моделей стало возможным с достаточной степенью точности прогнозировать ряд параметров атмосферы (давление, ветер и температуру) для различных высот на срок до 5-6 суток, что еще 10-15 лет назад казалось несбыточным достижением.

В распоряжении прогнозиста имеется также целый набор объективных расчетов методов прогноза элементов и явлений погоды, позволяющих провести расчеты либо самому, либо на ЭВМ. Эти методы, наряду с общими закономерностями развития атмосферных процессов, учитывают региональные и даже локальные особенности. На основе расчетных методов осуществляется в настоящее время прогнозирование большей части явлений погоды с заблаговременностью 24-36 часов.

Принцип работы психрометра и определение точки росы

Одним из приборов для предсказания погоды является психрометр. Психрометр (от греческого «психос» - холодный) состоит из двух термометров . Один из них (сухой) показывает температуру воздуха, а другой (резервуар которого обвязан батистом, опущенным в воду) – более низкую температуру, обусловленную интенсивностью испарения с влажного батиста. Если влажный и сухой термометры показывают одинаковую температуру, значит, влажность воздуха составляет 100%. В паспорте (описании) прибора сказано, что пользоваться таблицей можно, если скорость обдувания прибора воздухом составляет от 0,5 до 2 м/с.

Показания термометров сухого и смоченного зависят от влажности воздуха. Если водяной пар в воздухе не является насыщенным, то вследствие испарения воды смоченный термометр показывает меньшую температуру, чем сухой. Разница между показаниями термометров тем больше, чем меньше относительная влажность воздуха.

Относительная влажность воздуха показывает, насколько водяной пар, находящийся в воздухе при данной температуре, далек от насыщения. Относительная влажность выражается в процентах. Для жилищ, например, наилучшая влажность 60%.

Пока пары не начали конденсироваться, содержание водяных паров в воздухе мало. Поэтому при понижении температуры относительная влажность возрастает. Наконец, при некоторой определенной температуре относительная влажность становится равной 100%. Это значит, что водяные пары сделались насыщенными. Дальнейшее понижение температуры поведет к конденсации водяных паров. Появляется туман, оседают капельки росы. Температура, при которой появляется роса, называется точкой росы.

Если медленно охлаждать блестящий металлический стакан, бросая в него кусочки льда, то при определенной температуре он запотеет. Температура, при которой это происходит, и есть точка росы. Зная относительную влажность и температуру воздуха, по специальным таблицам можно определить точку росы.

Так, при температуре от +14°С и относительной влажности 56% точка росы равна +5°С.

Предсказание заморозков по точке росы основано на следующих физических закономерностях: при конденсации водяных паров выделяется некоторое количество теплоты (теплота парообразования) и дальнейшее понижение температуры прекращается. Поэтому температура воздуха обычно ниже точки росы не опускается.

Если вечернее наблюдение показывает, что точка росы лежит выше 0°С, то можно предполагать, что ночью заморозков не будет; если же точка росы будет ниже 0°С, заморозок ночью вероятен, так как вследствие сухости воздуха температура начнет беспрепятственно падать ниже нуля.

Что грозит растениям при наступлении заморозка?

Весной, в начале лета или ранней осенью, ночью, под утро, температура нередко падает до 0оС и ниже, наступают заморозки. Хотя они продолжаются недолго, но бывают губительны для растений. Особенно опасны весенние заморозки, т. к. они задерживают развитие с/х культур, снижают урожай плодовых и овощных. Осенние же заморозки вызывают преждевременное опадание плодов. Растения очень чутко реагируют на окончание и наступление заморозков.

Охлажденный воздух стекает с холмов в низины и балки. Поэтому низкие места больше подвержены заморозкам. Очень важно знать рельеф своей местности, т. к. от рельефа зависит продолжительность и сила заморозков. В долинах, лощинах, замкнутых котлованах, на лесных полянах воздух застаивается и при ночном выхолаживании при ясном небе приобретает еще более низкую температуру.

Заморозки в условиях Сибири – самая серьезная опасность для растений, даже более опасная, чем суровые морозы зимы.

При какой температуре растения гибнут от заморозков?

Заморозки вызывают гибель растений или отмирание их частей. Повреждение растений зависит от температуры, при которой бывают заморозки.

Летом, в разгар вегетации, сопротивляемость заморозкам значительно ослаблена. Рожь в фазе цветения гибнет при температуре ниже – 5 °С. Арбузы, дыни, огурцы – 0,5 °С, а томаты — от - 0,5 до - 2 °С. На основе опытов установлено, что плодовые деревья и ягодные кустарники переносят без вреда температуры ниже нуля в течение 30 мин (яблоня: бутоны - 3,9°С, цветы - 2,2 °С, плодовые завязи -1,1°С; виноград: бутоны - 1,1 °С, цветы -0,5 °С, завязи - 0,5 °С).

Весенние заморозки до середины мая могут быть очень сильными (-10-15 0С). В конце мая и начале июня они ослабевают, но вероятность их не исключается до конца первой декады июня. О вероятности наступления заморозков можно узнать из сообщений газет, по радио, телевидению.

Приметы для предсказания ночных заморозков

1. Если к 9 час. вечера точка росы, т. е. температура насыщения, упадет ниже +4 - +2°С, то при безоблачном небе, и безветрии, можно ожидать ночного мороза. (Измененное правило Мона).

2. Если при облачном небе, слабом ветре и поднимающемся барометре точка росы упадет ниже 0°, то можно ожидать ночного мороза.

3. Если температура смоченного термометра в определенный послеполуденный час упадет ниже, чем до величины разности между температурой, измеренной таким же образом в предыдущий день, и минимальной температурой последней ночи, то можно ожидать ночного мороза. (Правило Каммермана).

4. Поднятие барометра и уменьшение облачности во всех случаях, приведенных выше, увеличивают вероятность ночного мороза, а падение барометра и увеличение облачности делает его крайне невероятным.

5. Если заморозок появляется, то он прежде и чаще всего поражает низменные и болотистые места, растительность на торфяной и влажной почве. Напротив, каменистые, песчаные и глинистые почвы поражаются сравнительно реже, а вершины и склоны холмов лишь в исключительных случаях.

6. Вечером или ночью туман или небо затянуло облаками – заморозков не будет.

7. Если всплывают на поверхность водоема лист кувшинки или белой лилии – конец ночным заморозкам.

8. Заморозки сильно ослабляются или прекращаются, если с вечера или ночью появилась роса.

9. Чем сильнее ветер, тем меньше вероятность местных заморозков.

10. Черемуха цветет перед последними весенними заморозками, тогда как листья березы желтеют перед ранними осенними.

11. Заморозки сильно ослабляются или прекращаются, если с вечера или ночью появилась роса

Можно ли защитить цветки и молодые завязи от весенних заморозков.

Можно. Наиболее доступный способ защиты от весенних заморозков - дымовая завеса, которая образуется при сжигании дымовых куч (см. приложение № 5) (хвороста и влажных, сильно дымящих органических остатков - сырой соломы, сорняков, соломистого навоза торфа, мусора, влажных опилок). Подготовленные дымовые кучи поджигают при понижении температуры до +2 градусов. Наиболее низкие температуры во время заморозков бывают перед восходом солнца.

Кучу устраивают так. Кладут кол, обкладывают его соломой, щепой, хворостом, после чего органическими остатками (навозом, листьями) и сверху покрывают всю кучу землей. Зажигают кучу факелом, пропитанным нефтью или керосином.

Куча должна медленно гореть 5 - 6 часов. На каждые 1 - 2 дерева устраивают 1 кучу.

Применяются различные способы, о некоторых из них мы уже говорили. Все способы рассчитаны на то, чтобы поддержать температуру воздуха выше той, которая вредна для растений.

Для того чтобы обеспечить снижение эффективного излучения почвы: а) создают дымовой покров, сжигая навоз со стороны ветра, сырую солому, листву и т. д. ; б) устраивают навесы из веток или соломенных матов. Это также уменьшает лучеиспускание. Под навесом создается более теплый слой воздуха, чем над ним; в) создают путем тончайшего распыления воды завесы из тумана; г) сжигают дымовые ташки; д) применяют пену, которая наносится на растения при помощи пеногенераторов.

Погодные (домашние) метеостанции

Итак, что же представляет собой современное устройство данного класса? В первом приближении его можно считать дальнейшим развитием электронных термометров/барометров/гигрометров. В корпус устройства, правда, как правило, встроено сразу несколько таких датчиков (т. е. устройство не является просто барометром или термометром, а представляет собой комбинацию этих устройств). Присутствует ЖК-дисплей, предназначенный для отображения показаний датчиков, а также источник питания. Однако работой только со встроенными датчиками возможности устройства не ограничиваются - обычно каждая погодная станция поддерживает работу с дополнительными внешними модулями, передающими информацию при помощи беспроводного радиоинтерфейса. Для современных устройств типична поддержка до пяти дистанционных датчиков, работающих на удалении в несколько десятков метров от базы в условиях прямой видимости. Как правило, в комплект входит один дополнительный датчик, который можно повесить за окно в роли уличного термометра. Возможностей у данного варианта будет больше, чем у простых неэлектронных приборов, да и для того, чтобы поглядеть погоду на улице, не обязательно будет подходить к окну. Можно докупить дополнительные датчики и измерять климатические параметры в разных точках.

Однако простым измерением и отображением результатов дело не ограничивается. Погодные станции снабжены памятью, так что пользователь может определить не только то, какая температура на улице (или в помещении) сейчас, но и тенденции ее изменения - растет она или падает, и сделать из этого соответствующие выводы. Аналогично и с давлением, только в этом случае просмотр тенденций изменения еще более важен - помните слова из многих морских рассказов: "Капитан! Барометр падает - будет буря!"? А теперь роль подобного бдительного штурмана возьмет на себя электроника, способная еще и сделать на основании этих данных прогноз на ближайшие часы. Не идеально точный, но это куда лучше, чем ничего.

На этом дело не заканчивается. Вполне логичным местом расположения основного блока для многих может стать спальня - проснулся и сразу поглядел текущую погоду, а также прогноз на ближайшее время. А чтобы не забыть проснуться, вполне логично воспользоваться будильником. Тем более что экран достаточно большой, так что часы или даже календарь в устройство встроить ничто не мешает. При этом оказывается, что можно сделать даже больше, чем простое механическое объединение разных устройств, реализовав, например, такую очень интересную функцию, как "ранний будильник". Что это такое? Допустим, вы ездите на машине, которая стоит на открытой стоянке (или просто во дворе). Следовательно, если с утра заморозки, вам нужно встать и выйти из дома минут на 10 раньше обычного, чтобы успеть почистить стекла, возможно, прогреть двигатель и т. п. Если же температура выше определенного уровня, то можно и поспать эти лишние 10 минут. Но как определить, что творится на улице, если не просыпаться? Достаточно возложить эту работу на погодную станцию, у которой есть вся необходимая информация: внешний термометр и время "нормальной побудки", которое вы задали будильнику. Именно им станция и воспользуется, если температура на улице выше пороговой. А если ниже - не взыщите, но сигнал прозвучит раньше, нежели вы "скомандовали". Удобно? Еще бы!

Вот, вкратце, возможности современных погодных станций. Сами по себе они являются достаточно мощными и универсальными устройствами, а степень универсальности еще больше возрастет после того, как появится возможность подключить подобное оборудование к компьютеру, работы над чем ведутся.

Я просто познакомила вас с новым классом оборудования .

Глава III. Анализ полученных результатов

В течение периода вероятных заморозков я мерила температуру сухим и смоченным термометром. Так как здесь даны средние даты, то я мерила температуру немного в другие даты, т. к. мама мне сказала, что в предыдущие года случались заморозки очень поздно весной (вернее уже летом в июне) и очень рано осенью (уже в августе) как и случилось в это лето. Данные заносила в таблицу (в таблице данные за 2006 год, я проводила измерения и в 2005, но не очень регулярно) (приложение №7). Те дни, когда был заморозок отмечены сиреневым цветом, когда был возможен – светло-бирюзовым. Когда я сверила свои показания с таблицей определения вероятности заморозка, то все совпало.

Еще я собирала приметы для предсказания заморозков и тоже их проверяла, спрашивала у мамы и бабушки, сбывались ли они раньше. Многие приметы сбываются.

Также я читала, как можно защитить растения от заморозка и предлагаю вам несколько способов.

Выводы и рекомендации

1. Таблица для определения вероятности заморозков верна, ею можно пользоваться для предсказания заморозков, если соблюдать все инструкции.

2. Приметы для предсказания заморозков проверенны народом, не стоит в них сомневаться.

3. Защитить зеленые насаждения, возможно, нужно выбрать только приемлемый для вас способ.

4. Научно-технический прогресс предлагает новейшие методы предсказания погоды (например, домашние погодные станции).