ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.04.2024
Просмотров: 9
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Агрометеорология»
Шифр 22
Контрольная работа выполняется в соответствии с Методическими указаниями [1].
Задание 1
Дано (Шифр – вариант – 22): h0 = 27º; S = 0,83 кВт/м2; D = 0,08 кВт/м2; ЕЭФ = 0,10 кВт/м2; = 13 %.
1. Дать определение радиационного баланса и его составляющих.
Решение:
Известно, что в дни равноденствий наибольшие значения солнечной радиации наблюдаются на экваторе. По мере продвижения в высокие широты радиация постепенно убывает. В день летнего солнцестояния наибольшее количество солнечной радиации обнаруживается над полюсом того полушария, в котором имеет место лето, т.е. 21 июня над Северным полюсом и 22 декабря над Южным. Это вызывается, с одной стороны, круглосуточным поступлением радиации, с другой стороны, довольно значительным углом падения солнечных лучей (23,5°). В день летнего солнцестояния для северного полушария, приходящегося на 21 июня, количество солнечной радиации меньше, чем в день летнего солнцестояния для южного полушария, приходящегося на 22 декабря. Это вызывается тем, что в июне Земля располагается дальше от Солнца, чем в декабре. Однако в действительности лето в северном полушарии все же теплее, чем в южном, так как большая поверхность материков, находящихся в этом полушарии, летом нагревается сильнее. В день же зимнего солнцестояния для северного полушария, приходящийся на 22 декабря, количество солнечной радиации несколько больше, чем в день зимнего солнцестояния для южного полушария, приходящийся на 21 июня, так как в декабре Земля располагается ближе к Солнцу. Несмотря на это зима в северном полушарии в действительности более холодная, чем в южном (исключая Антарктику). Причина заключается в том, что в умеренных широтах северного полушария значительную площадь занимает суша, которая зимой сильно охлаждается.
В день зимнего солнцестояния (22 декабря для северного полушария и 21 июня для южного) области, лежащие между полярным кругом и полюсом, солнечной радиации не получают.
Радиационный баланс представляет собой разность между приходом и расходом лучистой энергии, поглощаемой и излучаемой поверхностью Земли.
Радиационный баланс является важнейшим климатическим фактором, так как от его величины в сильной степени зависит распределение температуры в почве и прилегающих к ней слоях воздуха. От него зависят физические свойства масс воздуха, перемещающихся по Земле, а также интенсивность испарения и таяния снега.
Распределение годовых значений радиационного баланса на поверхности земного шара исследовано различными учеными, такими, например, как М.И. Будыко, Н.А. Ефимовой, Л.М. Зубенок, Л.А. Строкиной и др. В тропических широтах эти значения доходят до 100...120 ккал/(см2-год), а максимальные (до 140 ккал/(см2-год)) наблюдаются на севере Аравийского моря и в районе Тиморского моря (у северо-западных берегов Австралии), поскольку в эти районы поступает большое количество суммарной радиации при пониженном эффективном излучении.
В пустынных и засушливых районах значения радиационного баланса ниже по сравнению с районами достаточного и избыточного увлажнения на тех же широтах. Это вызывается повышением альбедо и увеличением эффективного излучения в связи с большой сухостью воздуха и малой облачностью. В умеренных широтах значения радиационного баланса быстро уменьшаются по мере возрастания широты вследствие убывания суммарной радиации.
В среднем за год суммы радиационного баланса для всей поверхности земного шара оказываются положительными, за исключением районов с постоянным ледяным покровом (Антарктика, центральная часть Гренландии и др.).
Энергия, измеряемая величиной радиационного баланса, частично затрачивается на испарение, частично передается воздуху и, наконец, некоторое количество энергии уходит в почву и идет на ее нагревание. Таким образом, общий приход-расход тепла для поверхности Земли, называемый тепловым балансом, можно представить в виде следующего уравнения:
где B – радиационный баланс, Вт/м2;
Q – суммарная солнечная радиация, Вт/м2;
ЕЭФ – эффективное излучение, Вт/м2.
В среднем за год почва практически отдает тепла в воздух столько же, сколько и получает, поэтому в годовых выводах теплооборот в почве равен нулю. Затраты тепла на испарение распределяются на поверхности земного шара весьма неравномерно. На океанах они зависят от количества солнечной энергии, поступающей на поверхность океана, а также от характера океанических течений. Теплые течения увеличивают расход тепла на испарение, холодные же уменьшают его. На материках затраты тепла на испарение определяются не только количеством солнечной радиации, но и запасами влаги, содержащейся в почве. При недостатке влаги, вызывающем сокращение испарения, затраты тепла на испарение снижаются. Поэтому в пустынях и полупустынях они значительно уменьшаются.
2. Вычислить радиационный баланс по формуле:
где B – радиационный баланс, Вт/м2;
Q – суммарная солнечная радиация, Вт/м2;
ЕЭФ – эффективное излучение, Вт/м2.
Для решения задачи необходимо определить составляющие радиационного баланса:
где S – прямая солнечная радиация, приходящая на горизонтальную поверхность, Вт/м2;
S – прямая солнечная радиация, приходящая на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам, Вт/м2;
D– рассеянная радиация;
h0 – угол высоты солнца над горизонтом;
– альбедо подстилающей поверхности, %.
Исходные данные выбираем согласно варианту из табл. 1, sinh0 – из прил. 1 [1]. Вычисления производим с точностью до сотых.
Так как по условию h0 = 27º, то в соответствии с прил. 1 [1] sinh0 = sin27° = 0,5∙(0,44+0,47) = 0,455; и тогда прямая солнечная радиация, приходящая на горизонтальную поверхность, равна:
кВт/м2.Далее, находим суммарную солнечную радиацию Q и значение R:
кВт/м2;
кВт/м2.Затем, вычисляем радиационный баланс:
кВт/м2.Задание 2
1. По данным табл. 2 построить график годового хода температуры воздуха.
2. Определить амплитуду годового хода температуры.
3. Определить даты перехода среднесуточной температуры воздуха через 0ºС, через 5ºС, через 10ºС. Вычислить продолжительность периодов с температурой выше 0ºС, выше 5ºС и выше 10ºС (период активной вегетации).
4. Вычислить сумму активных (выше 10ºС) температур за каждый месяц, а также в целом за весь период активной вегетации.
Дано (Шифр – вариант – 22): температура воздуха (в Купино), ºС по месяцам: 1 – -17,1; 2 – -14,0; 3 – -3,7; 4 – -3,9; 5 – 12,1; 6 – 19,7; 7 – 21,6; 8 – 17; 9 – 10,6; 10 – 3,2; 11 – -8,4; 12 – -13,8.
Решение:
В соответствии с [1] при построении графика годового хода температуры воздуха выбираем следующий масштаб: по оси ординат в 1 см – 2°С, по оси абсцисс – в 1 см – 1 месяц или 30-31 день. При этом заданную среднемесячную температуру соотносим к 15 числу каждого месяца. Полученные точки соединяем плавной кривой и получаем график годового хода температуры воздуха в Купино, который показан на рисунке.
Амплитуда годового хода температуры определяется как разность средних температур самого теплого и самого холодного месяцев. Для нашего случая эта амплитуда составляет:
Для определения дат перехода температуры через 0°, 5° и 10°С через указанные значения температуры проводим горизонтальные линии. Из точек пересечения этих линий с кривой температуры (на рисунке это точки A, B, C, D, E, F) опускаем перпендикуляры на ось абсцисс.
Рисунок. График годового хода температуры воздуха в Купино
В соответствии с рисунком находим продолжительность периодов с температурой выше 0°С (отрезок AF), выше 5°С (отрезок BE), и выше 10°С (отрезок CD) как интервал времени между датами перехода температуры через соответствующие пределы.
В нашем случае даты перехода температуры воздуха через 0°С – 9 апреля и 21 октября; через 5°С – 26 апреля и 8 октября; и через 10°С – 12 мая и 4 сентября. Следовательно, продолжительность периода с температурой больше 0°С – 195 дней, больше 5°С – 166 дней, и больше 10°С – 115 дней.
Сумму активных температур вычисляем следующим образом. Подсчет суммы активных температур за месяц, в котором средняя температура выше 10°С, производим умножением среднемесячной температуры на число дней в данном месяце.
Согласно исходных данных и рисунка имеем:
– июнь:
– июль:
– август:
– для первого и последнего месяца периода активной вегетации – в нашем случае это май и сентябрь – сумму активных температур вычисляем с помощью графика годового хода температур воздуха.
Согласно графика (см. рисунок), температура воздуха в мае поднялась до 10°С – 12 мая, а к 31 мая составила 16°С. При этом средняя температура в этот период составила:
Так как количество дней в мае с температурой выше 10°С 19 дней, то сумма активных температур за май составляет:
Аналогично, по графику (рисунок) в сентябре температура изменяется и 1 сентября составляет 13,8°С; а 4 сентября – 10°С; следовательно, средняя температура за 4 дня составляет:
Так как количество дней в сентябре с температурой выше 10°С 4 дня, то сумма активных температур за сентябрь составляет:
Таким образом, сумма активных температур в целом за весь вегетационный период составляет:
Задание 3
1. Дать определение характеристик влажности воздуха.
2. Изучить психрометрический и гигрометрический метод определения влажности воздуха.
3. Рассчитать значение характеристик влажности воздуха по данным табл. 3.
Дано (Шифр – вариант – 22): t = 22,4ºС; t = 13,4ºС.
Решение:
Важнейшим параметром окружающей среды является ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА или насыщенность водяными парами (относительная влажность).
Влажность – это мера, характеризующая содержание водяных паров в воздухе. Относительная влажность – это количество воды, содержащейся в воздухе при данной температуре по сравнению с максимальным количеством воды, которое может содержаться в воздухе при той же температуре в виде пара.
Другими словами, относительная влажность показывает, сколько еще влаги не хватает, чтобы при данных условиях окружающей среды началась конденсация. Эта величина характеризует степень насыщения воздуха водяным паром. При расчете оптимальной влажности воздуха в помещении говорят именно об относительной влажности.
Относительную влажность (φ или f) можно рассчитать как отношение плотности водяного пара, содержащегося в воздухе (ρ), к плотности насыщенного пара при данной температуре (ρнас), выраженное в процентах, по формуле:
(1) или по формуле:
