77. Влияние подстилающей поверхности на скорость ветра
Суточный ход скорости ветра над поверхностью океанов почти не выражен, но над сушей проявляется четко. В конце ночи скорость ветра бывает наименьшей, а после полудня достигает максимума. Особенно четко выражен суточный ход скорости ветра летом в ясные дни, что объясняется усилением конвекции и турбулентного перемешивания вследствие сильного, но неодинакового нагревания участков подстилающей поверхности в такие дни.
Суточный ход скорости ветра летом наблюдается до высоты 200—300 м. В более высоких слоях ветер не испытывает тормозящего влияния подстилающей поверхности и не ослабевает даже ночью. Вторжения воздушных масс иногда нарушают нормальный суточный ход скорости ветра.
Годовой ход скорости ветра определяется закономерностями общей циркуляции атмосферы. Поэтому он неодинаков в различных районах земного шара. На Европейской части РФ летом средние скорости ветра наименьшие, а в январе и феврале — наибольшие. В Восточной Сибири, наоборот, в январе и феврале средние месячные скорости ветра наименьшие, а летом — наибольшие. Наибольшая скорость ветра на Земле наблюдается в некоторых пунктах Антарктики, где средняя суточная скорость достигает 45 м/с, а максимальная — 90 м/с.
На скорость ветра большое влияние оказывает подстилающая поверхность. Над океанами скорость ветра наибольшая. Над неровной поверхностью суши она уменьшается под действием силы трения. В котловинах и долинах скорость ветра меньше, чем над холмами, в городе она меньше, чем в сельской местности, на полях, защищенных лесополосами, меньше, чем в открытой степи, и т.д. Ослабление скорости ветра непосредственно у земной поверхности особенно заметно. Так, над травяным покровом на высоте 10 см скорость ветра уменьшается на 65—80% при скорости ветра 3—5 м/с на высоте 2 м.
98. Климат почвы и фитоклимат
Климат почвы это многолетний режим температуры и влажности и их географическое распределение, зависящее от комплекса природных факторов и производственной деятельности человека.
Фитоклимат – (от греч. phyton – растение и климат), разновидность микроклимата – метеорологические условия, создающиеся в среде обитания растений (в травостое, кронах деревьев и т.п.), которые определяются влиянием растительности на климат приземного слоя воздуха. В зависимости от вида, габитуса и возраста растительности, густоты посева (насаждения) и способа посева (посадки) изменяются освещенность, сила ветра, температура и влажность воздуха и почвы, которые существенно отличаются от аналогичных показателей на открытом месте. В развитом посеве высокостебельных культур (кукуруза, сахарный тростник, конопля) освещенность у поверхности почвы может быть в 5–10 раз меньше, чем над посевом, температура воздуха в жаркий полдень на 4–5о ниже, а температура поверхности почвы на 15–20° ниже, чем на незатененном участке. Фитоклимат изучают для более точной оценки условий произрастания сельскохозяйственных. культур и обоснования технологии их возделывания на определенных полях.
Под пологом леса создается свой фитоклимат, существенно отличный от условий в окружающей открытой местности. Сквозь кроны леса солнечная радиация проникает в ослабленной степени; в густом лесу вся или почти вся радиация будет рассеянной, а интенсивность ее – малой. Соответственно убывает и освещенность под пологом леса.
Роль деятельной поверхности в лесу переходит к кронам. Температура днем будет максимальной непосредственно над кронами леса, где она значительно выше, чем на том же уровне в открытой местности. Внутри леса днем (в летнее время) температура значительно ниже, чем над кронами. Ночью кроны сильно охлаждаются излучением, потому максимум температуры по вертикали наблюдается в это время на высоте 1–2 м над ними, а минимум температуры не на уровне крон, а внутри леса, так как холодный воздух стекает с высоты крон вниз.
Конечно, как радиационный, так и тепловой режим в лесу зависит от возраста и сомкнутости леса, от пород деревьев и прочих биологических факторов.
Летом в лесу днем холоднее, чем в поле, ночью – теплее. Зимой условия сложнее, но в общем разность температуры между лесом и полем почти отсутствует. В среднем годовом лес несколько холоднее, чем поле. Годовые амплитуды температуры в лесу немного меньше.
Относительная влажность в лесу выше, чем в поле на несколько процентов. Летом эта разница наибольшая, зимой она почти отсутствует. Как относительная, так и абсолютная влажность летом наибольшая в кронах деревьев.
При встрече ветрового потока с лесом воздух в большей части обтекает лес сверху. Поэтому над кронами скорость ветра сильнее, чем на той же высоте в открытой местности. Внутри леса по мере удаления от опушки скорость ветра уменьшается. В вертикальном направлении скорость ветра особенно сильно убывает в пределах крон. Под кронами ветер равномерно слабый, а в пределах нижнего метра над земной поверхностью скорость ветра убывает до нуля.
Лес испаряет не сильнее, а, по-видимому, слабее, чем хорошо развитая луговая растительность или полевые культуры. Однако испарение с крон леса происходит более длительное время. Непосредственное испарение с почвы в лесу невелико. Главную роль играет транспирация крон, а также испарение осадков, задержанных кронами. Важно, что лес испаряет воду, полученную кронами деревьев с достаточно глубоких горизонтов, поэтому верхний слой почвы в лесу более влажный, чем в поле.
Во всяком случае, лес не может существенно увеличивать внутренний влагооборот и не может увеличивать этим путем количество осадков, выпадающих на суше. Но, по-видимому, лес может несколько увеличивать осадки над данным лесным районом и в его окрестностях другим путем. Например, увеличивая шероховатость подстилающей поверхности, лес вызывает подъем воздуха, переходящего с поля на лес. По некоторым расчетам, увеличение осадков лесом может составлять десятки миллиметров за год. Вероятно, играет роль не только общая площадь облесенности, но и протяженность лесных опушек. Иными словами, чем пятнистее распределение леса, тем больше его влияние на выпадение осадков.
Снег распределяется в лесу равномернее, чем в открытом месте, и плотность его в лесу меньше вследствие ослабления ветра. Правда, в густых хвойных лесах много снега остается на кронах деревьев, а затем испаряется с них или сносится ветром. Таяние снега в лесу замедлено, а почва под высоким и рыхлым снежным покровом промерзает на меньшую глубину, чем в поле.