Заморозки - понижения температуры ниже 0 °С в приземном слое воздуха или на почве вечером или ночью при положительной температуре днём. В центральных областях Европейской части Россиипоследние весенние заморозки часто наблюдаются в конце мая - начале июня, а первые осенние заморозки возможны в начале сентября. Период года от средней даты последнего весеннего заморозка до средней даты первого осеннего заморозка называют безморозным периодом.

Виды заморозков

До конца мая, а в холодный год и до начала июня сохраняется угроза заморозков. По происхождению различают заморозки радиационные, адвективные и смешанного типа.

Радиационные заморозки происходят оттого, что ночью поверхность почвы и растений излучает тепло, нагретый ею воздух поднимается вверх, уступая место более холодному, и постепенно припочвенный воздух выхолаживается. Чем меньше почва нагрелась днем, тем опаснее для растений будет ее ночное охлаждение. Радиационные заморозки случаются в безветренные и безоблачные ночи, носят местный характер и редко охватывают большие территории, чаще наблюдаются по долинам рек и в понижениях рельефа. Иногда им предшествует высокая перистая облачность.

Адвекция - это горизонтальное перемещение воздуха и вместе с ним тепла и влаги. Адвективные заморозки происходят из-за вторжения холодного воздуха с севера. Они распространяются на значительные пространства и отличаются большей продолжительностью и резким падением температуры. Если вторжение холодных масс воздуха произошло в дневное время и почва охладилась не только на поверхности, то ночью могут наблюдаться радиационные заморозки на большой территории.

Различают три степени интенсивности заморозков. Слабым заморозком принято считать такой, при котором температура опускается не ниже –2°С, при среднем заморозке - от –2 до –5°С, при сильном - от –5°С и ниже.

Признаки заморозка

Метеорологи указывают на следующие природные явления, предшествующие заморозку: в течение всего дня или после полудня дует холодный ветер, стихающий перед заходом солнца или после него; небосвод к вечеру открыт полностью или на нем есть только высокие перистые облака; несколько дней кряду не было дождя, воздух сухой; начиная с полудня, температура воздуха резко падает.

Заморозок маловероятен, если небосвод закрыт густыми низкими облаками, если выпал обильный теплый дождь и воздух насыщен водяными парами, если после захода солнца дует теплый ветер, перемешивая верхние и нижние слои воздуха.

Чтобы не пострадать вообще или свести ущерб к минимуму, в период, когда оповещена угроза заморозка, следите за температурой воздуха на огороде при любых проявлениях погоды. Если к вечеру она снизилась до 2…3°С, то, не дожидаясь дальнейшего ее понижения, защищайте теплолюбивые растения.

В целом, заморозки имеют неблагоприятные последствия для сельскохозяйственных культур. Для предотвращения их негативного воздействия разработано несколько методов:

1.созданием дымовой завесы над полем или садом можно понизить эффективное излучение земной поверхности.

2.закрытием специальной плёнкой или созданием соломенного навеса можно добиться такого же эффекта.

3.специальные грелки существенно повышают температуру нижних слоёв воздуха.

4.Для защиты низкорослых ягодных кустарников применяется полив, который способствует тому, что температура не опускается ниже -2… -3 °С.

Как защитить растения

Укрытие. Где возможно, применяйте укрытие. Это самый надежный способ. Растения защищает находящийся под укрытием стоячий воздух. Его теплопроводность очень низкая, он не позволяет теплу почвы рассеяться. Если стоячий воздух можно сравнить с теплым одеялом, то укрытие задерживает это воздушное одеяло у поверхности почвы и не позволяет ветру сдуть его с озябших растений. Чем толще «одеяло», тем лучше теплоизоляция. Поэтому чем выше дуги каркаса укрытия и больше объем воздуха под ними, тем эффективнее защита.

Тонкое агроволокно можно укладывать прямо на растения и не снимать продолжительное время, несколько дней. Растения по мере роста легко его поднимают, поливам оно не мешает. Но для защиты от сильного или среднего заморозка тонкое полотно малоэффективно, особенно для низких растений - например, для теплолюбивых всходов. Ведь когда растения низкие, то и слой воздуха под укрытием будет тонким, недостаточным, чтобы защитить от мороза.

Исследования, проведенные в НУБиП Украины, показали, что под тонким агроволокном плотностью 17 г/м2, лежащем непосредственно на почве, температурный режим ночью был практически таким же, как на открытой площадке. Такое же укрытие растений высотой 30 см может обеспечить защиту только от кратковременного радиационного заморозка не более чем до –2°С. Кроме того, при порывах ветра даже самое тонкое полотно ранит растения. Нужно учитывать это обстоятельство, укрывая зеленные овощные растения агроволокном без опор, ведь повреждения нежных листьев ухудшают качество продукции.

Для защиты от заморозка советуют применять агроволокно плотностью не менее 30 г/м2. Его нужно натянуть на каркас из дуг. Большой объем воздуха под укрытием гарантирует защиту от радиационных заморозков до –5°С, адвективных - до –3°С. Растения не ранятся при порывах ветра. При более сильных и продолжительных заморозках применяют дополнительное укрытие и другие способы защиты.

Колпаки из пластиковых бутылок, стеклянные банки и полиэтиленовая пленка защитят растения в том случае, если не будут касаться листьев, потому что во время заморозка места, где укрытые растения соприкасаются с пластиком или стеклом, повреждаются даже сильнее, чем вовсе открытые растения. Пленку нужно накидывать на опору, которая выше растений. Такой опорой могут служить металлические или пластиковые каркасы, заранее расставленные над рядами. Если таковые отсутствуют, в междурядьях можно расставить палки или разложить ветки и уже на них накидывать пленку. Если под полиэтиленовую пленку подстелить бумагу, то побеги, которые касаются укрытия, уже не пострадают.

Небольшие растения можно спасти от заморозка, окучив или полностью засыпав землей. Но большинство из них не могут долго находиться в темноте и нуждаются в разокучивании через 2–3 дня. Исключением являются молодые растения картофеля, у которых листья в основном еще простые. Продолжая активный рост, они самостоятельно выбираются из-под почвенного укрытия.

Дымление. Более масштабные способы защиты от заморозка - дымление и полив. Дымление нужно начинать непосредственно перед заморозком, когда температура воздуха понизится до 2…1°С, и продолжать до восхода солнца.

Полив. Теплоемкость воды во много раз больше воздуха и превосходит теплоемкость почвы. При охлаждении 1 м3 воды на 1°С выделяется 1000 ккал, при таком же охлаждении такого же объема воздуха - только 0,31 ккал. Поэтому полив, во время которого вода вытесняет воздух из почвы, значительно увеличивает теплоемкость и теплопроводность последней. Днем, когда поверхность влажной почвы нагревается солнечными лучами, тепло во влажной почве быстрее передается в нижележащие слои и там сохраняется. А ночью, когда поверхность охлаждается, оно поднимается и нагревает верхний слой почвы. Кроме того, с понижением температуры припочвенного воздуха содержащийся в нем водяной пар конденсируется и оседает на растения и почву в виде капель. При этом тоже выделяется тепло. Всего этого тепла достаточно, чтобы защитить растения от слабого заморозка.

При более сильном и продолжительном заморозке необходимы дополнительные поливы ночью. Лучшие результаты обеспечивает мелкодисперсное дождевание или опрыскивание растений водой, обязательно нехолодной. Его начинают, когда температура воздуха опускается почти до 0°С. При такой температуре начинается образование льда, и растения могут покрыться ледяной коркой. Не нужно этого бояться, так как под такой корочкой температура ниже нуля не опускается. С восходом солнца она поднимется, и растения останутся невредимыми.

Но если почва на огороде сухая, а значит и воздух у поверхности почвы тоже сухой, то поздний вечерний или ночной полив может усилить заморозок из-за испарения влаги, потому что на процесс испарения затрачивается тепло воздуха. Поэтому сухой огород нужно полить еще днем, чтобы солнце успело прогреть влажную почву.

Подкормки. На устойчивость растений к низким температурам оказывает влияние минеральное питание. Избыток азотного питания уменьшает степень закаливания растений, а обильное внесение фосфора и калия, напротив, способствует повышению устойчивости к низким температурам. Получив предупреждение о надвигающихся заморозках, полезно провести некорневую фосфорно-калийную подкормку.

Мульчирование. Над рыхлой мульчей во время ночного выхолаживания складываются неблагоприятные температурные условия. В ночное время там температура воздуха опускается быстрее, чем над непокрытой поверхностью. Ведь к открытой поверхности почвы непрерывно идет приток тепла из нижележащих слоев, мульча же преграждает такой приток. В НУБиП Украины установлено, что чем меньше теплопроводность материала мульчи и чем толще ее слой, тем ниже ночная температура воздуха над ее поверхностью. Так над поверхностью почвы, мульчированной слоем перегноя толщиной в 1 см и в 2 см, температура воздуха была, соответственно, на 1,6°С и на 2,4°С ниже, чем над немульчированной поверхностью, а мульчированной соломенной резкой слоем 2 см - на 5,8°С ниже. Поэтому мульчирование почвы под растениями нужно проводить после окончания поздних весенних заморозков.

Устранение повреждений. Если заморозки все же повредили ботву картофеля, удалите отмерзшие побеги, растения полейте раствором мочевины (30 г на 10 л воды) и окучьте. Молодые ростки появятся через 5–7 дней.

21. Какое влияние на заморозки оказывает местоположение участка?

На участках с возвышенным местоположением температура воздуха в зимнее время выше на 3-5° по сравнению с низинами.

Местоположение участка оказывает большое влияние на интенсивность весенних и осенних заморозков. По данным В. М. Лыло, Е. Н. Пятницкой, по сравнению с ровным открытым местом заморозки интенсивнее в долинах малых рек на 1,5-3°, в котловинах на 4-5°; заморозки слабее на вершинах, верхних частях склонов и в долинах больших рек на 2-3°, а на побережье озера Байкал на 4-5°. Длительность безморозного периода возрастает на вершинах и верхних частях склонов, а также в долинах больших рек (Ангара, Лена, Ока и др.) на 15-20 дней по сравнению с открытой местностью и низинными участками.

Заморозком называют понижение температуры до 0° и ниже на поверхности почвы или в травостое в период вегетации на фоне положительных средних суточных температур воздуха. В метео­рологической будке в это время температура может быть как ниже 0°, так и несколько выше (до +2, +3°). Применительно к плодовым культурам под заморозком понимают аналогичное понижение температуры в слое воздуха до уровня крон.

Сведения о заморозках необходимы для оценки морозоопас­ности территории, расчетов сроков сева, решения вопроса о рацио­нальном размещении по территории наиболее теплолюбивых куль­тур, определения вероятности гибели цветков и завязей плодовых растений, всходов различных культур, агроклиматической оценки условий произрастания сельскохозяйственных культур в весеннее и осеннее время. Кроме того, данные о заморозках широко исполь­зуются при оперативном агрометеорологическом обслуживании сельского хозяйства, а также при выборе и разработке методов борьбы с ними.

В умеренных широтах ежегодно в весеннее и осеннее время возникают заморозки, которые создают неблагоприятные условия для роста и развития сельскохозяйственных культур, часто огра­ничивая использование в сельскохозяйственном производстве кли­матических ресурсов вегетационного периода.

Необходимо отметить, что заморозкам подвержены и субтропи­ческие районы, где зимние морозы носят характер заморозков умеренного пояса.

В отдельные годы заморозки наносят значительный ущерб на­родному хозяйству, полностью уничтожая или значительно снижая урожай в том или ином районе страны.

Заморозок - сложное явление. Изучению его посвящены мно­гочисленные работы синоптиков, климатологов, физиологов, агро­метеорологов, агроклиматологов и др. Эти работы позволили изу­чить различные вопросы: генезис заморозков, отношение растений к заморозкам, распространение и частоту возникновения их в раз­личных районах СССР, степень опасности заморозков и вероят­ность повреждения ими сельскохозяйственных культур, выбор ме­тодов, устраняющих или ослабляющих вредное воздействие замо­розков на сельскохозяйственные растения.

Заморозки и сельскохозяйственные культуры

Отношение растений к заморозкам определяется их морозо­стойкостью. Степень морозостойкости растений выражается вели­чинами критических температур, при которых наблюдается частич­ное повреждение органов растений или их гибель.

Разным растениям свойственны разные критические темпера­туры; различные органы одного и того же растения имеют разную степень морозостойкости. В табл. 17 даны критические темпера­туры повреждения ряда плодовых культур. С физиологических по­зиций противостоять заморозкам растениям помогают защитные свойства Сахаров и ряда других веществ, содержащихся в прото­плазме клеток.

В. И. Степанов составил сводку полевых культур по степени их устойчивости к заморозкам в различные фазы развития. По степени выносливости заморозков он выделил пять групп расте­ний. Из табл. 18, где дана эта сводка, следует, что в начальный период роста растения обладают наивысшей морозостойкостью. В период цветения и созревания морозостойкость растений резко уменьшается. В это время большая часть растений гибнет уже при температурах -2, -4°.

Следует помнить, что в табл. 18 температуры даны на уровне растений; в метеорологической будке в это время минимальная температура может быть на 3-4° выше.

Устойчивость растений к заморозкам и степень повреждения их определяются многими факторами: закалкой растений, интен­сивностью и длительностью заморозка, временем его появления, скоростью падения температуры, быстротой и условиями оттаива­ния растения, обводненностью тканей и т. д.

В целом устойчивость растений складывается из устойчивости его отдельных органов и тканей и. определяется наиболее чувстви­тельными из них. Как видно из сведений, приведенных в таблицах, у растений наименее устойчивы к заморозкам генеративные ор­ганы. Физиологические исследования последних лет показали, что заморозки, даже не оставляющие видимых внешних повреждений, оказывают значительное влияние на формирование урожая поле­вых культур.

На ранних стадиях развития растений легкие заморозки мало сказываются на урожае. Более сильные поздневесенние заморозки даже тогда, когда они не оставляют значительных внешних по­вреждений и по своей интенсивности не превышают указанную выше критическую температуру повреждений, способствуют отста­ванию ряда культур в развитии и снижению конечного урожая на 10-15%. Но легкие раннеосенние заморозки, действующие в пе­риод окончания формирования урожая холодостойких культур, мо­гут приводить даже к его повышению за счет усиления гидроли­тических процессов и оттока пластических веществ в запасающие их органы.

Опасными для сельскохозяйственных растений заморозки стано­вятся тогда, когда начинается рост и растения активно вегети­руют.

Применительно к территории СССР заморозки становятся опасными после устойчивого перехода средней суточной темпера­туры воздуха через 10° или после ее первого повышения до 15°.

Исходя из этого, на севере ETC (севернее широты 60°) опасны заморозки в начале и середине июня, в центральной части ETC- в конце мая, на юге ETC - в начале мая. В Молдавии, Крыму и на Северном Кавказе заморозки опасны в конце марта и начале апреля.

Типы заморозков

В зависимости от процессов образования выделяют три типа заморозков: адвективные, радиационные и адвективно-радиационные.

Адвективные заморозки образуются в результате наступления волны холода с температурой ниже 0°. Как правило, они наблю­даются в течение нескольких суток подряд в начале весны и позд­ней осенью при общем низком уровне температуры, значительной облачности и ветре. Иногда при интенсивной адвекции холода средние суточные температуры остаются близкими к 0°.

Радиационные заморозки образуются в тихие ясные ночи в ре­зультате интенсивного ночного излучения подстилающей поверх­ности. Уровень средних суточных температур, при которых наблю­даются заморозки этого типа, различен в разных климатических условиях и резко возрастает при переходе от морского климата к континентальному. В приморских районах СССР эти заморозки прекращаются при средних суточных температурах около 5 - 6°, в континентальной части (Северный Казахстан, Средняя Азия, Забайкалье)-при 12-13°, в долинах с континентальным клима­том- при средней суточной температуре 14-15°.

Наиболее опасны для растений адвективно-радиационные за­морозки. Они образуются в результате вторжения холодного воз­духа с севера и его последующего охлаждения за счет ночного из­лучения. В этом случае процессы адвекции и радиационного выхо­лаживания взаимно усиливают друг друга.

Понижение температуры ниже 0° при этом типе заморозка обычно составляет 2-3°. Оно часто затрагивает лишь припочвенный слой воздуха. Температура на высоте 2 м (в метеорологиче­ской будке) может быть положительной. Заморозки этого типа в условиях континентального климата могут наблюдаться после установления средних суточных температур выше 15°.

Длительность действия разных типов заморозков различна. Адвективные заморозки могут продолжаться 3-4 дня без пере­рыва, радиационные заморозки могут длиться несколько ночей. Адвективно-радиационные заморозки могут наблюдаться одну- две ночи по 3-4 часа (во второй ее половине).

Микроклиматические условия имеют существенное значение для образования заморозков радиационного и адвективно-радиа­ционного происхождения. При адвективных заморозках, сопровож­дающихся ветром и значительной облачностью, влияние микрокли­матических различий сглаживается.

Наибольшую опасность для сельскохозяйственных культур представляют поздневесенние или раннеосенние заморозки, так как растения в это время интенсивно вегетируют (или дозревают) и их «закалка» мала. Обычно заморозки в это время бывают адвективно-радиационного происхождения.

Распространение заморозков на территории СССР

На обширной территории СССР заморозки весьма разнооб­разны в своем проявлении. Они различаются по частоте и срокам возникновения, длительности и интенсивности действия, степени опасности для сельскохозяйственных растений и т. д. Агроклима­тическая характеристика заморозков дана И. А. Гольцберг.

Для территории Советского Союза на рис. 22, 23, 24 даны карты средних дат окончания весенних заморозков, средних дат на­чала осенних заморозков, средней длительности безморозного пе­риода.

Самый длительный безморозный период наблюдается на Чер­номорском побережье Кавказа, где он в среднем превышает 300 дней. Наиболее короткий безморозный период формируется в условиях севера Сибири (менее 45 дней). На этой территории весенние и осенние заморозки разделяются лишь условно: в лет­нее время наблюдается 2-3 безморозных периода продолжитель­ностью всего по 10-15 дней.

Сопоставление средней длительности безморозного периода со средними датами начала и конца его показало, что климат влияет на зависимость между указанными величинами. В приморских районах по сравнению с континентальными при одинаковой дли­тельности безморозного периода даты начала и конца его сдви­нуты на более поздние сроки. Для большей части территории Со­ветского Союза можно использовать карту средней длительности безморозного периода (рис. 24) и по ней с помощью табл. 19 оп­ределить средние даты начала и конца его на ровном месте, не прибегая к рис. 22 и 23.

В Справочниках по климату СССР характеристика средних дат заморозков дополнена сведениями о самом позднем заморозке весной и самом раннем осенью, а также данными о наименьшей длительности безморозного периода. Например, на юге Украины, где средняя продолжительность безморозного периода составляет 210 дней, наименьшая величина его равна 150 дням. Это означает, что в отдельные годы безморозный период может укорачиваться здесь на два месяца.

Сведения о продолжительности безморозного периода нужны для решения вопроса о том, успеет ли та или иная культура закон­чить вегетацию на данной территории или она будет системати­чески подмерзать.

Микроклиматические условия вносят существенные изменения в средние величины, приведенные на картах для ровного открытого места. Для уточнения средних данных, определенных по картам, не­обходим учет микроклимата. Для оценки морозоопасности разных по рельефу местоположений поля в тихие ясные ночи можно ис­пользовать табл. 26 на стр. 170-171.

Изменение длительности безморозного периода под воздейст­вием мелиоративных мероприятий рассмотрено в главе IV.

Интенсивность заморозков

В связи с различной морозостойкостью растений в разные фазы развития важно знать время наступления осенью и прекращения весной заморозков разной интенсивности.

В табл. 20 сопоставляются длительности периода без замороз­ков разной интенсивности в воздухе и на почве для условий ров­ного и открытого места. Данные показывают, что в разных клима­тических условиях соотношения меняются.

Используя величины средней длительности безморозного пе­риода в воздухе, приведенные в справочниках по климату СССР (вып. 2), можно с помощью табл. 20 дать характеристику замо­розков разной интенсивности как в воздухе, так и на поверхности почвы.

Сведения о заморозках в воздухе обычно используются при оценке степени морозоопасности территории для плодовых культур. Для полевых культур оценку морозоопасности следует давать по заморозкам у поверхности почвы или на уровне травостоя.

В среднем разность температуры воздуха на уровне метеороло­гической будки (2 м) и у поверхности почвы для Европейской тер­ритории СССР порядка 2,0-2,5°, для континентальных районов Азиатской территории, а также Заволжья около 3,5-4,0°, но в от­дельные ночи она достигает 10-11°. Такие большие разности тем­пературы воздуха в приземном слое наблюдаются на ETC на осу­шенных торфяниках.

Указанные средние разности определены по отношению к ров­ному открытому месту, где ночью обычно наблюдается инверсия. На возвышенностях с хорошим перемешиванием приземного воз­духа ночью обычно образуется изотермия, поэтому разность тем­ператур в этом случае практически близка к нулю. Изотермия часто наблюдается и в «озерах холода» до высоты 7-8 м, сменя­ясь затем мощной инверсией на верхней границе выхоложенного слоя воздуха.

Вероятность заморозков

Сведения о вероятности окончания и наступления заморозков разной интенсивности в определенные сроки позволяют оценить возможность наступления заморозков в разные фазы развития сельскохозяйственных культур и определить, будут ли повреждены растения.

Заморозки заканчиваются и начинаются в различных районах СССР при разном термическом уровне, т. е. на разном фенологи­ческом фоне. Так, весной в западных районах ETC и на побережье морей заморозки в среднем оканчиваются до наступления сред­ней суточной температуры выше 5° и лишь изредка могут наблю­даться после установления средней суточной температуры 10°. Здесь опасность заморозков для плодовых и теплолюбивых куль­тур незначительна. В континентальных районах заморозки могут наблюдаться месяц спустя после установления средней суточной температуры более 10°. Поэтому они представляют большую опас­ность для теплолюбивых культур.

Суммарная вероятность дат окончания весенних и начала осен­них заморозков представляет собой изменчивость этих дат по го­дам, которая одинакова на больших территориях. Для СССР вы­явлено семь типов кривых вероятности заморозков с соответ­ствующими им значениями среднего квадратического отклонения о. На картах (рис. 25-27) выделены районы для каждого типа кривой. Зная о, можно с достаточной точностью рассчитать для любого пункта вероятность окончания или начала заморозков ранее или позднее заданной даты.

Для расчета вероятности заморозков разной интенсивности можно использовать графики (рис. 28). На этих графиках, пере­двигаясь по горизонтали, соответствующей заморозку определенной интенсивности, можно с определенной вероятностью определить даты его прекращения или начала. Перемещаясь по вертикали, соответствующей нужной дате, можно определить вероятность пре­кращения или начала заморозков разной интенсивности ранее этой даты. По графикам можно определить также среднюю длину пе­риода без заморозков разной интенсивности и разной вероятности.

Например, в Полесье заморозки в воздухе -2° и ниже один раз в 10 лет заканчиваются до 1 апреля, в 5 годах - до 16 апреля и окончательно во все годы они прекращаются ранее 15 мая. Осенью заморозки указанной интенсивности в 10% лет начинаются в этом районе ранее 4 октября, т. е. один раз в 10 лет, и в 9 годах из 10 ранее 8 ноября. Они никогда не начинаются ранее 20 сен­тября.

Графики позволяют определить вероятность заморозков раз­личной интенсивности и на поверхности почвы. Например, в По­лесье заморозки интенсивностью 0° в воздухе полностью прекра­щаются 30 мая и к этой дате также полностью прекращаются за­морозки на почве и в травостое интенсивностью -3, -4°.

Вероятность повреждения заморозками некоторых сельскохозяйственных культур в различных районах СССР

Вероятность повреждения заморозками той или иной культуры можно рассчитывать для любого района СССР, используя следую­щие данные:

1) морозостойкость культуры в разные фазы развития;

2) средние даты наступления различных фаз;

3) вероятность наступления заморозка на средние даты фаз и той его интенсивности, которая ниже морозостойкости растения в эти фазы.

Для примера рассмотрим яровую пшеницу и субтропические культуры.

Яровая пшеница

На ETC (по фактическим материалам) всходы яровой пшеницы очень редко повреждаются заморозками (их морозостойкость -7, -8°, повреждение и гибель наступает при температуре -9, -10°). Агроклиматические расчеты возможного повреждения всходов яровой пшеницы в этом районе дали такие же результаты. Для иллюстрации приводим комплексные графики (рис. 29), на которых по оси Л’ нанесены месяцы, а по оси Y - интенсивность заморозков на уровне растений. Прямые линии в поле графика - вероятность (в процентах) прекращения вес­ной заморозков позже соответствующих дат и начала их осенью раньше соот­ветствующих дат; прерывистая кривая - критическая температура повреждения яровой пшеницы в период развития. Анализ графика для Ленинградской области (рис. 29 а) показывает, что кривая морозостойкости не пересекается с линиями вероятности заморозков. Следовательно, вероятность повреждения заморозками яровой пшеницы на северо-западе ETC в период вегетации практически равна нулю.

В Западной и Восточной Сибири (рис. 29 б, в) в период всходов вероят­ность опасных заморозков для ровного места около 10%, а для морозобойных мест (рис. 29 г) -около 50%, т. е. в 4-5 годах из 10 всходы могут повреждаться. При таком повреждении всходы желтеют, однако после прекращения заморозков растения несколько оправляются, но в целом урожай снижается.

В период цветения, приходящийся на вторую и третью декады июля, когда генеративные органы пшеницы начинают повреждаться и гибнут при темпера­туре -2° и ниже, на ровных и открытых местах в Ленинградской области повре­ждений не бывает, а на территории Сибири они незначительны - менее 10% лет; в морозобойных местах повреждения увеличиваются до 20%. Гибель цветков растений приводит к уменьшению числа колосков в колосе и к резкому сниже­нию урожая.

В период созревания пшеницы морозостойкость ее возрастает от -2 до -7°. В Сибири вероятность повреждения зерна заморозками на ровных участках в это время составляет около 20%, а в морозобойных местах - около 50%. На севере ETC в период созревания зерно повреждается заморозками в 10-15% лет. Вследствие повреждения в это время зерно получается щуплое («зяблое»), пло­хого хлебопекарного качества, с плохой всхожестью. Урожай пшеницы резко снижается.

На ETC морозоопасны районы, лежащие к северу от 60° с. ш., в Сибири - районы севернее 55° с. ш. Если в этих морозоопасных для пшеницы районах вместо сорта Лютесценс 062 возделывать более скороспелые сорта, которые созре­вают на 10-15 дней раньше, то вероятность повреждения скороспелого сорта заморозками в период созревания будет незначительна.

На рис. 30 показана вероятность образования опасных заморозков для сор­тов яровой пшеницы разной скороспелости в южной части Западной Сибири и в Северном Казахстане. Из рисунка видно, что скороспелые сорта, созревая рано, уходят от опасных заморозков, тогда как позднеспелые сорта сильно страдают от них.

Чтобы уменьшить опасность заморозков, здесь необходимо сеять скороспелые сорта.

Субтропические культуры

Субтропические культуры в Советском Союзе произрастают на северной гра­нице их мирового ареала. Поэтому детальное изучение агроклиматических осо­бенностей произрастания этих дорогостоящих культур и, в частности, изучение степени морозоопасности территории наших субтропиков имеет исключительное значение.

Большое внимание этому вопросу уделил в своих работах Г. Т. Селянинов. Полученные им величины критических температур для ряда субтропических культур были подтверждены последующими исследованиями.

В табл. 21 приведена классификация субтропических растений Г. Т. Селянинова по морозостойкости.

В 1936 г. Г. Т. Селянинов писал: «В большинстве случаев морозы в субтро­пиках сходны с весенними или осенними заморозками севера. Они образуются под влиянием ночного излучения при общем похолодании… и обычно держатся только ночью».

Показателем морозоопасности для субтропических культур является средний из абсолютных годовых минимумов, от которого можно перейти к вероятности любого значения абсолютного годового минимума, используя кривые вероятности морозов. Типы таких кривых приведены на рис. 31. По оси Y здесь нанесена суммарная вероятность (в процентах), а по оси X - значения абсолютных мини­мумов в отдельные годы. Кривые отличаются друг от друга по крутизне и амп­литуде, т. е. по устойчивости абсолютных минимумов.

Наиболее благоприятными для произрастания субтропических культур явля­ются районы Западной Грузии, где средний из абсолютных минимумов составляет около -4°. Наблюдающиеся здесь морозы до -8° и ниже могут вызывать обмер­зание кроны у лимонов, ветвей у апельсинов, листвы и однолетних побегов у мандаринов. Однако вероятность таких морозов невелика - один раз в 10- 15 лет.

Следует заметить, что даже в этих благоприятных районах необходима за­щита цитрусовых от морозов. Так, при морозе -8° дерево лимона не дает урожая несколько лет. Если же мороз достигает -9° и ниже, то дерево лимона при отсутствии защиты полностью погибает, и тогда для восстановления полного плодоношения новыми насаждениями необходим интервал времени 5-6 лет.

По исследованиям Селянинова, наиболее благоприятными районами для про­мышленной культуры лимонов, апельсинов и мандаринов без защиты являются те, в которых средний из абсолютных минимумов соответственно не ниже +0,3; -1,2; -6,6°. Применительно к лимонам таких районов в субтропиках СССР нет; апель­сины же могут возделываться без зимней защиты на крайнем юге Аджарской АССР и в Гагринском районе Абхазской АССР. Культура мандаринов может произрастать без защиты на благоприятных по микроклимату участках Черно­морского побережья Кавказа.

Опасные заморозки на территории СССР

По соотношению длительности безморозного периода и времени наступления заморозков на территории СССР выделено три зоны: холодная, умеренная и зона с теплой зимой (рис. 32, 33).

Холодная зона. В пределах этой зоны, границы которой в ос­новном совпадают с южной границей вечной мерзлоты, может быть выделено два крупных района, различающихся по длитель­ности безморозного периода.

Первый район очень холодный, не земледельческий; средняя длительность безморозного периода в северной части около 25- 30 дней, а на южной границе - не более 60 дней. В южной части района наименьшая длительность безморозного периода в воздухе не более 20-25 дней, на почве 10-12 дней. Заморозки возможны в любой день лета при температуре -2, -3° в метеорологической будке. В северной части района преобладают адвективные замо­розки.

Район занимает крайний север Азиатской части СССР и гор­ные территории Восточной Сибири и Якутии (рис. 32, район 1 ).

Во втором холодном районе (рис. 32, район 1а) земледелие возможно отдельными очагами. Сюда относятся территории со средней длительностью безморозного периода от 60 до 90 дней (на поверхности почвы соответственно от 30 до 60 дней). Заморозки здесь возможны во все месяцы вегетационного периода. Короткий безморозный период наблюдается обычно со второй половины июля по начало августа.

Основная территория района расположена севернее 60-63° с. ш., вследствие чего весенние заморозки, приходящиеся на июнь, на период белых ночей, малоинтенсивны и опасности для всходов не представляют. В литературе описаны летние и осенние замо­розки в июле и августе, губящие ботву картофеля и повреждаю­щие зерновые (ячмень) во время цветения и налива зерна (рис. 32, район 7, рис. 33, район 2).

Умеренная зона. В пределах этой зоны выделены районы по степени опасности весенних заморозков для малоустойчивых по от­ношению к ним сельскохозяйственных культур. Критическая темпе­ратура повреждения этих культур находится в пределах 0, -3° на уровне растений (рис. 32, районы 2 -6). По степени опасности осенних заморозков в этой зоне выделено пять районов, границы которых не совпадают с границами районов опасных весенних за­морозков (рис. 33, районы 3 -7 ).

Наиболее часты опасные заморозки весной в континентальном сибирском районе, территориально разделенном на отдельные части. Континентальность климата выражается в повышении сред­ней температуры времени прекращения заморозков весной до 12,5-13,0° для ровных мест и до 14-15° в отрицательных формах рельефа (небольшие долины, лога, низины и т. п.) и на полянах.

В районе 1а (рис. 32), расположенном отдельными частями в Минусинской котловине, в Иркутской области и в Забайкалье, средняя длительность безморозного периода в результате резкой континентальности климата и относительно большой высоты над уровнем моря (выше 400-500 м) не превышает 90-120 дней, уменьшаясь на поверхности почвы еще на 30 дней.

Высокая средняя температура ко времени прекращения замо­розков и малая длительность безморозного периода приводят к не­обходимости раннего сева и посадки сельскохозяйственных куль­тур, поэтому опасность заморозков для всходов теплолюбивых культур и рассады здесь очень велика. Вероятность повреждения этих культур (без применения мер борьбы с заморозками) состав­ляет около 5-6 лет из 10. Кроме теплолюбивых огородных куль­тур (огурцов, томатов и т. п.), в районе часто страдают от замо­розков всходы картофеля и кукурузы. Несколько реже страдают всходы яровых зерновых культур (яровая пшеница, овес, ячмень).

В районе 1 , занимающем большую территорию южной части Западной Сибири, Северного Казахстана и Поволжья, повторя­емость опасных заморозков для теплолюбивых культур также ве­лика- 5-6 лет из 10.

Большая длительность безморозного периода в этом районе по­зволяет не спешить с посевом теплолюбивых овощей и высадкой рассады, в результате чего климатическая опасность весенних замо­розков для этих культур может быть существенно уменьшена.

Весенние заморозки могут повреждать теплолюбивые огород­ные и полевые культуры (например, гречиху) в 5-6 годах из 10. В 2-3 годах из 10 в западной части района повреждаются цвет­ки и завязи плодовых (вишня, яблоня) и винограда. К востоку повреждаемость этих культур несколько возрастает. Примерно с такой же частотой повреждаются ранние всходы картофеля, ку­курузы, проса. Возможны повреждения всходов яровых зерновых (главным образом овса и ячменя).

Различие в морозоопасности районов 1 и 1а определяет разный набор культур, подвергающихся заморозкам.

В районе 2, занимающем территорию в средней части Западной Сибири к северу от района 1, южную часть Красноярского края, часть Иркутской области и низовья Бурей на Дальнем Востоке, опасность весенних заморозков для теплолюбивых культур умень­шается до 4-5 лет из 10. Средняя длительность безморозного периода здесь составляет примерно 90-100 дней, заморозки пре­кращаются в среднем после установления температуры 11-12°. Наиболее часто повреждаются заморозками всходы картофеля и сходных по уровню критической температуры культур. В отдель­ные годы страдают всходы яровых зерновых и даже озимые культуры в период цветения (озимая рожь в конце июня).

В районе 3, занимающем среднюю часть ETC, вероятность по вреждения сельскохозяйственных культур весенними заморозками уменьшается до 3-4 лет из 10. Состав культур и календарное время повреждения их на этой большой площади, простирающейся от 60° с. ш. до Волыни, Донбасса и низовьев Волги, существен­но различается, но повторяемость повреждений почти не изменя­ется.

Заморозки в среднем прекращаются при наступлении средней суточной температуры воздуха около 10-11°. В западной и южной частях территории могут повреждаться цветки и завязи плодовых (вишня, яблоня, слива), а также винограда (в границах ареала его распространения).Возможны незначительные повреждения яровых зерновых (пожелтение листьев и частичная гибель всходов овса и ячменя), гибель всходов картофеля, кукурузы, проса ран­них сроков посадки и высева.

В северной части района, особенно на северо-востоке, опасны заморозки в первой и второй декадах июня, в средней части - во второй половине мая и в начале июня, а на юге (на Подольско-Во­лынской возвышенности, в Донбассе и в низовьях Волги) - в конце апреля и в начале мая.

Вероятность опасных заморозков весной в западной и южной частях ETC, в Средней Азии и в некоторых районах Дальнего Во­стока составляет примерно 2-3 года из 10.

Район 4 подразделяется на две части (4а и 4) как по составу культур, подвергающихся повреждениям, так и по особенностям климатического режима отдельных частей района.

Западная и южная части ETC, Закарпатье и долины рек Ус­сури и Амура к востоку от Буреинского хребта на Дальнем Во­стоке, отнесенные к району 4а, отличаются относительно ранним прекращением весенних заморозков при средней температуре воз­духа около 9-10°. Наиболее часто повреждаются цветки и завязи плодовых, всходы картофеля ранних сроков посадки, всходы теп­лолюбивых культур. В отдельные годы возможны повреждения всходов яровых зерновых.

В районе 4 в условиях континентального климата с быстрым ростом температуры воздуха заморозки заканчиваются при сред­ней температуре около 11 -12°. В этом районе в 2-3 годах из 10 повреждаются виноградники в период распускания почек, цветки и завязи рано цветущих южных плодовых культур (абрикос), всходы теплолюбивых южных овощных культур. В отдельные годы повреждаются всходы хлопчатника.

Для района 5 характерно уменьшение опасности весенних за­морозков до 1-2 лет из 10. Сюда относится северная часть ETC, Западная Сибирь и район в пределах 60-62° с. ш. в долинах рек Лены и Вилюя. Всходы сельскохозяйственных культур здесь появ­ляются во второй половине июня, в период белых ночей, в течение которых условия для образования опасных радиационных замороз­ков неблагоприятны. Поэтому повреждения всходов весенними за­морозками отмечаются здесь очень редко. Площади посевов неве­лики. Возможны повреждения всходов картофеля, небольшие по­вреждения всходов ячменя и овса.

Общим для района 6 является малая вероятность образования опасного заморозка (около 1 раза в 10-15 лет) вследствие ран­него прекращения заморозков уже при температурах ниже 10°. На Северном Кавказе и в Приморском крае заморозки иногда повреж­дают всходы картофеля, кукурузы, цветки плодовых.

В пределах умеренной зоны летом и осенью наиболее опасны заморозки в северной части, прилегающей к холодной зоне, а также в Минусинской котловине, Иркутской области и в Забайкалье (рис. 33, район 3). Вероятность опасных заморозков здесь состав­ляет 3-4 года из 10. Осенние заморозки начинаются уже при сред­них суточных температурах около 11° в условиях ровного места и при 12-13° в понижениях. В результате небольшой средней дли­тельности безморозного периода от летних и ранних осенних за­морозков страдает картофель, урожай которого может полностью погибнуть при наступлении заморозков в начале августа, и зерно­вые в период цветения и налива зерна. Эти культуры поврежда­ются также при посеве в морозобойных местах в отрицательных формах рельефа (пади, лога), в которых часто зерновые и картофель гибнут от заморозков, в то время как на прилегающих скло­нах эти культуры дают хороший урожай. Сильны и часты повреж­дения яровых зерновых (яровая пшеница, овес, ячмень) среднеспе­лых и поздних сортов.

В районе 4а осенние заморозки начинаются при температуре воздуха ниже 10° и средней длительности безморозного периода около 100-120 дней. Осенние заморозки губят вегетативную массу теплолюбивых огородных и полевых культур, ботву поздних сортов картофеля. Однако урожай этих культур (огурцы, томаты, карто­фель, кукуруза, гречиха) от заморозков погибает редко вследствие того, что активная вегетация их прекращается еще до заморозков в результате общего недостатка тепла. Повреждение зерновых в пе­риод налива зерна здесь отмечается редко.

При неблагоприятном микроклиматическом положении места в районе 46 возможны заморозки в июле и в начале августа. По­вреждаются те же культуры, что и в районе 4а, но значительно больше страдают яровые зерновые во время цветения и налива зерна, особенно яровая пшеница среднеспелых и поздних сортов.

В районе 4 (среднеазиатском) безморозный период значительно длиннее, чем в районах 4а и 4б. Летних заморозков здесь не бы­вает. Осенью заморозки начинаются при температуре воздуха около 11-12°. В 2-3 годах из 10 ранние заморозки повреждают хлопчатник, поздние сорта винограда и поздние огородные куль­туры. Наступление заморозков в северной части района возможно в последнюю декаду сентября, в южной части - в конце этого ме­сяца.

В районе 5 и 5а вероятность опасных заморозков не более 1 - 2 лет из 10. В районе 5а они в основном опасны для хлопчатника и наступают в отдельные годы уже в первых числах октября. В районе 5, отличающемся значительно более коротким вегетаци­онным периодом, ранние осенние заморозки (в начале сентября) повреждают теплолюбивые огородные культуры, а во влажные годы с затянувшимся периодом вегетации - также зерно яровой пшеницы средних и поздних сортов в период созревания. В такие годы могут быть повреждены также кукуруза и просо.

Агроклиматическая оценка методов борьбы с заморозками в различных климатических областях СССР

Агроклиматическая оценка методов борьбы с заморозками ос­нована на учете вероятности наступления опасного заморозка, его интенсивности и ценности урожая сельскохозяйственных культур.

На рис, 34 дана схема комплекса необходимых мероприятий по борьбе с заморозками в различных климатических областях СССР. В северных районах Сибири (на карте район 1) произрас­тание сельскохозяйственных культур возможно только в тепли­цах и парниках. На севере ETC и большей части Сибири (район 2) в зависимости от характера заморозка и рельефа необходимо при­менять комплекс мероприятий по борьбе с опасными заморозками. Большое значение имеют здесь правильный выбор участков под посевы, гребневание, подбор сортов по морозоустойчивости и ско­роспелости, дымление и обогрев при легких заморозках, различ­ные укрытия, более поздний сев культур, сокращение периода ве­гетации высадкой рассады.

Такие же меры борьбы с заморозками применимы и в районе 3 (рис. 34).

Для субтропической зоны в целях предотвращения гибели до­рогостоящих субтропических культур от морозов рекомендованы укрытия, использование благоприятных микроклиматических усло­вий, открытый обогрев и специальная агротехника.

Одна из любимых задачек по прикладной физике замечательного инженера и преподавателя Семенова Виталия Ивановича связана с заморозками. Этот термин слышал любой из нас, но физический смысл данного природного явления часто не могут объяснить даже люди, неплохо разбирающиеся в термодинамике. Притом, что постановка задачи звучит достаточно четко:

«Задача №1. Определить способ передачи тепла в процессе «выпадения» заморозков на грунте. Т.е. определить каким образом замерзла роса на грунте, траве и деревьях. При этом: температура воздуха в течении ближайших суток не опускалась ниже 0 о С. Дополнительное уточнение: заморозки (наиболее характерные) происходят в безветренные и безоблачные майские или августовские ночи».

«Задача №2. Предложить не менее трех принципиально разных способов защиты от заморозков».

Любопытно наблюдать за тем, как данные задачи раскладывают по частям, попутно вспоминая и первое начало термодинамики 1 , и определение теплоты 2 , и способы передачи тепла 3 и все равно не находят правильный ответ.

Значение термина ЗАМОРОЗКИ.

Заморозки (утренники) - понижение температуры воздуха на поверхности почвы и растений ниже 0°С при положительных среднесуточных температурах воздуха.

Различают адвективные, радиационные и адвективно-радиационные заморозки.

Адвективные ЗАМОРОЗКИ.

Название происходит от слова «адвекция» - доставка, вторжение. Адвективные заморозки возникают в результате наступления волн холодного арктического воздуха с температурой ниже 0°С обычно в начале весны и поздней осенью, при полной облачности и значит, силе ветра; могут держаться в течение нескольких суток.

Эффективных средств борьбы против этого вида весенних заморозков нет, поскольку в этом случае холодные воздушные массы воздействуют на растения в течение длительного времени. К счастью, бывают такие весенние заморозки, в основном, в северных регионах, где сроки посева (посадки) огородных культур более поздние, чем в средней полосе или на юге.

Радиационные ЗАМОРОЗКИ.

Поверхность земли нагревается посредством прямой солнечной радиации. Кроме того, нагретая за счет рассеянной радиации атмосфера часть своего тепла отдает почве. Земля получает тепло солнечной радиации и атмосферы и, в свою очередь, выделяет тепловую энергию в окружающую среду (длинноволновая радиация). Происходят радиационные весенние заморозки перед восходом солнца в ясную и тихую погоду приотносительнонизкихсреднесуточныхтемпературахи интенсивном ночном излучении.Длинноволновая радиация земли усиливается, поверхность почвы быстро охлаждается. Их уровень существенно зависит от форм рельефа. Так, в низинах они происходят чаще, чем в возвышенных местах или на склонах, т. к. в вогнутых формах рельефа ночное понижение температуры усилено, холодный воздух дольше застаивается. Поэтому при радиационных заморозках повреждаются в основном растения, расположенные на пониженных местах вогнутых форм рельефа. Заморозки этого типа ограничиваются продолжительностью ночи и длятся обычно 5-6 ч подряд.

Весенние заморозки повреждают листья, распускающиеся почки, верхушки побегов, соцветия винограда, осенние заморозки - листья, иногда ягоды.

Скрытые весенние ЗАМОРОЗКИ .

Скрытые весенние заморозки случаются довольно редко и обычно предшествуют другому виду весенних заморозков – радиационному. В этом случае температура на поверхности растений опускается ниже нуля градусов при положительной температуре окружающей среды.

Адвективно-радиационные ЗАМОРОЗКИ.

Адвективно-радиационные заморозки образуются в результате вторжения относительно холодного воздуха и дальнейшего его охлаждения из-за ночного излучения.

Противодействие радиационным заморозкам.

Активные меры противодействия заморозкам – обогрев площади огорода газовыми или жидко-топливными горелками, применение мощных вентиляторов для перемещения воздушных слоев или непрерывное, укрытие теплолюбивых растений и почвы около них пленкой или неткаными материалами, обильный полив накануне заморозка, мульчирование почвы органическими материалами. На небольших площадях в безветренную погоду может быть эффективным задымление.

Над участком с хорошо увлажненным грунтом при снижении температуры воздуха происходит конденсация, сопровождающаяся выделением тепла. Огород, прикрытый облаком водяных паров, вполне может противостоять радиационному весеннему заморозку. Влажная почва сохраняет тепло гораздо лучше. Рано утром температура поверхности влажной почвы, как минимум, на 1 градус выше, чем сухой. Стратегическое значение для защиты сельскохозяйственных культур от заморозков (в условиях осушенных торфяников), приобретает орошение, дождевание, строительство прудов, водохранилищ, оросительных систем для изменения микроклимата на осушенных торфяниках, что позволит уменьшить ночное снижение температур на 8-10 градусов.

P. S. Полагаю теперь все стало на свои места. Радиационные заморозки, а именно о них шла речь в поставленной задаче, происходят благодаря излучению Земли в космическое пространство. Аналогично и Земля получает энергию от Солнца. Любопытно отметить, что все способы борьбы с радиационными заморозками основаны на трех способах передачи тепла. В одних случаях пытаются компенсировать потери тепла путем теплопередачи между грунтом и водяной пленкой или влажным воздухом. В других - исключить излучения, организовав защитный экран в виде полиэтиленовой пленки, дыма или тумана. В третьих обеспечили интенсивную конвекцию…

P. P. S. Надеюсь, Вам понравились эти задачки. Лишний раз можно убедиться, насколько обычные обыденные явления могут быть загадочными и удивительными…

P. S. P. S. Предлагаю самостоятельно решить ещё три задачи: 1) как образуется туман после дождя? 2) как образуется утренняя роса? 3) как образуется зимой иней на деревьях?

Условия образования заморозков

В классификации стихийных бедствий в чрезвычайных ситуациях, заморозки относят к метеорологическим и агрометеорологическим опасным явлениям.

Заморозками называют понижения температуры почвы и/или воздуха до 0°С и ниже при положительных среднесуточных температурах.

Заморозки наблюдаются, как правило, в переходное время года. Различают заморозки весенние и осенние, ранние и поздние.

Условия погоды, благоприятствующие заморозку (большое эффективное излучение, слабый ветер), создаются в антициклонах и гребнях повышенного давления.

При заморозках температура воздуха на высоте 2 м (в метеорологической будке) иногда может оставаться положительной, а в самом нижнем слое воздуха, прилегающем к земле, опускается до 0°С и ниже вследствие эффективного излучения.

В случае когда температура воздуха положительна, а температура почвы или растений в результате их радиационного охлаждения опускается ниже 0°С, возникают заморозки на почве.

Интенсивность заморозка зависит от рельефа местности, экспозиции склона, наличия водоема, лесонасаждений. Бывает и так, что заморозок возникает только на почве, а на высоте, например 2 м, заморозка нет.

Установлено, что в период заморозка поле температуры неоднородно как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Известно, что на высоте 1-3 см от поверхности земли температура воздуха при заморозке самая низкая. Разница температуры у поверхности почвы и на высоте двух метров иногда достигает 2-5°С и более. При радиационных заморозках, по нашим наблюдениям, температура изменяется в среднем на 1°С на каждые 15 м высоты по склону.

В горизонтальном направлении поле температуры при заморозке ячеистое. На протяжении одного метра температура воздуха за короткие промежутки времени может изменяться на 2-3°С и более. Вот почему даже на небольшом участке растения при радиационном заморозке повреждаются неодинаково.

В одни годы заморозки прекращаются рано весной и начинаются поздно осенью, в другие – наоборот. На морском побережье Украины заморозки часто прекращаются до перехода средней суточной температуры через 5°С.

По средним многолетним данным заморозки в воздухе весной заканчиваются во второй половине апреля. Заморозки на поверхности почвы заканчиваются в среднем на 5-10 дней позднее, чем заморозки в воздухе.

В отдельные годы заморозки случаются в первой половине мая, а осенью начинаются в начале октября, в северных и западных районах они возможны и в сентябре. Осенью после первых заморозков часто устанавливается длительная теплая погода.

Продолжительность периода без заморозков в разных регионах страны колеблется в различных пределах.

Большое влияние на продолжительность периода без заморозков оказывает рельеф местности. В холмистом рельефе разница в его продолжительности между верхней и нижней частями холма достигает 12-13 дней, а в гористом – 20-25 дней и более.

Виды заморозков

По условиям образования заморозки разделяются на:

– радиационные;

– адвективные;

– адвективно-радиационные.

Радиационные заморозки возникают в тихие, ясные ночи в результате радиационного охлаждения почвы и прилегающих слоев атмосферы. Возникновению таких заморозков благоприятствует безоблачная погода и слабый ветер. Облачность уменьшает эффективное излучение и тем самым снижает вероятность заморозка. Любой экран над поверхностью почвы также уменьшает выхолаживание. Ветер также препятствует возникновению заморозка, так как он усиливает турбулентное перемешивание, в результате чего увеличивается приток тепла от воздуха к почве.

Уровень радиационных заморозков существенно зависит от форм рельефа. Так, в низинах они происходят чаще, чем в возвышенных местах или на склонах, т.к. в вогнутых формах рельефа ночное понижение температуры усилено, холодный воздух дольше застаивается. Поэтому при радиационных заморозках повреждаются в основном растения, расположенные на пониженных местах вогнутых форм рельефа. Заморозки этого типа ограничиваются продолжительностью ночи и длятся обычно 5-6 ч подряд.

Радиационные заморозки часто носят местный характер, так как образуются в низинах и котловинах, куда стекает охлажденный воздух с равнин и склонов. На возвышенных открытых местах образование заморозков маловероятно, так как отсюда охлажденный воздух стекает вниз и заменяется более теплым воздухом, опускающимся сверху.

Заморозки раньше всего появляются в плохо проветриваемых котловинах и на лесных полянах. В малооблачную ночь на ровном месте температура может понизиться до -1°С, тогда как на лесной поляне до -3,6°С.

Существенное влияние на радиационные заморозки оказывают тепловые свойства почвы. Чем меньше ее теплоемкость и коэффициент тепловодности, тем сильнее заморозки.

Так, заморозки на поверхности вспаханных почв, имеющих пониженную теплоемкость и теплопроводность, наблюдаются чаще, чем на поверхности плотных почв. Объясняется это, в частности, тем, что в почвах с малой теплопроводностью затруднен приток тепла к поверхности из более глубоких слоев.

Плотные почвы, обладающие большей теплоемкостью, ночью охлаждаются медленнее рыхлых, а при сравнительно большой их теплопроводности потеря тепла поверхностью быстро возмещается его притоком из более глубоких и более теплых слоев.

Чем темнее почва, тем интенсивнее она охлаждается.

Сухие торфяники значительно чаще и сильнее подвергаются воздействию заморозков, чем влажные. Торф, как темное тело, с одной стороны, отличается большей интенсивностью излучения тепла. С другой стороны, вследствие низкой теплопроводности, приток тепла из более глубоких слоев почвы незначителен. Поэтому поверхностное охлаждение почвы и приземного слоя воздуха на торфяных почвах бывает значительным.

Чем влажнее воздух, тем меньше падение температуры ночью, поэтому над влажной почвой заморозки менее вероятны, чем над сухой. Во влажной почве наблюдается сильный приток тепла из глубоких слоев почвы.

При температуре ниже 0°С вода, преимущественно из которой состоят растения, замерзает, а образующиеся кристаллики льда повреждают их ткани и клетки.

Густая растительность охлаждается сильнее, чем поверхность обнаженной почвы.

Чувствительность к заморозкам изменяется по мере развития растений. Наиболее устойчивые выдерживают понижение температуры до -8, -10°С, устойчивые – до -6, -8°С, малоустойчивые – до -2, -3°С, неустойчивые – до -0,5, -1°С.

Адвективные заморозки образуются при вторжении холодных масс воздуха из северных областей (более продолжительны и вредоносны) в результате адвекции воздуха, имеющего температуру ниже 0°С обычно в начале весны и поздней осенью, при полной облачности и силе ветра; могут держаться в течение нескольких суток.

При вторжении холодного воздуха почва от соприкосновения с ним охлаждается и поэтому температуры воздуха и почвы мало различаются.

Адвективные заморозки охватывают большие площади и мало зависят от местных условий.

Адвективно-радиационные заморозки связаны с вторжением холодного сухого воздуха, иногда даже имеющего положительную температуру. Ночью, особенно при ясной или малооблачной погоде, происходит дополнительное охлаждение этого воздуха за счет излучения и возникают заморозки как на поверхности почвы, так и в воздухе. Эти заморозки наиболее опасны.

Адвективно-радиационные заморозки наблюдаются в ограниченное время, главным образом под утро или с половины ночи и длятся 3-4 ч. Это поздние заморозки весны и ранние заморозки осени, т. е. времени года, когда уровень среднесуточных температур относительно высок. При их возникновении процессы адвекции и радиации дополняют друг друга. Отрицательными значения температуры могут быть лишь в припочвенных слоях, в то время как на уровне метеорологической будки – положительными.

Заморозки часто наносят большой ущерб народному хозяйству, особенно сельскому хозяйству, поражая сады, огороды и виноградники.

Адвективные заморозки весной наносят значительный вред садам и ягодникам, овощным и полевым культурам.

Наиболее опасны адвективно-радиационные заморозки, образующиеся поздней весной или ранней осенью, после продолжительного теплого периода.

Слабыми считаются заморозки при снижении температуры воздуха на поверхности почвы от -0,1 до -2°С. Слой воздуха с отрицательными температурами от 0,5 до 2 м, выше температуры уже положительные.

При умеренных заморозках температура на поверхности почвы снижается до -2,1 – -4°С.

Ниже -4°С и до -7°С – сильные и очень сильные заморозки, а еще ниже – уже морозы.



ВВЕДЕНИЕ

Народное хозяйство - взаимосвязанная система отраслей общественного производства страны. Ведущее место в народном хозяйстве занимает производство. Влияние на продуктивность производства оказывает не только антропогенный фактор, но и природное воздействие среды.

Заморозки представляют значительный интерес для различных потребителей. Поэтому их изучению издавна уделялось большое значение. Было выполнено ряд работ, посвященных исследованию заморозков в синоптическом, климатическом и агрометеорологическом аспектах.

Влияние заморозков на народное хозяйство страны нельзя преуменьшить в его негативных последствиях для развития многих отраслей народного хозяйства.

Особенно актуальна проблема уменьшения вредного воздействия заморозков для таких отраслей народного хозяйства как сельское хозяйство, лесное хозяйство, транспортная система и коммунальное хозяйство. Для этих отраслей украинскими исследователями и учёными разрабатываются продуктивные методы борьбы с заморозками.

Классификация заморозков

Условия образования заморозков

В классификации стихийных бедствий в чрезвычайных ситуациях, заморозки относят к метеорологическим и агрометеорологическим опасным явлениям.

Заморозками называют понижения температуры почвы и/или воздуха до 0°С и ниже при положительных среднесуточных температурах.

Заморозки наблюдаются, как правило, в переходное время года. Различают заморозки весенние и осенние, ранние и поздние.

Условия погоды, благоприятствующие заморозку (большое эффективное излучение, слабый ветер), создаются в антициклонах и гребнях повышенного давления.

При заморозках температура воздуха на высоте 2 м (в метеорологической будке) иногда может оставаться положительной, а в самом нижнем слое воздуха, прилегающем к земле, опускается до 0°С и ниже вследствие эффективного излучения.

В случае когда температура воздуха положительна, а температура почвы или растений в результате их радиационного охлаждения опускается ниже 0°С, возникают заморозки на почве.

Интенсивность заморозка зависит от рельефа местности, экспозиции склона, наличия водоема, лесонасаждений. Бывает и так, что заморозок возникает только на почве, а на высоте, например 2 м, заморозка нет.

Установлено, что в период заморозка поле температуры неоднородно как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Известно, что на высоте 1-3 см от поверхности земли температура воздуха при заморозке самая низкая. Разница температуры у поверхности почвы и на высоте двух метров иногда достигает 2-5°С и более. При радиационных заморозках, по нашим наблюдениям, температура изменяется в среднем на 1°С на каждые 15 м высоты по склону.

В горизонтальном направлении поле температуры при заморозке ячеистое. На протяжении одного метра температура воздуха за короткие промежутки времени может изменяться на 2-3°С и более. Вот почему даже на небольшом участке растения при радиационном заморозке повреждаются неодинаково.

В одни годы заморозки прекращаются рано весной и начинаются поздно осенью, в другие - наоборот. На морском побережье Украины заморозки часто прекращаются до перехода средней суточной температуры через 5°С.

По средним многолетним данным заморозки в воздухе весной заканчиваются во второй половине апреля. Заморозки на поверхности почвы заканчиваются в среднем на 5-10 дней позднее, чем заморозки в воздухе.

В отдельные годы заморозки случаются в первой половине мая, а осенью начинаются в начале октября, в северных и западных районах они возможны и в сентябре. Осенью после первых заморозков часто устанавливается длительная теплая погода.

Продолжительность периода без заморозков в разных регионах страны колеблется в различных пределах.

Большое влияние на продолжительность периода без заморозков оказывает рельеф местности. В холмистом рельефе разница в его продолжительности между верхней и нижней частями холма достигает 12-13 дней, а в гористом - 20-25 дней и более.