Структура радиационного режима виноградника – Радиационный режим виноградника

РАДИАЦИОННЫЙ РЕЖИМ виноградника

РАДИАЦИОННЫЙ РЕЖИМ виноградника, поступление и распределение энергии солнечной радиации в оптикобиологически системе, состоящей из расположенных определенным образом растений и частей растений с известными геометрическими и оптическими свойствами. В формировании Р. р. винограда решающую роль играет архитектура растений и структура виноградника. В шпалерно-рядовых виноградниках наибольшее количество радиации (Р) на единицу площади за день поступает на верхнюю сторону кроны. Кривая дневного хода Р для этой стороны симметрична относительно истинного полдня. Наиболее низкие интенсивности Р — на северной стороне шпалеры, куда поступает главным образом рассеянная Р с интенсивностями 0,1—0,2кал/см 2 .мин. На восточную и западную стороны за день приходится-примерно одинаковое количество Р. На восточной стороне максимум облученности наблюдается в 8—9 ч, на западной — в 16—17 ч. Пропускание Р внутрь кроны для боковых сторон наибольшее в утренние и послеполуденные часы, наименьшее — в околополуденные. Радиационное поле (РП) кроны в вертикальном слое характеризуется большой пестротой интенсивностей Р. На протяжении дня наиболее однородное РП с относительно низкими интенсивностями Р складывается в полуденные часы. В утренние и послеполуденные часы увеличиваются абсолютные значения Р и одновременно повышается пестрота РП в слое. По мере понижения слоя кроны количество отсчетов с низкими интенсивностями Р увеличивается.» Ослабление Р внутри кроны неодинаково для лучей различной длины волн. Наибольшее ослабление Р отмечается в области красных и синих лучей, наименьшее — в области зеленых и близких инфракрасных. Усредненные кривые вертикального распределения Р образуют на вертикальной шпалере 2 максимума — в 10 и 16 ч и один минимум — в околополуденные часы. На Т-образной шпалере дневной ход Р в кроне изменяется синхронно поступлению Р на горизонтальную поверхность. Поглощение Р виноградником в период вегетации характеризуется непрерывным увеличением среднедневных коэффициентов поглощения, которые достигают 0,7 для интегральной радиации, поступающей на весь виноградный массив. Увеличение ширины или высоты кроны ведет к пропорциональному (линейному) увеличению дневного поглощения Р. Специфика Р. р. виноградника проявляется в высокой облученности и аккумулирующей способности боковых сторон кроны в течение дня. Вследствие этого виноградники имеют более высокие коэффициенты поглощения Р, чем посевы при тех же размерах листовой площади на гектаре. Р. р. виноградника оказывает влияние на все стороны жизнедеятельности куста: фотосинтез, транспирацию, плодоношение, качественный состав биопродуктов в ягодах и др. Плодоносность почек повышается с увеличением дозы Р и не зависит от ее спектрального состава. При очень слабом доступе Р, а также при избыточной Р развитие ягод задерживается. При ограниченном доступе Р сильно подавляется рост губчатых, палисадных и эпидермальных клеток, пластинки листьев формируются более тонкие, чем у растений на полном свету.

Литература: Амирджанов А. Г. Солнечная радиация и продуктивность виноградника. — Л., 2000.

Суточный ход радиационного режима

Рассмотрим суточный ход радиационного режима. С восходом Солнца начинается приход радиационного тепла (сплошная линия), почва нагревается и повышается расход тепла (пунктирная линия). Максимум радиации бывает в полдень, а максимальный расход на 1—2 ч позднее, поскольку до этого времени почва еще нагревалась. После 13—14 ч приход и расход тепла снижаются вслед за движением Солнца к закату. Ночью прихода тепла нет, но расход его продолжается: нагретая за день почва отдает тепло сначала в большом количестве, а затем все в меньшем и меньшем.

Описанному радиационному режиму соответствует и ход температуры: самая низкая она перед восходом Солнца, самая высокая через 1—2 ч после полудня.

Годовой ход радиационного режима и температуры воздуха такой же: самая незначительная радиация в декабре, а самая низкая температура в январе (годовое утро); максимум радиации приходится на июнь, а максимум температуры — на июль (годовой полдень).

Распределение радиационного остаточного тепла по поверхности земного шара или отдельно взятой территории материка, государства, области показывают на картах, которые называются картами радиационного баланса. Они составляются для года и для каждого месяца.

Анализ карты радиационного баланса, точнее остаточного радиационного тепла за год, позволяет сделать следующие выводы:

1. Для всей Земли, кроме полярных ледовых зон, баланс тепла положительный. Это не значит, что радиационное тепло накапливается и климат из года в год становится теплее. Избыток тепла расходуется на нагревание и движение воздуха, на испарение воды, на биологические процессы. Для Земли характерно лучистое и тепловое равновесие: приход тепла от Солнца уравновешивается его потерей в космос. Но между этими крайними звеньями — приходом из космоса и расходом в космос — солнечное тепло производит в географической оболочке большую работу. Благодаря ему осуществляются географические и биологические процессы на Земле.
2. Для ледовых зон Арктики и Антарктики (на рис. 53 они не полностью) характерны ничтожные значения всех членов радиационного баланса, что объясняется высоким альбедо снега, и отрицательный или близкий к нулю радиационный баланс.
3. Наибольший приход тепла — 5010 МДж/м 2 (120 ккал/см 2 ) — свойствен тропическим морям, особенно Аравийскому,— 5860 МДж/м 2 (140 ккал/см 2 ) в год. Причина — низкое альбедо. В тропических пустынях, где высокое альбедо песков, остаток радиационного тепла вдвое меньше, чем в морях: 2510 МДж/м 2 (60 ккал/см 2 ) в год. В экваториальной зоне материков в связи со значительной облачностью радиационный баланс около 2930 МДж/м 2 (70 ккал/см 2 ) в год. Очевидное противоречие между остаточным радиационным теплом, усвоенным морями и материками в разных широтах, и температурой воздуха над ними объясняется сложным преобразованием тепла в тепловом балансе море — атмосфера и материк — атмосфера. В морях главная доля тепла расходуется на испарение, превращается в скрытую теплоту парообразования, которая затем работает уже в атмосфере и нал другими участками Земли. На суше все тепло идет на нагревание твердой поверхности, причем в верхнем тонком слое. Естественно, что климатическая температура воздуха становится над пустынями и вообще материками выше, чем над океанами. Следовательно, атмосфера усваивает тепло во влажных зонах, преимущественно над океанами. Сухие же области, в том числе и тропические пустыни, благодаря высокому альбедо отражают значительную часть солнечных лучей, а то тепло, которое усваивают (оно и дает высокую климатическую температуру), беспрепятственно излучают в атмосферу и в космос.
4. В целом остаточное радиационное тепло по земному шару распределено зонально-регионально. Отчетливо выступают экваториальный, тропические, умеренные и полярные пояса. Каждый из них распадается на регионы, и в первую очередь на океанские и материковые, а эти последние на более дробные над той и другой поверхностью. На океанах прослеживается влияние теплых и холодных течений, на материках — горных стран.

Сезонные колебания радиационного режима. Изменениям облучения северного и южного полушарии при годовом обращении Земли вокруг Солнца соответствуют сезонные колебания радиационного режима Земли.

В экваториальном поясе сезонных колебаний солнечного тепла нет: и в декабре, и в июле радиационный баланс (остаточное тепло) равен 251—335 МДж/м 2 (6—8 ккал/см 2 ) на суше и 419— 501 МДж/м 2 (10—12 ккал/см 2 ) на море в месяц. В тропических широтах уже отчетливы сезонные колебания. В северном полушарии — в Северной Африке, Южной Азии и Центральной Америке — в декабре баланс равен 84—168 МДж/м 2 (2—4 ккал/см 2 ), а в июне 251—335 МДж/м 2 (6—8 ккал/см 2 ) в месяц. Такая же картина в южном полушарии: выше в декабре, ниже в июне.

Наибольшая амплитуда радиационного баланса свойственна, естественно, материковому северному полушарию. В декабре во всем умеренном поясе к северу от субтропиков (нулевая линия проходит через Францию — Среднюю Азию — Хоккайдо) баланс отрицательный. В июне даже близ полярного круга радиационный баланс равен 335 МДж/м 2 (8 ккал/см 2 ) в месяц.

Радиационный режим

Солнечная радиация является главным источником тепловой энергии почти для всех природных процессов, развивающихся в атмосфере, гидросфере и в верхних слоях атмосферы. Наряду с этим использование солнечной энергии имеет исключительное значение в хозяйственной деятельности человека.

Солнечную радиацию составляют ультрафиолетовые лучи, видимое и инфракрасное излучения. Лучистая энергия устремляется к земле, достигает верхней границы биосферы, неся с собой тепловой заряд 2 кал/ см2 в мин. Из этого количества энергии не более 65%, или 1,34 кал/см2 в мин., достигает земной поверхности, что для умеренной зоны в солнечную погоду составляет, в зависимости от времени года, 100–800 кал/см2 в день.

Прямую солнечную радиацию (S) создает пучок параллельных солнечных лучей, поступающих на поверхность. Поскольку лучи падают не перпендикулярно к земной поверхности, а наклонно, что зависит от высоты солнца над горизонтом, то при расчетах вносится поправка на угол падения лучей (S1):

где h0 – высота солнца над горизонтом (градус).

Величина солнечной радиации, поступающей на склоны, рассчитывается по формуле:

Sb = S cos h0 (A0 ) , Sck = Sb sina + S1 cosa

где Sb – прямая солнечная радиация, поступающая на вертикальную поверхность, Sck – радиация, поступающая на склон, S1 – радиация, поступающая на горизонтальную поверхность, h0 – высота солнца, A0 – азимут солнца (в градусах), a – крутизна склона ( в градусах) , A – азимут нормали к вертикальной поверхности.

Проходя через атмосферу, прямая солнечная радиация рассеивается молекулами газа, твердыми и жидкими частицами, взвешенными в воздухе, облаками. Поэтому, кроме прямой выделяют и рассеянную солнечную радиацию (D), которая поступает на земную поверхность со всех точек небесного свода (измеряется актинометром как поступающая на горизонтальную поверхность).

Прямая солнечная радиация и рассеянная радиация относятся к коротковолновой части спектра с длиной волн от 0,17 до 4 мк, но фактически земной поверхности достигают лучи с длиной волны от 0,29 мк. Общий приход этой радиации (прямой и рассеянной) в сумме составляет так называемую суммарную радиацию (Q):

На земной поверхности происходит перераспределение солнечной радиации. Часть ее, в зависимости от характера поверхности, цвета, структуры и т.п., отражается обратно в атмосферу (отраженная коротковолновая радиация «R»). Другая часть поглощается растениями, почвой и пр. (поглощенная коротковолновая радиация «Bk») и рассчитывается как:

Отражательную способность поверхности именуют альбедо поверхности (A):

Наряду с коротковолновой радиацией на поверхность поступает длинноволновое излучение атмосферы (Ea), а земная поверхность, в свою очередь, излучает длинноволновую радиацию соответственно своей температуре (Ez). Длина волн как той, так и другой радиации колеблется от 4 до 40 мк. Разность собственного излучения дневной поверхности и атмосферы называется эффективным излучением (Ef). Обычно излучение земли больше, поэтому Ef чаще направлено вверх.

В каждый момент времени на земной поверхности осуществляется приход-расход лучистой энергии. Алгебраическая сумма приходных и расходных составляющих радиации называется радиационным балансом (B):

B = S1 + D + Ea – R – Ez ,

В зависимости от отношения приходно-расходных составляющих знак радиационного баланса положительный (если поверхность земли поглощает больше радиации, чем отдает, поток направлен к земле) или отрицательным (если поверхность земли поглощает радиации меньше, чем отдает, поток направлен к земле. Этот баланс уравновешивается путем конденсации водяного пара в атмосфере и ее теплопроводностью.

Радиационный баланс во многом определяет тепловой баланс, определяет величину и знак потоков тепла в воздух и почву, суточный ход испарения и конденсации.

Лучистую энергию выражают в тепловых единицах на единицу площади за единицу времени: интенсивность радиации – кал/см2 мин; сумма радиации – кал/см2 в час, сутки, месяц, год. На метеостанциях измерения проводят 6 раз в сутки актинометрами, пиранометрами и другими приборами.

Приход солнечной радиации определяется прежде всего астрономическими факторами – продолжительностью дня и высотой солнца.

Солнечная радиация, поступающая на земную поверхность, является одним из основных климатообразующих факторов, но и она зависит от циркуляции атмосферы (что проявляется через облачность и прозрачность атмосферы), особенностей поверхности – высоты над уровнем моря, закрытости горизонта, альбедо поверхности.

Годовой приход прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность при ясном небе составляет 4399,5 МДж/м2 (по данным м/ст Корф) и увеличивается к югу до 5153,7 МДж/м2 (по данным м/ст Петропавловск). Годовые суммы рассеянной радиации при безоблачном ясном небе составляют 1131,3–1173,2 МДж/м2 [356].

77.243.189.108 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Источники:

http://sortov.net/info/radiacionnyy-rezhim-vinogradnika.html
http://pochemuha.ru/sutochnyj-xod-radiacionnogo-rezhima
http://studopedia.ru/3_122399_radiatsionniy-rezhim.html