Бақылау сұрақтары
Агрометеорология ауылшаруашылығына қандай маңызы бар.
Агрометеорологиядан алған бiлiмдi қай жерде пайдалануға болады.
Климат дегенiмiз не.
Ауа-райы дегенiмiз не.
Негiзгi метеоэлементтердi және олардың өлшем бiрлiктерiн атаңыз.
Агрометеорологияның даму тарихы.
Агрометеорологияның негiзгi мақсаты.
Агрометеорологияның зерттеу әдiстерi.
Әдебиеттер
Негізгі:
1. Атақұлов Т.А., Ержанова К.М. Агрометеорология
практикумы, Оқу құралы. Алматы, 2007 ж.
2. Атақұлов Т.А., Ержанова К.М. Агрометеорология, Оқулық (электрондық). Алматы, 2007 ж.
3. Чирков В.И. Агрометеорология, Учебник М. 1976
Қосымша:
1. Атақұлов Т.А., Дәндібаев Б.Д. Агрометеорология курсы бойынша оқу әдістемелік құрал. Алматы, 1998.-34 б.
2. Атақұлов Т.А., Герасименко Г.Д. Влияние микроклимата на фенологию яровой пшеницы при различном режиме орошения. Труды КазНИметеорологического института. М., Гидрометеоиздат, 1981.-60 с.
3. Агроклиматические ресурсы. Справочники по областям и республикам. Л., Гидрометеоиздат.
3-4 дәріс АТМОСФЕРА – АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ ӨНДІРІСІНІҢ ОРТАСЫ
Мақсаты: Атмосфера қабаттарының ауылшаруашылық өндірісіне тигізетін әсерін және атмосфераның зерттеу әдістерін дұрыс бағалай білу
Міндеті: Атмосфера құбылыстарына бақылау жасайтын құралдармен танысу.
Түйінді сөздер: Атмосфера, тропосфера, стратосфера,
мезосфера,
термосфера, экзосфера.
Дәріс жоспары:
1. Атмосфера құрылымы және оларға сипаттама
2. Атмосфера және топырақ ауасы, олардың құрамы
3. Атмосфералық қысым, өлшеу әдiстерi
Атмосфера дегенiмiз – жер шарын қоршап тұрған ауа қабаттары. Ол жер бетiнен бiрнеше мың шақырымға тарап, планетааралық кеңiстiкке өтедi. Атмосфера көлденең бағытта да, тiгiнен де бiркелкi болмайды. Ол физикалық қасиеттерi мен биiктiкке сәйкес температураның өзгеруiне орай 5 қабатқа бөлiнедi.
1. Тропосфера – жер бетiнен 8-17 км дейiнгi биiктiкте орналасқан, атмосфераның төменгi қабаты. Тропосфера қабатында жер бетiнен жоғарылаған сайын температура төмендей бастайды. Әр-бiр 1000 метр биiктiкке температура 5-60 төмендейдi. Бұл атмосфера қабатында ауа массасының 80%, барлық су парлары және адам тiршiлiгiне, өсiмдiктердiң өнiп-өсуiне әсерiн тигiзетiн барлық атмосфералық құбылыстар байқалады. Жылу мен ылғалдың атмосфера мен топырақ аралығындағы ара қатынасы желдiң және бұлттардың пайда болуы, ылғалдың булануы, жауын-шашын және т.б. құбылыстар тропосфераның төменгi қабатында болады.
2. Стратосфера – 8-17-ден 46-55 км биiктiк аралығында орналасқан, 15-35 км биiктiкте тiршiлiктi жоятын, ең қысқа ультрокүлгiн сәулелердi бойына сiңiрiп алатын озонның көп мөлшерi жинақталған, солардың әсерiнен жоғары электр өткiзгiштiк пайда болады.
Атмосфераның осы (15-35 км) биiктiк аралығында озондық қабат орналасқан. Жер бетiндегi барлық тiршiлiк осы қабаттың болуының арқасында. Егер бұл қабат атмосферада болмаған жағдайда, барлық ультрокүлгiн сәулелер жер бетiне жетсе, барлық тiршiлiк жойылар едi. ғалымдардың зерттеулерi бойынша бұл озондық қабат жылдан жылға азайып келедi. Мысалы: Жапонияда бұл қабат жылына 2,3 пайызға кемидi екен. Сондықтан, қазiргi уақытта осы мәселемен шұғылданатын барлық жер жүзi ғалымдарының мақсаттары – осы озондық қабатты сақтап қалу болып табылады. Ол үшiн осы қабаттарды бұзатын фреон және басқа газдардың атмосфераға бөлiнуiн азайтып, тоқтату керек. Стратосфера қабатында биiктiк жоғарылаған сайын желдiң жылдамдығы артады – 60-70 км дейiн жетедi, ал температура да көтерiле бастайды.
3. Мезосфера – 43-45 км-ден 80-90 км биiктiк аралығында, бұл қабатта температура төмендей бастайды (-80 –900С).
4. Термосфера – 85-800 км биiктiк аралығында. Бұл қабатта ауа өте қатты ионизацияланған, соның әсерiнен ауаның электрөткiзгiштiгi тропосфераға қарағанда миллиард есе көп. Ауаның температурасы биiктеген сайын жоғарылайды, жоғарғы қабатында 20000С дейiн жетедi.
5. Экзосфера – атмосфераның ең сыртқы қабаты 800 км-ден 2000-3000 км дейiн, ары қарай космосқа ауысады.
Әр бiр атмосфераның қабаттары аралығында «пауза» деп аталатын аралық қабаттар болады. Мысалы: тропопауза, стратопауза, мезопауза т.б. Тропопауза қабаты тропосфера мен стратосфера қабаттарын бөлiп тұрады.
Атмосфера зерттеу әдiстерi. Тропосфераның ең төменгi, жер бетiне жақын орналасқан қабатына бақылау жасау үшiн жер жүзiнде орналасқан онмыңнан астам метеорологиялық станциялардың бақылаған өлшемдерi негiз болады.
Сонымен қатар, атмосфера құбылыстарына бақылау жасау үшiн пилот-шарлары, радиозонттар пайдаланады. Пилот-шарларды тек жоғарғы қабаттағы желдiң жылдамдығы мен бағытын анықтау үшiн жiбередi, ол радиозонттардың құрамында атмосфера қысымын, температурасын, ылғалдығын өлшейтiн приборлар және осы өлшемдердi жерге хабарлайтын радио хабарлағыш болады.
Атмосфераның жоғарғы қабаттарына бақылаулар жүргiзу үшiн метеорологиялық (100 км дейiн) геофизикалық (400 км дейiн) ракеталар пайдаланылады, одан жоғары атмосфера қабаттарына спутниктер арқылы бақылаулар жүргiзедi.
2. Атмосфера және топырақ ауасы, олардың құрамы
Атмосфера құрамына кiретiн әр түрлi газдардың қоспасын ауа деймiз. Оның iшiндегi ең негiзгiлерi азот (N2), оттегi (О2), аргон (Аr), көмiрқышқыл газы (СО2) және су буы (Н2О). Қалған газдар өте аз мөлшерде кездеседi
Атмосфераның құрылымына тұрақты - әр уақытта болатын және тұрақсыз (кей мезгiлде болады, кейде болмайды) элементтер бар.
Тұрақты кездесетiн элементтерге мыналар жатады:
1. Азот – 78%;
2. Оттегi – 21%;
3. Аргон – 0,93%;
4. Неон, гелий, озон, сутегi және басқа газдардың үлесiне 0,002%.
Атмосферада тұрақсыз болатын элементтере көмiрқышқыл газы (СО2) – 0,03% және сулар булары – 0,02% дан 4% дейiн.
Төменде, осы атмосфера құрамында кездесетiн негiзгi элементтерге (газдарға) қысқаша сипаттамасын беремiз.
Азот өсiмдiк өмiрiнде зор мiндет атқарады, ол протоплазма құру үшiн өте қажет. Дегенмен өсiмдiктер азотты тiкелей сiңiре алмайтынын бiлемiз, тек бұршақ тұқымдас өсiмдiктер түйнектi бактериялардың көмегiмен ауадағы бiраз азотты органикалық түрiне дейiн жеткiзе алады. Дүние жүзiнде азотты түйнек бактерияларының қатысуымен тек қана бұршақ тұқымдас өсiмдiктер емес, басқа тұқымдастардың да сiңiру қабiлетiн iске асыру бағытындағы жұмыстар жатқаны мәлiм.
Химиялық инерттi газдар өсiмдiк өсуiне әсер етпейдi. Тек қана озонның биологиялық маңызын айтуға болады. Атмосфераның жоғары қабаттарында оның мөлшерi 0,3 дейiн өседi де күннен түсетiн ультракүлгiн түстi сәуленi өзiне сiңiрiп, жер бетiне жетуiн азайтады, бұл пайдалы құбылыс екенi белгiлi.
Аталған газдардан басқа ауада су булары болады, олардың өсiмдiк өмiрiнде маңызы үлкен. Атмосферадағы бұлттардың, жауын-шашынның негiзгi көзi болып табылады.
Оттегi атмосфераға фотосинтез үрдiсi арқылы бөлiнедi. Ол дем алу үшiн, топырақта органикалық заттардың шiруi және тағы басқа тiршiлiктерде қажет.
Топырақ ауасын құрайтын төрт газдың үшеуiнiң маңызы өте зор. Оттегi топырақта өсiмдiк тамырының, микрооргонизмдердiң дем алуына және химиялық процестердiң жүруiне бiрден-бiр керектi элемент. Оттегi жетiспегенде топырақты қалпына келтiру процестерiн күшейтiп, өсiмдiкке зиянды тотыққан қоспалар көбейедi мысалы, NH3 H2S.
Топыраққа оттегi жетiспеген жағдайда өсiмдiктiң тамыры қысқа және
жуан болады, тамыр түгi азаяды. Кейбiр зерттеушiлердiң айтуынша топырақтағы оттегiнiң концентрациясы 5-ға дейiн төмендегенде, өсiмдiк тамырының өсуi тоқтайды. Мұнымен қатар топырақтағы оттегiнiң мөлшерi азайғанда, өсiмдiктiң суды және қоректiк заттарды сiңiруi төмендеп, оның жер бетiндегi бөлiгiнiң өсуi де баяулайды. Аэрацияның азаюы өсiмдiктiң ауруын қоздыратын организмдердiң күшеюiне әкелiп соғады.
Көмiрқышқыл газы. Топырақтағы көмiрқышқыл газының мөлшерi жердiң және атмосфераның жылу балансына әсер ететiнiн айту керек. Бұл газдың қатысуымен фотосинтез процесi жүретiнiн бiлемiз. Көмiрқышқыл газы топырақтағы заттардың ерiтiлу қабiлетiн жоғарылатып, оның қоректiк жүргiсiн жақсартады. Сонымен қатар топырақ көмiртегiнiң өсiмдiк үшiн оның маңызды көзi болатынын айта кету керек.
Топырақ ауасы. Топырақ ауасының құрамына сол жоғарыда аталған газдар кiредi, бiрақ ондай тұрақтылық жоқ. Бұл жерде газдар мөлшерi ауысып, өзгерiп тұрады. Органикалық заттар неғұрлым көп, жылдам шiрiсе, солғұрлым топырақ құрамында көмiрқышқыл газы көбейедi. Топырақ құрамында бос азот пен оттегi аз болады, өйткенi оларды әр түрлi бактериялар пайдаланады. Топырақ құрамында жалпы азот мөлшерi 78-87%, оттегi 10-20%, ал көмiрқышқыл газы 1-2%, қарашiрiндiсi көп, батпақтанған топырақтарда 6% дейiн болады.
Газалмасу. Атмосфераның төменгi қабатымен топырақ арасында газалмасу үрдесi жүрiп тұрады. Осының нәтижесiнде топырақ құрамына азот (2) және оттегi (О2) сiңiп, топырақтан көмiрқышқыл (СО2) газы бөлiнiп шығып отырады. Бұл табиғат үрдiсi өсiмдiктердiң өнiп-өсуiне өте қолайлы жағдайлар туғызады. Егер, әр бiр сағат сайын 30 см топырақ құрылысында толық газ алмасу болып отырса, өсiмдiк үшiн оңтайлы жағдайлар туылады. Ал газалмасу нашар болса, ондай жағдайда өсiмдiк әр түрлi ауруларға шалдығады (тамыр шiруi, оттегiнiң аздығынан өсiмдiктiң өспеуi т.б.).
Газалмасудың қарқынды жүруiне мына факторлар әсерiн тигiзедi:
1. Атмосфераның төменгi қабатымен топырақ температурасының айырмашылығы. Бұл айырмашылық неғұрлым көп болса (∆t), солғұрлым атмосфералық қысымның айырмасы көбейедi (∆Р), соның арқасында, газдар атмосферлiк қысымы жоғары ауданнан қысымы төмен ауданға қарай жылжый бастайды.
2. Жел. Топырақ құрамынан бөлiнген (шыққан) газдар желмен басқа жерге жылжыйды да, оның орнына жаңа газдар шыға бастайды.
3. Жауын-шашын. Топырақ құрылысындағы бос газдар орналасқан жерлер жауын-шашын суымен толып, ол газдарды топырақ бетiне ығыстырып шығарады.
4. Топырақ құрылымы. Құрылымы бос, борпылдақ топырақтарда газалмасу қарқынды түрде жүредi.
3. Атмосфералық қысым, өлшеу әдiстерi
Ауаның салмағы болғандықтан, ол жер бетiне қысым көрсетедi.
Атмосфералық қысым – бiр өлшем жерге (см2, м2) ауаның түсiретiн күшi немесе қысымы. Метеорологиялық элементтердiң ең маңыздысы атмосфералық қысым болып табылады, өйткенi оның уақыт аралығында өзгеруi ауа-райын өзгертедi.
Атмосфералық қысым сынап бағанасының биiктiгiмен өлшенедi (мм), оның салмағы атмосфералық қысымды теңестiредi. Сынап бағанасы бойынша 760 мм тең қысым қалыпты атмосфералық қысым болып саналады (негiзi 1 см2) температура 00С тең, теңiз деңгейiнде, (негiзi Балтық теңiзi саналады).
Атмосфералық қысым мына факторларға байланысты:
1. Теңiз деңгейiнiң биiктiгiне байланысты. Температура бiр қалыпты болғанда, бiрақ жер бетi теңiз деңгейiнен жоғарылаған сайын, қысым төмендейдi, өйткенi белгiлi бiр нүктеге түсетiн атмосфераның салмағы төмендейдi;
2. Ауаның температурасынан. Температура көтерiлген сайын ауа тығыздығы төмендейдi, сондықтан қысымда төмендейдi;
3. Ауаның құрамындағы су буларынан. Атмосферадағы су булары көбейген сайын, құрғақ ауаны ығыстырады, оның орнын басады. Су буларының тығыздығы, құрғақ ауаға қарағанда төмен, сондықтан атмосферадағы су буларының мөлшерi жоғарылаған сайын, қысым төмендейдi.
Жер шарында қысым өзгерген сайын атмосферадағы әр түрлi ауа массалары бiр орыннан екiншi орынға жылжый бастайды, соның әсерiнен ауа-райы өзгерiп климат құбылмалы болады.
Атмосфералық қысымда периодикалық (дұрыс) және периодикалық емес (дұрыс емес) өзгерiстер болып тұрады.
Атмосфералық қысым өзгермелi метеоэлемент, кей кезде ол өте тез өзгередi, ал кейде бiраз уақыт бiркелкi болып тұрады. Периодикалық (дұрыс) қысымның өзгеруi күннiң биiктiгiнiң бiр тәулiктiк немесе жыл бойына өзгеруiне байланысты. Күндiз атмосфералық қысым түнге қарағанда төмен, ал жазда қыс айларына қарағанда төмен болады. Бұл өзгерiс жоғары айтылған заңдылыққа сәйкес, атмосфералық қысымның дұрыс өзгеруi. Ал, қысымның дұрыс бағытта өзгермеуi немесе – күндiз жоғарылап, түнде төмендеуi периодикалық емеске жатады. Бұл құбылыстар термикалық және динамикалық өзгерiстерге алып келедi. Жер бетiнiң бiр қалыпты жылынуы және салқындауы, жылы (жеңiл) және суық (ауыр) ауа массаларының келуi қысымның түсуiне немесе көтерiлуiне әкелiп соғады. Егерде жылы (жеңiл) ауа массасы келсе, онда қысым төмендейдi. Ауа-райын жақын уақыттарға (сағаттарға) болжау үшiн периодикалық емес атмосфералық қысымның өзерiстерi пайдаланылады.
Тәулiк бойынша атмосфералық қысымның өзеруiнде екi максимум және екi минимум байқалады. Максималды атмосфералық қысым сағат 10-да және 22-де болады, ал минимум сағат 4-те және 16-да бақыланады.
Тәулiкаралық қысымның өзгеруiн бақылау ауа-райын болжау үшiн қажет. Ауа-райы тұрақты, өзгерiссiз болатын жағдайда атмосфералық қысымның бiр неше күн қатар өзгеруi 0-ге тең болуы мүмкiн. Ал ауа-райының тез өзгеруi қысымның 10-15 мб өзгеруiне әкелiп соғады.
Тәулiкаралық қысымның ең жоғарғы құбылмалылығы қыс айларында мұхиттардың үстiнде, ал төменгiсi жаз айларында - құрлықтарда байқалады.
Жақын сағаттарға ауа-райын болжау үшiн барометрлiк тенденцияны және барометриялық сипаттамаларды бiлу қажет.
Барометрлiк тенденсия - қысымның 3 сағат iшiнде қаншалықты көтерiлгенiн (мм) немесе төмендегенiн бiлдiретiн көрсеткiш.
Барометриялық сипаттамалар 3 сағатта қысым қалай өзгергенiн көрсетедi, егер тәулiк бойында осы өзгерiстердi бiле алсақ, бiз жақын уақыттарға ауа-райының болжамын айтааламыз.
Барометрлiк нивелирлеу – атмосфералық қысымның айырмашылығына байланысты бiр нүктеден екiншi нүктенiң биiк (жоғары) орналасуын анықтау. Бұл анықтау, жоғары көтерiлген сайын атмосфералық қысымның төмендейтiн заңдылығына байланысты. Ол үшiн, бiрiншi нүктеде (пункта) атмосфералық қысымды, температураны өлшеймiз, содан соң екiншi нүктеге (пунктке) көтерiлiп ол жерде де осындай өлшеулер жасаймыз.
Барометрлiк нивелир геодезиялық нивелирдi және рейканы пайдалана алмайтын жерлерде қолданылады: Жер бедерiнiң күрделi формаларында; Екi пункттiң ара қашықтығы өте алыс болса, 100 км және одан да көп болғанда; Жер бедерiнiң картасын тез дайындау керек болса; Нивелир пайдалану қиын болғанда (орман, аңғар, тау, батпақ).
Барометрлiк нивелирдi жүргiзу үшiн ең қолайлысы барометр-анероид. Жаңа жерлердi пайдалану үшiн өте қолайлы.
Жер бетiнен жоғары (тауға делiк) көтерiлген сайын метеорологиялық элементтердiң өзгеруi:
а) әр бiр 100 м көтерiлген сайын жазда ауа температурасы 0,50С төмендейдi, ал қыста 0,80С жоғарылайды;
ә) жауын-шашын мөлшерi және жауынды күндер саны жоғарылайды;
б) үсiксiз күндер ұзақтылығы азаяды;
в) әр бiр 100 м жоғарылаған сайын күн радиациясының қарқындылығы 0,01-0,02 каллории жоғарылайды. Тура күн радиациясының мөлшерi арта бастайды;
г) әр бiр 100 м сайын ультрокүлгiн сәулелерiнiң құрамы 3-4% жоғарылайды;
ғ) әр бiр 100 м сайын өсiмдiктердiң даму фазалары 3-4 күнге кеш жүредi.
Осы жағдайларға байланысты өсiмдiктiң өнiп-өсу жағдайлары өзгередi. Сондықтан агротехникалық шараларды жүргiзгенде (жоспарлағанда), дақылдарды орналастырғанда егiлетiн учаскелердiң қандай биiктiкте орналасқанын ескеру қажет.