Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Мезо- и микроклиматическая изменчивость ресурсов солнечной радиации и теплообеспеченности почвы

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Мезо- и микроклиматическая изменчивость ресурсов солнечной радиации и теплообеспеченности почвы"

САНКТ-ПЕТЕРЕУРГСКИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ р р - 0 Д

1 8 1Л МП

на правах рукописи

ПИГОЛЫДИНЛ ГАЛИНА БОРИСОВНА

МЕЗО- И МИКРОКЛИМАТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ РЕСУРСОВ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ И ТЕПЛООБЕСПЕЧЕННОСТИ ПОЧВЫ

11.00.09 - Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова

Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор Дроздов O.A. доктор технических наук, профессор Менжулин Г. В. доктор биологических наук Грязькии A.B.

Ведущее учреждение - Агрофизический научно-исследовательский институт РАСХН

Защита состоится «29» июня 2000 г. в 13 час. на заседании диссертационного Совета Д.063.57.16 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199178, г. Санкт-Петербург, В.О., 10 линия, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: В.О., Университетская набережная, д. 719.

Автореферат разослан « и » мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук Г.И. Мосолова

(2) г 9 9. О

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Достижение высокого уровня рационального использования природно-климатимескрго потенциала конкретных территорий различными отраслями . экономики . всегда остаётся первостепенно важной и современной задачей. Одним из основных путей решения этой сложной проблемы является детальное изучение климатических условий территорий в мезо- и микромасштабах. Учёт мезоклиматической изменчивости существенно уточняет зональные показатели климата. Учёт микроклиматической неоднородности даёт возможность оценить локальный метеорологический реисим с любой степенью подробности, вплоть до отдельных сельскохозяйственных полей, урбанизированных и рекреационных территорий, биогеоценозов и т.д. Научно- практическая значимость мезо- и микроклиматических исследований заключается в том, что они позволяют не только выявить и оценить существующие естественные ресурсы, но и обосновать пути их лучшего использования. В связи с эти весьма актуальной является задача получения максимально полной информации о климатических ресурсах страны, соответствующей мезо- и микроклиматической ступеням детализации.

Школа классической микроклиматологии, основанная в Главной геофизической обсерватории им.А.И.Воейкова, обеспечила развитие фундаментальных исследований в этой области, направленных на изучение микроклиматообразуюших факторов, определяющих многообразие микроклиматов. В результате были получены обобщенные количественные значения микроклиматической изменчивости основных элементов климата и разработаны методы оценки микроклиматических ресурсов для территорий, недостаточно освещенных данными метеорологических наблюдений (Гольцберг И. А., Романова Е. Н., Береснева И. А., Мищенко 3. А., Адаменко В. Н., Горышина Н. Г., и др.).

Сохраняя принципы преемственности, автором диссертации были продолжены теоретические и экспериментальные изыскания в данном направлении по ряду вопросов, требующих более глубокого изучения или практически не разработанных. К таким вопросам в первук? очередь относятся радиационные факторы мезо- и микроклимата в условиях сложного рельефа и временная изменчивость микроклиматических различий термического режима почвы в зависимости от синоптических процессов.

Актуальность проведения научных исследований по указанным проблемам определяется их практической направленностью. Из всех отраслей экономики наиболее сильно от радиационно-тепловых ресурсов и их внутризональной трансформации зависят сельскохозяйственное производство и градостроительство, поскольку учёт энергетики мезо- и

микроклимата является одним из важнейших факторов повышения продуктивности конкретных хмельных угодий и комфортности жилых помещении и территорий «стройки. В связи с чем полученные в диссертации результаты по мезо- и микроклиматической изменчивости теплоэнергетических ресурсов были специализированы, главным образом, для учёта их в данных отраслях экономики с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур и оптимизации .^адосгроительных решений.

Цель п задачи исследования. Целью настоящей работы является детальное изучение теплоэнергетического потенциала климата в условиях сложного рельефа Российской Федерации для совершенствования системы хозяйственной эксплуатации земельного)' фонда страны и рационального использования'1 fee природно-климатических ресурсов применительно к различным отраслям 'экономики.

В связи с этим необходимо было решить следующие основные задачи:

- разработать методику расчета радиационного баланса и его составляющих в условиях сложного рельефа с учетом влияния закрытости горизонта;

- разработать принципы мезо климатического районирования ресурсов солнечной радиации с учётом микроклимата и выполнить на конкретных примерах районирование территорий с различной степенью неоднородности подстилающей поверхности;

- количественно оценить мезо- и микроклиматическую изменчивость ресурсов солнечной радиации в разных климатических зонах;

- адаптировать разработанную методику расчета радиационного режима в условиях сложного рельефа для урбанизированных территорий и получить пространственно-временную изменчивость режима инсоляции стен зданий при разных типах городской застройки;

- выявить и оценить степень влияния различных синоптических процессов на пространственную неоднородность термического режима пахотного слоя почв разного механического состава;

- на основе специальных экспериментальных исследований выявить микроклиматические особенности термического режима почвы и приземного слоя воздуха мелиорируемых торфяно-болотных почв;

- разработать методику и дать количественную оценку комплексного влияния мезрт и микроклиматической изменчивости теплоэнергетических ресурсов и условий увлажнения на потенциальную и действительно ^возможную урожайность сельскохозяйственных культур.

Задачи исследования определили логическую последовательность этапов изучения и изложения полученных по проблемам результатов.

Методика исследований и исходная информация. Для решения поставленных в диссертации задач применялись методы сравнительного

географического анализа и климатологических обобщений; методы

>1>

моделирования пространственной изменчивости составляющих радиационного баланса в сложном ..рельефе; методы расчет агроклиматических показателей и урожайности в условиях неоднородной деятельной поверхности; картографический метод составления полей мезоклиматической изменчивости . ресурсов солнечной радиации, потенциальной и действительно возможной урожайности; методика проведения, обработки и обобщения результатов экспериментальных микроклиматических исследований.

В качестве исходной информации использовались данные наблюдений сети метеорологических, актинометричеСких и агрометеорологических станций, как средние многолетние, так и за отдельные годы. Кроме того, использовались материалы экспериментальных микроклиматических исследований, полученные автором на производственных полях Кировской луго-болотной опытном станции и на сельскохозяйственных угодьях совхоза "Петровский" Ленинградской области.

Сочетание теоретического и натурно-экспериментального подхода обеспечивает надёжность полученных результатов.

Научная новизна на Доты. Представленная диссертационная работа является первым, выполненным по единой системе, комплексным научным исследованием по установлению количественных закономерностей формирования теплоэнергетических ресурсов мезо- и микроклимата в разных климатических зонах России. При этом впервые:

- разработана методика учёта влияния закрытости горизонта при расчетах составляющих радиационного баланса на склонах разной экспозиции и крутизны;

установлены закономерности пространственно-временной изменчивости радиационного баланса и его составляющих в условиях сложного рельефа при различной степени закрытости горизонта;

- проведена сравнительная оценка и выявлен диапазон мезо- и микроклиматической изменчивости теплоэнергетических ресурсов в разных климатических зонах России в пределах территорий субъектов РФ, районов и земельных выделов более мелкого масштаба;

- разработаны принципы детального районирования показателей радиационного режима и выполнено мезоклиматическое районирование ресурсов фотосинтетически активной радиации (ФАР) за безморозный период с учетом микроклимата для контрастных по климатическим условиям областей;

- разработан удобный для практического использования графический метод оценки режима инсоляции стен зданий с учетом закрытости горизонта при любых параметрах линейной застройки;

- дана оценка степени влияния различных' синоптических процессии на микроклиматическую изменчивость термического режима почв разного механического состава;

- получены количественные значения влияния выработки и минерализации осушенных торфяных почв на изменение термических характеристик почвы и воздуха; определена зависимость между минимальными температурами на поверхности торфяныч почв рассмотренного типа и минеральной почвы на суходоле;

- выявлено наличие весьма больших различий температуры мелиорированной торфяной почвы в разных формах микрорельефа и определен характер изменчивости этих различий на разных глубинах в суточном ходе;

- установлена зависимость температуры осушенной торфяной почвы на разных горизонтах и скорости ее изменения с глубиной от мощности залегания торфа;

- проведена оценка влияния микроклиматических особенностей территории на изменение агроклиматических условий произрастания сельскохозяйственных культур;

- разработан метод расчета потенциальной (ПУ) и действительно возможной (ДВУ) урожайности сельскохозяйственных культур, основанный на комплексном учете мезо- и микроклиматической изменчивости теплоэнергетических ресурсов и условий увлажнения;

- предложена мезомасштабная модель районирования Г1У и ДВУ с учетом микроклимата; выполнено мезоклиматическое районирование ПУ и ДВУ картофеля на примере Ленинградской области; для каждо! о мезорайона приведена оценка возможных вариаций урожайности в зависимости от микроклиматических особенностей территории.

Предмет зашиты. Предметом защиты является теоретическое обобщение и решение крупной научной проблемы по выявлению пространственно-временных закономерностей изменения

теплоэнергетических ресурсов климата в мезо- и микромасштабах на территории России, направленное на удовлетворение современных потребностей различных отраслей экономики, в особенности, для повышения продуктивности сельскохозяйственного производства и оптимизации градостроительных концепций и решений.

Основные положения, выносимые на_защиту; ' - методы оценки влияния закрытости горизонта на радиационный баланс и его составляющие в условиях сложного рельефа ;

- закономерности изменений пространственно-временной структуры радиационного режима склонов разной экспозиции и крутизны в зависимости от величины закрытости горизонта;

- метод оценки и закономерности географической изменчивости режима инсоляции вертикальных поверхностей при разных типах городской структуры и параметрах застройки;

- результаты количественной оценки мезо- и микроклиматической' изменчивости ресурсов солнечной радиации в разных климатических зонах страны;

- • закономерности формирования микроклиматических различий показателей теплообеспеченности пахотного слоя почвы под влиянием погодных условий и мелиоративных мероприятий;

- метод комплексного исследования мезо- и микроклиматических ресурсов продуктивности сельскохозяйственных культур.

Практическая ценность работы. Совокупность выполненных автором новых научных исследований теплоэнергетических ресурсов мезо- и микроклимата, основанных на комплексном учете естественных природных, антропогенных, почвенно-климатических и погодных факторов, определяет перспективность широкого использования полученных результатов при решении как научных, так и производственных задач.

Количественные данные о радиационном режиме конкретных участков сложного рельефа с учетом закрытости горизонта необходимьг для удовлетворения потребностей самых различных отраслей экономики; сельскохозяйственного производства, строительства, при решении многих практических задач гляциологии, горной метеорологии, при организации рекреационных зон и т.д.

Разработанный графический метод по' определению режима инсоляции стен зданий при различных параметрах застройки отвечает основным требованиям архитектурно-строительного проектирования, а именно, метод обладает наглядностью и простотой изготовления технической основы для решения практических задач по учёту инсоляции, поэтому необходимость и целесообразность его практического использования очевидны. Полученные количественные закономерности пространственно-временной изменчивости продолжительности инсоляции стен зданий при разных типах городской застройки необходимо использовать при разработках микроклиматических обоснований градостроительных концепций и решений на стадии проектирования с целью градостроительного регулирования инсоляции жилых и общественных зданий и оптимизации экологических условий жилой зоны.

Выполненные теоретические исследования и установленные закономерности формирования радиационного режима в различных климатических зонах с учетом мезо- и микроклимата позволяют на основе предложенных методов дополнить и существенно детализировать информацию об агроклиматических ресурсах в конкретных регионах, административных областях и отдельных хозяйствах с целью выявления

как оптимальных, так и неблагоприятных районов и местоположении для выращнвания сельскохозяйственных культур.

Результаты работы по выявлению влияния погодных условии и мелиоративных мероприятий на микроклиматическую изменчивость термического режима пахотного слоя почвы необходимо использовать при корректировке сроков проведения агротехнических мероприятий на конкретных территориях, а также при кадастровой оценке земель, при проведении землеоценочных работ, установлении размеров дифференцированной земельной ренты и т.п. Полученные новые сведения по термическому режиму мелиорированных торфяных почв могут использоваться при оценке возможности сельскохозяйственной эксплуатации осушенных территорий и прогнозе заморозков определенной интенсивности на торфяных почвах рассмотренного типа.

Предложенные методы расчетов урожайности с учетом мезо- и микроклиматических особенностей территории могут быть использованы для уточнения и конкретизации долгосрочных агрометеорологических прогнозов формирования урожая сельскохозяйственных культур, а также в комплексных моделях продуктивности агроэкосистем.

В целом исследования, выполненные для сельскохозяйственного производства, позволяют выявить различн>то степень ценности полей севооборотов при размещении конкретных культур и дают возможность повышения урожайности без дополнительных затрат.

Реализация паВоты. Методика расчета радиационного баланса и его составляющих в сложном рельефе изложена в разработанных автором диссертации "Рекомендациях по учету влияния защищенности горизонта на радиационный режим в условиях сложного рельефа". Предложенные методы, расчета микроклиматической изменчивости радиационных характеристик вошли в "Методические указания по обобщению результатов микроклиматических исследований для целей сельскохозяйственного производства" и в "Руководство по изучению микроклимата для целей сельскохозяйственного производства". Метод оценки мезоклиматических ресурсов солнечной радиации с учетом микроклимата апробирован при составлении мезоклиматических карт ряда областей ,., и ' реализован в "Рекомендациях по составлению мезоклиматических карт отдельных административных районов СССР".

Методика оценки возможных изменений урожайности сельскохозяйственных культур в зависимости от микроклиматических особенностей территории вошла составной частью в "Рекомендации по учету ■ микро- и мезоклиматической изменчивости основных метеорологических величин в масштабе РАПО при размещении основных сельскохозяйственных культур Нечерноземной з<?ны (на примере Ленинградской области)".

Большинство полученных в диссертации научных результатов получили практическую реализацию в различных отраслях экономики при выполнении хоздоговорных работ, а также при выполнении научно-исследовательских работ в рамках Федеральной целевой комплексной научно-технической программы "Экологическая безопасность России".

Апробация работы. Отдельные разделы работы докладывались и обсуждались на научной конференции "Современные проблемы и методы исследования arpo- и микроклимата" (Таллин, 1976), на "Всесоюзной школе по динамическому моделированию в агрометеорологии" (Тбилиси, 1980), на научных конференциях ГГО им.А.И.Воейкова (С.-Петербург, 1981, 1983), на Всесоюзном научном совещании "Современные проблемы прикладной климатологии" (С.-Петербург, 1983), на метеорологической комиссии Всесоюзного географического общества (С.-Петербург, 1984), на "XY Международной конференции по метеорологии Карпат" (Ужгород, 1991), на оперативно-производственном совещании "Пути совершенствования гидрометобеспечения зернового хозяйства России" (Москва, Кучино, 1993), на международном семинаре "Современные тенденции в математическом моделировании агроэкосистем" (С.Петербург, 1997), на "Международном симпозиуме по обмену опытом в области экономической эффективности от использования гидрометеорологической информации различными отраслями экономики" (Москва, 1997).

Результаты работы неоднократно экспонировались в павильоне Гидрометслужбы на ВДНХ СССР (1977, 1980, 1983) и удостоены бронзовой медали.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, выводов и списка литературы. Общий объем составляет 320 страниц, в том числе 180 страниц машинописного текста, 50 таблиц, 72 рисунка. Список литературы включает 334 наименования.

Глава 1. Микроклиматическая изменчивость прямой радиации в условиях сложного рельефа

Решение проблемы по выявлению количественных закономерностей влияния различной степени закрытости горизонта на формирование радиационного режима и теплоэнергетических ресурсов деятельной поверхности в условиях сложного рельефа в данной диссертационной работе осуществлено методом моделирования распределения .солнечной радиации по элементам рельефа, позволяющим ставить численные эксперименты с любыми заданными орографическими параметрами. Для раскрытия пространственно-временной структуры прихода и расхода солнечной энергии (прямой, рассеянной, суммарной радиации, эффективного излучения и радиационного баланса) на склонах разной

экспозиции и крутизны й зависимости от величины'закрытости горизонта использованы данные стандартных наблюдений сети актинометрических станций, расположенных на Европейской и Азиатской территории России и ближнего Зарубежья. Особое внимание уделено территории Восточной Сибири. Этот регион характеризуется очень сложными физико-географическими условиями с преобладанием сильно пересеченного рельефа, создающего большую пестроту и озональность в распределении 'Метеорологических элементов, поэтому детальный учет изменчивости климатических ресурсов, и в первую очередь энергетических, приобретает здесь особую значимость.

Таким образом, в настоящей работе на основе теоретических расчетов с использованием средних многолетних значений режимной актином етрической информации дается интегральная оценка микроклиматических различий радиационного баланса и его составляющих для горизонтальной поверхности и склонов восьми экспозиций крутизной 10, 20, 30 и 40° при углах закрытости горизонта О, 10, 20, 30, 45° (т.е. для 164 местоположений) за теплый период года (1У-1Х) при ясном небе и средних условиях облачности в пределах широт 36-70°с.ш.*

Поступление радиационного тепла к деятельной поверхности в пересеченной местности очень сильно меняется на близких расстояниях и особенно это относится к прямой радиации, величина которой подвержена наибольшим колебаниям в суточном и годовом ходе. Этот показатель очень чувствителен к микроклиматическим изменениям, дает возможность количественно оценить приход радиации в разных местоположениях и достаточно точно определить энергетические возможности, как целых климатических зон, так и небольших конкретных территорий.

Для определения прихода прямой солнечной радиации к склонам указанной экспозиции и крутизны с учетом влияния закрытости горизонта потребовалось провести разработки, дополняющие известные исследования по суточному ходу прямой радиации на склонах и режиму их инсоляции, которые позволили дать исчерпывающую характеристику микроклиматических различий по указанным показателям на всех рассматриваемых склонах за тёплое полугодие для территории России. Полученные при этом новые результаты, необходимые для решения поставленной в данной работе задачи, имеют также и самостоятельное научно-прартическое значение, например, при изучении ряда биологических и фотохимических процессов, происходящих в растениях и связанных с преобразованием солнечной энергии, при решении практических вопросов строительного проектирования и т.д.

* В дальнейшем значения широты приводятся для Северного полушария.

При неблагоприятных климатических условиях, характеризующихся недостатком тепла, очень важно определить оптимальные по приходу солнечной радиации местоположения. В связи с чем нами был разработан метод расчета и определены диапазоны углов наклона склонов с южной составляющей (Ю, ЮВ, ЮЗ), имеющих повышенный энергетический потенциал. Границы диапазонов определяются величиной предельных углов к» к при которых наступает равенство притоков радиации на склон и

горизонтальную поверхность. Значения предельных углов зависят от времени года, широты места и изменяются на территории России за период март - сентябрь более чем в 3 раза, имея минимальные величины в южных широтах летом. Выполненны разработки дают возможность зонировать склоны рассматриваемых экспозиций для различных прикладных целей с учётом климатических особенностей.

В сложном рельефе величина прямой радиации, поступающей на поверхность склонов, зависит от режима их инсоляции. Под влиянием закрытости горизонта происходит естественное уменьшение продолжительности облучения склонов прямыми солнечными лучами, однако, потери времени инсоляции склонов сильно колеблются, как в зависимости от их крутизны и ориентации, так и в зависимости от высоты Солнца, т.е. от широты места и времени года.

Сокращение продолжительности облучения склонов приводит к соответствующему уменьшению притока солнечной энергии к их поверхности. Для определения суточных сумм прямой радиации в условиях закрытого горизонта необходимы данные по суточном у ходу прямой радиации - часовые суммы. В виду малого объёма этих данных в климатических справочниках, вычисления проводились по материалам срочных наблюдений. Из-за неполного учета истинного суточного хода радиации, получаемого по срочным наблюдениям методом трапеций, возникают систематические ошибки, удельный вес которых падает на утренние и вечерние часы, особенно в северных широтах летом, когда временной интервал от восхода Солнца до первого срока наблюдений (г,) и от последнего срока до захода Солнца (г,) достаточно велик. При вычислении суточных сумм радиации на склонах, а также относительных сумм и их изменчивости под влиянием закрытости горизонта наибольшее значение точность определения истинного суточного хода прямой радиации имеет именно в промежутки времен г, и г,. В связи с этим в данной работе для аппроксимации значений энергетической освещенности прямой радиации в интервалах времени г, и тг использовалась полиномиальная интерполяция, где степень полинома задавалась в пределах от 1 до 3 в зависимости от широтных и сезонных особенностей суточного хода прямой радиации. Для летних месяцев высоких широт были использованы большие значения степени полинома. Анализ точности

описанной процедуры аппроксимации показал, что среднеквадратическая погрешность аппроксимации, рассчитанная по данным, 12 станций, для которых имеются параллельные наблюдения по самописцам и в актинометрические сроки, не превышает 1%. Соответственно, суточные суммы, рассчитанные по данным самописцев и по данным аппроксимации щестисрочных измерений, расходятся менее, чем на 10%. Наибольшие различия возникают в тех случаях, когда значения радиации в первый или последний срок наблюдений существенно отличаются от данных самописцев в эти часовые интервалы.

По определенному таким образом суточному ходу прямой радиации и рассчитанным в данной работе коэффициентам для пересчёта средних за месяц часовых сумм прямой солнечной радиации с горизонтальной поверхности на склоны (Кч), были получены суточные суммы прямой радиации на склонах в условиях открытого и закрытого горизонта.

При оценке степени влияния закрытости горизонта на радиационный режим горизонтальной поверхности и склонов разной экспозиции и крутизны удобнее оперировать относительными величинами радиации, представляющими собой отношение средних суточных сумм радиации, "поступающей на деятельную поверхность при некоторой закрытости горизонта (/3), к величине радиации на открытом ровном месте. Относительные величины радиации обладают высокой устойчивостью во времени и пространстве, не зависят от высоты места над уровнем моря и наглядно показывают, насколько энергетический потенциал различных элементов рельефа отличается от такового открытой горизонтальной . поверхности (фона).

Воздействие закрытости горизонта на радиационный режим склонов характеризуется увеличением контрастов в поступлении прямой радиации к склонам разной экспозиции и крутизны (Табл. I)

Таблица 1

Суточные суммы прямой радиации на горизонтальной поверхности (г. п.)

и склонах разной экспозиции (ф) и крутизны (а) при различных углах

закрытости горизонта в % относительно открытого ровного места _(широта 58° , июнь) __

Склоны Угол закрытости горизонта, град

а . Ф - 0 10 20 30 Г 45

20° ю 105 105 102 92 60

. 20° С 86 81 73 62 37

Д(Ю-С) 19 24 29 30 23

40° ю 99 99 98 91 6!

40° С 62 54 45 34 18

Д (Ю - С) 37 45 53 57 43

Г. П. 100 99 93 82 52

Приведенные данные характеризуют середину лета, когда различия в величине радиации, поступающей к, склонам и горизонтальной поверхности, сглаживаются, особенно в низких широтах, сохраняясь существенными лишь на северных склонах. К весне и осени эти разности возрастают, влияние закрытости горизонта на, радиационный режим склонов проявляется сильнее. По сравнению с,июнем в апреле различия в суточных суммах прямой радиации между северными и южными склонами крутизной 10-40° при закрытости горизонта 10° увеличиваются в 2,6 - 2,7 раза, в сентябре - в 3,5 - 3,8 раза. При закрытости горизонта 45° на данной широте в апреле и сентябре прямая солнечная радиация, как на склоны, так и на горизонтальную поверхность не поступает, т.к. полуденная высота Солнца меньше угла закрытости горизонта.

Контраст в инсоляции склонов разной экспозиции и крутизны также возрастает с увеличением широты места, достигая максимальных значений в высоких широтах.

Облачность оказывает существенное влияние на ослабление солнечной радиации, поступающей к склонам и ровному месту, в зависимости от зональных и местных циркуляционных факторов. На относительные величины суточных сумм прямой радиации для северных и южных склонов облачность почти не влияет, их значения при ясном небе и средних условиях облачности практически одинаковы при любой крутизне. Анализ полученных данных по радиационному режиму открыто стоящих склонов восточной и западной половины горизонта позволяет установить, что для определения прихода прямой радиации на эти склоны при действительных условиях облачности и прозрачности атмосферы нельзя пользоваться коэффициентами, рассчитанными для ясного неба. В условиях закрытого горизонта неоднородность в распределении суточных сумм прямой радиации на склонах, в зависимости от их азимута и угла наклона, уменьшается и тем значительнее, чем выше степень закрытости горизонта.

Выводы. Полученные в данной главе результаты по изменчивости радиационного режима на склонах разной экспозиции и крутизны с учетом влияния закрытости горизонта позволяют с наибольшей полнотой количественно оценить действительные ресурсы прямой солнечной радиации в сложном рельефе. При этом установлено:

1. При малых углах закрытости горизонта (до 30°) различия в поступлении прямой радиации к склонам разной крутизны и ориентации возрастают по сравнению с незатенёнными склонами: в средних широтах летом эти изменения достигают 50 - 70 %. При дальнейшем увеличении степени закрытости горизонта (до 45°) влияние экспозиции склонов ослабевает, разности в суммах прямой радиации между

разирориент^рованными склонами вновь уменьшаются до значений, соответствующих углам закрытости горизонта 5 -10°.

. 2. Основные геофафические закономерности воздействия защищенности горизонта на радиационный режим склонов при небольших углах закрытости горизонта характеризуются увеличением контрастов в энергообеспеченности склонов разных азимутов и углов наклона от низких широт к высоким (в среднем в 1,5-2 раза). При закрытости горизонта 45° максимальные различия имеют место в средних широтах.

.3. Влияние облачности на перераспределение прямой радиации на склонах, разной экспозиции и крутизны уменьшается с ростом угла закрытости горизонта и при закрытости горизонта 45° относительные величины радиации на склонах всех ориентаций и углов наклона при ясном , небе и средних условиях облачности имеют практически одинаковые значения.

4. Интенсивность воздействия закрытости горизонта на изменение радиационного режима деятельной поверхности возрастает с уменьшением склонения и высоты Солнца.

Глава 2. Методы расчёта н количественная оценка изменчивости ; . рассеянной и отражённой радиации в сложном рельефе

, При, оценке радиационного режима в условиях сложного рельефа большое значение имеет учёт поступления рассеянной и отражённой радиации на поверхность склонов. Определение прихода рассеянной радиации к наклонным поверхностям осложняется вследствие ее диффузности. Поступление отраженной радиации к склонам также зависит от особенностей углового распределения потоков отраженной радиации. Известно, что .расчеты потоков рассеянной и отраженной радиации на склоны, особенно большой крутизны, по формулам изотропного приближения в большинстве случаев являются неудовлетворительными (исключая.расчеты при сплошной облачности). Только для поверхностей с азимутами, , перпендикулярными к азимуту Солнца, изотропное приближение дает незначительную ошибку. При вычислении дневных сумм рассеянной и отраженной радиации влияние экспозиции склонов существенно уменьшается и использование изотропного приближения дает вполце удовлетворительные результаты.

Рдцако, в сложном рельефе при оценке потерь рассеянной радиации вследствие ..закрытости горизонта необходимо учитывать условия , распределения рассеянной радиации по небосводу, поскольку при углах закрытости горизонта, превышающих высоту Солнца, самая яркая часть небесного свода, которая вносит наибольший вклад в неоднородность распределения энергетической освещенности рассеянной радиации,

1.1

I 1

экранирована горизонтом и потери радиации, вычисленные.оез учега ее анизотропности, будут иметь существенные ошибки.

Е? настоящей диссертации на основании данных литературных ниточников была определена функция У0= {'(И), характеризующая, долю поступления рассеянной радиации на горизонтальную поверхность при различных углах закрытости горизонта (/9) с учетом анизотропности распределения рассеянной радиации по зонам небосвода в зависимости от высоты Солнца (Ь). Используя эту зависимость, путем численного интегрирования нами получены дневные суммы рассеянной радиации на горизонтальной поверхности при заданных углах закрытости горизонта для условий безоблачного неба. Расчеты показывают, что изотропное приближение дает завышенные значения суточных сумм рассеянной радиации, то есть потери рассеянной радиации вследствие закрытости горизонта в этом случае будут занижены. Чем больше угол закрытости горизонта, тем больше расхождение с действительными значениями потерь и значительнее ошибка в определении прихода рассеянной радиации. В средних широтах ошибка неучёта анизотропности рассеянной радиации составляет в тёплое полугодие при закрытости горизонта 20° -6-11 %, при закрытости 45° - 8-17%

При определении прихода рассеянной радиации на поверхность склонов различной ориентации и крутизны в условиях закрытого горизонта учитывалась только крутизна склонов, т.к. зависимость потоков рассеянной радиации (а тем более суточных сумм) от экспозиции незначительна. В связи с этим величина, рассеянной радиации, поступающей на склоны при некоторой закрытости горизонта р, рассчитывалась по изотропному приближению. Важно отметить, что хотя расчеты рассеянной радиации на склонах производились в изотропном приближении, в них, тем не менее, учитывалась анизотропность рассеянной радиации, поскольку в качестве исходного параметра принимались значения радиации на горизонтальной поверхности, полученные с учетом неравномерности распределения рассеянной радиации по небосводу. Аналогичным образом эффект анизотропии учитывался в дальнейшем при расчетах отраженной радиации.

Поступление рассеянной радиации к склонам с ростом угла наклона уменьшается при любой закрытости горизонта. С увеличением угла закрытости горизонта различия в поступлении радиации на склоны разной крутизны сглаживаются. При закрытости горизонта 10° различия в приходе рассеянной радиации к склонам крутизной 10 и 40° составляют в среднем 10%, а при закрытости 45° - менее 5%. Причем, при небольшой закрытости горизонта эти соотношения отличаются высокой стабильностью, как в сезонном, так и в широтном разрезе. С ростом угла

закрытости горизонта отмечается закономерное увеличение указанных различий к середине лета при общем их уменьшении с юга. на север,.

Кроме рассеянной, на склоны также поступает радиация, .отраженная от горизонтальной поверхности в направлении , ,к; . склону. Приход отраженной радиации к склонам с ростом угла наклона увеличивается и при ясном небе с избытком компенсирует убывание рассеянной радиации, в результате суммарное поступление диффузной радиации на склоны больше, чем на горизонтальную поверхность и чем круче склоны, тем превышение значительнее. Под влиянием закрытости горизонта суммарное поступление рассеянной и отраженной радиации к склонам уменьшается, сохраняя при этом тенденцию роста в зависимости от крутизны склонов. Однако, при больших углах закрытости горизонта (особенно весной и осенью), когда склоны не облучаются прямыми солнечными лучами, отраженная радиация очень мала и не может компенсировать убывание рассеянной радиации с крутизной, в результате чего суммарная величина диффузной радиации уменьшается с ростом угла наклона склонов. В этом случае происходит увеличение пространственно-временных различий рассеянной и отраженной радиации с крутизной склонов, которое составляет от 7-10% до 14-17% при изменении крутизны склонов от 10° до 40°.

При действительных условиях облачности поступление рассеянной радиации к горизонтальной поверхности в условиях защищенного горизонта определялось с помощью среднесуточных коэффициентов, рассчитанных как среднее между коэффициентами, вычисленными для ясного неба с учетом анизотропности распределения рассеянной радиации, и коэффициентами, вычисленными при равномерном распределении рассеянной радиации по небосводу, соответствующем сплошной облачности. Полученные таким образом средние суточные суммы рассеянной радиации для горизонтальной поверхности при заданных углах .закрытости горизонта пересчитывались на склоны аналогично условиям ясного неба.

При реальных условиях облачности суммы рассеянной радиации значительно брльше, чем при ясном небе (на территории России примерно в 1,5 раза). Отраженная радиация уже не может компенсировать убывание рассеянной радиации при увеличении угла наклона склонов и суммарный приход рассеянной и отраженной радиации к склонам уменьшается с ростом их крутизны как на открытых склонах, так и при любой величине закрытости горизонта р. Увеличение угла закрытости горизонта резко снижает поступление диффузной радиации к деятельной поверхности и при р - 45° потери радиации составляют в средних широтах более 50% как.для склонов, так и для горизонтальной поверхности, причем, эта величина мало меняется в течение теплого периода года, несколько уменьшаясь к середине лета.

Выводы:

1. Изменение режима рассеянной и отраженной радиации, под влиянием закрытости горизонта приводит к значительному уменьшению прихода солнечной энергии к различным элементам рельефа, которое необходимо учитывать при количественной характеристике радиационных ресурсов пересеченной местности. Потери диффузной радиации, поступающей к горизонтальной поверхности и склонам крутизной 10-40°, составляют в среднем при закрытости горизонта 20° 15-20%, при закрытости 45° - 55-60%.

2. Сравнение суточных сумм рассеянной радиации, впервые полученных при разных углах закрытости горизонта с учетом неравномерности распределения интенсивности радиации по зонам небосвода, с расчётами, выполненными по общепринятой методике изотропного приближения, показало существенное их различие и необходимость учёта эффекта диффузности коротковолновой радиации при детальной оценке ресурсов солнечной радиации в условиях сложного рельефа.

3. Под воздействием закрытости горизонта влияние крутизны склонов на приход рассеянной и отраженной радиации ослабевает и, при закрытости 45° различия в суточных суммах радиации, поступающей к склонам крутизной 10 и 40°, уменьшаются в 2-3 раза по сравнению, с незатеиенными склонами.

Глава 3. Пространственно-временная изменчивость суммарной радиации и радиационного баланса с учётом влияния закрытости

горизонта

Основные закономерности изменения суммарной радиации, поступающей на деятельную поверхность в условиях сложного рельефа, определяются совокупностью всех факторов, которые влияют на изменение потоков прямой и рассеянной радиации. В предыдущих главах при расчетах прямой солнечной и рассеянной радиации учитывался комплекс астрономических, геофизических и климатических факторов, включающих в себя высоту и склонение Солнца, крутизну и ориентацию склонов, угол закрытости горизонта, прозрачность атмосферы и облачность. В данном разделе рассматривается, как перечисленные факторы сказываются на закономерностях изменения прихода суммарной радиации.

В условиях ясного неба определяющим фактором в распределении суммарной радиации (Q) по территории является астрономический, т.е. приход суммарной радиации имеет довольно четкую зависимость от

и.

широты. При действительных условиях облачности и прозрачности атмосферы в теплый период года влияние облачности перекрывает влияние астрономического фактора, широтная зависимость отсутствует, п'оле!суммарной радиации размыто.

Несмотря на такое фоновое распределение суммарной радиации, изменение ее прихода под влиянием закрытости горизонта как при ясном небе, так и при реальных условиях облачности, носит широтный характер и чем, больше угол закрытости горизонта, тем зависимость от широты проявляется более четко. При любой закрытости горизонта, но при условии, что поверхность облучается прямыми солнечными лучами, характер распределения суммарной радиации на склонах разной экспозиции и крутизны аналогичен описанному выше для прямой радиации, только контраст в энергообеспеченности различных склонов суммарной радиацией несколько меньше, чем прямой.

При большой закрытости горизонта, когда полуденная высота Солнца меньше угла закрытости горизонта, деятельная поверхность не облучается прямыми солнечнымн лучами и происходит резкое уменьшение прихода суммарной радиации. В этом случае пространственная изменчивость относительных средних суточных сумм суммарной радиации (К,,/() определяется уже циркуляционными факторами, а не астрономическими. Распределение коэффициентов Ку/) зависит от облачности, а значит от вклада прямой радиации в суммарную ( Б/С) ). В данной работе рассчитаны уравнения регрессии этих величин для горизонтальной поверхности и склонов крутизной до 40°. Экспозиция склонов при указанных углах закрытости горизонта не оказывает влияния на величину потерь суммарной радиации.

Полученные уравнения не зависят от широты, поэтому они носят универсальный характер. Таким образом, располагая значениями прямой и суммарной радиации на открытом ровном месте, по предложенным уравнениям для любой территории можно легко определить коэффициенты К^ и, соответственно, потери суммарной радиации в условиях сложного рельефа при больших углах закрытости горизонта.

Для определения влияния защищенности горизонта на радиационный баланс необходимо найти величину эффективного излучения горизонтальной поверхности и склонов при заданных углах закрытости горизонта. Для решения этой задачи нами была определена .корреляционная зависимость между поглощенной радиацией и радиационным балансом, на основе которой получены значения эффективного излучения горизонтальной поверхности при заданных углах закрытости горизонта По найденному рассчитывалось

эффективное излучение склонов (/г/г) при соответствующих углах закрытости горизонта в изотропном приближении. Проведенная

количественная оценка ошибки изотропного приближения при расчетах эффективного излучения склонов в условиях закрытого горизонта показывает, что расхождения относительных значений эффективного излучения (АКрр.), вычисленных с учетом и без учета анизотропности длинноволновой радиации, уменьшаются с ростом степени Закрытости горизонта. На склонах небольшой крутизны (до 30°) различия незначительные и практически не меняются в течение теплого полугодия. Для склонов крутизной 40° наибольшие различия отмечаются в середине лета и достигают 5,8% в условиях незащищенного горизонта и 4,0% при закрытости 45°.

Таким образом, количественные значения эффективного излучения склонов, полученные при допущении изотропности, будут несколько занижены, что вызывает соответствующее завышение величины радиационного баланса склонов (Л^-)- Однако, ошибка изотропного приближения при расчетах радиационного баланса в 2 раза меньше, чем при расчетах эффективного излучения, поэтому при сравнительном анализе пространственно-временной изменчивости радиационного баланса под влиянием закрытости горизонта, эффектом диффузности длинноволновой радиации можно пренебречь. В случае необходимости более точного определения величины радиации для склонов большой крутизны (30-40°) при различной степени закрытости горизонта, можно использовать в виде поправок полученные в данной работе различия относительных величин эффективного излучения ДЛ^д-.

Изменения радиационного баланса под влиянием закрытости горизонта на склонах разной экспозиции и крутизны очень значительны (Табл.2) и превышают аналогичные изменения суммарной радиации. В условиях защищенного горизонта зависимость радиационного баланса от экспозиции и крутизны склонов возрастает. Разности относительных значений радиационного баланса между северными и южными склонами Д(Ю - С) в средних широтах в июне при малых углах закрытости горизонта (/7<30°) с ростом р увеличиваются, достигают максимальных значений при /?=30°, затем при дальнейшем увеличении /? азимутальная зависимость радиационного баланса вновь ослабевает и при /?=45° разности Д(Ю - С) становятся такого же порядка, как при /?=15°. Влияние закрытости горизонта на азимутальную зависимость радиационного баланса в большей степени проявляется на более крутых склонах: при изменении угла наклона склонов от 10 до 40° амплитуда величины Д (Ю - С) возрастает более чем в 3 раза (Табл.2).

Таблица 2

Суточные суммы радиационного баланса на горизонтальной поверхности (г.. п.) и склонах разной экспозиции (ф) и крутизны (а) при различных углах закрытости горизонта в % относительно открытого ровного места'

(широта 54°, июнь)

Склоны Угол закрытости горизонта, град 1

а Ф 0 10 20 30 45 |

10° ю 103 100 94 81 54 |

10° с 95 92 83 70 44 !

Д(Ю-С) 8 8 11 11 10 1

20° ю .104 102 96 84 57 |

20° с 89 85 75 62 38 |

д (Ю - С) ■ 15 17 21 22 19

40° ю 102 100 95 85 59

■ 40° С .. 72 66 56 44 24

• Л (Ю - С) • • 30 34 39 41 35 ;

" Г.П. • • 100 97 89 76 49 |

С увеличением крутизны склонов возрастает не только абсолютная величина азимутальных различий радиационного баланса, но и их пространственная изменчивость.

Микроклиматические различия показателей радиационного режима имеют минимальные значения в летний период. К весне и осени потери радиационного тепла, возникающие под влиянием закрытости горизонта, значительно возрастают, что является . закономерным следствием уменьшения высоты. Солнца. При больших углах закрытости горизонта весной и осенью, когда поверхность не облучается прямой солнечной радиацией, радиационный баланс горизонтальной поверхности становится отрицательным, причем,, его абсолютная величина возрастает с юга на север. На склонах радиационный баланс больше, чем на горизонтальной поверхности и при определенной крутизне склонов (в зависимости от широты места) баланс переходит через ноль. При дальнейшем увеличении крутизны склонов радиационный баланс становится положительным, что связано с ростом потока отраженной радиации на склоны и уменьшением эффективного излучения склонов.

Таким образом, результаты . проведенных исследований позволили установить закономерности и количественные значения пространственно-временной изменчивости радиационного баланса и его составляющих в условиях сложного рельефа с учетом влияния закрытости горизонта. Полученные относительные величины радиации позволяют не только проследить географические особенности в характере влияния рельефа на

радиационный режим, но и имеют большое практическое значение. Они дают возможность, как для отдельных составляющих, так и для радиационного баланса в целом, по величине радиационных характеристик открытой горизонтальной поверхности (то есть по режимным данным актинометрических станций) без труда определить радиационный баланс горизонтальной поверхности и склонов восьми экспозиций крутизной 1040° при закрытости горизонта до 45° за теплое полугодие для территории России.

Для практических целей еще более простым и удобным методом вычисления радиационного баланса в сложном рельефе является использование предложенных в данной работе эмпирических зависимостей между радиационным балансом склонов разной экспозиции и крутизны в условиях защищенного горизонта (Лд-) и поглощенной радиацией открытой горизонтальной поверхности (В). На рис.1 приведена указанная зависимость для северных и южных склонов крутизной 20° при углах закрытости горизонта 0-45°.

Рис.1 Зависимость между поглощённой радиацией (В) открытой горизонтальной поверхности и радиационным балансом (Дд;) северных (а) и южных (б) склонов крутизной 20° при различных углах закрытости горизонта. Цифры у изолиний означают угол закрытости горизонта; В и Крг в Мдж/м2 сутки.

При закрытости горизонта 45° зависимость справедлива только для условий, когда поверхность облучается прямой солнечной радиацией. Коэффициент корреляции между К/<(- и В для углов закрытости горизонта

0-30° равен 0,98-0,99, при закрытости 45° - 0,96-0,97.

Использование полученных уравнений регрессии имеет ряд преимуществ по сравнению с относительными значениями радиации. Во-первых, при помощи уравнений радиационный баланс в условиях закрытого горизонта определяется по значениям поглощенной радиации, а не по значениям радиационного баланса, что удобнее, так как не всегда имеются данные по радиационному балансу для горизонтальной поверхности. Во-вторых, относительные значения радиации зависят от широты места и времени года, а соотношения Нр- и В справедливы для всего теплого полугодия, не имеют пространственной изменчивости и применимы в любом регионе.

Выводы.

1. Влияние закрытости горизонта на длинноволновый баланс деятельной поверхности также велико, как и на приход коротковолновой солнечной радиации; потери эффективного излучения склонов при закрытости горизонта 45° составляют летом в средних широтах 25-35%.

2. Под воздействием закрытости горизонта происходит нивелирование эффекта диффузности длинноволновой радиации, которое усиливается с ростом угла закрытости горизонта и уменьшением склонения Солнца.

3. Установлены количественные закономерности влияния различной степени закрытости горизонта на формирование пространственно-временной изменчивости радиационного баланса в условиях сложного рельефа, позволившие получить систему относительных величин радиационного баланса и его составляющих для упрощенного способа вычисления радиационных характеристик сложноустроенных поверхностей по данным наблюдений актинометрических станций.

4. Выявлены корреляционные зависимости между Кц,- и В, предложены устойчивые во времени и пространстве уравнения регрессии для расчета радиационного баланса склонов разной экспозиции и крутизны с учетом влияния закрытости горизонта по значениям поглощенной радиации на открытой горизонтальной поверхности.

Глава 4. Влияние закрытости горизонта на режим инсоляции стен зданий при разных типах городском структуры

Формирование благоприятной городской среды зависит от сложного сочетания природно-климатических условий зоны строительства и градостроительных решений. Для создания оптимальных условий проживания, соответствующих биологическим и физиологическим особенностям человека, особое значение имеет эффективное использование ресурсов солнечной радиации. Одним из основных условий при разработке градостроительных концепций является обеспечение нормируемой продолжительности облучения прямыми солнечными лучами жилых помещений и территорий жилой застройки, Поэтому для удовлетворения потребностей архитектурно-строительной практики в первую очередь необходимы данные по инсоляционному режиму различно ориентированных вертикальных поверхностей (стен) в условиях городской застройки. Продолжительность облучения стен также необходимо знать для расчетов теплопоступлений от коротковолновой солнечной радиации, падающей на поверхности наружных ограждений зданий.

В настоящее время имеется ряд работ, в которых приводятся результаты теоретических расчетов и эмпирические данные по продолжительности . освещения вертикальных поверхностей открыто стоящих зданий, не затененных другими, строениями или предметами, поэтому указанные исследования не отражают действительного режима инсоляции в городских условиях. Учет возможного затенения стен другими зданиями при различных типах застройки требует выполнения довольно громоздких тригонометрических вычислений, особенно для стен промежуточных ориентаций, поэтому многие авторы указывают на целесообразность определения инсоляции стен этих ориентаций графическим методом. В некоторых публикациях приводятся отдельные примеры расчетов продолжительности солнечного сияния для конкретных типов застройки.

Имеющиеся в литературе сведения по инсоляционному режиму вертикальных поверхностей совершенно , недостаточны ни для удовлетворения запросов строительных организаций, ни для расчетов теплопоступлений от солнечной радиации, необходимых для характеристики теплового режима зданий.. К тому же указанные исследования не позволяют осуществлять сравнительный анализ степени оптимальности различных типов городской структуры для разных климатических зон. В связи с этим возникла необходимость в постановке ряда методических вопросов, решение которых в настоящей диссертации дает возможность корректно учесть изменение радиационного режима в условиях городской застройки в зависимости от градбстроительньгх решений.

Возможная продолжительность облучения стен зданий и придомовых территорий прямыми солнечными лучами зависит как от астрономических факторов - склонения, высоты, азимута Солнца, так и от архитектурно-планировочных решений - ориентации и высоты зданий, направления и ширины улиц, плотности застройки и др. Изучение влияния закрытости горизонта на режим инсоляции стен зданий проводилось нами для двух типов застройки: периметрального и линейного.

При периметральной застройке (внутри кварталов), когда рядом стоящие дома создают большую закрытость круга горизонта, закрытость горизонта была принята величиной постоянной и расчет параметров инсоляции проводился для фиксированных углов закрытости. Исходя из этих условий, для определения времени облучения стен зданий прямыми солнечными лучами, была адаптирована методика, разработанная автором выше для склонов. Моделирование режима инсоляции выполнено для стен 8 ориентации при углах закрытости горизонта 10, 20, 30 и 45° за теплый период года, ограниченный днями весеннего и осеннего равноденствия. Расчеты показывают, что потери времени инсоляции стен за счет закрытости горизонта сильно колеблются в зависимости от их ориентации, широты места и склонения Солнца. Диапазон этой изменчивости варьирует от 0 до 100%. Наибольшие потери продолжительности инсоляции (Дт) отмечаются на северных стенах, наименьшие - на южных. Величина Дг при данных углах закрытости изменяется по кругу горизонта не линейно, поэтому для получения количественных значений изменения инсоляции для стен не только рассмотренных 8 ориентации, но и для стен других азимутов, нельзя пользоваться методом линейной интерполяции. В таких случаях потери времени инсоляции определяются по предложенным в данной работе номограммам, выражающим зависимость Дт от азимута стен при заданных углах закрытости горизонта.

Для стен любой ориентации потери времени инсоляции при одной и той же величине закрытости горизонта возрастают с юга на север и имеют минимальные значения в середине лета.

При линейной двухсторонней застройке улиц, в отличие от рассмотренной выше модели, расчет влияния закрытости горизонта на режим инсоляции стен осложняется вследствие изменения угла закрытости горизонта в зависимости от азимута Солнца. Теоретические исследования режима инсоляции стен в этом случае сложны и трудоемки, т.к. при изменении любого из геометрических или астрономических параметров приходится заново решать систему тригонометрических уравнений. Такие расчеты приводятся в литературе для стен 4 основных ориентацией (при широтном и меридиональном направлении улиц) для 10 пунктов, расположенных в диапазоне широт 40-60°. Для стен промежуточных ориентации при диагональном направлении улиц аналогичных данных нет, хотя большинство зданий в городах ориентированы именно по

промежуточным румбам. К тому же следует _ отметить, что расчет инсоляции стен этих ориентации еще более трудоемкий в связи с более сложным определением часового угла Солнца. Такой сложный метод не может быть использован потребителем при разработке градостроительных концепций и применим только при проведении научных исследований.

В области архитектурно-строительного проектирования одним из основных требований, предъявляемых к методам расчета, является наглядность и простота исполнения технической основы для решения задач по инсоляции, возникающих в процессе разработки концепций. Следуя этому требованию, в данной диссертации разработан простой графический метод определения режима инсоляции стен зданий при линейном типе застройки, который позволяет определять время начала, конца и продолжительность облучения стен для любых параметров линейной застройки ( ш ), широт и времени года. Параметр т = (Н - Ь)/Ъ характеризует угол закрытости горизонта противоположной стеной, высота которой Н, для участка затененной стены, расположенного на высоте Ь, при ширине улицы Ь.

По номограмме, построенной для конкретной широты, можно получить как изменение режима инсоляции стен в зависимости от их ориентации при определенных значениях параметра застройки, так и изменение инсоляции стен отдельной ориентации в зависимости от величины параметра ш. На график такого типа можно нанести данные одновременно для стен всех ориентации, что даст наглядную картину изменения режима инсоляции стен по всему кругу горизонта, то есть при любом направлении улиц.

Разработанный метод позволил выявить и оценить количественно закономерности пространственно-временной изменчивости

продолжительности облучения стен зданий разной ориентации в зависимости от параметров линейной застройки. Выше было отмечено, что наибольший интерес в настоящее время представляет изучение условий инсоляции зданий при диагональном направлении улиц, поэтому основное внимание было уделено оценке продолжительности облучения стен соответствующих ориентации. Ввиду того, что возможная продолжительность облучения стен восточной и западной половины горизонта одинакова (соответственно ЮВ и ЮЗ, СВ и СЗ), то для краткости изложения будем использовать обозначения ориентации стен только с восточной составляющей (ЮВ и СВ).

В диапазоне малых значений параметров застройки т (0,1-0,4) в дни равноденствия с юга на север происходит нарастание различий в продолжительности инсоляции ЮВ стен при увеличении параметра 111 (Табл.3). В пределах значений параметра ш от 0,4 до 0,6 происходит выравнивание различий Дг и затем при ш > 0,6 зависимость меняет знак: с юга на север происходит уменьшение потерь времени инсоляции ЮВ стен

с изменением параметра т. В целом при увеличении т от 0,1 до 1,2 время облучения ЮВ стен сокращается в южных широтах на 4,2 часа, в северных - на 649 часа.

Для стен СВ ориентации наблюдается аналогичный характер пространственного распределения Дг, однако потери времени инсоляции с ростом параметра га менее значительны, чем для ЮВ стен, причем, их величина почти не меняется с широтой и составляет при изменении т от 0,1 до 1,2 на всех широтах примерно 2 часа.

Таблица 3

Сравнительная оценка продолжительности инсоляции (Д г, час) стен ЮВ ориентации при изменении величины параметра застройки (Дт) на разных широтах в день равноденствия

Широта, Град. Параметры застройки, Д т

0.1-0.4 0.4 - 0.6 0.6 - 1.2 0.1 - 1.2

36 1.1 0.8 2.3 4.2

68 3.7 1.6 1.6 6.9

Д(68 - 36) 2.6 0.8 -0.7 2.7

В середине лета в северных районах (58-68°) при параметрах застройки менее 0,6 закрытость горизонта противоположными домами улицы не оказывает влияния на продолжительность облучения ЮВ стен. В интервгше значений ш от 0,6 до 0,7 происходит резкий скачок в изменении времени инсоляции ЮВ стен, вызванный уменьшением г за счет дневного перерыва в облучении, величина которого быстро возрастает при дальнейшем увеличении параметра застройки т.

Стены южной ориентации при определенных значениях параметра т также имеют дневной перерыв в облучении. В зависимости от широты места и времени года параметр ш будет иметь некоторые предельные значения (тп), с увеличением которых в облучении Ю и ЮВ стен будет наблюдаться дневной перерыв. Для определения.шп получены зависимости тп от коэффициентов Кц и тп от широты, которые дают возможность для любого пункта выработать оптимальные условия застройки при широтном й диагональном направлении улиц (Кц - средние часовые коэффициенты для перехода от радиации на горизонтальной поверхности к поступающей на вертикальную).

Согласно санитарным нормам, продолжительность облучения помещений прямыми солнечными лучами должна быть не менее трех часов в день в течение теплого периода года для районов, расположенных южнее 60° ели. В связи с этим для стен разной ориентации были определены критические. значения параметра застройки (тм,), с увеличением которых время инсоляции стен будет меньше нормируемой величины.

Полученная в данной работе зависимость тК|, от'широты места Для дней равноденствия характеризует пространственную изменчивость неблагоприятных условий инсоляции и дает возможнбсть для всей территории России определить параметры линейной застройки, не соответствующие санитарным нормам инсоляции жилых помещений. Значения пц, для стен как ЮВ, так и СВ ориентации уменьшаются с юга на север. При изменении широты от 42 до 60° величина ткр для ЮВ стен уменьшается от 1,2 до 0,75. При значениях ткр < 0,55 стены ЮВ ориентации в день равноденствия, а, значит и в течение всего теплого полугодия, на всех широтах (36-68°) имеют продолжительность инсоляции более 3 часов. Длительность облучения стен СВ ориентации севернее 54° не достигает 3 часов даже при параметре застройки ш =0,1. При ш > 0,4 время инсоляции СВ стен в день равноденствия повсеместно меньше нормируемой величины.

При одном и том же архитектурно-планировочном решении инсоляция помещений будет различной на разных этажах и изменяться в зависимости от географической широты. Так, при ширине улицы 25 м, диагонгшьном ее направлении и пятиэтажной застройке ЮВ стены в день равноденствия в южных районах получают на уровне первого этажа 70% от величины инсоляции незатененных стен аналогичной ориентации, на уровне второго этажа - 75%, на уровне пятого этажа - 93%. К северу влияние закрытости горизонта усиливается и на широте 68° при тех же параметрах застройки продолжительность облучения падает, соответственно, до значений 30, 39 и 86%, хотя время инсоляции ЮВ стен открыто стоящих зданий с юга на север увеличивается.

Продолжительность облучения прямой радиацией стен СВ ориентации при данном типе застройки севернее 52° даже на уровне пятого этажа не достигает трех часов. На уровне четвертого этажа это наблюдается уже с 42° широты. Нижние три этажа СВ стен на всей рассматриваемой территории имеют период инсоляции меньше нормируемой величины.

Проведенные исследования показывают, что значительная пространственная изменчивость режима инсоляции стен зданий, вызванная городской застройкой, исключает механическое перенесение типовых проектов, разработанных для определенной территории, в другие климатические зоны и требует дифференцированного подхода к решению комплекса градостроительных принципов и природных факторов.

Одним из условий повышения качества строительства , и комфортности жилых помещений является учет влияния климатической среды в ее комплексном воздействии на тепловой и инфляционный режим зданий. Поэтому для выработки практических рекомендаций по оптимальной планировке городов, полученные в диссертации данные по пространственно-временной изменчивости инсоляции разно

ориентированных стен в зависимости от типа и параметров застройки необходимо использовать в комплексе с другими климатическими характеристиками конкретных географических районов, чтобы определить : лучшую комбинацию инсоляционного режима с вентиляцией и защитой от ветра и т.д.

Выводы.

1. Разработан удобный для практического использования графический метод, позволяющий определять режим инсоляции стен зданий при любых параметрах линейной застройки, а также время инсоляции склонов и дна вытянутых горных долин при различных морфометрических показателях рельефа.

2. Получены зависимости предельных и критических параметров линейной застройки от широты места и склонения Солнца, характеризующие неблагоприятные условия инсоляции зданий на территории России.

3. Установлены закономерности и получены количественные значения пространственно-временной изменчивости продолжительности инсоляции стен зданий при разных типах городской структуры, которые могут

, служить научно-справочной основой при разработке климатически , обеспеченных оптимальных градостроительных решений.

Глава 5. Мезо-, микроклиматическая изменчивость и районирование ресурсов солнечной радиации

Пространственная изменчивость климатических ресурсов отдельных регионов характеризуется вариабельностью климатических показателей под влиянием мезо- и микроклиматических особенностей территории. Учет радиационных факторов, соответствующих мезо- и микроклиматическому уровню исследований, позволяет дать детальную оценку энергетических ресурсов определенных территорий, что имеет первостепенное значение для различных отраслей экономики, в особенности, для сельского хозяйства. Солнечная радиация оказывает непосредственное воздействие на режим тепла и влаги земельных угодий и является одним из главных климатических элементов, обуславливающих основные процессы жизнедеятельности растений. С помощью мезо- и микроклиматических исследований можно выявить оптимальные по приходу солнечной радиации районы и местоположения для наиболее эффективного использования этих территорий в сельском хозяйстве с целью, повышения урожайности сельскохозяйственных культур без дополнительных затрат. Именно в таком направлении выполнялись

.настоящие . разработки по оценке, мезо- и микроклиматической . измечивости ресурсов солнечной радиации в различных районах стран 1,1.

В данной главе установлены географические закономерности распределения мезо- и микроклиматической изменчивости ресурсов фотосинтетической активной радиации (ФАР) и радиационного баланса (И) и приведены количественные значения этой изменчивости для ряда административных областей, расположенных в разных климатических зонах. Предложена методика составления мезомасштабных карт теплоэнергетических ресурсов климата, которая реализована на примере районирования контрастных по климатическим условиям областей (Ленинградской и Оренбургской) по суммам ФАР за. безморозный период. Показана значимость влияния закрытости горизонта на формирование микроклиматических различий ресурсов ФАР.

Для большинства сельскохозяйственных культур периодом активной вегетации является период со средней суточной температурой воздуха выше 10° . От накопления сумм суммарной ФАР за этот период зависит рост и развитие выращиваемых культур, степень их вызревания и урожайность. Результаты проведенных нами исследований показывают, что суммы ФАР за вегетационный период, осредненные по агроклиматическим районам, изменяются от 1020МДж/м в Псковской области до 1400МДж/м2 в Целиноградской области, преимущественно увеличиваясь с уменьшением широты. Различия фоновых значений ФАР между агроклиматическими районами составляют в Псковской области 50МДж/м , в Смоленской - 60, в Оренбургской - 70 и в Целиноградской области - 170МДж/м2. В каждом агроклиматическом районе в зависимости от его .протяженности по широте и условий подстилающей поверхности величина ФАР также меняется по территории. Диапазон этой изменчивости составляет от .'20 до 130МДж/мг. В целом в пределах отдельных областей вариации сумм ФАР достигают 110-240МДж/м~.

Однако, суммы ФАР за период активной вегетации растений недостаточно детально отражают климатические различия разных земельных угодий в пределах области. В зависимости от континентальное™ климата и местоположения сельскохозяйственного поля в условиях неоднородной деятельной поверхности продолжительность периода активной вегетации' может существенно корректироваться заморозками, что влечет за собой изменение сумм ФАР, которые могут быть продуктивно использованы растениями. Таким образом, суммы ФАР, определённые за безморозный период, гораздо лучше характеризуют запасы теплоэнергетических ресурсов для сельскохозяйственных культур. Трансформация климатически обеспеченного уровня этих ресурсов под влиянием мезомасштабных неоднородностей деятельной поверхности оценивается с помощью

1 мезоклиматического районирования. >'

Методика мезоклиматического районирования ресурсов солнечной радиации заключается в совмещении фонового картирования радиационных характеристик и площадного картирования термических показателей, имеющих четкую зависимость от особенностей подстилающей поверхности. Использование комплекса климатических показателей - фотосинтетически активной радиации и длительности безморозного периода - позволило провести мезоклиматическое районирование и существенно детализировать ресурсы ФАР в пределах областей (Рис. 2).

Резкая континентальность климата Оренбургской области в сочетании со сложным, разнообразным строением подстилающей поверхности обуславливают ярко выраженную пространственную неоднородность теплоэнергетических ресурсов. Выделено пять мезоклиматических районов, различающихся между собой на 70-80МДж/м2 . В целом по территории области суммы ФАР за безморозный период изменяются от 980 до 1350МДж/м 2.

9»( ЮН 1140 1*19 1210 ит£0*

Рис.2 Мезоклиматическое районирование Оренбургской области по суммам ФАР (МДж/м2) за безморозный период

Аналогичные проработки, выполненные для ряда областей, показали, что значительная мезо климатическая изменчивость радиационно-тепловых ресурсов имеет место не только в условиях сложного рельефа и резко континентального климата (как, например, в Оренбургской области), но даже на территории Ленинградской области со слабовсхолмленным рельефом и умеренным климатом. Здесь выделено шесть

мезоклнматических районов, в которых суммы ФАР за безморозный период варьируют от 700 до 1 ЮОМДж/м2 (Табл.4).

Исследования по оценке мезоклиматической изменчивости ресурсов ФАР в разных климатических зонах выявили четкую зависимость между суммами ФАР за безморозный период и длительностью соответствующего периода. Связь линейная, но не однозначная: с увеличением длительности безморозного периода возрастают зональные различия сумм ФАР.

Таблица 4

Мезо- и микроклиматическая изменчивость ресурсов ФАР (МДж/м") за безморозный период на территории Ленинградской области

Ресурсы ФА1» Мезоклиматнческнй район (по ФАР)

1 2 3 4 5 6

Мезо-

клнмати 700-750 750-800 800-850 850-900 900-1000 1000-1100

чеекме

Микроклимат» 580-835 620-890 660-950 700-1005 745-1115 825-1225

чеекпе

Л 255 270 200 305 370 400

Функционирование микроклиматической системы происходит на фоне определенных мезоклиматов, поэтому мезоклиматическая информация, отражающая особенности отдельных мезорайонов, принимается за норму для данного района и используется в качестве исходных данных при расчетах микроклиматической изменчивости соответствующих показателей. В работе для всех выделенных мезоклиматических районов Ленинградской и Оренбургской областей представлена система таблиц микроклиматической изменчивости сумм суммарной ФАР за безморозный период под влиянием ведущих форм рельефа с учетом экспозиции и крутизны склонов.

На территории Ленинградской области в первом, наиболее холодном районе, суммы ФАР изменяются от значений 580МДж/м2 в нижних частях северных склонов до 835МДж/м2 в верхних частях южных склонов, при фоновом значении 725МДж/м2. При переходе из района 1 в район 2 разность фоновых значений сумм ФАР составляет 50МДж/м2 , а микроклиматические вариации в районе 1 достигают 255МДж/м2 , т.е. различия сумм ФАР за счет местоположения внутри района более чем в 5 раз превышают изменчивость этого показателя от района к району.' При переходе из района 1 к району 6 происходит закономерное увеличение микроклиматической изменчивости сумм ФАР в пределах одного мезоклиматического района от 255 до 400МДж/м2. В Оренбургской

области, обладающей более высоким уровнем фоновых значений радиации, микроклиматические различия по абсолютной величине примерно в' 1,5 раза превышают аналогичные изменения для Ленинградской области.

Мезо- и микроклиматические различия сумм радиационного баланса (Я) на территории рассматриваемых'областей также весьма значительны. Мезоклиматические значения И за безморозный Период в пределах данных областей изменяются в 1,3-1,4 раза. Диапазон микроклиматической изменчивости Я, включающей склоны только небольшой крутизны (до 10°), увеличивается в Ленинградской области от 220МДж/м~ в мезоклиматическом районе 1 до 320МДж/м2 в районе 6. В Оренбургской области благодаря зональному росту энергетического потенциала величина микроклиматической изменчивости в аналогичных местоположениях достигает значений 390 и 500 МДж/м 2, соответственно, в самом холодном и теплом мезорайонах.

Выполненные разработки позволяют провести сравнительную оценку энергетических ресурсов в разных мезорайонах с учетом микроклиматических вариаций и выявить различную степень ценности участков с целью рационального их использования в сельском хозяйстве. Например, в Ленинградской области оптимальные местоположения в районе 1 (вершины, верхние части южных склонов) характеризуются примерно одинаковыми радиационными условиями с замкнутыми понижениями и нижними частями северных склонов в районе 5. А в замкнутых понижениях и нижних частях северных склонов самого теплого района (6) условия хуже, чем на равнине менее теплого пятого района.

В условиях сложного рельефа для детальной оценки радиационных ресурсов конкретных территорий необходимо учитывать не только такие факторы как экспозиция и угол наклона склона, но и затенённость склонов и дна долин окружающими горами: К таким регионам с сильно пересеченным рельефом относится Восточная Сибирь. В условиях недостатка тепла и сложной орографии развитие сельскохозяйственного производства на данной1 территорий носит очаговый характер и здесь необходимо учитывать все имеющиеся потенциальные ресурсы энергии. Влияние закрытости горизонта' на" формирование микроклиматических различий ресурсов ФАР за безморозный период рассмотрено на примере долины Удокан, расположенной в верхней части Чарской котловины на северо-востоке Читинской области. Долина Удокан вытянута в направлении север - юг. Восточные и западные склоны, спускающиеся ко дну долины, имеют максимальную крутизну 15 и 30° соответственно. Углы закрытости горизонта для центра долины составляют с востока 30°, с запада - 12°. Величина закрытости горизонта естественно будет меняться в разных частях склонов, уменьшаясь от подножий к вершинам.

Комплексный учет экспозиции и крутизны склонов, углов закрытости горизонта и длительности безморозного периода позволяет дать количественную оценку действительных ресурсов ФАР исследуемой местности. Динамика изменчивости сумм ФАР за безморозный период в зависимости от местоположения конкретных участков долины Удокан характеризуется резким увеличением сумм ФАР от подножий склонов к вершинам! чему способствует суммарное влияние длительности безморозного периода и степени закрытости горизонта. Наиболее обеспеченным энергетическими ресурсами по сравнению с дном долины (Табл. 5) является восточный склон, на котором приход ФАР даже в нижней его части несколько больше, чем на дне долины, а в верхней части соответствующий энергетический потенциал возрастает более чем в 1,5 раза. Величина ДФАР в табл. 5 показывает, насколько ресурсы ФАР в конкретных местоположениях были бы выше, если бы эти участки не затенялись окружающими горами. Уменьшение сумм ФАР только за счет влияния закрытости горизонта составляет от 4,2% в верхней части восточного склона до 14,4 % в нижней части западного склона.

Таблица 5

Соотношение ресурсов ФАР между склонами и дном долины Удокан (К) и их уменьшение ( ДФАР,%) под влиянием закрытости горизонта

Часть Склона Западный склон Восточный склон Дно долины

К А ФАР К ДФАР К ДФАР

Верхняя 1,37 6,8 1,55 4,2

Средняя 1,12 13,2 1,24 6,2 1,0 11,6,

Нижняя 0,92 14,4 1,01 ■ 8,2

Приведенные результаты расчета ресурсов ФАР долины Удокан показывают, что поступление радиационного тепла к деятельной поверхности в условиях сложного рельефа очень сильно меняется на близких расстояниях. Эти изменения определяются не только различиями в экспозиции и крутизне склонов, но и в значительной степени условиями закрытости горизонта. Из чего следует, что правильная оценка климатических и в первую очередь агроклиматических ресурсов сложноустроенной территории невозможна без количественного учета зависимости прихода солнечной радиации от всех орографических факторов, в том числе и от закрытости горизонта.

Выводы.

1. Разработана методика оценки мезо- и микроклиматической изменчивости ресурсов солнечной радиации, выявлены географические

закономерности ее распределения и определены количественные шачения этой изменчивости в разных климатических зонах России в масштабе административных областей, агроклиматических районов и отдельных хозяйств:

- мезоклиматические изменения сумм ФАР за период активной вегетации на исследованной территории достигают в масштабе области 110-240МДж/м2, в масштабе агроклиматического района - 20-130МДж/м2;

- микроклиматические колебания сумм ФАР за вегетационный период на пологих склонах достигают 190-340МДж/м2.

2. Предложены принципы детального районирования радиационных показателей и выполнено мезоклиматическое районирование ресурсов ФАР за безморозный период территорий Ленинградской и Оренбургской областей, различающихся по степени .неоднородности подстилающей поверхности и климатическим условиям; мезоклиматическая изменчивость ресурсов ФАР между выделенными районами составляет 50-100МДж/м2. В целом по территории данных областей суммы ФАР и радиационного баланса за безморозный период изменяются соответственно на 370-400 и 310-340МДж/м2.

3. Исследования по оценке мезоклиматической изменчивое! и теплоэнергетических ресурсов в разных климатических зонах выявили наличие линейной зависимости между суммами ФАР за безморозный период и длительностью соответствующего периода, с увеличением которого зональные различия сумм ФАР возрастают.

4. Установлено, что в пределах отдельных мезорайонов микроклиматические различия ресурсов ФАР и радиационного баланса за безморозный период под влиянием местоположения более чем в 5 раз превышают изменчивость этих показателей от района к району; абсолютные значения микроклиматических различий зависят от уровня фоновой величины радиации и возрастают с повышением зонального энергетического потенциала.

5. Количественная оценка влияния закрытости горизонта на микроклиматическую изменчивость ресурсов ФАР показала существенное уменьшение обеспеченности различных местоположений радиационным теплом даже при небольшой величине закрытости горизонта и необходимость учета всех орографических факторов при оценке агроклиматических ресурсов сложноустроенной территории, особенно в неблагоприятных по теплообеспеченности районах.

Глава 6. Влияние микроклиматообразующих и циркуляционных факторов на тепловые ресурсы почв

Основными микроклиматообразующими факторами, определяющими микроклиматические различия в условиях неоднородной деятельной

поверхности, являются орографические и эдафичеекие.' Разнообразие почв по механическому (гранулометрическому) составу и типу обуславливает большую пространственную изменчивость тепло-влагообеспеченности земельных угодий, которая даже в пределах одного хозяйства может в несколько раз превышать широтный градиент. Поэтому, для эффективного использования агроклиматического потенциала и в конечном счете для повышения урожайности необходима комплексная оценка микроклиматической изменчивости теплоэнергетических и почвенно-климатических ресурсов территории.

В настоящее время разработана методика микроклиматической оценки термического режима почвы и на основании анализа средних многолетних величин выявлено постоянство соотношений показателей теплообеспеченности почвы в зависимости от ее механического состава и типа.

Под воздействием различных синоптических процессов термический режим почвы подвергается существенным колебаниям. Количественное проявление изменений теплообеспеченности почв разного механического состава под влиянием погодных условий неоднозначно, что приводит при определенных синоптических ситуациях к усилению или нивелированию микроклиматических различий. Установление количественных закономерностей микроклиматической изменчивости термических характеристик пахотного слоя почвы в зависимости от циркуляционных факторов представляет собой одну из нерешенных задач микроклиматологии. Практическая потребность в проведении таких исследований очевидна, поскольку неустойчивость погодных условий по годам обуславливает значительные колебания урожайности всех сельскохозяйственных культур. И в этой связи своевременный й правильный учет микроклиматической неоднородности тепловых ресурсов почвы при разных типах погоды играет важную роль в сокращении потерь урожая при корректировке агротехнических мероприятий для конкретных сельскохозяйственных полей.

Торфяные почвы по теплообеспеченности резко отличаются от минеральных и без проведения мелиоративных мероприятий торфяные почвы, как правило, непригодны для сельскохозяйственного освоения. Мелиорация вызывает значительные изменения водно-физических свойств почвы, в результате которых меняется их гидро-термический режим, поэтому получение новых данных по температуре различно мелиорированных торфяных почв имеет большое значение, ввиду почти полного отсутствия таких данных в климатических и агроклиматических справочниках. м

В данной главе рассмотрена микроклиматическая изменчивость теплообеспеченности пахотного слоя почв разного механического состава и типа при различных синоптических процессах. На основе

экспериментальных исследований, проведенных в различных областях Нечерноземья, установлены определённые закономерности и получены количественные значения изменчивости микроклиматических показателей термического режима почвы и воздуха под воздействием осушения, выработки и минерализации торфяно-болотных почв; выполнены некоторые оценки комплексного влияния пестроты почвенного покрова, орографических факторов и погодных условий на величину микроклиматических различий температуры и влажности почвы.

Как элемент почвенного климата, температура почвы является интегральным показателем ее теплового состояния и зависит от суммарного воздействия климата атмосферы и свойств непосредственно почвы. По средним многолетним значениям почва легкого механического состава в весенне-летний период теплее, чем тяжёлого, и минеральная почва теплее торфяной. При теплой сухой погоде эти различия увеличиваются, максимальные разности наблюдаются в июне - июле и за рассмотренный ряд лет (20 лет) составляют между песчаной и глинистой почвами 8,1°, между песчаной и торфяной почвами - 10,8°. Так как сравниваемые станции находятся на одинаковых широтах и под влиянием одних и тех же синоптических процессов, то погодичные разности температуры между указанными почвами определяются их физическими свойствами и имеют только положительные значения. Если территории станций попадают в разные условия атмосферного увлажнения, то указанные соотношения претерпевают существенные колебания, а в некоторых случаях (например, при сухой погоде на тяжелых почвах и при влажной на легких) микроклиматические различия меняют знак.

Между станциями, расположенными на разных широтах (так при разности широт 3,2° между станциями с супесчаной и суглинистой почвами), ранней весной (IV) и осенью (IX, X) зональная изменчивость температуры почвы превышает микроклиматическую и супесчаные почвы холоднее тяжелосуглинистых, расположенных южнее. В летний период (У-УШ) в зависимости от погодных условий зональные различия могут усиливаться и в этом случае отрицательные разности температуры супесь - суглинок достигают значительных величин (-4° + -6°). В отдельные годы при определенных синоптических процессах может складываться противоположная ситуация, когда микроклиматическая изменчивость, вызванная термической неоднородностью пестрых по механическому составу почв, перекрывает широтные различия, что приводит к появлению положительных разностей температуры почвы между данными станциями.

Влияние циркуляционных факторов на. микроклиматическую изменчивость теплообеспеченности почвы отчетливо проявилось во всех ее показателях; датах перехода температуры почвы через определённые пределы, продолжительности соответствующих периодов и суммах температур за эти периоды.

Торфяные помпы по теплообеспеченноети значительно уступают минеральным, поэтому для решения проблемы улучшения теплового состояния торфяных почв, используемых под сельскохозяйственные угодья, необходима количественная оценка влияния различных мелиоративных воздействий и приемов землепользования на термический режим почвы

В данной работе установлено, что под воздействием выработки и минерализации осушенных торфяных почв происходит уменьшение их заморозкоопасности. На выработанном минерализованном торфянике минимальные температуры выше, чем на невыработанном, причем, по мере прогревания почвы различия между ними увеличиваются от 0,6° в мае до 2,1° в июле. По сравнению с минеральной (среднесуглинистой) почвой на суходоле минимальные температуры на поверхности невыработанного торфяника ниже в среднем за период май - июль на 4,8° , а на поверхности выработанной минерализованной торфяной почвы эти различия уменьшаются до 3,3°. На основании полученных зависимостей рассчитаны уравнения связи для определения минимальной температуры на поверхности мелиорированных торфяных почв рассмотренного типа по известным данным о температуре минеральной почвы на суходоле, что дает возможность оценить заморозкоопасность отдельных сельскохозяйственных полей поданным метеостанции.

Наблюдения на осушенных торфяниках разной мощности показали наличие линейной зависимости между средней суточной температурой осушенной торфяной почвы на разных глубинах и мощностью залегания торфа. При любой толщине торфяного слоя происходит естественное закономерное уменьшение температуры почвы с глубиной, однако скорость изменения температуры растет с увеличением толщины торфяного горизонта. По данным наблюдений при изменении торфяного слоя на 70 см, градиент температуры в слое почвы 5 - 20 см увеличивается в 3,5 раза.

Было также установлено, что температура осушенной торфяной почвы одного и того же состава может существенно различаться в зависимости от микрорельефа даже на рядом расположенных участках в пределах одного сельскохозяйственного поля. Максимальные разности температуры в пахотном слое почвы превышали 4°. Эти наноклиматические различия соизмеримы с различиями, возникающими между почвами разного механического состава и перекрывают влияние широтного градиента.

Количественная оценка некоторых закономерностей комплексного влияния механического состава почвы и местоположения участка в рельефе на микроклиматическую изменчивость температуры и влажности почвы при разных условиях погоды выполнена по материалам микроклиматического эксперимента, поставленного с учетом почвенно-

Т/.

орографических особенностей отдельных сельскохозяйственных полом ч агрономического фона. Анализ средних максимальных величин температуры почвы в слое 5-10см, полученных за период ясной, сухой погоды, выявил различия температур более чем в 5° между участками на отдельных полях при едином агрономическом фоне и более чем в 10° в целом по всем обследованным полям в пределах хозяйства. Значительная разность температуры почвы (4,3°) между ровными участками с песчаной и осушенной торфяной почвой отразила микроклиматическую изменчивость под влиянием типа, механического состава почвы и мелиорации. При одинаковом механическом составе (супесь) температура почвы на южном склоне на глубине 10 см на 3,4° выше, чем на ровном участке. При комплексном воздействии механического состава и рельефа (южный склон, супесь - ровное место, суглинок) разность температур достигала 5,4°. Микроклиматическая изменчивость термического режима почвы на данных земельных угодьях довольно отчетливо проявилась и на фоне пасмурной погоды. Для приведенного' примера почвенно-орографических различий, средняя разность температуры почвы за период пасмурной погоды составила 2,2°. Наибольшая величина разностей температуры почвы наблюдалась в это время между песчаной и осушенной торфяной почвой, которая составила 2,9°.

Результаты инструментальных наблюдений за влажностью почвы показали закономерное влияние влажности почвы на ее температуру, а именно, более высокие температуры соответствовали более сухим почвам. Из всех объектов наблюдений наибольшей сухостью отличались песчаная почва на ровном повышенном участке и супесчаная почва на южном склоне. Влажность почвы на этих участках по сравнению с суглинистой почвой на ровном месте различалась в 2 - 3 раза и более. Следует также отметить быстрый расход влагозапасов на южном склонс, обусловленный влиянием повышенного поступления тепла от солнечной радиации.

Рассмотренные особенности гидротермического режима почвы свидетельствуют о большой изменчивости климатических условий разных сельскохозяйственных полей в пределах отдельного хозяйства. Полученные относительные различия микроклимата почвы для территории Северо-Запада России соответственно определенным условиям гюгоды отличаются достаточной устойчивостью в отдельные годы и позволяют конкретизировать режимную гидрометеорологическую информацию для конкретных земельных угодий, что является основой при практическом использовании микроклиматических данных.

Выводы.

1. Установлены основные закономерности воздействия различных синоптических процессов на микроклиматическую изменчивость

термического режима почвы и выделены'типь'|' погодных условий, 'Из которых одни способствуют усилению контрастов термического р'екиМа разных по механическому составу почв^ Другие - приводят к их нивелированию. По сравнению со средними многолетними величинами в отдельные годы под влиянием погодных условйй в северных районах ЕЧР отклонение дат перехода температуры почвы через 10 и 15° достигает 4-7 недель, продолжительность периодов с температурой почвы выше 10 и 15° изменяется на 1,5-2 месяца, отклонение сумм температур за эти периоды составляет 600-1200°.

2. Проведенные экспериментальные исследования по выявлению влияния почвенно-орографических факторов на гидротермический режим почвы показали, что микроклиматическая изменчивость средних максимальных температур пахотного слоя почвы в зависимости от ее типа, механического состава и местоположения в рельефе достигает в пределах одного хозяйства 10°, влажность почвы при этом изменяется в 2-3 раза.

3. На основании специально поставленного натурного эксперимента получены количественные оценки изменения термического режима осушенных торфяных почв под влиянием их выработки и минерализации:

- установлены зависимости вертикального профиля температуры осушенной торфяной почвы от мощности залегания торфа; градиент температуры почвы возрастает при увеличении толщины торфяного слоя;

- получены соотношения между минимальными температурами поверхности мелиорированных торфяных почв рассмотренного типа и температурой минеральной почвы на суходоле;

- выявлены значительные пространственные аномалии температуры пахотного слоя мелиорированной торфяной почвы в зависимости от микрорельефа; эти различия превышают широтный градиент в 5-6 раз.

Глава 7. Мезо- и микроклиматические ресурсы как экологический фактор устойчивого развития сельскохозяйственного

производства

Принятие стратегических и оперативных хозяйственных решений в области земледелия до настоящего времени базируется, главным образом, на использовании стандартной агрометеорологической информации. Однако, пространственная изменчивость агроклиматических ресурсов отдельных регионов, как было показано выше, определяется вариабельностью агроклиматических показателей под влиянием мезо- и микроклиматических особенностей территории, что приводит к значительным колебаниям урожайности всех сельскохозяйственных культур в пределах единого агроклиматического района. В этой связи встают проблемы рационального использования многообразия мезо- и

як

•'микроклиматов как основного природного источника повышения уровня и стабильности урожаев.

Данная глава посвящена исследованию влияния мезо- и микроклиматической изменчивости энергетических и гидротермических факторов на продуктивность агроэкосистем. Разработана методика расчёта потенциальной (ПУ) и действительно возможной урожайности (ДВУ) сельскохозяйственных культур в условиях неоднородной деятельной поверхности. Приведена количественная оценка пространственной изменчивости продуктивности агроценозов и степени оптимальности различных мезорайонов и местоположений в формировании урожая конкретных культур; выполнено мезомасштабное районирование ПУ и ДВУ картофеля на территории Ленинградской области. Показана роль и пути использования мезо- и микроклиматической информации при выработке стратегии рационального сельскохозяйственного землепользования.

Математические модели продукционного процесса, разработанные рядом авторов, позволяют оценить потенциальную урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от зонального прихода ФАР. Учитывая мезо- и микроклиматическую изменчивость ФАР, можно определить ПУ для конкретной территории, вплоть до отдельных сельскохозяйственных полей. Наши расчеты показывают, что под воздействием мезоклиматического распределения ФАР возможная потенциальная урожайность яровой пшеницы (зерна) может изменяться в Псковской области от 64 до 71 ц/га, в Смоленской - от 70 до 77ц/га, в Оренбургской - от 82 до 90ц/га, в Целиноградской области - от 77 до 95ц/га; мезоклиматические изменения ПУ картофеля (клубней) на территории Ленинградской области составляют от 300 до 440ц/га. Под влиянием микроклиматической трансформации ресурсов ФАР вариации потенциальной урожайности сельскохозяйственных культур даже в пределах отдельного хозяйства могут достигать 15-20%.

В условиях сложного рельефа уменьшение прихода солнечной радиации к различным земельным угодьям под влиянием защищенности горизонта также вызывает изменение потенциальной урожайности сельскохозяйственных культур. Расчет ПУ, выполненный по приведенным выше оценкам ресурсов ФАР долины Удокан, показывает, что уменьшение потенциального урожая картофеля под влиянием орографического затенения составляет на дне долины 20ц/га. Компенсировать потери урожая, возникающие за счет недобора радиационного тепла в результате закрытости горизонта, можно выбором оптимальных местоположений. Так, при закрытости горизонта 10° на южных, склонах крутизной 10° возможно даже увеличение урожая картофеля на 10-15ц/га по сравнению с открытым ровным местом.

Главной предпосылкой для получения действительно возможного урожая (ДВУ), близкого к потенциальному, является оптимальность водного режима в посевах. Комплексный учет мезо- и микроклиматической изменчивости теплоэнергетических ресурсов и условий увлажнения дает возможность получить количественные значения ДВУ в разных мезорайонах и местоположениях. Мезомасштабное районирование областей по действительно возможной урожайности позволяет дифференцировать территорию по степени ее благоприятности для выращивания конкретных сельскохозяйственных культур и выделять зоны экологического оптимума и риска для их возделывания. В данной диссертации выполнено районирование Ленинградской области по ДВУ картофеля (Рис.3).

Рис. 3 Районирование Ленинградской области по ДВУ картофеля (ц/га) в зависимости от особенностей мезоклимата 1 - 360-340; 2 - 330-320; 3 - 310-300; 4 - 250-240; 5 - 240 и менее.

В зависимости от мезоклиматической изменчивости ресурсов ФАР, показателя увлажнения (Е/Ео), длительности ' вегетационного и безморозного периодов ДВУ в пределах области изменяется в 1,5 раза. Наибольшая величина урожая отмечается в районе 1. Это самый благоприятный по условиям тепло-влагообеспеченности район, который может быть оценен как зона экологического оптимума. Наиболее неблагоприятные для выращивания картофеля - районы 4 иг 5. В этих районах производственный риск (относительно максимального урожая) превышает 30% и для получения высоких урожаев необходимо проводить мероприятия, направленные на улучшение теплового и водного режимов вегетационного периода. Данную территорию можно отнести к зоне экологического риска.

В каждом мезорайоне, как в зоне экологического оптимума, так и в зоне экологического риска, могут встречаться оптимальные и неблагоприятные по микроклимату местоположения - агроэкологические ниши. В разных мезоклиматических районах, в зависимости от их тепловых ресурсов и условий увлажнения, ниши агроэкологического оптимума и риска будут различны. Для оценки изменений ДВУ под влиянием микроклиматических особенностей территории использовался следующий комплекс показателей: фотосинтетически активная радиация, радиационный баланс, запасы продуктивной влаги, количество осадков, длительность безморозного и вегетационного периодов. Моделирование микроклиматической изменчивости этих параметров дает пеструю картину распределения урожайности в разных формах рельефа. Расчеты показывают, что в районах, характеризующихся высоким теплоэнергетическим потенциалом и дефицитом влаги, величина ДВУ как на северных, так и на южных склонах возрастает от вершин к подножию склонов в соответствии с распределением коэффициента увлажнения почвы. В связи с этим недобор урожая за счет дефицита влаги будет наименьшим у подножий склонов, увеличиваясь к вершинам. В результате более высокого энергетического потенциала и меньшего увлажнения южных склонов, недобор урожая на южных склонах по сравнению с максимально возможным (ПУ) гораздо больше, чем на северных склонах, т.е. на южных склонах создаются дополнительные резервы для повышения урожайности. Величина ДВУ пшеницы в Псковской области может колебаться в зависимости от местоположения сельскохозяйственных полей от 38 до 54ц/га. Недобор урожая из-за дефицита влаги по сравнению с ПУ изменяется в этом случае от 13 до ЗЗц/га. В Ленинградской области (район 3 на рис.3) ДВУ картофеля варьирует от 261 до 354ц/га, соответственно, недобор урожая колеблется от 79 до 207ц/га. Таким образом, в рассмотренных районах оптимальными местоположениями являются подножия склонов, самыми неблагоприятными - верхние части южных склонов.

В районах, обладающих низким уровнем ФАР, относительно коротким безморозным периодом и повышенным увлажнением (районы 4 и • 5 на рис.3), наоборот, подножия склонов будут нишей агроэкологического риска, а нишей оптимума - верхние части склонов. Выбором оптимальных местоположений можно минимизировать неблагоприятные микроклиматические условия. Так, в зоне экологического риска (район 5) в оптимальных агроэкологических нишах можно получить урожай, такой же, как в неблагоприятных местоположениях самого урожайного района 1 и на 20% больше, чем в районе 3.

Действительно возможная урожайность, интегрируя в себе в единицах урожайности комплексное влияние климатических факторов на

агроэкосистему, является наилучшей характеристикой агроклиматических ресурсов. Изменение ДВУ в зависимости от местоположения дает возможность количественно оценить агроклиматические условия произрастания сельскохозяйственных культур с учетом микроклимата. Такая оценка показывает, что под влиянием микроклиматических особенностей территории вариации агроклиматических условий формирования урожая пшеницы и картофеля на Северо-западе России достигают 35-40%, причем, в одних и тех же местоположениях агроэкологические ниши различных культур - различны. Например, агроклиматические условия на северных склонах являются для пшеницы менее благоприятными, чем для картофеля (в среднем на 3%). На южных склонах, наоборот, условия для формирования урожая пшеницы на 2,02,5% лучше, чем для картофеля. Подножия как северных, так и южных склонов более благоприятны для выращивания картофеля. Оценка микроклиматической изменчивости агроклиматических условий формирования урожая наглядно показывает степень ценности конкретных земельных угодий для произрастания различных культур.

Выполненные научные исследования дают возможность разработать оптимальные схемы размещения полевых культур в пределах агроклиматических зон с учетом внутризональных мезо- и микроклиматических вариаций агроресурсов и обеспечить повышение урожайности без дополнительных затрат. Однако, уровень и стабильность урожаев зависят не только от оптимизации структуры севооборотов, но и в значительной степени от своевременной реализации комплекса агротехнических мероприятий. В работе обосновано, что планирование и практическая реализация агротехнических мероприятий достигнут наибольшей эффективности только в том случае, если они будут проводиться с учетом мезо- и микроклиматических особенностей территории и изменением этих особенностей под влиянием погодных условий отдельных лет. Несоблюдение оптимальных сроков проведения технологических операций, рассчитанных для каждого поля с учетом микроклимата и погодных условий, приводит к значительным потерям урожая. На фактических данных показано, что ущерб от неучета микроклиматической информации, оцениваемый отношением потерь урожая к реально возможному, составил 70%.

Таким образом, решение проблемы роста урожайности, обеспечение ее устойчивости и ослабление зависимости от неблагоприятных погодно-климатических условий требует знания и максимального учета мезо- и микроклиматических ресурсов территории и их изменчивости под влиянием антропогенных и циркуляционных факторов.

Выводы.

1. Разработана методика учета мезо- и микроклиматических особенностей территории при оценке продуктивности агроэкосистем;

предложена модель районирования потенцнальной и действительно возможной урожайности сельскохозяйственных культур; показано, что изменение ПУ и ДВУ за счет мезоклиматической трансформации агроресурсов в пределах отдельных административных облаете¡1 может достигать 50%.

2. Методом комплексного учета микроклиматической изменчивости теплоэнергетических ресурсов и условий увлажнения получена динамика пространственного распределения величины действительно возможной урожайности сельскохозяйственных культур; в зависимости от местоположения сельскохозяйственного поля изменение ДВУ на Северо-Западе России составляет для пшеницы 10-15, для картофеля - более 110 ц/га.

3. Приведена количественная оценка влияния микроклиматических особенностей территории на агроклиматические условия произрастания сельскохозяйственных культур; определено, что в пределах одного хозяйства, вариации агроклиматических условий формирования урожая пшеницы и картофеля на рассматриваемой территории достигают 35-40%.

Заключение н основные выводы

Результаты выполненных исследований позволяют дать детальную количественную оценку действительных энергетических ресурсов, как естественных сложноустроенных поверхностей, так и урбанизированных территорий в любом географическом районе России.

Основные итоги работы заключаются в следующем:

1. Разработана методика расчета и выявлены закономерности пространственно-временной изменчивости прямой, рассеянной, суммарной радиации, эффективного излучения и радиационного баланса на горизонтальной поверхности и склонах разной экспозиции и крутизны в зависимости от степени закрытости горизонта. В результате получены: наиболее полная в микроклиматологии система относительных величин радиационного баланса и его составляющих, корреляционные зависимости и уравнения регрессии, позволяющие корректно определять действительные энергетические ресурсы различных по степени неоднородности естественных и урбанизированных территорий с учетом влияния закрытости горизонта по данным режимной актинометрической информации.

2. Разработан метод расчета и установлены географические закономерности изменения режима инсоляции вертикальных поверхностей с учетом влияния закрытости горизонта при разных типах городской структуры; определены предельные и критические значения параметров линейной застройки, характеризующие неблагоприятные условия

■п

инсоляции зданий на территории России. Полученные результаты дают возможность на количественной основе осуществлять сравнительную оценку 1 инсоляционных ресурсов различных типов застройки для выработки климатически обеспеченных оптимальных градостроительных концепций и решений.

3. Выявлена пространственная структура и определен диапазон мезо-и микроклиматической изменчивости ресурсо.в ФАР и радиационного баланса в разных климатических зонах страны; разработана методика мезоклиматического районирования радиационных показателей с учетом микроклимата, которая позволяет существенно уточнить и более детально оценить агроклиматические ресурсы территорий разного масштаба, вплоть до отдельных сельскохозяйственных полей.

4. Установлены основные закономерности воздействия различных синоптических процессов на микроклиматическую изменчивость показателей теплообеспеченности почвы и выделены типы погодных условий, способствующие усилению или нивелированию контрастов термического режима разных по механическому составу почв; получены количественные значения изменения температуры торфяных почв под влиянием различных мелиоративных мероприятий. Результаты исследований открывают возможность создания прогностических моделей микроклиматов почвы для конкретных погодных ситуаций с целью их применения в сельскохозяйственном производстве при выработке и корректировке в пространстве и во времени технологических решений, минимизирующих неблагоприятные погодно-климатические условия.

5. Разработана методика учета мезо- и микроклиматических особенностей территории при оценке продуктивности агроэкосистем. Предложенные методы расчета изменений ПУ, ДВУ и агроклиматических условий произрастания сельскохозяйственных культур в зависимости от мезо- и микроклиматических факторов дают возможность количественно оценить преимущество того или иного района и земельного участка в формировании урожая конкретных культур, выделить зоны и ниши агроэкологического оптимума и риска и определить реальные возможности повышения уровня и устойчивости урожаев.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Микроклиматическая изменчивость термического режима почвы на Севере ETC под влиянием погодных условий.// Труды ГТО, 1976,-Вып.351,- С.74-82. (В соавторстве с Горышиной Н.Г.).

2. Количественная оценка микроклимата почвы по полевым наблюдениям в Ленинградской области.// Тезисы докл. науч. конф. "Современные проблемы и методы исследования arpo- и микроклимата".-Таллин. АН ЭССР, 1976,- С.22-23. (В соавторстве с Горышиной Н.Г.).

3. Микроклиматическая изменчивость суммарной и фотосинтетнчески активной радиации, на склонах.// Труды ГГ0, 1977,- Вып!385.- С.3-12 'В соавторстве с Годубовой Т.А., Мищенко З.А.).

4. Кодирование и перфорирование микроклиматической информации.// Руководство по изучению микроклимата для целей сельскохозяйственногр производства.- Л.: Гидрометеоиздат, 1979,- С П0-123,142-152.

5.Микроклиматическое изучение экспериментальных сельскохозяйственных полей программированного урожая.// Труды ГГО, 1980,- Вып.426.- С.70-83. (В соавторстве с Горышиной Н.Г., Николаевой З.И.).

6. Влияние осушения и выработки торфяно-болотных почв на изменчивость микроклиматических показателей.// Труды ГГО, 1980-Вып.440,- С.92-98.

7. Влияние закрытости горизонта на изменение прямой радиации в условиях сложного рельефа.//Изв. ВГО, т.116, 1984,- Вып.4,-С.337-341.

8. Расчет микроклиматической изменчивости радиационных характеристик.// Методические указания по обобщению результатов микроклиматических исследований для целей сельскохозяйственного производства,- Л.: Гидрометеоиздат, 1985.-0.5-11, 75-84.

9. Микроклиматическая изменчивость суточного хода прямой солнечной радиации на склонах.// Труды ГГО, 1986,- Вып.502.- С.23-29.

10. Влияние закрытости горизонта на изменение рассеянной радиации в условиях сложного рельефа.// Труды ГГО, 1986.- Вып.502,- С.29-36

11. Учет микроклиматической изменчивости показателей радиационного режима на территории Нечерноземья для целей сельскохозяйственного производства.// Труды ГГО, 1986,- Вып.502,- Г.36-44. (В соавторстве с Романовой E.H.).

12. Мезо- и микроклиматическая изменчивость радиационного режима Ленинградской области.// Труды ГГО, 1987,- Вып.515,- С.175-182.

13. Некоторые аспекты исследования радиационного режима склонов южных ориентаций.// Труды ГГО, 1987.- Вып.515,- С.157-161. (В соавторстве с Романовой E.H.).

14. Рекомендации по учету микро- и мезоклиматической изменчивости основных метеорологических величин в масштабе РАЛО при размещении основных сельскохозяйственных культур Нечерноземной зоны (на примере Ленинградской области).// Л.: ГГО, 1988,- 42 с. (В соавторстве с Горышиной Н.Г., Бересневой И.А., Васильевой Л.Г.).

15. Рекомендации по составлению мезоклиматических карт отдельных административных районов СССР (Часть 1).- Л.: ГГО, 1988,- 69 с (В соавторстве с Бересневой И.А., Горышиной Н.Г., Хайруллиным К.Ш., Васильевой Л.Г.).

16. Мезо- и микроклиматические изменения ФАР в пределах АПК в разных климатических зонах страны.// Труды ГГО, 1990,- Вып.532.- С. 156161.

17. Рекомендации по учету влияния защищенности горизонта на радиационный режим в условиях сложного рельефа.// Л.: ГГО, 1990,- 60 с.

18. Мезоклиматическое районирование характеристик солнечной радиации.// Докл. XV Междун.конф. по метеорологии Карпат. Ужгород, 1991,- Киев, Укр.рег. НИГМИ, 1991.- С.180-184.

19. Радиационный баланс и его составляющие в условиях сложного рельефа.// Докл. XV Междун.конф. по метеорологии Карпат. Ужгород, 1991,- Киев, Укр.рег. НИГМИ, 1991,- С.205-210.

20. Мезо- и микроклиматическая изменчивость ресурсов солнечной радиации и термического режима почвы и ее влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур. Автореферат диссертации, С-Петербургский университет,-С-Петербург, 1992.- 18 с.

21. Влияние микроклиматической изменчивости энергетических ресурсов и влажности почвы на урожайность сельскохозяйственных культур.// Тезисы докл. Всерос.конф. Микроклимат агроландшафтов,- С-Петербург, 1995,- С.205-207.

22. Учет влияния закрытости горизонта при оценке радиационного режима в условиях сложного рельефа.// Гидрологические исследования в Сибири.-Томск, 1997- С.67-68.

23. Мезо- и микроклиматические ресурсы как экологический фактор продуктивности сельскохозяйственных культур.// Тезисы докл. Седьмой ежегод. науч.конф. XXI век: молодежь, образование, экология, ноосфера,-С-Петербург, 1999,- С.87-88.

24. Принципы учета микроклимата почвы при агроэкологических оценках территории.// Тезисы докл. Седьмой ежегод.науч.конф. XXI век: молодежь, образование, экология, ноосфера - С-Петербург, 1999,- С.88-89.

25. Microclimatic models for providing soil with heat and moisture and their role in optimization of agrotechnical measures.// Modem problems in agroecosystem simulation (Book of abstracts): Int. Jubilee Workshop.- S-Petersburg, ARI.- 1997,- P.94-97.

26. Numerical modeling of microclimate effect on the agroecosystem productivity.// Modern problems in agroecosystem simulation (Book of abstracts): Int. Jubilee Workshop.- S-Petersburg, ARI.- 1997.-P.91-94.

Подписано в печать 23.05.2000. Тираж. 100 экз. Зак. № 135. Типография ООО "Текст".

Содержание диссертации, доктора географических наук, Пигольцина, Галина Борисовна

ВВЕДЕНИЕ.

1. МИКРОКЛИМАТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПРЯМОЙ РАДИАЦИИ В УСЛОВИЯХ СЛОЖНОГО РЕЛЬЕФА.

1.1. Суточный ход прямой радиации на склонах разной экспозиции и крутизны.

1.2. Определение диапазона углов наклона склонов, имеющих повышенный энергетический потенциал.

1.3. Изменение режима инсоляции склонов в зависимости от их крутизны и ориентации.

1.4. Влияние закрытости горизонта на продолжительность инсоляции склонов.

1.5. Микроклиматическая изменчивость прямой радиации на склонах с учетом влияния закрытости горизонта.

2. МЕТОДЫ РАСЧЕТА И КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ИЗМЕНЧИВОСТИ РАССЕЯННОЙ И ОТРАЖЕННОЙ РАДИАЦИИ В СЛОЖНОМ РЕЛЬЕФЕ.

2.1. Методика учета анизотропности распределения рассеянной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность в условиях закрытого горизонта.

2.2. Влияние закрытости горизонта на приход рассеянной и отраженной радиации к склонам при ясном небе.

2.3. Влияние закрытости горизонта на приход рассеянной и отраженной радиации к слонам при действительных условиях облачности.

3. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СУММАРНОЙ РАДИАЦИИ И РАДИАЦИОННОГО БАЛАНСА

С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ЗАКРЫТОСТИ ГОРИЗОНТА.

3.1. Влияние закрытости горизонта на режим суммарной радиации горизонтальной поверхности.

3.2. Микроклиматическая изменчивость суммарной радиации на склонах разной экспозиции и крутизны.

3.3. Метод расчета радиационного баланса склонов в условиях закрытого горизонта.

3.4. Влияние закрытости горизонта на эффективное излучение склонов.

3.5. Пространственно-временная изменчивость радиационного баланса при различной величине закрытости горизонта.

4. ВЛИЯНИЕ ЗАКРЫТОСТИ ГОРИЗОНТА НА РЕЖИМ ИНСОЛЯЦИИ СТЕН ЗДАНИЙ ПРИ РАЗНЫХ ТИПАХ ГОРОДСКОЙ СТРУКТУРЫ.

4.1. Продолжительность облучения стен разной ориентации открыто стоящих зданий.

4.2. Влияние закрытости горизонта на продолжительность облучения стен при периметральном типе застройки.

4.3. Метод расчета режима инсоляции стен зданий при линейном типе застройки улиц.

4.4. Простраственно-временная изменчивость продолжительности облучения стен при различных параметрах линейной застройки.

5. МЕЗО-, МИКРОКЛИМАТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ И РАЙОНИРОВАНИЕ РЕСУРСОВ СОЛНЕЧНОЙ

РАДИАЦИИ.

5.1. Мезоклиматическая изменчивость показателей радиационного режима в разных климатических зонах.

5.2. Принципы мезоклиматичекого районирования ресурсов солнечной радиации.

5.3. Микроклиматическая изменчивость фотосинтетически активной радиации (ФАР) за вегетационный период.

5.4. Микроклиматическая изменчивость ФАР и радиационного баланса за безморозный период.

5.5. Влияние закрытости горизонта на микроклиматическую изменчивость ресурсов солнечной радиации.

6. ВЛИЯНИЕ МИКРОКЛИМАТООБРАЗУЮЩИХ И ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ТЕПЛОВЫЕ

РЕСУРСЫ ПОЧВ.

6.1. Влияние погодных условий на микроклиматическую изменчивость температуры почвы.

6.2. Влияние погодных условий на изменение показателей теплообеспеченности почвы.

6.3. Динамика термического режима торфяно-болотных почв под влиянием мелиоративных мероприятий.

6.4. Изменение гидротермического режима почвы в зависимости от почвенно-орографических факторов и погодных условий

7. МЕЗО- И МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА.

7.1. Влияние мезо- и микроклиматической изменчивости ФАР на потенциальную урожайность сельскохозяйственных культур.

7.2. Методика расчета действительно возможной урожайности в условиях неоднородной деятельной поверхности.

7.3. Комплексное влияние мезо- и микроклиматической изменчивости теплоэнергетических ресурсов и влажности почвы на урожайность сельскохозяйственных культур.

7.4. Агроэкологичекие ниши и их использование при выработке стратегии рационального сельскохозяйственного землепользования.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по географии, на тему "Мезо- и микроклиматическая изменчивость ресурсов солнечной радиации и теплообеспеченности почвы"

Предмет защиты. Решение проблемы рационального использования природных ресурсов, принятие экологически обоснованных оптимальных хозяйственных решений, минимизация зависимости различных отраслей экономики от неблагоприятных погодно-климатических и антропогенных факторов вызывают необходимость детального изучения природно-климатических условий конкретных территорий. В связи с этим весьма актуальной является задача получения максимально полной информации о климатических ресурсах страны, соответствующей мезо- и микроклиматическому уровню исследований. Учет мезоклиматической изменчивости значительно уточняет зональные показатели климата. Учет микроклиматической неоднородности дает возможность оценить локальный метеорежим с любой степенью подробности, вплоть до отдельных сельскохозяйственных полей, урбанизированных и рекреационнных территорий, биогеоценозов и т.д.

Школа классической микроклиматологии, основанная в Главной геофизической обсерватории им. А.И.Воейкова, обеспечила развитие фундаментальных научных исследований в этой области, направленных на изучение микроклиматообразующих факторов, определяющих многообразие микроклиматов. К ведущим из них относятся: орографические, эдафические, близость водоемов, заболоченность, растительный покров и др. В результате этого были получены обобщенные количественные значения микроклиматической изменчивости основных элементов климата и разработаны методы получения микроклиматических ресурсов для территорий, не достаточно освещенных данными метеорологических наблюдений (Гольцберг И. А. /68-71/, Романова E.H. /215-217/, Береснева И.А. /38, 39, 217/, Мищенко З.А. /167169/, Адаменко В.Н. /10-12/, Горышина Н.Г. /77-81/ и др.).

Одним из важнейших факторов формирования различных микроклиматов является солнечная радиация. Она обуславливает тепло- и влагообмен, суточной и годовой ход метеорологических элементов, определяет общий приход тепла к деятельной поверхности и микроклиматические различия в её радиационном нагреве.

Особо важное значение приобретает оценка изменчивости радиационных показателей в районах, характеризующихся большим разнообразием форм рельефа и резкой пересеченностью местности. Поступление радиационного тепла к деятельной поверхности в условиях сложного рельефа очень сильно меняется на близких расстояниях. Эти различия возникают, в основном, под воздействием двух факторов, одним из которых является перераспределение поступающей солнечной радиации на склонах разной экспозиции и крутизны, другим - влияние закрытости горизонта.

В настоящее время имеется сравнительно большое количество работ теоретического и экспериментального характера, посвященых радиационному режиму склонов ( Кондратьев К.Я. /138-148/, Айзенштат Б.А. /16, 17/, Щербаков Ю.А. /266-268/, Беляева И.П. /32-34/, Захарова А.Ф. /116/, Голубова Т.А. /61-64/ и др.).

Дальнейшее развитие детальных климатических исследований показало необходимость более подробного изучения некоторых закономерностей радиационного режима склонов и получения новых теплоэнергетических показателей микроклимата (Пигольцина Г.Б. / 192, 194-196, 202/).

Однако, изменение радиационных характеристик на склонах разной экспозиции и крутизны рассматривается в литературе, главным образом, применительно к отдельно стоящим склонам, не затененным другими элементами рельефа. Работ, касающихся влияния закрытости горизонта на радиационный режим сложноустроенной поверхности не много, причем основное внимание в них уделялось изменению продолжительности инсоляции горизонтальной поверхности (дна долин) (Николаенко Г.И. /174/, Безлюдова JI.B. /31/,Lee R., Baumgartner А./301/ и др.). В нескольких исследованиях ( Черкасов П.А. /251/, Кондратьев К.Я., Федорова М.П. /148/, Barry R.G. /271/ и др.) рассматривалось влияние закрытости горизонта-на приход солнечной радиации к отдельным элементам рельефа. Имеющиеся материалы отрывочны и неадекватны.

Таким образом, несмотря на то, что закрытость горизонта вызывает значительные изменения радиационного режима и теплоэнергетических ресурсов деятельной поверхности в условиях сложного рельефа, этот вопрос до сих пор остается в литературе малоосвещенным, что свидетельствует о слабой изученности проблемы и о необходимости дальнейших исследований в этом направлении.

Следовательно, необходимо выяснить роль различной степени закрытости горизонта в формировании радиационного режима горизонтальной поверхности и склонов разной экспозиции и крутизны в зависимости от общеклиматических (зональных) особенностей распределения солнечной радиации.

Перспективным в этом отношении является метод математического моделирования распределения солнечной радиации по элементам рельефа, позволяющий ставить численные эксперименты с любыми заданными орографическими параметрами.

В данной диссертационной работе при помощи математической модели, на основе использования стандартных наблюдений сети актинометрических станций, определены закономерности пространственно-временной изменчивости прихода и расхода солнечной энергии: прямой, рассеянной, суммарной радиации, эффективного излучения и радиационного баланса для различных форм рельефа с учетом влияния закрытости горизонта.

Результаты исследований позволяют дать детальную количественную оценку действительных энергетических ресурсов как естественных сложноустроенных поверхностей, так и урбанизированных территорий в любом географическом районе России.

Полученные данные о радиационном режиме конкретных участков сложного рельефа могут непосредственно использоваться при решении широкого круга научных и прикладных задач. В представленной диссертации указанные показатели были специализированы в первую очередь для учета ресурсов солнечной радиации в сельскохозяйственном производстве и градостроительстве.

Применительно к строительному проектированию наиболее актуальной задачей является выявление закономерностей и получение количественных значений пространственно-временной изменчивости режима инсоляции стен зданий в зависимости от величины закрытости горизонта при разных типах городской структуры. Решение этой проблемы в данной диссертации дало возможность существенно уточнить имеющиеся разработки для вертикальных поверхностей открыто стоящих зданий (Пивоварова З.И. /181, 183, 187/ и др.) и значительно упростить существующие методы расчета параметров инсоляции в условиях городской застройки (Калягина Л.П./132, 133/, Дунаев Б.А. /102, 103/, Гусев И.М. /89/ и др.).

В сельскохозяйственном производстве при оценке агроклиматических ресурсов территорий широко используются показатели термического режима воздуха и почвы, условий увлажнения. Радиационные характеристики при микроклиматических оценках земельных угодий ранее не находили прямого приложения, несмотря на то, что именно различия в радиационном балансе обуславливают гидротермическую неоднородность различных сельскохозяйственных полей.

Одним из источников повышения продуктивности сельскохозяйственных культур является рациональное использование почвенно-климатичесих ресурсов конкретных территорий путем выделения оптимальных местоположений для роста и развития растений. Решение этой актуальной задачи неразрывно связано с учетом теплоэнергетических показателей мезо- и микроклимата.

Солнечная радиация является фактором, непосредственно воздействующим на основные физиологические процессы растений. Для процесса фотосинтеза и в конечном счете для формирования -урожая наиболее существенное влияние имеет фотосинтетически активная радиация (ФАР). Оценка мезо- и микроклиматической изменчивости ФАР позволяет выделить оптимальные по приходу солнечной радиации районы и конкретные местоположения.

Однако, даже при одном и том же количестве лучистой энергии, поступающей на деятельную поверхность, тепловые ресурсы различных сельскохозяйственных полей могут существенно различаться в зависимости от механического состава и типа почв. В настоящее время представление о количественном выражении микроклиматической изменчивости показателей теплообеспеченности почвы получено по средним многолетним данным (Горышина Н.Г /77-79/, Инт Л.Э. /118/ и др.).

Под воздействием различных синоптических процессов термический режим почвы также подвергается существенным колебаниям. Изменчивость теплообеспеченности почв разного механического состава под влиянием погодных условий отдельных лет весьма значительна и может превышать величину широтного градиента, поэтому необходимо установление количественных закономерностей изменения микроклиматических различий термических характеристик пахотного слоя почвы при разных синоптических ситуациях. Актуальность таких исследований очевидна, поскольку неустойчивость погодных условий по годам обуславливает значительные колебания урожайности всех сельскохозяйственных культур. И в этой связи своевременный и правильный учет изменчивости микроклиматических показателей в зависимости от циркуляционных факторов при корректировке агротехнических мероприятий играет важную роль в сокращении потерь урожая, вызванных неблагоприятными погодными условиями.

Торфяные почвы по теплообеспеченности значительно отличаются от минеральных и без проведения мелиоративных мероприятий торфяные почвы, как правило, непригодны для сельскохозяйственного освоения. Мелиорация вызывает значительные изменения водно-физических и биологических свойств почвы, поэтому получение новых данных по температуре различно мелиорированных торфяных почв имеет большое значение для практического использования их в сельскохозяйственном производстве, ввиду почти полного отсутствия таких данных в климатических и агроклиматических справочниках.

Теплоэнергетические факторы климата, наряду с увлажнением, играют ведущую роль в формировании общей биомассы растений. С точки зрения климатической сущности проблемы продуктивности агроценозов важным является определение действительных гидротермических ресурсов каждого гектара земли и принципов рационального их использования. Такой подход возможен при получении устойчивых связей между показателями микроклимата и величиной урожая конкретных культур. В данной диссертационной работе для оценки воздействия микроклиматических особенностей земельных угодий на биоклиматический потенциал и продуктивность агроэкосистем построена численная модель, позволяющая рассчитывать величину потенциальной и действительно возможной урожайности сельскохозяйственных культур в условиях неоднородной деятельной поверхности и определять агроклиматические условия формирования урожая с учетом микроклимата.

Предметом защиты является теоретическое обобщение и решение крупной научной проблемы по выявлению пространственно-временных закономерностей изменения теплоэнергетических ресурсов климата в условиях сложного рельефа на территории России, направленное на удовлетворение современных потребностей различных отраслей экономики, в особенности, для повышения продуктивности сельскохозяйственного производства и оптимизации градостроительных концепций.

Актуальность темы исследования. Актуальность работы определяется:

- необходимостью получения новой, более детальной мезо- и микроклиматической информации о радиационных и тепловых ресурсах для целей рационального использования земельных угодий на территории России;

- важностью разработки методов расчета и установления количественных и географических закономерностей формирования радиационного режима в условиях изрезанного рельефа с учетом влияния закрытости горизонта, позволяющих корректно определять действительные энергетические ресурсы сложноустроенной поверхности;

- целесообразностью разработки методов мезоклиматического районирования ресурсов солнечной радиации с учетом микроклимата для оптимизации стратегических и оперативных решений в сельскохозяйственном производстве;

- необходимостью учета мезо- и микроклиматической изменчивости энергетических и гидротермических факторов конкретных территорий при оценке условий произрастания различных сельскохозяйственных культур, выявлении агроэкологических зон оптимума и риска, при решении проблемы повышения уровня и устойчивости урожаев;

- практической потребностью в разработке новых, более удобных для оперативного использования, методов расчета режима инсоляции стен зданий при разных типах городской структуры с целью улучшения микроклимата помещений и территорий жилой застройки.

Цель и задачи исследования. Основной целью настоящей работы является разработка научных методов для получения детальной климатической информации о теплоэнергетических ресурсах в условиях сложного рельефа Российской Федерации применительно к экологически обоснованному совершенствованию системы хозяйственной эксплуатации земельного фонда страны и рациональному использованию её природно-климатического потенциала.

В связи с этим необходимо было решить следующие конкретные задачи:

- разработать методику расчета радиационного баланса и его составляющих в условиях сложного рельефа с учетом влияния закрытости горизонта;

- оценить количественно мезо- и микроклиматическую изменчивость ресурсов солнечной радиации в разных климатических зонах;

- разработать принципы мезоклиматического районирования ресурсов солнечной радиации и выполнить на конкретных примерах районирование территорий с различной степенью неоднородности подстилающей поверхности;

- адаптировать разработанную методику расчета радиационного режима в условиях сложного рельефа для урбанизированных территорий и получить пространственно-временную изменчивость режима инсоляции стен зданий при разных типах городской структуры;

- выявить и оценить влияние различных синоптических процессов на пространственную неоднородность термического режима пахотного слоя почв разного механического состава;

- на основе специальных экспериментальных исследований выявить микроклиматические особенности термического режима почвы и приземного слоя воздуха различно мелиорируемых торфяно-болотных почв;

- разработать методику и дать количественную оценку комплексного влияния мезо- и микроклиматической изменчивости теплоэнергетических ресурсов и увлажнения на потенциальную и действительно возможную урожайность сельскохозяйственных культур.

Методика исследований и исходная информация. Для решения поставленных в диссертации задач применялись методы сравнительного географического анализа и климатологических обобщений; методы математического моделирования пространственной изменчивости составляющих радиационного баланса в сложном рельефе; методы расчета агроклиматических показателей и урожайности в условиях неоднородной деятельной поверхности; картографический метод составления полей мезоклиматической изменчивости ресурсов солнечной радиации, потенциальной и действительно возможной урожайности; методика проведения,, обработки и обобщения результатов экспериментальных микроклиматических исследований.

В качестве исходной информации использовались данные наблюдений сети метеорологических, актинометрических и агрометеорологических станций, как средние многолетние, так и данные за отдельные годы. Кроме того, использовались материалы экспериментальных микроклиматических исследований, полученные автором на производственных полях Кировской луго-болотной опытной станции и на сельскохозяйственных угодьях совхоза "Петровский" Ленинградской области.

Сочетание теоретического и натурно-экспериментального подхода обеспечивает надежность полученных результатов.

Научная новизна работы. Представленная диссертационная работа является первым, выполненным по единой системе, комплексным научным исследованием по установлению количественных закономерностей формирования теплоэнергетических ресурсов мезо- и микроклимата в разных климатических зонах России. При этом впервые:

- разработана методика расчета радиационного баланса на склонах разной экспозиции и крутизны с учетом влияния закрытости горизонта; установлены закономерности пространственно-временной изменчивости радиационного баланса и его составляющих в условиях сложного рельефа под воздействием различной степени закрытости горизонта;

- проведена сравнительная оценка и установлен диапазон мезо- и микроклиматической изменчивости теплоэнергетических ресурсов в разных климатических зонах России в пределах административных областей, агроклиматических районов и отдельных хозяйств;

- разработаны принципы детального районирования показателей радиационного режима и выполнено мезоклиматическое районирование ресурсов фотосинтетически активной радиации (ФАР) за безморозный период с учетом микроклимата для различных по климатическим условиям областей (Ленинградской, Оренбургской); разработан удобный для практического использования графический метод оценки режима инсоляции стен зданий с учетом закрытости горизонта при любых параметрах линейной застройки;

- дана оценка влияния различных синоптических процессов на микроклиматическую изменчивость термического режима почв разного механического состава;

- получены количественные значения влияния выработки и минерализации осушенных торфяных почв на изменение термических характеристик почвы и воздуха, определена зависимость между минимальными температурами на поверхности торфяных почв рассмотренного типа и минеральной почвы на суходоле;

- выявлено наличие весьма больших различий температуры мелиорированной торфяной почвы в разных формах микрорельефа и определен характер изменчивости этих различий на разных глубинах в суточном ходе;

- установлена зависимость температуры осушенной торфяной почвы на разных горизонтах и скорости её изменения с глубиной от мощности залегания торфа;

- приведена оценка влияния микроклиматических особенностей территории на изменение агроклиматических условий произрастания сельскохозяйственных культур; т

- разработан метод расчета потенциальной (ПУ) и действиельно возможной (ДВУ) урожайности сельскохозяйственных культур, основанный на комплексном учете мезо- и микроклиматической изменчивости теплоэнергетических ресурсов и условий увлажнения ;

- предложена мезомасштабная модель районирования ПУ и ДВУ с учетом микроклимата. Выполнено мезоклиматическое районирование ПУ и ДВУ картофеля на примере Ленинградской области; для каждого мезорайона приведена оценка возможных вариаций урожайности в зависимости от микроклиматических особенностей территории.

Практическая ценность работы. В настоящее время решение экономических и экологических проблем, относящихся к региональным природным и урбанизированным формациям, возможно лишь при использовании методов детальных численных оценок компонент природной среды с учетом их взаимосвязи и взаимообусловленности. Поэтому, совокупность выполненных автором новых научных исследований теплоэнергетических ресурсов мезо- и микроклимата, основанных на комплексном учете естественных природных, антропогенных, почвенно-климатических и погодных факторов, определяет перспективность широкого использования полученных результатов при решении как научных, так и производственных задач.

Количественные данные о радиационном режиме конкретных участков сложного рельефа с учетом закрытости горизонта необходимы для удовлетворения потребностей самых различных отраслей экономики. При решении многих практических задач гляциологии, горной метеорологии, при организации рекреационных зон и т.д. требуется детальный учет энергетических ресурсов горных экосистем.

Разработанный графический метод по определению режима инсоляции стен зданий при различных параметрах застройки отвечает основным требованиям архитектурно-строительного проектирования, а именно, метод обладает наглядностью и простотой изготовления технической основы для решения задач по инсоляции, поэтому его практическое использование очевидно. Полученные количественные закономерности пространственно-временной изменчивости продолжительности инсоляции стен зданий при разных типах городской структуры необходимо использовать при разработках микроклиматических обоснований градостроительных концепций на стадии проектирования с целью градостроительного регулирования инсоляции жилых и общественных зданий и оптимизации экологических условий жилой зоны.

Выполненные теоретические исследования и установленные закономерности формирования радиационного режима в различных климатических зонах с учетом мезо- и микроклимата позволяют на основе предложенных методов детализировать агроклиматические ресурсы в конкретных регионах, административных областях и отдельных хозяйствах с целью выявления как оптимальных, так и неблагоприятных районов и местоположений для выращивания сельскохозяйственных культур.

Результаты работы по влиянию погодных условий и мелиоративных мероприятий на микроклиматическую изменчивость термического режима пахотного слоя почвы необходимо использовать при корректировке сроков проведения агротерхнических мероприятий на конкретных территориях, а также при кадастровой оценке земель, при проведении землеоценочных работ, установлении размеров дифференцированной земельной ренты и т.п. Полученные новые сведения по термическому режиму мелиорированных торфяных почв могут использоваться при оценке заморозкоопасности территории и прогнозе заморозков определенной интенсивности на осушенных торфяных почвах рассмотренного типа.

Предложенные методы расчетов урожайности с учетом мезо- и микроклиматических особенностей территории могут быть использованы при разработке методик составления долгосрочных агрометеорологических прогнозов формирования урожая сельскохозяйственных культур, а также в комплексных моделях продуктивности агроэкосистем.

В целом, исследования, выполненные для сельскохозяйственного производства, позволяют выявить различную степень ценности полей севооборотов при размещении конкретных культур и дают возможность повышения урожайности без дополнительных затрат.

Реализация работы. Методика расчета радиационного баланса и его составляющих в сложном рельефе изложена в разработанных автором диссертации "Рекомендациях по учету влияния защищенности горизонта на радиационный режим в условиях сложного рельефа".

Предложенные методы расчета микроклиматической изменчивости радиационных характеристик вошли в "Методические указания по обобщению результатов микроклиматических исследований для целей сельскохозяйственного производства" и в "Руководство по изучению микроклимата для целей сельскохозяйственного производства".

Метод оценки мезоклиматических ресурсов солнечной радиации с учетом микроклимата апробирован при составлении мезоклиматических карт ряда областей и реализован в "Рекомендациях по составлению мезоклиматических карт отдельных административных районов СССР".

Методика оценки возможных изменений урожайности сельскохозяйственных культур в зависимости от микроклиматических особенностей территории вошла составной частью в "Рекомендации по учету микро- и мезоклиматической изменчивости основных метеорологических величин в масшатабе РАПО при размещении основных сельскохозяйственных культур Нечерноземной зоны ( на примере Ленинградской области)".

Большинство полученных в диссертации научных результатов получили практическую реализацию в различных отраслях экономики при выполнении хоздоговорных работ, а также при выполнении научно-исследовательских работ в рамках Федеральной целевой комплексной научно-технической программы "Экологическая безопасность России". Подтверждающие документы прилагаются.

Апробация работы. Отдельные разделы работы докладывались и обсуждались на научной конференции "Современные проблемы и методы исследования arpo- и микроклимата" (Таллин, 1976), на "Всесоюзной школе по динамическому моделированию в агрометеорологии" (Тбилиси, 1980), на научных конференциях ГГО им.А.И.Воейкова (С.-Петербург, 1981, 1983), на Всесоюзном научном совещании "Современные проблемы прикладной климатологии" (С.-Петербург, 1983), на метеорологической комиссии Всесоюзного географического общества (С.-Петербург, 1984), на "XV Международной конференции по метеорологии Карпат" (Ужгород, з

1991), на оперативно-проиводственном совещании "Пути совершенствования гидрометобеспечения зернового хозяйства России" (Москва, Кучино, 1993), на международном семинаре "Современные тенденции в математическом моделировании агроэкосистем" (С.Петербург, 1997), на "Международном симпозиуме по обмену опытом в области экономической эффективности от использования гидрометеорологической информации различными отраслями экономики" (Москва, 1997).

Результаты работы неоднократно экспонировались в павильоне Гидрометслужбы на ВДНХ СССР (1977, 1980, 1983) и удостоены бронзовой медали.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Пигольцина, Галина Борисовна

ВЫВОДЫ

1. На основе выполненного комплексного исследования установлены закономерности мезо- и микроклиматической изменчивости ресурсов солнечной радиации и термического режима пахотного слоя почвы, а также дана количественная оценка влияния этих факторов на продуктивность сельскохозяйственного производства и режим инсоляции зданий при разных типах городской структуры.

2. Впервые разаработана методика расчета радиационного баланса в условиях сложного рельефа с учетом влияния закрытости горизонта, включающая решение ряда методических задач:

- определение режима инсоляции различных элементов рельефа в условиях защищенного горизонта;

- усовершенствование метода расчета суточного хода прямой солнечной радиации по данным срочных наблюдений;

- учет анизотропности распределения солнечной радиации по небосводу при вычислении изменений прихода рассеянной радиации под влиянием закрытости горизонта;

- расчет эффективного излучения деятельной поверхности в условиях защищенного горизонта.

3. Впервые получены количественные закономерности пространственно-временной изменчивости прямой, рассеянной, суммарной радиации, эффективного излучения и радиационного баланса на склонах разной экспозиции и крутизны в зависимости от величины закрытости горизонта при ясном небе и средних условиях облачности для территории России. При этом установлено:

- в условиях закрытого горизонта влияние экспозиции и крутизны склонов на продолжительность их инсоляции проявляется в большей степени, чем на открытых склонах;

- при малых углах закрытости горизонта (до 30°) различия в прямой, суммарной радиации и радиационном балансе склонов в зависимости от их крутизны и ориентации возрастают по сравнению с незатененными склонами; при дальнейшем увеличении степени закрытости горизонта влияние экспозиции склонов ослабевает и контрасты в энергообеспеченности разноориентированных склонов уменьшаются;

- сравнение суточных сумм рассеянной радиации, рассчитанных при разных углах закрытости горизонта с учетом распределения интенсивности радиации по зонам небосвода, показало существенное различие с данными общепринятых расчетов по изотропному приближению и необходимость учета эффекта диффузности радиации при детальной оценке радиационных ресурсов в условиях сложного рельефа;

- основные географические закономерности воздействия закрытости горизонта на радиационный режим склонов характеризуются увеличением контрастов в энергообеспеченности склонов разных азимутов и углов наклона от низких широт к высоким;

- влияние облачности на перераспределение коротковолновой радиации на склонах разной экспозиции и крутизны уменьшается с ростом угла закрытости горизонта и при закрытости 45° относительные величины радиации на склонах всех ориентаций и углов наклона при ясном небе и средних условиях облачности имеют практически одинаковые значения;

- интенсивность воздействия закрытости горизонта на изменение радиационного режима деятельной поверхности возрастает с уменьшением склонения и высоты Солнца.

4. Получены относительные величины радиационного баланса и его составляющих, для упрощенного способа вычисления радиационных характеристик в условиях сложного рельефа по данным наблюдений актинометрических станций.

5. Выявлены зависимости и предложены устойчивые во времени и пространстве уравнения регрессии для расчета радиационного баланса склонов разной экспозиции и крутизны с учетом влияния закрытости горизонта по значениям поглощенной радиации на открытой горизонтальной поверхности.

6. Разработан удобный для практического использования графический метод, позволяющий определять режим инсоляции стен зданий при любых параметрах линейной застройки, а также инсоляцию склонов и дна вытянутых горных долин при различных морфометрических показателях рельефа.

7. Предложена методика построения номограмм для определения предельных (тп) и критических (ткр) параметров линейной застройки с учетом широты места и склонения Солнца, характеризующих неблагоприятные условия инсоляции зданий.

8. Установлены закономерности и получены количественные значения пространственно-временной изменчивости продолжительности инсоляции стен зданий при разных типах городской структуры, которые могут служить научно-справочной основой при разработке климатически обеспеченных оптимальных градостроительных решений.

9. Разработаны методы оценки мезо- и микроклиматической изменчивости ресурсов солнечной радиации, выявлены географические закономерности её распределения и определены количественные значения этой изменчивости в разных климатических зонах России.

Введенные новые теплоэнергетические показатели мезо- и микроклимата (суммы ФАР и радиационного баланса за безморозный период) дополняют традиционные агроклиматические характеристики и позволяют существенно уточнить и более детально оценить агроклиматические ресурсы территорий разного масштаба, вплоть до отдельных сельскохозяйственных полей.

10. Исследования по оценке мезоклиматической изменчивости теплоэнергетических ресурсов в разных климатических зонах выявили наличие линейной зависимости между суммами ФАР за безморозный период и длительностью соответствующего периода, с увеличением которого зональные различия сумм ФАР возрастают.

11. Предложены принципы детального районирования радиационных показателей и выполнено мезоклиматическое районирование ресурсов ФАР за безморозный период для территорий Ленинградской и Оренбургской областей, различающихся по степени неоднородности подстилающей поверхности и климатическим условиям. Мезоклиматическая изменчивость ресурсов ФАР между выделенными районами составляет 50-100МДж/м2.

В целом по территории данных областей суммы ФАР и радиационного баланса за безморозный период изменяются соответственно на 370-400 и 310-340МДж/м2.

12. Установелено, что в пределах отдельных мезорайонов микроклиматические различия ресурсов ФАР и радиационного баланса под влиянием местоположения более чем в 5 раз превышают изменчивость этих показателей от района к району. Абсолютные значения микроклиматических различий зависят от уровня фоновой величины радиации к возрастают с повышением зонального энергетического потенциала.

13. Количественная оценка влияния закрытости горизонта на микроклиматическую изменчивость ресурсов ФАР показала существенное уменьшение обеспеченности различных местоположений радиационным теплом даже при небольшой величине закрытости горизонта и необходимость учета всех орографических факторов при оценке агроклиматических ресурсов сложиоустроениой поверхности, особенно в неблагоприятных по теплообеспеченности районах.

14. Для различных климатических зон России и ближнего зарубежья получены закономерности пространственной изменчивости ресурсов ФАР за вегетационный период в масштабе административных областей, агроклиматических районов и отдельных хозяйств:

- мезоклиматические изменения сумм ФАР за период активной вегетации на исследованной территории достигают в масштабе области 110-240МДж/м2, в масштабе агроклиматического района - 20-130МДж/м2;

- микроклиматические колебания сумм ФАР за вегетационный период на пологих склонах достигают 190-340МДж/м2.

15. Установлены основные закономерности воздействия различных синоптических процессов на микроклиматическую изменчивость термического режима почвы и выделены типы погодных условий, из которых одни способствуют усилению контрастов термического режима разных по механическому составу почв, другие - приводят к их нивелированию.

По сравнению со средними многолетними величинами в отдельные годы под влиянием погодных условий в северных районах ЕЧР отклонение дат перехода температуры почвы через 10 и 15°С достигает 4-7 недель, продолжительность периодов с температурой почвы выше 10 и 15°С изменяется на 1,5-2 месяца, отклонение сумм температур за эти периоды составляет 600-1200°С.

16. Проведенные экспериментальные исследования по влиянию почвенно-орографических факторов на гидротермический режим почвы показали, что микроклиматическая изменчивость средних максимальных температур пахотного слоя почвы в зависимости от её типа, механического состава и местоположения в рельефе достигает в пределах одного хозяйства 10°С; влажность почвы изменяется в 2-3 раза.

17. На основании специально поставленного натурного эксперимента получены количественные оценки изменения термического режима осушенных торфяных почв под влиянием их выработки и минерализации:

- установлены зависимости вертикального профиля температуры осушенной торфяной почвы от мощности залегания торфа. Градиент температуры почвы возрастает при увеличении толщины торфяного слоя;

- получены соотношения между минимальными температурами поверхности мелиорированных торфяных почв рассмотренного типа и температурой минеральной почвы на суходоле;

- выявлены значительные пространственные аномалии температуры пахотного слоя мелиорированной торфяной почвы в зависимости от микрорельефа. Эти различия превышают широтный градиент в 5-6 раз.

18. Разработана методика учета мезо- и микроклиматических особенностей территории при оценке продуктивности агроэкосистем. Предложена среднемасштабная модель районирования потенциальной и действительно возможной урожайности сельскохозяйственных культур. Показано, что изменение ПУ и ДВУ за счет мезоклиматической трасформации агроресурсов в пределах отдельных административных областей может достигать 50%.

19. Методом комплексного учета микроклиматической изменчивости теплоэнергетических ресурсов и условий увлажнения получена динамика пространственного распределения величины действительно возможной урожайности сельскохозяйственных культур. В зависимости от местоположения сельскохозяйственного поля изменение ДВУ на Северо-Западе России составляет для пшеницы 10-15, для картофеля - более 110ц/га.

20. Приведена количественная оценка влияния микроклиматических особенностей территории на агроклиматические условия произрастания сельскохозяйственных культур. Определено, что в пределах хозяйства

290 вариации агроклиматических условий формирования урожая пшеницы и картофеля на рассматриваемой территории достигают 35-40%.

21. Предложенные методы расчета изменений ПУ, ДВУ и агроклиматических условий произрастания сельскохозяйственных культур в зависимости от мезо- и микроклиматических факторов дают возможность оценить преимущество того или иного района и местоположения в формировании урожая конкретных культур, выделить агроэкологические ниши оптимума и риска и определить реальные возможности повышения продуктивности и устойчивости агроэкосистем.

Библиография Диссертация по географии, доктора географических наук, Пигольцина, Галина Борисовна, Санкт-Петербург

1. Аверкиев М.С. Инсоляция плоской поверхности, наклонной к горизонту на широте г.Горького.// Ежемесячник Горьковского краевого УЕГМС, 1933.- №11-12.- С.5-29.

2. Аверкиев М.С. Вспомогательные графики и таблицы для расчета инсоляции различно ориентированных поверхностей.// Труды Моск. гидромет. ин-та, 1939.- Вып.1.- С.221-240.

3. Агроклиматические ресурсы Ленинградской области.-Л.: Гидрометеоиздат, 1971.-119с.

4. Агроклиматические ресурсы Оренбургской области.- Л.: Гидрометеоиздат, 1971.-120с.

5. Агроклиматические ресурсы Псковской области.-Л.: Гидрометеоиздат, 1972.-111с.

6. Агроклиматические ресурсы районов строительства БАМ.-Л.: Гидрометеоиздат, 1971.-143с.

7. Агроклиматические ресурсы Смоленской области.-Смоленск: Московский рабочий, 1970.-152с.

8. Агроклиматические ресурсы Целиноградской области.-Алма-Ата, 1971.-173с.

9. Адаменко В.Н. Тепловой баланс и возможности мелиорации термического режима почвы.// Труды ГГО, 1969.-Вып.248.- С. 38-47.

10. Адаменко В.Н. Влияние мелиоративных воздействий на теплофизические свойства и тепловой режим почвы.// Труды ГГО, 1972.-Вып.288.-С. 83-91.

11. Адаменко В.Н. К вопросу изменчивости коэффициента теплопроводности и потока тепла в почву.// Труды ГГО, 1972.-Вып.288.- С. 92-100.

12. Адаменко В.Н. Мелиоративная микроклиматология.-Л.: Гидрометеоиздат, 1979.-184с.

13. Адаменко В.Н., Инт Л.Э. Термический режим почвы.// Микроклимат СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1967.- С. 139-165.

14. Адаменко В.Н., Инт Л.Э. Теплообеспеченность почв разного механического состава по данным экспериментальных определений в Эстонской ССР.// Труды ГГО, 1969.-Вып.248.- С. 20-28

15. Адаменко В.Н., Хайруллин К.Ш. Результаты наблюдений радиации, поступающей на стены зданий.// Труды ГГО, 1973.-Вып.306. С. 19-25.

16. Айзенштат Б.А. Метод определения радиационого баланса склонов.// Метеорология и гидрология, 1952.- №2.- С. 24-28.

17. Айзенштат Б.А. О поступлении рассеянной радиации на склоны и дно гороной долины.// Труды ГГО, 1961.- Вып. 107.- С. 84-104.

18. Айзенштат Б.А. Некоторые черты радиационного режима, теплового баланса и микроклимата горного перевала.// Метеорология и гидрология, 1962.- №3. С. 27-32.

19. Айзенштат Б.А. Метод расчета составляющих радиационного баланса горной долины.// Труды СредазНИГМИ, 1964.- №18. С. 3-47.

20. Айзенштат Б.А. Тепловой баланс и микроклимат влажных горных долин.// Труды СА НИГМИ, 1967,- Вып.35(50).- С. 3-22.

21. Айзенштат Б.А., Зуев М.В. Некоторые черты теплового баланса песчаной пустыни.// Труды Ташк. геофиз.обс., 1952.- Вып. 5 С. 52-64.

22. Антропова У.И. Некоторые результаты расчетов суточных сумм суммарной радиации, поступающей на склоны, и данные по альбедо снега.// Сб. раб.Ташк. гидромет. обе., 1967. Вып.II.- С. 3-24.

23. Антропова У.И. Коэффициенты пересчета суммарной радиации с горизонтальной поверхности на наклонную поверхность (по наблюденииям в Ташкенте).//Труды ГГО, 1981.- Вып.460. С. 113-116.

24. Архипова Е.П. Метод косвенного определения температуры поверхности оголенной почвы.// Труды ГГО, 1951.- Вып.30(92).- С. 37-40.

25. Архипова Е.П. Режим температуры почвы на осушенном болоте.// Труды ГГО, 1955.- Вып. 49(111).- С. 30-41.

26. Архипова Е.П. Температура почвы.// Микроклимат холмистого рельефа и его влияние на сельскохозяйственные культуры.- Л.: Гидрометеоиздат, 1962.- С. 64-90.

27. Атлас солнечной радиации для Европы и Восточного Средиземноморья.// Бюл. Всемир. метеорол. орг., 1985.- Вып.34. №3 .-320с.

28. Батыгин Н.Ф., Никифорова Н.П., Платонов В. А. О биологических константах развития некоторых сельскохозяйственных культур (в задаче программирования урожаев в Ленинградской области).// Науч.-техн. бюлл. по агроном, физике, 1978.- №34.- С. 28-31.

29. Беденко В.П. Использование энергии солнечной радиации на фотосинтез в посевах яровой пшеницы, возделываемых в горных условиях.// Актинометрия и оптика атмосферы. Таллин: Валгус, 1968.- С. 370-375.

30. Бедрицкий А.И. О влиянии погоды и климата на устойчивость и развитие экономики.// Метеорология и гидрология, 1997.- №10.- С.5-11.

31. Безлюдова Л.В. Некоторые черты радиационного режима и микроклимата карьеров.// Автореферат дис. -Л., 1973,- 18с.

32. Беляева И.П. Годовой ход потоков суммарной радиации на наклонные поверхности.// Изв. АН Уз.ССР, сер. физ.-мат. наук, 1961.- №5.-С.38-45.

33. Беляева И.П. Потоки отраженной и рассеянной радиации на склоны.//Труды ГГО, 1961.-Вып. 107.-С.105-111.

34. Беляева И.П. О расчете дневных сумм суммарной радиации на наклонные поверхности в облачные дни.// Изв. АН Уз.ССР, сер. физ.-мат. наук, 1962.- С.38-46.

35. Березников К.П., Басанец Л.А., Ковальчук О.В. Особенности расчета и распределения элементов радиационного режима на юге Дальнего Востока.// Труды ДВ НИГМИ, 1974.- Вып.48. С.59-83.

36. Березников К.П., Крамар JI.M. К вопросу о радиационном режиме пологих склонов в Приморском крае.// Труды ДВ НИГМИ, 1973.-Вып. 40. -С.61-75.

37. Береснева И.А. Особенности термического режима весеннего и осеннего периодов в северном полушарии.// Труды ГГО, 1965.- Вып. 180. -С.137-146.

38. Береснева И.А. Изменение суммы температур за безморозный период по терриоории СССР.// Труды ГГО, 1970.- Вып.264. С.134-141.

39. Береснева И.А. Методика оценки мезоклиматических ресурсов в сложных условиях рельефа.// Труды ГГО, 1990,- Вып.532. С.146-155.

40. Береснева И.А., Королева З.П. Мезо- и микроклиматическая изменчивость термического режима в условиях резкоконтинентального климата.// Труды ГГО, 1988.- Вып.520. С.8-22.

41. Береснева И.А., Попова E.H. Микроклиматическая изменчивость суммарной радиации в холмистом рельефе Бадхыза.// Проблемы освоения пустынь, 1983.- №1.- С.71-75.

42. Берлянд Т.Г. Распределение солнечной радиации на континентах. Л.: Гидрометеоиздат, 1961.-227с.

43. Берлянд Т.Г. Суточный ход солнечной радиации в основных климатических зонах земного шара.// Труды ГГО, 1965.- Вып. 179. С.3-27.

44. Берлянд Т. Г. Климатологические исследования режима солнечной радиации для использования их в гелиотехнических целях.// Труды ГГО, 1980. Вып.427. - С.3-35.

45. Бондаренко Н.Ф. Продовольственная программа и научно-технический прогресс.// Интенсификация-90.- Л.: Лениздат, 1985.- С. 142148.

46. Бондаренко Н.Ф., Васильев П.В., Петров А.Ф. С каждого поля -запрограммированный урожай.-Л.: Знание, 1978.- 153с.

47. Бондаренко Н.Ф., Жуковский Е.Е. Автоматизированная система агрометеорологической информации и рекомендаций (проект "Погода").// Науч.-техн. бюл. по агр.физике, 1977.- №32. С.14-19.

48. Бондаренко Н.Ф., Жуковский Е.Е., Кащенко A.C., Небольсин А.Н., Усков И.Б. Высокие урожаи по программе. JI.: Лениздат, 1986.-143с.

49. Бондаренко Н.Ф., Коваленко Н.П. Водно-физические свойства торфяников.-Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 159с.

50. Борисенков Е.П. Сбор материалов метеорологических наблюдений и оценка воздействия метеорологических величин на здоровье человека.// Климат и здоровье человека.-Л., 1988. С.16-33.

51. Бояковский И.А. О зависимости развития сельскохозяйственных растений от температуры почвы.// Вест. ЕГМС, 1935.- №6.- С. 15-17.

52. Будыко М.И. Тепловой баланс земной поверхности.-Л.: Гидрометеоиздат, 1956.-256с.

53. Будыко М.И. Температура деятельной поверхности и её биоклиматическое значение.// Современные проблемы метеорологии приземного слоя воздуха.-Л.: Гидрометеоиздат, 1958.- С.201-211.

54. Будыко М.И. Климат и жизнь.-Л.: Гидрометеоиздат, 1971.-472с.

55. Будыко М.И., Дроздов O.A. О применении осреднения в климатических исследованиях.// Метеорология и гидрология, 1966.- №10.-С.3-6.

56. Вешевская И.С., Гешеле Е.З. Зависимость урожая сельскохозяйственных культур в различные периоды роста растений.// Мелиорация земель Ленинградской области.-Л.: 1975,- С.121-125.

57. Выгодская H.H. Радиационный режим и структура горных лесов.-Л.: Гидрометеоиздат, 1981.-262с.

58. Гараджа М.П., Евневич Т.В., Невзаль Е.И. Распределение рассеянной солнечной радиации по зонам неба для различных участков спектра при отсутствии облачности.// Метеорология и гидрология, 1972,-№11.- С.50-56.

59. Гойса Н.И. Методика расчета месячных сумм рассеянной и суммарной радиации по срочным наблюдениям.// Труды Укр НИГМИ, 1958.- Вып. 14.- С.79-90.

60. Глебова М.Я. Результаты экспедиционных наблюдений над температурой и влажностью воздуха на осушенном болоте.// Труды ГГО, 1955.- Вып.49(111).- С.42-56.

61. Голубова Т.А. Количественные характеристики радиационного режима.// Микроклимат CCCP.-JL: Гидрометеоиздат, 1967.- С. 11-37.

62. Голубова Т.А. Прямая солнечная радиация, поступающая на восточные и западные склоны.// Труды ГГО, 1976.- Вып.351.- С.134-145.

63. Голубова Т.А. Расчеты средних часовых сумм прямой солнечной радиации на наклонные поверхности.// Труды ГГО, 1980.- Вып.426.- С.90-103.

64. Голубова Т.А., Мищенко З.А., Пигольцина Г.Б. Микроклиматическая изменчивость суммарной и фотосинтетически активной радиации на склонах.// Труды ГГО, 1977.- Вып.385.- С.3-12.

65. Гольберг М.А. Прямая радиация на стены и склоны в условиях Белоруссии.// Изв. АН БССР, сер, физ.-тех. наук, i960.- №4.- С. 133-141.

66. Гольберг М.А. Особенности возможного и действительного прихода прямой радиации к склонам в Белоруссии.// Научные сообщения. Ин-т геол. и геогр. АН ЛитССР.- Вильнюс, 1962.- Т. 13.- С.369-378.

67. Гольцберг И.А. Заморозки на осушенных болотах.// Труды ГГО, 1955.- Вып.49(111).- С.57-67.

68. Гольцберг И.А. Микроклимат и его значение в сельском хозяйстве.-Л.: Гидрометеоиздат, 1957.-68с.

69. Гольцберг И.А. Агроклиматическая характеристика заморозков в СССР и методы борьбы с ними.-Л.: Гидрометеоиздат, 1961.-198с.

70. Гольцберг И.А. Современное состояние и задачи в области климатического картографирования СССР././ Тематическое картографирование в СССР.-Л.: Наука, 1967.- С.84-90.

71. Голыдберг И.А. Агроклиматическое районирование территории административных областей.// Труды ГГО, 1969.- Вып.248.- С.4-11.

72. Гольцберг И.А. Мезо- и микроклиматические особенности окрестностей Ленинграда.// Труды ГГО, 1974.- Вып.339.- С.25-34.

73. Гольцберг И.А. Мезо- и микроклиматическое районирование Ленинградской области.// Труды ГГО, 1977.- Вып.385.- С.39-50.

74. Гольцберг И.А. Длительность безморозного периода на территории, прилегающей к БАМ.// Труды ГГО, 1980.- Вып.426.- С.16-22.

75. Гольцберг И.А.,Васильева Л.Г. Климатическое районирование трассы БАМ и прилегающих районов производственного освоения.// Труды ГГО, 1980.- Вып.426.- С.3-15.

76. Гордов А.Н. Расчет прямой солнечной радиации на различно ориентированные и наклонные поверхности для широты 42°.// Материалы по агроклиматическому районированию субтропиков СССР, 1938.- Вып.2.-С.27-44.

77. Горышина Н.Г. Теплообеспеченность почв на Северо-Западе ETC.// Труды ГГО, I960.- Вып.264.- С.-73-81.

78. Горышина Н.Г. Особенности термического режима почв на Северо-Западе Европейской территории СССР.// Труды ГГО, 1968.-Вып.232.- С. 138-146.

79. Горышина Н.Г. Условия теплообеспеченности почв на Севере Европейской территории СССР.// Труды ГГО, 1969.- Вып.248.- С.12-19.

80. Горышина Н.Г. Особенности микроклимата почвы по полевым наблюдениям в Ленинградской области.// Труды ГГО, 1977.- Вып.385.-С.51-58.

81. Горышина Н.Г. Учет теплообеспеченности почвы при микроклиматической характеристике территории.// Труды ГГО, 1980.-Вып.426.- С.84-89.

82. Горышина Н.Г. Учет особенностей мезо- и микроклимата при проведении агротехнических мероприятий.// Труды ГГО, 1988.- Вып.520.-С.33-40.

83. Горышина Н.Г., Никифорова Н.П. Метеорологические факторы и продуктивность картофеля в Ленинградской области.// Труды ГГО, 1980.-Вып.440.- С.79-84.

84. Горышина Н.Г., Никифорова Н.П., Платонов В.А. Роль микроклимата при принятии технологических решений в практике сельского хозяйства.//Труды ГГО, 1981.- Вып.460.- С.81-87.

85. Горышина Н.Г., Николаева З.И., Пиголыдина Г.Б. Микроклиматическое изучение экспериментальных сельскохозяйственных полей программированного урожая.// Труды ГГО, 1980.- Вып.426.- С.70-83.

86. Горышина Н.Г., Пигольцина Г.Б. Количественная оценка микроклимата почвы по полевым наблюдениям в Ленинградской области.// Тезисы докл. науч. конф. "Современные проблемы и методы исследования arpo- и микроклимата".-Таллин: АН ЭССР, 1976.- С.22-23.

87. Горышина Н.Г., Пигольцина Г.Б. Микроклиматичская изменчивость термического режима почвы на Севере ETC под влиянием погодных условий.// Труды ГГО, 1976.- Вып.351.- С.74-82.

88. Грищенко М.Н. О геоморфологических условиях инсоляции склонов.// Изв. АН СССР, сер. геогр. и геофиз., 1945.- №4.- С.399-408.

89. Гусев Н.М. и др. Световой климат и его учет в градостроительстве.-М.: Гидрометеоиздат, 1974.-156с.

90. Давидсон Б.М., Копылов Н.М., Иванов В.В. Инсоляция вертикальных плоскостей, ориентированных по восьми румбам на Среднем Урале.// Труды Свердл. ГМО, 1965.- Вып.З.- С.107-112.

91. Давитая Ф.Ф. Прогноз обеспеченности теплом и некоторые проблемы сезонного развития природы.-М.: Гидрометеоиздат, 1964.-132с.

92. Данциг Н.М. Естественное освещение и инсоляция жилых и общественных зданий.-М., 1970,-139с.

93. Данциг Н.М. Инсоляция зданий и территорий застройки городов как гигиеническая проблема.// Ультрафиолетовое излучение.-М., 1971.-182с.

94. Денисенко О.Н. Радиационный баланс склонов разной крутизны и экспозиции (при средней облачности).// Вестник Белорус, ун-та, 1975.-Сер2, №1.- С.73-76.

95. Джолов Г., Сираков Д., Лингова С. Возможна пряка слънчева радиация върху склонове с различии наклони ориентации.-София, Упр-ние хидрол. и метеорол., 1970.-52с.

96. Дзюба Г.П. Микроклимат почвенно-растительных комплексов Брабинского стационара Сибирского отделения АН СССР.// Почвенная климатология Сибири.-Новосибирск: Наука, 1973.- С.56-64.

97. Димо В.Н. Тепловой режим почв СССР.-М.: Колос, 1972.-360с.

98. Дроздов O.A. Засухи и динамика увлажнения.-Л.: Гидрометеоиздат, 1980.-92с.

99. Дроздов O.A. Основы климатологической обработки метеорологических наблюдений.-Л.: ЛГУ, 1966.-302с.

100. Дроздов O.A. и др. Климатология.-Л.: Гидрометеоиздат, 1989.567с.

101. Дубах А.Д. Очерки по гидрологии болот.-Л.: Гидрометеоиздат, 1936.-117с.

102. Дунаев Б.А. Инсоляция жилых зданий.-М.: Госстройиздат, 1962.-79с.

103. Дунаев Б.А. Инсоляция жилища.-М.: Стройиздат, 1979.-104с.

104. Дмитренко Л.В. Об особенностях радиационного режима в Украинских Карпатах.// Труды Укр.НИГМИ, 1976.- Вып.141.- С,13-19.

105. Долидзе Д.Ш. Об учете закрытости горизонта при расчете возможных сумм прямой солнечной радиации на склонах.// Труды Зак. НИГМИ, 1974.- Вып.57(63).- С.137-142.

106. Долидзе Д.Ш. Приход возможных сумм прямой радиации на стены с учетом закрытости горизонта.// Сб. работ Гидромет. центра Груз, респ. упр. по гидрометеор., 1988.- №1.- С.81-93.

107. Евневич Т.В. Шиловцева O.A. Распределение суммарной фотосинтетически активной и инфракрасной солнечной радиации по Европейской территории бывшего СССР.// Метеорология и гидрология, 1994.- №9.- С.5-11.

108. Ефимова H.A. Радиационные факторы продуктивности растительного покрова.-JI.: Гидрометеоиздат, 1977.-216с.

109. Жилая зона северного города.// JL: Стройиздат, 1982.-205с.

110. Жуков В.А. Принципы оценки неблагоприятных погодных условий в системе "климат-урожай" с целью оптимизации размещения сельскохозяйственного производства.// Труды ВНИИСХМ, 1981,- Вып.4.-С.13-31.

111. Жуков В.А. Об учете агроклиматических особенностей территории Нечерноземной зоны ET РСФСР при размещении сельскохозяйственных культур.// Агрометеорология Продовольственной программе CCCP.-JL: Гидрометеоиздат, 1986.- С.31-42.

112. Жуков В.А. Принципы оценки агроклиматических ресурсов в задаче агроэкологического районирования.// Труды ВНИИСХМ, 1994,-Вып.ЗО,- С.23-44.

113. Жуковский Е.Е. Метеорологическая информация и экономические решения.-Л.: Гидрометеоиздат, 1981.-304с,

114. Жуковский Е.Е., Закарян Ю.А. Об учете пространственной неоднородности характеристик сельскохозяйственных полей при планировании агротехнологий././ Науч.-техн.бюл. по агр. физике, 1984.-№58,- С.20-24.

115. Кондратьев К,Я,, Манолова М.П, Приход рассеянной радиации на поверхность склона при безоблачном небе и сплошной облачности,.// Уч, зап, ЛГУ, сер, физ,, 1956,- Вып,9, №210,- С,40-46,

116. Кондратьев К.Я,, Манолова М.П, Угловое распределение интенсивности радиации, отраженной естественными подстилающими поверхностями,/./ Вестн. ЛГУ, 1957,- №10,- С.52-58,

117. Кондратьев К.Я., Манолова М.П, Дневной ход и дневные суммы рассеянной и суммарной радиации на различно ориентированных склонах,// Вестн, ЛГУ, сер, физ, и хим., 1958.- №4,- С,5-16,

118. Кондратьев К.Я., Манолова М.П. Радиационный баланс склонов.// Вестн. ЛГУ, сер. физ. и хим., 1958.- Вып.2.№10.- С.43-70.

119. Кондратьев К.Я., Манолова М.П. Приход рассеянной и суммарной радиации на наклонные поверхности при наличии снежного покрова.// Вестн. ЛГУ, сер.физ. и хим., I960.- №16.- С.67-73.

120. Кондратьев К.Я., Пивоварова З.И., Федорова М.П. Радиационный режим наклонных поверхностей.-Л.: Гидрометеоиздат, 1978.-215с.

121. Кондратьев К.Я., Подольская Э.Л. Эффективное излучение склонов.// Изв. АН СССР, сер. геофиз., 1953.- №4.- С.370-375.

122. Кондратьев К.Я., Федорова М.П. О влиянии облачности и закрытости горизонта на приход радиации к наклонным поверхностям.// Актинометрия и оптика атмосферы. Тр. Пятого межвед. совещания по актином, и атм; оптике.-М.: Наука, 1963.- С.311-312.

123. Коновалов В.Г. Абляция ледников Средней Азии.// Труды САРНИГМИ, 1972.- Вып.8(89).- С.89-95.

124. Коновалов В.Г. Расчет на ЭВМ времени восхода и захода Солнца для произвольного набора пунктов на поверхности горного ледника.// Труды САРНИГМИ, 1975.- Вып.27(108).- С38-44.

125. Константинов А.Р. Погода, почва, урожай озимой пшеницы.-Л.: Гидрометеоиздат, 1978.-248с.

126. Константинов А.Р., Зоидзе Е.К., Смирнова С.И. Почвенно-климатические ресурсы и размещение зерновых культур.-JI.: Гидрометеоиздат, 1981.-278с.

127. Копылов Н.М. Прямая солнечная радиация, поступающая на склоны, в условиях Среднего Урала.// Сб. раб. Свердл. ГМО, 1970.-Вып.10.-С.44-55.

128. Копылов Н.М. Суммарная и рассеянная радиация, поступающая на склоны, в условиях Среднего Урала.// Сб. раб. Свердл. ГМО, 1970,-Вып.11.- С.26-32.

129. Костин С.И. Влияние метеорологических факторов на температуру почвы.// Зап. Воронеж.с.х. ин-та, t.XVII, 1939.- Вып.1.- С.19-25.

130. Кравцов В.М. Географические закономерности формирования и размещения элементов почвенного климата (на примере Кулунды). Автореферат диссертации, Ленинградский пед. ин-т им.А.И.Герцена.-Л., 1974.-20с.

131. Краснянская В.П. Агроклиматические ресурсы зоны БАМа.-М.: Гидрометеоиздат, 1977.-11с.

132. Махоткина Е.Л., Янишевский Ю.Д. Характеристика распеделения зональной рассеянной радиации и её сумм.// Труды ГГО, 1976.- Вып.357.- С.153-160.

133. Мединец В.Д. О повышении коэффициента хозяйственной полноценности фотосинтеза.// Фотосинтезирующие системы высокой продуктивности.-М.: Наука, 1966.- С. 162-168.

134. Менжулин Г.В. Влияние изменений климата на урожайность сельскохозяйственных культур.// Труды ГГО, 1976,- Вып.365.- С.41-48.

135. Менжулин Г.В., Савватеев С.П. Современные изменения климата и продуктивность сельскохозяйственных культур.// Труды ГГИ, 1981.- Вып.271.- С.90-103.

136. Методические рекомендации по программированию урожаев сельскохозяйственных культур в условиях Ленинградской области.Л., 1978.-83с.

137. Методическое пособие по составлению агрометеорологического прогноза суммарного валового сбора всех зерновых и зернобобовых культур в Прибалтике, Белоруссии и Европейской части РСФСР.-М.: Гидрометеоиздат, 1981.-20с.

138. Мете Л.Я. Некоторые особенности температурного режима осушенных болот.// Сб. работ Таллинской ГМО, 1967.- Вып.7.- С.51-56.

139. Микроклимат СССР.-Л.: Гидрометеоиздат, 1967.-284с.

140. Микроклимат холмистого рельефа и его влияние на сельскохозяйственные культуры.-Л.: Гидрометеоиздпт, 1962.-250с.

141. Мищенко З.А. Суточный ход температуры воздуха и его агроклиматическое значение.-Л.: Гидрометеоиздат, 1962.-198с.

142. Мищенко З.А. О разномасштабном картировании термических показателей дня с учетом рельефа.// Труды ГГО, 1972.- Вып.288.- С.29-42.

143. Мищенко З.А. Биоклимат дня и ночи.- Л.: Гидрометеоиздат, 1984.-280с.

144. Моделирование продуктивности агроэкосистем.-Л.: Гидрометеоиздат, 1982.-20с.

145. Молдау X., Росс Ю.К. и др. Географическое распределение фотосинтетически активной радиации (ФАР) на территории Европейской части СССР.// Фотосинтез и вопросы продуктивности растений.-М.: АН СССР, 1963.-С.149-158.

146. Мухенберг В.В. Радиационный баланс склонов.// Метеорология и гидрология, 1963.- №7.- С.33-37.

147. Мухенберг В.В. Некоторые особенности прихода солнечной радиации на наклонные поверхности.// Труды ГГО, 1965.- Вып.179.- С.108-117.

148. Николаенко Г.И. Продолжительность освещения и инсоляции дна разноориентированных долин.// Вестн. ЛГУ, сер. геол. и геогр., 1963.-Вып.4.№24.- С.62-69.

149. Ничипорович A.A. Фотосинтез и теория получения высоких урожаев.// Тимирязевское чтение.-М.: АН СССР, 1956.- С. 1-93.

150. Ничипорович A.A. Задачи работ по изучению фитосинтетической деятельности растений как фактора продуктивности.-М.: Наука, 1966.- С.7-50.

151. Околов В.Ф. К методике расчета суммарной радиации, поступающей на склоны в горном районе. (Редколегия ж."Вестн. Моск. унта. География").-М., 1976.-9с.

152. Орлова В.В. Температура основных типов почв.// Климатические ресурсы Центральных областей Европейской части СССР и использование их в сельскохозяйственном производстве.-Л.: Гидрометеоиздат, 1956.-311с.

153. Пасов В.М. Изменчивость урожаев и оценка ожидаемой продуктивности зерновых культур.-Л.: Гидрометеоиздат, 1986.-107с.

154. Паталеев В. А. Определение угла склона, получающего максимальное количество прямой солнечной радиации.// Труды ДВ НИГМИ, 1974.- Вып.48.- С.99-103.

155. Пивоварова З.И. Облучение стен зданий солнечной радиацией в различных географических районах.// Труды ГГО, 1969.- Вып.250,- С.23-49.

156. Пивоварова З.И. Некоторые особенности радиационного климата Сибири и Дальнего Востока.// Проблемы биоклиматологии и климатофизиологии.-Новосибирск, 1970.- С.30-32.

157. Пивоварова З.И. Характеристика радиационного режима на территории СССР применительно к запросам строительства.// Труды ГГО, 1973.- Вып.321.-127с.

158. Пивоварова З.И. Радиационные характеристики климата СССР.-Л.: Гидрометеоиздат, 1977.-335с.

159. Пивоварова З.И. Упрощенный способ расчета суммарной радиации на наклонные поверхности при безоблачном небе.// Тезисы докл.XI Всесоюзн. сов. по актинометрии. Часть III. Актиноклиматология и прикладная актинометрия.-Таллин, 1980.- С.41-43.

160. Пивоварова З.И., Дворкина М.Д. Исследование однородности рядов актинометрических наблюдений и возможность приведения их к длительному периоду.// Труды ГГО, 1965.- Вып.179.- С.41-64.

161. Пивоварова З.И., Стадник В.В. Об изменчивости прямой радиации, поступающей на вертикальные поверхности южной ориентации.// Труды ГГО, 1974.- Вып.307,- С.80-93.

162. Пивоварова З.И., Стадник В.В. Климатичекие характеристики солнечной радиации как источника энергии на территории СССР.-Л.: Гидрометеоиздат, 1988.-292с.

163. Пигольцина Г.Б. Кодирование и перфорирование микроклиматической информации.// Руководство по изучению микроклимата для целей сельскохозяйственного производства.-Л.: Гидрометеоиздат, 1979.-С.110-123, 142-152.

164. Пигольцина Г.Б. Влияние осушения и выработки торфяно-болотных почв на изменчивость микроклиматических показателей.// Труды ГГО, 1980.- Вып.440.- С.92-98.

165. Пигольцина Г.Б. Влияние закрытости горизонта на изменение прямой радиации в условиях сложного рельефа.// Изв. ВГО, т. 116, 1984.-Вып.4.- С.337-341.

166. Пигольцина Г.Б. Расчет микроклиматической изменчивости радиационных характеристик.// Методические указания по обобщению результатов микроклиматических исследований для целей сельскохозяйственного проиводства.-Л.: Гидрометеоиздат, 1985.- С.5-11.

167. Пигольцина Г.Б. Влияние закрытости горизонта на изменение рассеянной радиации в условиях сложного рельефа.// Труды ГГО, 1986.-Вып.502.- С.29-36.

168. Пигольцина Г.Б. Микроклиматическая изменчивость суточного хода прямой радиации на склонах.// Труды ГГО, 1986.- Вып.502.- С.23-29.

169. Пигольцина Г.Б. Мезо- и микроклиматическая изменчивость радиационного режима Ленинградской области.// Труды ГГО, 1987.-Вып.515.- С.175-182.

170. Пигольцина Г.Б. Мезо- и микроклиматические изменения ФАР в пределах АПК в разных климатических зонах страны.// Труды ГГО, 1990.-Вып.532,- С.156-161.

171. Пигольцина Г.Б. Рекомендации по учету влияния защищенности горизонта на радиационный режим в условиях сложного рельефа.-Л.: ГГО, 1990.-60с.

172. Пигольцина Г.Б. Мезоклиматическое районирование характеристик солнечной радиации.// Докл. XV Междунар. конф. по метеорологии Карпат. Ужгород, сент. 1991.-Киев. Укр.рег. НИГМИ, 1991-С.180-184.

173. Пигольцина Г.Б. Радиационный баланс и его составляющие в условиях сложного рельефа.// Докл. XV Междун. конф. по метеорологии Карпат. Ужгород, сент. 1991.-Киев, Укр. per. НИГМИ, 1991.- С.205-210.

174. Пигольцина Г.Б. Влияние микроклиматической изменчивости энергетических ресурсов и влажности почвы на урожайность сельскохозяйственных культур.// Тезисы докл. Всерос. конф. Микроклимат агроландшафтов.-С.-Петербург, 1995.-С.205-207.

175. Пигольцина Г.Б. Учет влияния закрытости горизонта при оценке радиационного режима в условиях сложного рельефа.// Гидрологические исследования в Сибири.-Томск, 1997.- С.67-68.

176. Пигольцина Г.Б., 'Романова E.H. Некоторые аспекты исследования радиационного режима склонов южных ориентаций.// Труды ГГО, 1987.-Вып.515.-С.157-161.

177. Платонов В.А., Чудновский А.Ф. Моделирование агрометеорологических условий и оптимизация агротехники (АСУ ТП в земледелии).-JI.: Гидрометеоиздат. 1984.-280с.

178. Поберовская Л.Н., Федорова М.П., Сиверцева Т.Е. Потоки суммарной радиации на наклонные поверхности при частичной облачности.// Проблемы физики атмосферы, 1969,- №7.- С.102-112.

179. Покровская Т.В. Колебания климата.// Климатические ресурсы центральных областей Европейской части СССР и использование их в сельскохозяйственном производстве.-Л.: Гидрометеоиздат, 1956.- С. 105-112.

180. Полуэктов P.A. Имитационные модели продуктивности агроэкосистем.// Теоретические и количественные методы программирования урожаев.-Л., 1979.- С.14-23.

181. Почвы Ленинградской области.-Лениздат, 1973.-344с.

182. Путерман Л. Определение оптимальной плотности застройки на сложном рельефе.// Жилищное строительство, 1964.- №1.- С.15-16.

183. Путерман Л. Оценка условий инсоляции рельефа.// Жилищное строительство, 1969.- №11.- С.22-23.

184. Раунер Ю.Л. Климат и урожайность зерновых культур.-М.: Гидрометеоиздат, 1981.-163с.

185. Рекомендации по оценке микроклиматических ресурсов Нечерноземной зоны РСФСР.-М.: Гидрометеоиздат, 1981.-81с.

186. Рекомендации по составлению мезоклиматических карт отдельных административных районов СССР (Часть 1).-Л.: ГГО, 1988.-69с.

187. Рекомендации по учету микро- и мезоклиматической изменчивости основных метеорологических величин в масштабе РАПО при размещении основных сельскохозяйственных культур Нечерноземной зоны ( на примере Ленинградской области).-Л.:ГГО, 1988.-42с.

188. Роджер Г. Барри. Погода и климат в горах.-Л.: Гидрометеоиздат, 1984.-311с.

189. Романова E.H. Микроклиматическая изменчивость основных элементов климата.-JI.: Гидрометеоиздат, 1977.-288с.

190. Романова E.H. Учет мезо- и микроклимата при оптимизации размещения сельскохозяйственных культур в пределах агропромышленных комплексов .-JI.:.Гидрометеоиздат, 1989 .-45с.

191. Романова E.H., Мосолова Г.И., Бер^нева И.А. Микроклиматология и её значение для сельского хозяйства.-JI.: Гидрометеоиздат, 1983.-С.202-212.

192. Романова E.H., Пигольцина Г.Б. Учет микроклиматической изменчивости показателей радиационного режима на территории Нечерноземья для целей сельскохозяйственного производства.// Труды ГГО, 1986.- Вып.502.- С.36-44.

193. Росс Ю.К. Радиационный режим и архитектоника растительного покрова.-JI.: Гидрометеоиздат, 1975.-342с.

194. Руководство по изучению микроклимата для целей сельскохозяйственного производства.-Л.: Гидрометеоиздат, 1979.- С.24-31.

195. Сапожникова С.А. Микроклимат и местный климат.-Л.: Гидрометеоиздат, 1950.-242с.

196. Сепп Ю.В., Тооминг Х.Г. Проект методических указаний. Динамическая модель продукционного процесса картофеля и её применение для решения некоторых агрометеорологических задач.-М.: Гидрометеоиздат, 1987,- 44с.

197. Синицина Н.И., Гольцберг И.А., Струнников Э.А. Агроклиматология.-Л.: Гидрометеоиздат, 1973.-344с.

198. Сиротенко О. Д. Математическое моделирование воднотеплового режима и продуктивность агроэкосистем.-Л.: Гидрометеоиздат, 1981.-167с.

199. Сиротенко О.Д., Абашина Е.В., Павлова В.Н. Оценка влияния возможных колебаний и изменений климата на продуктивность сельскогохозяйства.// Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1984.-Т.20.№11. С.1104-1110.

200. Сиротенко О.Д. и др. Методическое пособие. Метод количественной оценки агрометеорологических условий формирования урожая сельскохозяйственных культур с помощью ЭВМ (для Нечерноземной зоны Европейской территории СССР).-М.: Гидрометеоиздат, 1981 .-32с.

201. Справочник по климату СССР. Часть I. Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние.-Л.: Гидрометеоиздат, 19661968.- Вып. 1-34.

202. Стойчев С. Микроклиматична оценка и картографиране на различии терени, предназначени для сельскостопански цели.// Науч. тр. Висш.сельскостоп. инст., Пловдив, 1990,- 35 №2.- С.111-114.

203. Страшная А.И. Агрометеорологические условия перезимовки и формирования урожая семян многолетних сеяных трав на Европейской части СССР.-Л.: Гидрометеоиздат, 1988.-157с.

204. Страшная А.И. Агрометеорологические условия и урожайность однолетних трав в Нечерноземной зоне Европейской части СССР.// Труды ГМЦ, 1991.- Вып.312,- С.88-106.

205. Страшная А.И. Прогноз урожайности зерна кукурузы в экономических районах Европейской части СССР.// Труды ГМЦ, 1991.-Вып.325.- С.34-42. .

206. Тооминг Х.Г. Перспективы прогноза эффективности изменения параметров растений и оценка максимального урожая.// Программирование урожаев сельскохозяйственных культур.-М.: Колос, 1975.- С.403-414.

207. Тооминг Х.Г. Солнечная радиация и формирование урожая.-Л.: Гидрометоиздат, 1977.-200с.

208. Тооминг Х.Г., Каллис А.Г. Значение и некоторые результаты исследования КПД растений и растительного покрова.// Основные проблемы биогеоценологии.-М.: Наука, 1973.- С.203-213.

209. Тооминг Х.Г., Каллис А.Г. Теоретическая оценка влияния некоторых физиологических и морфологических характеристик на потенциальный урожай ячменя.// С.-х. биол., 1974.- Вып.9.№6.- С.921-930.

210. Тооминг Х.Г., Нийлиск X. Коэффициенты перехода от интегральной радиации к ФАР в естественных условиях.// Фитоактинометрические исследования растительного покрова.-Таллин: Валгус, 1967.- С.140-149.

211. Тооминг Х.Г., Сепп Ю.В. Оценка методом динамического моделирования влияния микроклимата на урожай картофеля на склонах.// Метеорология и гидрология, 1983,- №4.- С.97-104.

212. Торлецкая В.В. Об упрощенном способе вычисления продолжительности освещения солнечными лучами различно ориентированных стен.// Метеорология и гидрология, 1939.- №6.- С.95-96.

213. Уланова Е.С. Агрометеорологические условия и урожайность озимой пшеницы.-Л.: Гидрометеоиздат, 1975.-302с.

214. Уланова Е.С., Литвиненко Л.Н., Маликова С.И. Усовершенствование метода долгосрочного прогноза урожайности озимой пшеницы в черноземных районах.// Труды ГМЦ, 1987.- Вып.289.- С.3-21.

215. Усков И.Б. Методология агрометеорологического обеспечения программирования урожаев.// Науч. техн. бюл. по агр. физике, 1984.- №54.-С.3-6.

216. Усков И.Б., Жуковский Е.Е. Методология и принципы программирования урожая на современном этапе.// Земледелие, 1985.-№12.-С.24-27.

217. Устенко Г.П. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах как основа формирования высоких урожаев.// Фотосинтез и вопросы продуктивности растений.-М.: АН СССР, 1963.- С.37-70.

218. Федорова М.П. Потоки рассеянной радиации от отдельных участков неба на наклонные поверхности.// Проблемы физики атмосферы, 1965.- Сб.З.- С.61-68.

219. Федосеев А.П. Влажность почвы в связи с рельефом местности.// Труды Каз.НИГМИ, 1959.- Вып. 13.- С.66-88.

220. Федосеев А.П. Вопросы агрометеорологического обоснования дифференцированного применения агротехники.// Труды ИЭМ, 1968.-Вып.4.- С.3-22.

221. Федосеев А.П. Сроки посева ранних яровых зерновых культур.// Агрометеорология Нечерноземью.-Л.: Гидрометеоиздат, 1978.- С.13-19.

222. Федосеев А.П. Агротехника и погода.-Л.: Гидрометеоиздат, 1979.-240с.

223. Филиппова М.Г., Бабич Ю.В. О расчете составляющих радиационного баланса горных территорий.// Метеорология и гидрология, 1995.- №5.- С.37-44.

224. Хайруллин К.Ш. Освещенность вертикальных поверхностей на территории СССР.// Труды ГГО, 1978.- Вып.408.- С.87-95.

225. Черкасов П.А. Радиационный баланс физической поверхности горного ледника в период абляции.-Алма-Ата: Наука, 1980.-144с.

226. Чижевская М.П. Радиационный и термический режим различно ориентированных склонов в условиях холмистого рельефа Ленинградской области.//Труды ГГО, 1960.- Вып.91.- С.71-84.

227. Чичуа Г.С. Расчет температурного поля в почве с учетом изучения характера её теплофизических характеристик.// Труды Груз. с.-х. ин-та, 1963.-Т.60.- С.75-81.

228. Чудновский А.Ф. Современное состояние учения о тепловом режиме сельскохозяйственного поля.// Вопросы агрономической физики.-Л.: Гидрометеоиздат, 1957.-328с.

229. Чудновский А.Ф. Проблема тепловой мелиорации почв.// Труды по агрономической физике.-Сельхозгиз,1962.- Вып.10.- С.68-77.

230. Чудновский А.Ф. Основные результаты работ Агрофизического института в области изучения теплового режима почв.// Труды по агрономической физике.-Сельхозгиз, 1962.- Вып. 10.- С.51-67.

231. Чудновский А.Ф. Теплофизика почв.-М.: Наука, 1976.-352с.

232. Шатилов И.С. и др. Использование света полевыми культурами и травостоем долголетних пастбищ.// Важнейшие проблемы фотосинтеза в растениеводстве.-М.: Колос, 1970.- С. 136-152.

233. Шашко Д.И. Агроклиматические ресурсы СССР.- Л.: Гидромеоиздат, 1985.-247с.

234. Шашко Д.И., Никифорова А.Т. Агроклиматические условия и ресурсы Севера СССР.// Сельскохозяйственное освоение Севера СССР.ТЛ.Новосибирск, 1973.-С.114-166.

235. Шебеко В.Ф. Тепловые характеристики торфяных почв.// Изв. АН БССР, 1956.- №2.- С.29-45.

236. Шебеко В.Ф. Изменение микроклимата под влиянием мелиорации болот.-Минск: Наука и техника, 1977.-286с.

237. Шульгин A.M. Климат почв Европейской территории СССР в связи с почвенной зональностью.// Изв. АН СССР, сер.геогр., 1955.- С.18-24.

238. Шульгин A.M. Физико-географические основы мелиорации.-М.: МГУ, 1965.-130с.

239. Шульгин A.M. Климат почвы и его регулирование.-Л.: Гидрометеоиздат, 1972.-320с.

240. Щербаков Ю.А. Поступление и отражение прямой солнечной радиации на неодинаково ориентированных склонах в разных условиях.// Уч. зап. Перм. ун-та, 1970.- №240.- С.100-133.

241. Щербаков Ю.А. Суточный ход углов встречи солнечных лучей и инсоляции на неодинаково ориентированные наклонные поверхности.// Уч. зап.Перм.ун-та, 1973.-№281.- С.87-92.

242. Щербаков Ю.А. и др. Вспомогательные таблицы для расчета прямой радиации на разноориентированные наклонные поверхности.// Уч. зап. Перм. ун-та, 1970.- №240.- С.168-173.

243. Яковлев H.H. Климат и зимостойкость озимой пшеницы.-Л.: Гидрометеоиздат, 1966.-419с.

244. Ambrosetti F., Thams J. Die Grosse des Globalstrahlung verschieden orientierten Flachen.// Geeofys. purae appl.- 1953.-Vol.26.-P.198-210.

245. Barry R.G. Diurnal effects on topoclimate on an eguatorial mountain.// Arbeiten. Zentralanst. Met. Geodynam.-1978.-32,72-P.l-8.

246. Barry R.G., Chorley R.J. Atmospere, weather and climate.-1971.379p.

247. Bednarek Antoni. Niekorzysthe warunki klimatyczne w niektorych formach zabudowy miejskiej // Prodl.ochr. i ksztalt. srodow. przyr. obszarach zurbanizow.: Semin. nauk., Warszawa, 28-29 czerw., 1990.Cz.2.// SGGW-AR Warszawie.-Warszawa, 1990 .-P130-136.

248. Bernardi A., Vincenzi S. Diurnal variations of solar radiation on differently orientated surfaces of monuments: Pap..9 Cong. Fiz. Atm.Oceano, Rome, June 8-10, 1992.//Nuovo cim.C.-l994.-17,№4.-P.431-442.

249. Bogel A. Die direkte Sonnenstrahlung and westhange.// Zeitschr. fur Meteor.- 1957.-Bd.11,H.3.-S.70-83.

250. Bourges B. Le calcul de leclainement solaire sun plans inclines.// Meteorologie.-1986.- №11.-P.58-68.

251. Dozier J. and Outcalt S.I. An approach toward energy balance simulation over rugged terrain.// Geog. Anal.-1979.-11 .-P.65-85.

252. Dubayah R., Van Katwijk V. The topographic distribution of annual incoming solar radiation in the Rio Grande Riverbasin.// Geophys. Res. Lett-1992.-19, №22.-P.2231-2234.

253. Eisner M.K., Khalil A.M. Total solar radiation on vertical and inclined surfaces during cloudless days in the U.A.R.// Pure and Appl. Geoph., (Pageoph).-1965.-Vol.60, №l.-P.217-228.

254. Fancovic M., Glasnovic Z. Proracun dozracene energije globalnog Suncvog zracenja na nagnute prihvatne plohe u Hrvatsko.// Sunceva energ.1991.-12,№l.-P.39-48.

255. Frank E.C., Lee R. Potential solar beam irradiation on slopes.// U.S. For. Serv., Rky. Mtn. For. and Range Expt. Sta. Res. Paper .R.M.-1966.-18.-116p.

256. Garg H.P., Garg S.N. Statistical analysis of solar radiation on variously oriented sloping surfaces.// Sol. and Wind Technol.-1987.-4,№l.-P.95-108.

257. Garnier B.J. and Ohmura A. A method of calculating the direct short wave radiation income of slopes.// J. appl. Met.-1968.-7.-P.796-800.

258. Garnier B.J., Ohmura A. The evaluation of surface variation in solar radiation income // Solar Energy.-I970.-Vol. 13,№1 .-P.21-34.

259. Golley F.B. Energy values of ecological materials.// Ecology.-1961.-42.-P.581-584.

260. Gopinathan K.K. Solar radiation on varionsly oriented sloping surfaces.// Sol. Energy.-1991.-47, №3.-P.173-179.

261. Hand J. Jnsolation on cloudless days at the time of solstices and equinoxes.// Heating and Ventill.-1954.-Vol.51,№2.-P.97-100.

262. Hay J.E. Study of shotwave radiation on non-horizontal surfaces.// Can. Climate Centre, Atmos. Env. Serv., Downsviw. Ontario.-1979.-№79-12.

263. Hutchinson F.W., Cotter M.O. Calculate solar irradiation rate for forward inclined walls.// Heating, Piping and Air Condit.-1961.-Vol.33,№4.-P.150-153.

264. Hutchinson F., Cotter M. Solar irradiation of east and west inclined surfaces // Heating, Piping and Air Condit.-1955.-Vol.27,№9.-P.150-153.

265. Jen-Yu Wang. More accurate predictions of Corn maturity date.// Food Packer.-1958.-39:17.-P.36-37.

266. Jen-Yu Wang. A Critique of the Heat Unit Approach to Plant Response Studies.// Ecology.-1960.-Vol.41 .-P.785-790.

267. Kaempfert W. Ein Phasendiagramm der Besonnung.// Met. Rundschau.-195 l.-B.4,H.7.-S. 141-144.

268. Kaempfert W., Morgen A. Die Besonnung, Diagramme der solar Bestrahlung verschiedener Lagen.// Zeitschrift fur Meteorologie.-1952.-B.6,H.5.-S.138-146.

269. Kallis A., Tooming H. Estimation of the influence of leaf photosynthetic parameters specific leaf weight and growth functions on yield.// Photosynthetica.-1974.-8(2).-P.91-103.

270. Kondratyev K.Ja. Radiation in the atmosphere.- New York: Academic Press.-1969.-912p.

271. Kovrigo P.A., Yatsukhno V.M. Optimization of the microclimate of bog geosystems.//Suomen akat. julk.-1988.-№5.-P.22-29.

272. Kruss Phillip D., Hastenrath Stefan. The role of radiation geometry in the climate response of Mount Kenya's glaciers. Part I: Horisontal reference Surfaces.// J. Climatol.-1987.-№5.-P.493-505.

273. Kucera C.L., Dahlman R.C., Koelling M.R. Total net productivity and turnover on an energy basis for tallgrass prairie.// Ecology.-1967.-48,№4.-P.536-541.

274. Lee R. Forest Microclimatology.-New York: Columbia University Press.-1978.-P. 171-172.

275. Lee R., Baumgartner A. The Topography and Insolation Climate of a Mountainous Forest Area.// Forest Seience.-1966.-Vol.l2,№3.-P.258-267.

276. Norris D.J. Solar radiation on inclined surfaces.// Solar Energy.-1966.-Vol. 10,№2.-P.72-76.

277. Oertli J.I. Die Problematik bei Umweltanalysen.// Vierteljahressch. Naturforsch. Ges. Zurich.-1993.-138,№2.-S.81-104.

278. Oliver H.R. Studies of surfase energy balance of sloping terrain.// Int. J. Climatol.-1992.-12,№ 1 .-P.55-68.

279. Olseth Jan Asle, Skartveit Akvid. The solar radiation climate of Norway.// Solar Energy.-1986.-37,№6.-P.423-428.

280. Olseth J., Skartveit A., Zou H. Spatialy continuous mapping of solar resources in a complex high latitude topography.// Sol. Energy.-1995.-55,№6.-P.475-485.

281. Owczarek S. Vector model of solar radiation density incident on tilted surfaces.// Arch. Civ. Eng.-1995.-41,№4.-P.567-599.

282. Pegak S. Osuncanje kao faktor odredivanja meduudaljenosti objekata u urbanistickom planiranju.// Sunceva energ.-1991.-12,№l.-P.15-17.

283. Pigoltsina G.B. Numerical modeling of microclimate effect on the agroecosystem productivity.// Modern problems in agroecosystem simulation (Book of abstracts): Int. Jubilee Workshop.-S-Petersburg, ARI.-1997.-P.91-94.

284. Revfeim K.J. A Solar radiation at a site of known orientation on the earth's surface.//J.Appl. Meteorol.-l976.-15,№6.-P.651-656.

285. Sato T. On the problem of mathematical insolation.// J. of the Met. Soc. of Japan. -1953.-Vol.31,№l.-P.6-17.

286. Schräm K. und Thams J.C. Die Kurzwellige Strahlung von Sonne und Himmel auf verschieden orientirte und geneigte Flachen.// Arch. Meteor., Geophys. und Biokl., Ser. B.-1967.-Bd.l5, H.1-2.-S.99-126.

287. Sekihara K. Amount of solar radiation falling on a tilted surface in Tokyo (Lat.35° 41'N), especially in connection with optimum mounting angle in the outdoor weathering test.// Papers Meteor., Geophys., Tokyo.-1965.-Vol.l6,№l.-P.38-44.

288. Sepp J., Tooming H. Kartulisaakide arvutamire kallakutel.// Rmt.: Geograafia rakenduslikke aspekte pollumajanduses. Tln.-Saku.-1982.-Ik. 110-112.

289. Skinner C.I. Climate as a factor in urban design.// Nat. Conf. Publ., Inst.Eng., Austral.-1992.-№92/5.-P.251 -253.

290. Smolen F. Ozearenie rozne orientovanych svanov a stien vo Vysosych Tatrach.// Stavebnichy Casopis (Slovenskej Akademie Vied), Bratislava.-1971.-19,№9.-P.666-686.

291. Steven M.D. Standard distributions of clear sky radiance.// Q.J.R. Met. Soc.-1977.-103.-P.457-465.

292. Steven M.D. and Unsworth M.H. The diffuse solar irradiance of slopes under cloudless skies.// Q.J.R. Met.Soc.-1979.-105.-P.593-602.

293. Stevens Dale J., Grey Alan H. Topographic shading and geographical patterns of direct solar radiation in mountainous regions.// Prof. Geogr.-1986.-38,№4.-P.383-390.

294. Tajchman Stanislaw T. On calculatiky the horizont limitation and the short wahe radiation income for a monhtainous area.// Riv. ital. geofis.e. sei.ofiini.-1975.-P. 174-180.

295. Takahashi Hidenori, Nagosawa Tetsnaki, Chen Gnolian, Mu Xingmin. Estimation of the heat balance of the slopes of the hilly land in the loess plateau, China.// Environ. Change and GIS: Int. Symp., Asahikawa.-1991.-Vol.2.-P.79-87.

296. Turner H. Die globale Hangbestrahlung als Standortsfaktor bei Aufforstungen in der subalpinen Stufe.// Mitt. Schweiz Anst. forstl. Versuch.-1966.-42(3).-S.109-168.

297. Unsworth M.H. Long-wave radiation at the ground Geometry of interception by slopes, solids and obstructed planes.// Quart. J. Roy. Meteor. Soc.-1975.-Vol 101 ,№427.-P.25-34.

298. Unsworth M.H., Monteith J.L. Long-wave radiation at the ground.I. Angular distribution of incoming radiation.// Quart. J. Roy. Meteor, Soc.-1975.-Vol. 101,№427.-P. 12-24

299. Varley M., Beven K., Oliver H. Modelling solar radiation in steeply sloping terrain.// Int. J. Climatol.-1996.-16,№1.-P.93-104.

300. Volz F.E. Globalstrahlung auf geneigte Hange.// Meteor. Rund., Berlin.-1958 .-Vol. 11 ,№4.-P. 132-135.320

301. Watts R.D. Modelling the spatial distribution of solar radiation incident on the land surface:Pap. US Geol. Surv. Circ.-1993.-№1086.-117p.

302. Wendler G. and Ishikawa N. The effect of slope exposure and mountain screening on the solar radiation of Mc Call Glacier, Alaska: a contribution to the International Hydrological Decade.// J. Glaciol.-1974.-13(68).-P.213-226.

303. Williams L.D., Barry Rtey, Andreus T.T. Application of computed global radiation for areas of high relief.// T. Appl. Meteorol.-1972.-11,№3.-P.526-533.

304. Wilson R.G., Gamier B.J. Calculated and measured net radiation for a slope.// Climatolog. Bull.-1975.-№17.-P.l-14.

305. Endo E. Использование базы данных о солнечной радиации для разработки систем фотоэлементов в Японии.// Denshi gijutsusogo kenkynjo iho: Bull. Electrotechn. ЬаЬ.-1995.-59,№9.-Р.1-14.(Япон.).

306. Уи Qiahg, Fu Baopu, Peng Naizhi, Chen Ming. Аналитические модели для наиболее теплого склона по вычислениям соотвественно дневной радиации и её глобальному распределению.// Dili Xuebao: Acta geogr. sin.-1994.-49,№6.-Р.526-532.(Кит.).

307. Zhu С., Ren X. Временное и пространственное распределение оптимального угла наклона для суммарной радиации.// Gaoyuan qixiang: Plateau meteorol.-1993.-12,№4.-Р.409-417.(Кит.).