Осадки и приборы для их измерения

Атмосферные осадки – это вода выпадающая на поверхность земли и наземные предметы из облаков и осаждающаяся из воздуха в результате конденсации находящегося в нем водяного пара (роса, иней, изморозь и др.).

Осадки – основной источник почвенной влаги, а через нее и растений. При их отсутствии снижается урожай. Однако неблагоприятно для растений и большое количество осадков. Оно может сопровождаться вымочкой посевов. Продолжительные дожди в период цветения ухудшают оплодотворение, в период созревания – затрудняют уборку.

Осадки могут быть: твердыми (снег, град, снежная крупа, иней), жидкими (дождь), смешанными (снег с дождем, мокрый снег).

Их количество измеряется толщиной слоя воды в мм, который образуется на горизонтальной поверхности в отсутствии просачивания, стекания и испарения.

1 мм осадков = 10 м³/га = 10 т воды на 1 га.

Интенсивность осадков измеряют в миллиметрах в минуту (мм/мин) или в час (мм/ч), продолжительность – в часах или минутах от начала до окончания их выпадения. В зависимости от интенсивности и продолжительности различают несколько категорий осадков, (табл. 5.1).

 

Таблица 5.1 – Категории осадков в зависимости от их интенсивности и продолжительности

Название	Продолжительность выпадения, часов
Количество осадков, мм
Слабый дождь	<1,0	<1,5	<2,0
Умеренный дождь	1,1-5,0	1,6-7,5	2,1-9,0
Сильный дождь	5,1-10,0	7,6-14,0	9,1-11,5
Очень 'сильный дождь	10,1-15,0	14,1-21,0	11,6-23,5
Проливной дождь	15,1-23,0	21,1-30,5	23,6-33,0
Ливень	23,1-58,0	30,6-64,0	33,1-72,0
Сильный ливень	>58,1	>64,1	>72,1

В зимнее время наблюдения ведутся за со­стоянием снежного покрова. Определяются степень покрытия, характер его залегания, высота, плотность, наличие и толщина ледяной корки, состояние почвы. Высота снежного покрова измеряется мерной рейкой, плотность – снегомером. По углублению в снег (см) и площади (см²) снегомера определяется объем (см³), взвешиванием – масса (г). Плотность снега рассчитывается по формуле:

D = n: 10h,

где D – плотность снега г/см³,

n – масса снега, грамм,

h – высота снежного покрова в снегомере, см.

По плотности, определенной снегомером, и высоте снежного покрова по мерной рейке рассчитывается запас воды:

Z = dh, см = 10dh, мм = 100dh, м³/га или т/га.

 

Приборы для измерения осадков.

 

Количество осадков измеряется осадкомерами и дождемерами, а по вре­мени – плювиографом.

Осадкомер Третьякова 0-1 (рис. 5.1) состоит из двух сменных ведер (3) высотой 40 см, площадью приемной поверх­ности 200 см². Для уменьшения испарения осадков из ведра в летнее время при помощи диафрагмы (2) отверстие закрывается воронкой (1). Ведро осадкомера устанавливается в таган, закрепленный неподвижно на подставке (7).

Влияния ветра на количество осадков, попав­ших в ведро, уменьшается ветровым щитком (6), состоящим из 16трапециевидных планок. Планки расположены на одинаковом рас­стоянии друг от друга и соединены между собой внизу и вверху цепочками.

Измерение количества жидких осадков производится измери­тельным стаканом (9), который представляет собой мензурку с де­лениями. Одно деление стакана по объему соответствует 2 см³; при площади приемной поверхности 200 см² одно деление соответствует 0,1 мм жидких осадков.

Осадкомер устанавливается на открытом месте в удалении от окружающих предметов. Таган укрепляется на металлической под­ставке так, чтобы верхний край ведра находился на высоте 2 м от поверхности земли.

Во время измерений ведра меняются (четыре раза в сутки). Количество твердых осадков определяется после того, как они полностью растают, ведро при таянии снега в нем в теплом помещении закрыто крышкой. Если осадков более 100 делений стакана, то измерение проводится в несколько приемов.

 

Рисунок 5.1 – Осадкомер Третьякова 0-1 (по А.П. Лосеву, 1994)

 

К результатам измерений вводят поправку на смачивание ведра. Для осадков, количество которых меньше половины высоты стакана, поправка составляет +0,1 мм, а для осадков больше по­ловины высоты стакана поправка равна +0,2 мм.

Дождемер полевой М-99 (рис. 5.2) применяется для измерения жидких осадков в полевых условиях. Это стеклянный мерный стакан высотой 34 см с расширенной верхней частью (2), являющейся приемником осад­ков. Площадь приемной поверхности 30 см². На мерном стакане дождемера нанесены деления в миллиметрах слоя воды. Для уменьшения испарения в стакан вставляется воронка (3).

Плювиограф П-2 (рис. 5.3), или дождеписец, служит для не­прерывной регистрации количества и интенсивности дождя. При помощи этого прибора может быть измерено общее количество осадков, выпавших за определенное время, и их интенсивность в мм/мин.

Плювиограф состоит из дождемерного сосуда (1) с приемной площадью 500 см². Осадки из ведра поступают в сосуд (3), вну­три которого имеется металлический поплавок (4) с выступающей осью (5) и стрелкой (6), заканчивающейся пером. Сбоку сосуда (3) имеется трубка с сифоном (8). Рядом с сосудом (3) укреплен на оси барабан (9) с часовым механизмом.

Рисунок 5.2 – Дождемер полевой М-99 (по М.Д. Павловой, 1974)

На барабане крепится бумажная лента – плювнограмма. Горизонтальные линии на ней соответствуют количеству осадков, вертикальные – соответ­ствуют времени. Горизонтали проведены через 0,2 мм, а вер­тикали – через 10 минут.

Рисунок 5.4 – Плювиограф П-2 (по М.Д. Павловой, 1974)

При жидких осадках поплавок 4 сосуда 3 начинает подниматься, а перо, связанное с осью поплавка, писать на ленте кривую. Как только осадки заполнят сосуд 3, вода через сифон 8 выливается в ведро 10. На ленте в этот момент чертится вертикальная линия.

Высота снежного покрова, как уже отмечалось, определяется снегомерной рейкой. Определение высоты на ней осуществляется с одного и того же места на расстоянии 5-6 шагов от нее. Высота снега измеряется в сантиметрах.

Высота снежного покрова при маршрутных съемках определяется переносной снегомерной рейкой М-104. Это деревянный брусок, длиной 180 см, шириной и толщиной 4 см, с заостренным нижним концом.

Походный весовой снегомер ВС-43 (рис. 5.5) состоит из метал­лического цилиндра (9) высотой 60 см, площадью 50 см². Для измерения высоты снежного покрова на цилиндр нанесена шкала в сантиметрах. Нулевое деление шкалы совпадает с нижней частью режущей кромки. Вдоль цилиндра свободно перемещается кольцо (8) с дужкой (6), за которую подве­шивают цилиндр (снегозаборник) к весам.

Рисунок 5.5 – Походный весовой снегомер ВС-43 (по А.П. Лосеву, 1994)

 

Весы снегомера состоят из рейки (10 со шкалой (цена деления 5 г). Цифры стоят около каждого десятого деления и означают десятки от 0 до 30. На рейке укреплены две призмы. Одна служит опорой для крючка (5), на который подвешивают цилиндр, а на вторую надевается подвес (4) с кольцом, за которое держат весы при взвешивании.

Для уравновешивания весов служит передвижной груз (2) с круглым отверстием. Для отсчета по шкале на нижней стороне отверстия нанесена риска.

Задачи:

1. В течение 10 минут выпало 4 мм осадков. Сколько воды выпало на 1 га?

2. В результате сильного ливня выпало 30,5 мм за 10 минут. Сколько воды выпало за 1 минуту на 1 га?

3. В январе выпало 7,4 мм осадков, феврале – 5,7, марте – 10, апреле – 15,7, мае – 17,5, июне – 33,5, июле – 40, августе – 30, сентябре – 28, октябре – 60, ноябре – 8,9 декабре – 17 мм. Определит годовое количество осадков и долю каждого месяца в общем количестве.

4. Масса взятой пробы снега 24 г, высота – 12 см. Сколько воды на 1 га при высоте снежного покрова 50 см?

5. Свежевыпавший снег с плотность 0,04 г/см³, к весне уплотнился до 0,7 г/см³. Сколько воды в снеге высотой 40 см в первом и втором случаях.

 

Контрольные вопросы

1. Дайте определение осадков, назовите их фазовые состояния.

2. В каких единицах измеряются осадки?

3. Как рассчитать интенсивность осадков?

4. Назовите приборы для измерения количества осадков.

5. Как определить запас воды на 1 га, если известно количе­ство осадков, выраженное в миллиметрах?

6. Какое значение имеют осадки для сельскохозяйственного производства?

7. Какое значение имеет снежный покров в сельскохозяйствен­ном производстве?

8. Какими величинами характеризуется снежный покров?

9. Как устроен весовой снегомер?

10. Как по показаниям снегомера определить высоту слоя воды в мм и запасы в м³/га?