Вітер та його значення в сільському господарстві

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича

Біологічний факультет

кафедра грунтознавства

Понич Аліна

(біологічний факультет, 106 група )

Вітер та його значення в сільському господарстві

Реферат

Зміст

Вступ

1. Причини виникнення вітру

2. Види вітрів

3. Значення вітру для сільського господарства

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

Протягом останнього десятиріччя в Україні зафіксовано близько 240 випадків виникнення катастрофічних природних явищ метеорологічного походження зі значними матеріальними збитками.

Внаслідок лише одного смерчу на Волині в 1997 році загинуло 4 і дістало поранення 17 чоловік, зруйновано близько 200 будинків, знищено та пошкоджено 60 тис. Га посівів. Для ліквідації наслідків смерчу залучалося 1700 чоловік, то 100 одиниць спеціальної техніки у складі підрозділів та формувань цивільної оборони, підрозділів інших міністерств та відомств.

У 1998 році зареєстровано 115 метеорологічних явищ, в наслідок яких загинуло 8 та постраждало 33 чоловіка.

Небезпечні метеорологічні явища, що мають місце в Україні: сильні зливи (Карпатські та Кримські гори); град (на всій території України), сильна спека (степова зона); суховії, посухи (степова та східна лісостепова зона); урагани, шквали, смерчі, пилові бурі (південний схід степової зони); сильні тумани (південний схід степової зони); сильні заметілі, заноси (Карпати); значні ожеледі (степова зона); сильний мороз (північ полісся та схід лісостепової зони); крім того вздовж узбережжя та в акваторії Чорного і Азовського морів мають місце шторми, ураганні вітри, смерчі, зливи, обмерзаня споруд та суден, сильні тумани, заметілі, ожеледі.

Найбільш потерпає від впливу стихійних метеорологічних явищ степова зона (де розташована територія Одеської області), де помічені явища притаманні як для теплого (сильна спека, пилові бурі, суховії, лісові пожежі), так і холодного (сильні морози, сильна ожеледь) періоду року.

Вітер є одним метеорологічним явищем, що становить небезпеку для людей і суспільства в цілому. А також він має позитивні якості, де буде описуватися далі. Вітер - це рух повітря відносно земної поверхні, який виникає в результаті нерівномірного розподілу тепла (атмосферного тиску) і направлений з зони високого тиску в зону низького.

1. Причини виникнення вітру

Зміну тиску на одиницю відстані в горизонтальному напрямку називають горизонтальним баричним градієнтом. Фактично це вектор, напрям якого збігається з напрямом нормалі до ізобари в сторону падіння тиску, а величина зворотно пропорційна відстані між ізобарами. Різниця атмосферного тиску між двома точками спричинює горизонтальний рух повітря відносно земної поверхні, який називають вітром. Вітер характеризують швидкістю і напрямом. Швидкість вітру прямо пропорційна горизонтальному баричному градієнту і вимірюється в метрах за секунду або в милях за годину /вузлах/. Швидкість вітру в балах оцінюють за шкалою Бофорта, яка включає 12 балів, а також зв'язує силу вітру з хвилюванням моря, з гойданням гілок і дерев, поширенням диму тощо. Згідно зі шкалою Бофорта, 0 балів відповідає штилю. І, 2 і З бали - відповідно тихому, легкому і слабкому вітрам, швидкість яких зростає від 0,5 до 5,2 м/с, 4 бали - це помірний. 5 балів - свіжий, 6, 7 і 8 балів - міцний, сильний і дуже міцний вітри /9,9 - 18,2 м/с/, 9, 10 і 11 балів - шторм, сильний шторм і жорстокий шторм /від 18,3 до 29 м/с/, 12 балів - це ураган, коли швидкість більша за 29 м/с. Потік вітру завжди турбулентний, постійно коливаються швидкість і напрям, тому на практиці за допомогою анемометрів визначають згладжену швидкість вітру за кілька хвилин. При окремих поривах урагану швидкість зростає до 65 м/с або до 100 м/с /тропічні урагани/. На швидкість вітру впливає сила тертя, тобто різні нерівності й перепони на земній поверхні, тому прилади для спостереження за вітром встановлюють на висоті 10 - 15 м над земною поверхнею.

Крім баричного градієнта і тертя, на вітер впливають обертання Землі або сила Коріоліса і відцентрова сила. Завдяки силі Коріоліса вітер в північній півкулі відхиляється праворуч, а в південній - ліворуч від напряму баричного градієнта. Кут відхилення збільшується з широтою і в середньому дорівнює 45 - 50° над сушею і 70 - 80° над морем. Відцентрова сила виникає в замкнутих баричних системах /циклонах і антициклонах/ і спрямована від центра до периферії. Сила тертя обернена відносно сили баричного градієнта. Тертя впливає на вітер приблизно до висоти 1000 м - цей шар атмосфери називають шаром тертя. Вище за І км діють в основному тільки баричний градієнт та сила Коріоліса і вітер називають геострофічним, він дме вздовж ізобар, залишаючи низький тиск ліворуч. Рівномірний рух повітря за дуговою траєкторією залежно від сили Коріоліса, відцентрової сили і баричного градієнта ї незалежно від тертя, називають градієнтним вітром. В зв'язку з дією означених сил спостерігається відповідний розподіл вітрів в циклонах Н і антициклонах В /рис. 18/. Напрям вітру визначають за сторонами горизонту, звідки він дме: Пн, ПнПнСх, ПнСх, СхПнСх, Сх, СхПдСх, ПдСх. ПдПдСх, Пд, ПдПдЗх, ПдЗх, ЗхПдЗх, Зх, ЗхПнЗх, ПнЗх, ПнПнЗх.

Вітри бувають залежно від напрямку постійні, пануючі, сезонні. середньомісячні, річні та ін. За результатами спостережень будують графіки розподілу вітрів за місяцями, сезонами і за рік, на яких відображають повторюваність напряму вітру по основних румбах. Такі графіки називають розами вітрів.

Причиною виникнення вітрів є поглинання земною атмосферою сонячного випромінювання, що призводить до розширення повітря і появи конвекційних течій. В глобальному масштабі на ці термічні явища накладається ефект обертання Землі, що спричиняє появу напрямків вітру.

Причиною виникнення сильних вітрів (бурь, ураганів) є утворення тропічних циклонів.

Циклон - зона зниженого атмосферного тиску.

Тропічний циклон - це атмосферні вихорі значної інтенсивності і малого діаметра, які виникають на океанами в тропічних широтах і викликають сильні хвилі на морі та значні руйнування на суші.

У випадку отримання штормового попередження завжди слід вжити заходів власної безпеки. В дома слід відключити газ, електроенергію, надійно зачинити вікна і кватирки. З балконів і лоджій слід прибрати всі предмети, які можуть бути скинуті вітром. Не слід знаходитись у неміцних спорудах. На подвір'ї слід закріпити всі господарчі предмети щоб їх не зірвало поривами вітру. Особливо це стосується будівельних матеріалів, які мають малу вагу і велику площу поверхні: довгі дошки, листи фанери, шиферу тощо. Такі предмети плануючи з вітром, здатні спричинити серйозні пошкодження спорудам і людям. Подібні предмети потрібно зв'язати разом, притиснути дошками до землі, і міцно прив'язати до глибоко вбитих кілків.

Дуже небезпечно під час урагану знаходитись на вулиці, бо існує висока ймовірність поранення предметами, які підняті вітром у повітря, зірваними з дахів листами. Небезпечно знаходитись поруч з старими деревами, які можуть впасти, а також стовпів електропроводів, бо можливий обрив проводу.

Якщо поруч немає споруди, де можна було б заховатися від бурі, треба заховатись у кюветі, будь-якому іншому заглибленні, накрити голову хоча б руками.

Якщо ураган застав у лісі, то треба ховатись у тих місцях де ліс густий, та вибрати місце де дерева приблизно однакової висоти, щоб не опинитися під вагою зламаного дерева, чи гілки.

Коли ураган застав у полі, слід залишити підвищені рельєфу, відійти від дерев, які стоять окремо і можуть бути повалені, швидко знайти будь-яке заглиблення на землі - яр, рів, яму, дорожній кювет тощо.

2. Види вітрів

Вітер характеризується силою (швидкістю) і напрямком. Швидкість вітру визначається величиною баричного градієнта, тобто різницею атмосфеного тиску на встановлену одиницю відстані рівну 60 милям (1° широти), убік падіння тиску. Тому швидкість вітру тим більше, чим більше баричний градієнт. Через обертання Землі, під впливом сили Кориолиса напрямок вітру не збігається з її вектрором барического градієнта, а відхиляється в північній півкулі вправо, у південному вліво. У середніх широтах відхилення може досягати 60°. За напрямок вітру береться точка обрію, звідкіля він дує (вітер дує в компас).

Також прийнято визначати напрямок брижів, а “з компаса”, у напрямку на обрій, морські течії і плини рік. Вітер по своїй структурі не однорідний. Він може бути струминним (ламінарним), коли шари повітря рухаються не перемішуючи, тобто їхньої частки не переходять із шару в шар. Такий рух повітря звичайно буває при слабких вітрах. Якщо ж швидкість вітру перевищує 4 м/с, то частки повітря починають рухатися безладно, його шари перемішуються і рух повітря здобуває турбулентний характер. Чим вище швидкість вітру, тим більше турбулентність, тим більше стрибки швидкості в окремих точках повітряного потоку і тим більше рвучким стає вітер, виникають шквали. Шквалистий вітер характерний не тільки частими і різкими коливаннями швидкості, але і найсильнішими окремими поривами тривалістю до декількох хвилин. Вітер, що різко збільшує свою швидкість протягом дуже короткого проміжку часу на тлі слабкого вітру або штилю, назвают шквалом. Найчастіше шквали налітають при проходженні могутніх купчасто-дощових хмар і нерідко супроводжуються грозами і зливами. Швидкість шквального вітру досягає 20 м/с і більш, а в окремих поривах 30-40м/с. При цьому можуть спостерігатися несподівані повороти вітру до декількох румбів.

Основною причиною шквалу являється взаємодія висхідного потоку повітря в передній частині купчасто-дощової хмари і спадного повітря, охолодженого зливовим дощем, у тиловій його частині в результаті виникає характерний вал, що клубочеться, з вихром під ним, посилений вихрами сусідніх повітряний шарів. Вертикальні вихори в грозовій хмарі можуть утворювати смерчі. Коли швидкість такого вихру досягає 100м/с, нижня частина хмари у виді лійки опускається до поверхні, що підстилає, (землі або воді), що назустріч піднімається нагору пиловому або водяникові стовпові. Зустріч зі смерчем небезпечна: володіючи великою руйнівною силою й обертаючи по спіралі, він може підняти нагору усе, що оказыввается на його шляху. Висота смерчу досягає більш 1000 метрів, горизонтальна швидкість 30-40 км/година.

Іноді смерч може утворитися і без грозових хмар. У цьому випадку він зароджується не з хмари, а на поверхні землі або моря, нерідко при безхмарному небі. Це смерчі"гарної погоди". Вони швидко руйнуються і практично безпечні. Часто їх існування можна швидше помітити по характерному свистячому звуці, що лунає при його русі, чим побачити. Повітря, повітряні маси знаходяться в постійному русі, що постійно змінює і свою швидкість і напрямок. Але в глобальних, планетарних масштабах цей рух має чітко виражену закономірність, що визначається загальною циркуляцією атмосфери, що залежить від розподілу атмосферного тиску в різних районах земної кулі - від тропіків до полярних зон.

В екваторіальній зоні тепле повітря тропіків піднімається нагору, що приводить до утворення на границі тропосфери вітру, що називається антипасат. Антипасат розтікається в напрямку до полюсів, відповідно до півночі і до півдня. Охолоджені повітряні маси антипасата осідають на поверхню землі, створюючи в субтропіках підвищений тиск і вітер, називаний пасатом, що спрямовується в екваторіальну зону. Під дією сили Коріоліса пасати північної півкулі одержують північно-східний напрямок, а південної півкулі (крім північної частини Індійського океану, де дують сезонні мусонні вітри) - південно-східний напрямок. Швидкість пасатних вітрів також постійна і досягає 5-10 м/с. У екваториальній зоні пасати слабшають і повертають на схід. Тому між пасатами обох півкуль виникає штильна зона (в Атлантиці "кінські широти") характерна зниженим тиском, грозами і зливами, штилями. У широтах 40-60° обох півкуль переважають вітри західної четветрі. Вони менш стійкі (від NW до SW), але значно сильніші (10-15 м/с або 6-7 балів). У південній півкулі, де західні вітри обгинають весь світовий океан, лежали основні шляхи вітрильних суден для плавання з Європу в Австралію і назад у Європу навколо мису Доброї Надії і мису Горн. За свою силу, повторюваність (до 50%) і часті шторми ці вітри одержали прізвисько "браві вести", а широти -"грімучі сорокові" і “ревучі шістдесяті”. У приполярних районах обох півкуль, де осідають холодні маси повітря верхніх шарів тропосфери, утворюються полярні максимуми, переважають південно-східні і східні вітри. Пасати - перші в категорії пануючих вітрів, тобто постійно дують у визначених районах протягом визначеного проміжку часу.

Швидкість і напрямок пануючих вітрів визначається за багаторічними спостереженнями для кожного моря або морського району. Інша категорія вітрів - місцеві, що дують тільки в даному місці або декількох місцях земної кулі, виникають при зміні теплових умов протягом деякого часу або під впливом рельєфу місцевості (характеру поверхні, що підстилає,) До першого типу відносяться наступні вітри: Бризи утворюються під впливом неоднаково нагрівання суші і моря. Область істотна для утворення бризів розташовується в прибережній смузі морів (близько 30-40 км). Уночі вітер дує від берега до моря (береговий бриз), а вдень, навпаки,- з моря на сушу. Морський бриз починається близько 10 годин ранку, а береговий - після заходу сонця. Бриз відноситься до вітрів вертикального розвитку і на висоті кількох сотень метрів дує в зворотну сторону. Інтенсивність бризу залежить від погоди. У жаркі літні дні морський бриз має помірну силу до 4 балів (4-7 м/с) береговий бриз значно слабкіше. На суші так само можна спостерігати бризи. Вночі в поверхні землі існує тяга повітря з поля до лісу, а на висоті крон дерев - з лісу до поля.

Фен - гарячий сухий вітер, що виникає при обтіканні вологого повітря гірських вершин і нагріванні його теплої подветренной що підстилає поверхнею гірського схилу. На Чорному морі спостерігається в узбережжя Криму і Кавказу переважно навесні.

Бора - дуже сильний вітер, спрямований униз по гірському схилі в місцевостях, де гірський хребет граничить з теплим морем. Холодне повітря з великою швидкістю спрямовується вниз, до моря, досягаючи іноді сили урагану. У зимовий час, при низьких температурах викликає зледеніння. Спостерігається в районі Новоросійська, у берегів Далмації (Адріатичне море) і на Новій Землі. У деяких гірських районах, наприклад, на Кавказі в районі Ленинакана, або в Андах щодня спостерігається таке явище, коли після заходу сонця з гірських вершин, що оточують долину, униз спрямовуються маси холодного повітря. Пориви вітру досягають такої сили, що зриває намету, а різке і сильне зниження температури, може привести до переохолодження організму.

Бакинський норд - холодний північний вітер у зоні Баку, що дують влітку й узимку. Досягає штормової, а нерідко й ураганної сили (20-40 м/с) приносить з берега хмари піску і пилу.

Сирокко - дуже теплий і вологий вітер, що зароджується в Африці і дує в Центральній частині Середземного моря, супроводжується хмарністю й опадами.

Сезонні вітри - мусони, що носять континетальный характер і виникають унаслідок різниці в атмосферному тиску при нерівномірному нагріванні суші і моря в літній і зимовий час. Як і інші вітри, мусони мають баричний градієнт, спрямований убік низького тиску - улітку на сушу, узимку на море. Під впливом сили Коріоліса в північній півкулі літні мусони Тихого океану в східного узбережжя Азії відхиляються до південно-сходу, а в Індійському океані - до південно-заходу. Ці мусони приносять з океану на Далекий Схід похмуру погоду, з частими дощами, мрякою і туманами. На південне узбережжя Азії в цей час обрушуються затяжні і рясні дощі, що приводить до частих повеней. Зимові мусони змінюють свій напрямок на протилежне. В Тихому океані вони дують з північно-заходу, а в Індійському - з північного сходу убік океану.. Швидкість вітру в мусонах нерівномірна. Зимові північно-східні мусони збігаються з пасатами північної півкулі, але їхня швидкість не перевищує 10 м/с. А от літні мусони Індійського океану досягають штормової сили. Зміна мусонів - відбувається в квітні-травні і жовтні-листопаду. Вітер для прогнозування погоди не менш важливийі чим хмари. Тим більше без вітру погода змінитися не може.

Вітер характеризується силою і напрямком. Силу вітру можна визначити по його впливі на наземні предмети і поверхню моря по 12-бальній шкалі Бофорта. Західні вітри звичайно приносять зм'якшення погоди, тобто влітку буде прохолодніше, можливо, пройде дощ. Узимку вони супроводжуються рясними снігопадами, відлигами. Північний вітер обов'язково принесе холод, чи будуть випадати опади невідомо. Південний вітер приносить тепло, тобто узимку - відлига зі снігом, улітку тепло може бути і без опадів. Східний вітер менш передбачуваний, він може бути і холодним і теплим, одне можна сказати впевнено. Він не принесе великої кількості опадів ні влітку, ні узимку.

3. Значення вітру для сільського господарства

Вітер не відносять до числа метеорологічних факторів, які потрібні для життя рослин і тварин. Але він певною мірою впливає на розвиток і продуктивність рослинного і тваринного світу. Цей вплив може бути як позитивним, так і негативним.

Вітер є головним постачальником вологи,яку він переносить на далекі відстані, а також перерозподіляє її в атмосфері по вертикалі.

Вітри певних напрямів несуть повітря з відповідними властивостями і тому є одним з факторів зміни погоди.

Важливу роль відіграє вітер у запиленні окремих культур і поширенні насіння та плодів.

У степових і лісостепових районах вітер збільшує випаровування, що призводить до непродуктивного витрачання вологи. Навесні сильний вітер видуває посіви, пошкоджує сходи,зносить верхній родючий шар грунту і оголює коріння рослин, що сприяє дії на них несприятливих факторів.

Сильні вітри призводять до вилягання зернових культур. Це ускладнює роботу збиральних машин, а інколи повністю виключає застосування їх. Сильний вітер заважає роботі сільськогосподарської авіації.

Вітер сприяє поширенню бур'янів, шкідників с/г культур і тварин, призводить до зайвих втрат урожаю в період достигання культур.

Під час цвітіння садів навіть невеликий вітер зриває квітки. Сильні вітри ламають гілки з плодами, завдають великої шкоди лісовому господарству. Інколи вони призводять до вітровалів та буреломів.

Вітровий режим має певний вплив і на тваринництво. Він впливає на продуктивність бджіл.

Енергія вітру широко використовується в сільському господарстві для виконання різних робіт. Роль вітрової енергії зростає у зв'язку з великою програмою обводнення пасовищ і меліорації земель.

Але, майже щорічно південні регіони України страждають від пилових бурь. Їх негативний вплив в першу чергу зачіпає сільське господарство. Основною шкодою цього явища являється вивітрювання родючих шарів ґрунту, що призводить до знищення посівів зернових, тощо, або зниження врожайності. 

Для дослідження впливу пилової бурі, що мала місце 22-24 березня 2007 року на розвиток біомаси були використані космічні знімки з КА TERRA (MODIS) за 20, 23, 24 та 26 березня 2007року. Розрахунок індексу вегетації, зроблений на територію проходження бурі, дав наступні результати:
- безпосередньо після проходження бурі 23.03 індекс вегетації майже не змінився, що вказує на те, що рослинність майже не зазнала шкоди;
- негативні наслідки вивітрювання родючого ґрунту почали виявлятись вже 24.03, про що свідчить тенденція зниження індексу вегетації. 26.03 зниження індексу вегетації на полях в зоні пилової бурі становило близько 0.4-0.5; на знімку 29.03 значення індексу повертаються до норми, та продовжується поступове збільшення індексу вегетації.

Вітрова ерозія поширена там, де немає перешкод сильним вітрам, і де відсутній природний рослинний покрив, що захищає поверхневі шари грунту, розораного на великих площах. Локальна вітрова ерозія спостері-гається і на безструктурних піщаних грунтах. Особливо небезпечні піски біля озер та на узбережжях морів, де часто дмуть сильні вітри.

Причиною вітрової ерозії, крім несприятливих кліма-тичних умов, є руйнування зернистої структури грунту внаслідок неправильного обробітку та відсутності надій-ного його захисту. Надмірне випасання худоби в посуш-ливих степах, яке призводить до знищення деревини, теж може спричинити вітрову ерозію.

Залежно від швидкості вітер видуває різної величини дрібнозем (іноді діаметром до 1 мм) і переносить його на значну відстань. При інтенсивній вітровій ерозії ви-никають так звані чорні бурі, під час яких у повітря піднімаються мільйони тонн грунту. Чорні бурі катастро-фічне знижують родючість грунту не тільки в тих міс-цях, де вони виникають, а й завдають шкоди сільському господарству в тих районах, де відкладаються пилові маси.

На Україні найбільш небезпечні щодо виникнення вітрової ерозії степові та деякі лісостепові райони. Причини цих ерозійних процесів не лише в несприятли-вих умовах, а й у знищенні в минулому грунто-закріплюючої рослинності, руйнуванні структури ґрунтів, зменшенні загальної лісистості.

Висновки

метеорологічний вітер погода господарство

У пошуках альтернативних джерел енергії в багатьох країнах чимало уваги приділяють вітроенергетиці. Вітер служив людству протягом тисячоліть, забезпечуючи енергію для вітрильних суден, для розмелу зерна і перекачування води. В даний час головне місце займає виробництво електроенергії. Уже сьогодні в Данії вітроенергетика покриває близько 2% потреб країни в електроенергії. У США на декількох станціях працює близько 17 тисяч вітроагрегатів загальною потужністю до 1500 Мвт. Вітроенергетичні пристрої випускаються не тільки в США і Данії, але і Великій Британії, Канаді, Японії і деяких інших країнах.

Для того, щоб будівництво вітроелектростанції виявилося економічно виправданим, необхідно, щоб середньорічна швидкість вітру в даному районі складала не менш 6 метрів за секунду. У нашій країні вітряки можна будувати на узбережжях Чорного і Азовського морів, у степових районах, а також у горах Криму і Карпат. У нинішню епоху високих цін на паливо можна вважати, що вітродвигуни виявляться конкурентноздатними по вартості і зможуть брати участь у задоволенні енергетичних потреб країни.

Треба звернути увагу на те, що при швидкості вітру 33 км/год. подовження крила пропелера в 4 рази (з 15 до 60 м) збільшує виробництво енергії в 16 разів. Відмітимо також, що при довжині крила 30 м вітер зі швидкістю 50 кілометрів за годину забезпечує виробництво електроенергії у 26 разів більше, ніж вітер зі швидкістю 17 кілометрів за годину. Саме тому інженери схиляються на користь великих вітродвигунів і прагнуть перехопити вітер на великій висоті.

Таким чином, у зв'язку з наявністю в Україні досить значної загрози з боку природних чинників, захист населення, навколишнього природного середовища, промислових споруд, об'єктів від стихійного лиха, поруч із захистом від надзвичайних ситуацій техногенного характеру, є важливим державним завданням.

Список використаної літератури

1. Антонов В.С./Короткий курс загальної метеорології.

2. Божко Л.Ю/ Агрометеорологічні розрахунки і прогнози.

3. Борисенко Е.П. Клімат і діяльність людини. М.: Наука, 1992. - 132 с.

4. Гассан Зубов, Л. Хосе Бернал-Агустіна. “Вітер енергії“.-№ 37.- 2009.

5. Гудзь В.П/ Адаптивні системи землеробства.

6. Коваленко В.А. Сонячний вітер. - М., 1993.

7. Польовий А.М., Божко Л.Ю./Довгострокові агрометеорологічні прогнози.

8. Примак І.Д/Несприятливі метеорологічні умови в землеробстві.

9. Тверский П.Н. Курс метеорології (фізіка атмосфери) Л, Гідрометеовиробницво,- 1992.- 700 с.

10. Хундхаузен А. Розширення корони і сонячний вітер. - М., 1996.-78с.

Размещено на Allbest.ru