DEBRECENI EGYETEM Földhasznosítási, Műszaki és Területfejlesztési Intézet Agroökológia és agrometeorológia Mezőgazdasági mérnök BSc alapszak (levelező képzés)
Meteorológiai sugárzástan Agroökológia és agrometeorológia 2013/2014. II.
A sugárzástan alapjai Az éghajlati rendszer energia forrása: a Napban lejátszódó termonukleáris reakció. A Nap felszínét elektromágneses és korpuszkuláris sugárzás hagyja el. Minden 0 K-nél magasabb hőmérsékletű test elektromágneses sugárzást hullámokat bocsát ki és nyel el, miközben saját tömegének és energiájának egy része sugárzási energiává alakul. Meteorológiai szempontból napsugárzáson csak a Napból érkező elektromágneses sugárzást értjük.
Az elektromágneses sugárzás jellemzői az elektromágneses sugárzás az elektromágneses mező rezgése az energiaszállítást az elektromágneses hullámok végzik az elektromágneses hullám elnyelődésekor a sugárzási energia hőenergiává alakul minden irányban terjed a forrásából, közvetítő közeg nélkül is a hőenergiává alakuláshoz anyag szükséges anyagi és hullámhossz természete is van a hullámhossz a két szomszédos hullámcsúcs távolsága a frekvencia az adott idő alatt elhaladó hullámcsúcsok száma a kettő között fordított arány jellegű kapcsolat áll fenn
Az elektromágneses sugárzás jellemzői hullámhossz(λ), periódusidő(t p )frekvencia(v=1/t p ) terjedési sebesség(c)(vákuumban c=300 000 km/s) Spektruma, hullámhossza: 10-9 µm-től10 9 µm-igterjed (elméletileg 0-tól -ig, 1 µm=10-6 m ). Meteorológiaiszempontbólenneka10-1 µmésa10 2 mközéesőrésze érdekes: az ultraibolya sugárzás, látható fény és az infravörös sugárzás.
Rövidhullámú sugárzás: a Napból jövő(szoláris) sugárzás Hosszúhullámú sugárzás: a földi(terresztriális) sugárzás A napsugárzás a légkörön való áthaladáskor számos módosulást, veszteséget szenved: elnyelődés(abszorpció), szóródás(diffúzió), visszaverődés(reflexió) 1: direkt 2: diffúz 3: visszavert napsugárzás
Meteorológiai sugárzástani paraméterek Spektrum szerint: Mérése: Rövidhullám (λ < 3.5 μm) PIRANOMÉTER Hosszúhullám (λ > 10 μm) PIRGEOMÉTER Teljes sugárzás PIRRADIOMÉTER Lefelé haladó Mérése: 1. Globál sugárzás 2. Diffúz sugárzás 3. Direkt sugárzás PIRHELIOMÉTER, AKTINOMÉTER 6. Légköri visszasugárzás 9. Teljes lefelé haladó sugárzási áramsűrűség Felfelé haladó 4. Visszavert sugárzás 7. Felszíni kisugárzás 10. Teljes felfelé haladó sugárzási áramsűrűség Egyenleg 5. Rövidhullámú sugárzási egyenleg 8. Hosszúhullámú sugárzási egyenleg 11. Teljes sugárzási egyenleg
A felszín sugárzási egyenlege A rövidhullámú sugárzás a légkörben közvetlen(direkt) és szórt (diffúz) sugárzás formájában éri el a felszínt Globálsugárzás(S) összetevői: közvetlen és szórt sugárzás összege A beérkező és visszavert rövidhullámú sugárzás hányadosa az albedó.azalbedó(a)0és1közöttiértéketvehetfel.(0maradéktalan elnyelést jelent) Rövidhullámú sugárzási egyenleg: a besugárzásból kivonjuk a felszínáltalvisszavertsugárzásmennyiségét. R rh =R g -R refl Hosszúhullámú sugárzási egyenleg: a légköri visszasugárzás és akisugárzáskülönbsége. R hh =R lv -E ki
A sugárzás mérése Agroökológia és agrometeorológia 2013/2014. II.
A sugárzásmérés jelentősége 1. Sugárzás mérése során a teljes sugárzási egyenleg komponenseit (időbeli-területi alakulásukat) és a napfénytartamot határozzuk meg. AsugárzáserősségétW/m 2 -ben,anapfénytartamotanapsütéses órák számában adjuk meg. 2. A sugárzás alapvető fontosságú a földi élet számára, adott hely klímájában objektív adottság előrejelző és alkalmazott meteorológiai modellek bemenő paraméterei megújuló energiaforrás műholdas mérések felszíni verifikálásához (ellenőrzéséhez) elengedhetetlenek a spektrális intenzitás mérések információt adhatnak különböző hullámhossztartományban elnyelő légköri anyagok koncentrációjáról,pl.: légköri ózon, SO 2, aeroszol optikai mélység.
Sugárzás mérés Napsugárzás intenzitás mérés Napfénytartam mérés a) Direkt sugárzás a) Campbell-Stokes Pirheliométer-direkt (Abbot-féle, Angström-féle) Aktinométer relatív (Michelson-Martin, Linke-Feussner) b) Rövidhullámú sugárzás Piranométer(Kipp&Zonen, Moll-Gorczynski) c) Hosszúhullámú sugárzás Pirgeométer d) Teljes sugárzás Pirradiométer b) intenzitás mérésekből
Sugárzás intenzitásának mérése A sugárzás erőssége jellemezhető azzal a hőmennyiséggel, amely akkor keletkezik, ha a sugárzást egy tökéletesen elnyelő testtel elnyeletjük. A sugárzás mértéke az a hőmennyiség, amely a sugárzás irányára merőlegesen állított egységnyi felületen egységnyi idő alatt keletkezne, ha az a ráeső sugárzást teljesen elnyelné. Mértékegysége:W/m 2 Alkalmazott mérési elvek: Hőmérsékletmérésre vezethető vissza a sugárzásmérés: egy abszolút fekete test hőmérsékletét mérjük. Feszültség mérésre vezethető vissza: a termoelektromosság jelenségét használja ki. Termoelem termooszlop
Abbot-féle Direkt sugárzás Pirheliométer-direkt Angström-féle Felül nyitott fémhenger, belső fala feketére van festve Ebben diafragmák (1-6) csak a direkt sugárzást engedik be A henger falán spirál alakban, ismert sebességgel víz áramlik, ez felmelegszik, hőmérsékletét a henger falával való érintkezés előtt (A), majd a falától való távozáskor mérik (A ) A víz mennyisége és fajhője ismert, a felmelegedésből számítható a sugárzás hőegyenértéke Abszolút fekete test A műszer egy teleszkóphoz hasonló és pontosan a Napkorongra kell irányítani. Két egymás mellett fekvő fekete fémszalag termoelem aktív és passzív forrasztási pontjai Az egyik ki van téve napsütésnek, a másik nincs, ez utóbbit az előbbi hőmérsékletére melegítjük fel Az ehhez szükséges áram mennyisége egyenlő azzal, amit a napsütötte elnyel, ez A-mérővel mérhető (az áram hőegyenértéke adja a sugárzás erősségét Kevésbé tökéletes sugárzáselnyelő
Abbot-féle pirheliométer Angström-féle pirheliométer
Direkt sugárzás Aktinométerek-relatív Michelson-Martin-féle Nemzetközileg elfogadott alapműszer Érzékelője: feketére festett bimetall szalag Ez meggörbülve kvarcszálat mozgat, ezt nagyítón keresztül olvashatjuk le egy skálán Teljes színkép és egy-egy tartományból érkező sugárzás mérhető A mérés menete:az érzékelő részt t ideig sugárzásnak tesszük ki, ekkor T hőmérsékletre melegszik. Ezután t ideig árnyékoljuk, ekkor T1 hőmérsékletre hűl. T-T1 arányos a sugárzás erősségével. Linke-Feussner-féle(Inszolációs hőmérő) Közelítő értéket ad, már nem használják Korommal bevont gömbű higanyos hőmérő, ez mutatja az elnyelt sugárzást maximumhőmérőként működik
Rövidhullámú sugárzás mérése Piranométer Termoelektromos elven mérnek. Érzékelőjük vízszintes, üvegburával fedett szétválasztja a rövid és hosszúhullámú sugárzást Az érzékelő által meghatározott féltérből érkező rövidhullámú sugárzást méri Alkalmas szórt és globálsugárzás, lefelé fordítva a felszíni kisugárzás rövidhullámú részének mérésére
Érzékelőjük vízszintes és felületét a teljes félgömbi tartományból érkező sugárzás szabadon éri. Az érzékelő két koncentrikus ezüstgyűrűből áll. A belső feketére, a külső fehérre van festve. A két gyűrű hőmérsékletkülönbségét egy úgynevezett termo-oszlop méri. Az itt ébredő termo feszültség arányos a beérkező rövidhullámú globálsugárzással.
Moll-Gorczynski-félesugárzásmérő Direkt, szórt, globálsugárzás mérésére alkalmas Felfogó feje egy több, sorba kapcsolt termoelemből álló termo-oszlop A termoelem aktív(sugárzásnak kitett) és inaktív(leárnyékolt) forrasztási helyei között a sugárzás erősségével arányos feszültség- Különbség keletkezik. Ezt millivolt mérő, vagy pontíró műszer mutatja.
Hosszúhullámú sugárzás mérése Pirgeométerek Hosszúhullámú sugárzás mérésére szolgálnak: légkör visszasugárzása, vagy a felszín kisugárzása Matt fekete szenzorral rendelkeznek(alsó és felső részükön), aszenzorképesfelfognia0,3μm a100μm spektrumtartományba eső sugárzást.
Teljes sugárzás mérése Pirradiométerek Szerkezetileg hasonlít a piranométerre, azonban lupolenanyagú búrájavan, amely egyaránt átengedi a rövid- és hosszúhullámú sugarakat.
A napfénytartam mérése A légkör jelenléte és annak folytonosan változó sugárzásátbocsátó képessége miatt szükségesek a folyamatos sugárzásmérések Napfénytartam mérés egyszerű módon a direkt és szórt sugárzás időtartamának az elkülönítését teszi lehetővé Napfénytartam függ: Csillagászati tényezők: földrajzi szélesség, Nap deklinációja - nappal hossza, Orográfiai tényezők: horizontkorlátozás Meteorológiai tényezők: felhőzet, a légkör áteresztőképessége
Campbell-Stokes-féle fémállványra szerelt, 96 mm átmérőjű üveggömb a direkt sugárzást egy gyújtópontban gyűjti össze a napsugarak napi irányváltásai miatt egy gyújtófelületet adnak a gömböt körülfogó a gömböt körülfogó gömbhéj-részlet belső oldalán lévő papírszalagot pörkölik meg a direkt sugarak. Intenzitásmérésekből A folyamatos mérésekből a 120 W/m 2 -nél nagyobb értékek előfordulásának időtartamát kell meghatározni.
Magyarország sugárzási jellemzői
A globálsugárzás(mj/m 2 ) átlagos évi összege Magyarországon (2000-2009) A legtöbbbesugárzás a Tiszántúl déliterületein tapasztalható, Szeged környékén eléri a 4800-4900 MJ/m 2 értéket is. Emellett a globálsugárzásnagy területeken meghaladja a 4500 MJ/m 2 -t. Legkevesebba besugárzás az Északi-középhegységtérségében, itt helyenként 4300 MJ/m 2 alatti globálsugárzásösszegek is előfordulnak.
Júliusbankapjuk a legtöbbbesugárzást -ugyan júniushoz képest ebben a hónapban a nappalok már valamivel rövidebbek, s a Nap delelési magassága kisebb, viszont a felhőzet mennyisége csekélyebb, mint nyár elején. A nagy (az évben a legnagyobb) borultság és a rövid nappalok miatt decemberbena legkisebba besugárzás.
A napsütéses órákszáma 1700 2200 órakörül alakul. A sugárzás és a napfénytartam értékeit befolyásolja a felhőzet mennyisége, amelynek területi és havonkénti eltérései 35% és 78% között alakulnak. Legderültebbidőszakunk a nyár vége, legfelhősebbhónapunk a december. Évi átlagban legkisebb méretű a borultság az Alföld középső részén, ahol az évi középérték alig haladja meg az 50%-ot, míg legborultabb területünk az Alpokalja térsége, ahol az átlagos évi felhőzet 66% körül alakul.
Évi átlagos napfénytartam (óra) Magyarországon (1971-2000 közötti időszak alapján) A legtöbb, 2000 óra fölötti évi napsütés a déli, délkeleti országrészben jellemző. A legkevésbé napos területek az ország északi, északkeleti részében valamint az Alpokalján jelennek meg 1800 óránál is kevesebb évi napfényösszeggel. Télen magasabb hegyvidékeink 1,5-szer annyi napfényes órában részesülnek, mint az alföldi területek (gyakori inverziós helyzetek) Nyáron a hegységek borultabb, csapadékosabb időjárása miatt mintegy 10%-al kevesebb a napsütéses órák száma az alacsonyabb fekvésű sík fekvésű területekhez viszonyítva.
A napfénytartam alakulását a földrajzi szélesség határozza meg. A napsütéses órák átlagos száma, legalacsonyabb az Alpokalján: 1950 és az Északi- Középhegységterületén ahol 2000 óra/év alatti. Míg a legmagasabb értékek a Duna-Tisza köze D-i részén mérhetők: 2150 óra/év felé is emelkedhet. Hazánkban a lehetséges napfénytartam júniusban a legmagasabb, és decemberben a legalacsonyabb.
A levegő és a felszín hőmérséklete, hőgazdálkodása
A hőmérséklet mint fizikai mennyiség az anyag részecskéinek hőmozgásával arányos állapothatározó intenzitást jelölő mennyiség nagysága a testek/anyagok közötti hőközlési folyamatok egyenlege: -Hősugárzás (radiáció, pl. a Nap rövidhullámú sugárzása) - Hőáramlás (konvekció, pl. tengeráramlások, szél) - Hővezetés (kondukció, pl. talaj hőátadása a levegőnek) A hőközlés hatásfokának alapja a hőkapacitás, mely függ: - az anyag fajhőjétől - az anyag sűrűségétől
A hőmérséklet mint fizikai mennyiség Néhány anyag hőtani paraméterei:
A hőmérséklet mint fizikai mennyiség Számszerűsítésének fontosabb alapegységei: Kelvin (T [ K], abszolút hőmérséklet): T = t+273,15 C alappontja: víz hármasponti olvadáspontja alatt 273,15 K fokkal 1 K: a 0 K és a víz hármasponti o. p.-ja közötti különbség 1/273,15-része Celsius (t [ C]): alappontja: a víz olvadáspontja 1 C: a víz olvadás és forráspontja közötti különbség 1/100-része Fahrenheit (f [ F]): f = t*9/5+32 alappontja: a szalmiákszesz-keverék olvadáspontja (-17,78 C) 1 F: fenti keverék o.p.-jánakés az emberi test hőmérséklete közötti különbség 1/96-része
Hőmérséklet a talaj-légkör rendszerben A Föld felszínének energiaforgalma:
Hőmérséklet a talaj-légkör rendszerben A Föld hőforgalmát befolyásoló tényezők: gömb forma
Hőmérséklet a talaj-légkör rendszerben A Föld hőforgalmát befolyásoló tényezők: tengelyferdeség
Hőmérséklet a talaj-légkör rendszerben A Föld hőforgalmát befolyásoló tényezők: felszíni heterogenitás ~ albedó felhőzet, légköri hatások -víz/talajfelszín -domborzat -kőzet -talajtípus -talajállapot -növényzet -beépítettség foka
Hőmérséklet a talaj-légkör rendszerben A Föld hőforgalmát befolyásoló tényezők: lokális légkörzés
Hőmérséklet a talaj-légkör rendszerben A Föld hőforgalmát befolyásoló tényezők: globális légkörzés globális vízkörzés
A hőmérséklet mérése Az agrometeorológiában használt hőmérsékleti kategóriák: (tér-dimenzió szerint) Talajhőmérséklet: tipikus mérési szintjei: -Felszíni talajhőm.: -0,02 m -0,25 m -Mélységi talajhőm.: -0,5 m -2,0 m Felszíni hőmérséklet: - talajfelszín hőmérséklete - növényi felszínek hőmérséklete - állati testfelület hőmérséklete Léghőmérséklet Árnyékolt: -fűszinti ~ (0,05 m) -talajközeli ~ (0,5 m) - állomási ~ (nedves ill. száraz, 2,0 m) -magassági ~ (2,0 m<) Árnyékolatlan: -Radiációs minimum ~ (0,05 m) távérzékelt, infra-, illetve kata-hőmérséklet
A hőmérséklet mérése Az agrometeorológiában használt hőmérsékleti kategóriák: (idő-dimenzió szerint) Pillanatnyi hőmérséklet Átlaghőmérséklet(valódi azaz 24 adatos, ill. 2, 3, 4 adatos) Szélső értékek: minimum és maximum Hőingás Vonatkoztatási időszakok: 10 perces, 1 órás ~ 1 napos, pentád-, dekád-, havi ~ éves, sokéves ~ (jelenlegi referencia időszak: 1971-2000.)
A hőmérséklet mérése Az agrometeorológiában használt hőmérsékleti kategóriák: (idő-dimenzió szerint) A vonatkoztatási időszakokkal kapcsolatos hibalehetőségek: (nem csak a hőmérséklet mérésénél) -valódi napi közepek, szélső értékek érvényességi időszaka szabvány szerint: 06-06 UTC vs. 00-00 UTC vagy CET/HLT (!) - szélső értékek 12 illetve 24 órás időszakra értelmezése (06-06 UTC vs. 00-00 UTC vs. 18-06 (t min )és 06-18 UTC (t max )
A hőmérséklet mérése A hőmérséklet mérésének eszközei, műszerei: Hőmérők csoportosítása Kontakt hőmérők Nem kontakt hőmérők -Mechanikus - gázhőmérők - folyadékhőmérők - fém (bimetall) hőmérők -Elektromos - termoelem hőmérők - ellenállás hőmérők - termisztorok IR (infra) hőmérők - hagyományos infra hőmérők - infra kamerák
A hőmérséklet mérése A hőmérséklet mérésének eszközei, műszerei: Az agrometeorológiában használt mérőeszközök Állomási hőmérő:
A hőmérséklet mérése A hőmérséklet mérésének eszközei, műszerei: Az agrometeorológiában használt mérőeszközök Hőmérséklet-regiszterek: Termográf(hőmérséklet-író) Elektromos hőmérőelem + adatgyűjtő
A hőmérséklet mérése A hőmérséklet mérésének eszközei, műszerei: Az agrometeorológiában használt mérőeszközök Minimum-maximum hőmérő: Six-féle Fuess-féle
A hőmérséklet mérése A hőmérséklet mérésének eszközei, műszerei: Az agrometeorológiában használt mérőeszközök Talajhőmérő:
A hőmérséklet mérése A hőmérséklet mérésének eszközei, műszerei: Az agrometeorológiában használt mérőeszközök Infra hőmérő: Infra kamera:
A hőmérséklet mérése A hőmérséklet mérésének eszközei, műszerei: A hőmérséklet mérésének kiegészítő eszközei Árnyékolók: Stevenson-féle hőmérőház előny: tágas, sokféle műszer elhelyezhető hátrány: tömege, hőtehetetlensége nagy Tányéros árnyékoló előny: könnyű, kis hőtehetetlenségű, kis méretű, olcsó, könnyen szerelhető, mozgatható
A hőmérséklet változása időben és térben A hőmérséklet jellemző napi menete (frontmentes, derült napon) Energia bevétel Debrecen - Repülőtér y = n x y = n x Energiadeficit
A hőmérséklet változása időben és térben A hőmérséklet jellemző napi menete
A hőmérséklet változása időben és térben A hőmérséklet jellemző éves menete (adatok: Debrecen-Repülőtér)
A hőmérséklet változása időben és térben A hőmérséklet változása a magassággal: a troposzférában átlagosan 0,65 C/100 m
A hőmérséklet változása időben és térben A hőmérséklet napi változása a magassággal: Hőmérsékleti inverzió: A hőmérséklet a magassággal a légoszlop egy részében nem csökken, hanem emelkedik Agroökológia és agrometeorológia 2012/2013 II.
A hőmérséklet változása időben és térben A hőmérsékleti inverzió agrometeorológiai jelentősége: Típusai kialakulás szerint: kisugárzási (tavasszal és ősszel) zsugorodási (téli hidegpárnás helyzet) Gyakorlati jelentősége: Fagylefolyás: -passzív fagyvédekezés -termőterület helyes megválasztása (hegylábi, dombvidéki termőterületeken) - aktív fagyvédelem - légterelés, melioráció - termőhelyi adottságok módosítása Köd-, inverziós záróréteg képződés - aktív fagyvédelem ( helyi ködképzés, füstölés) - vegetációban növényvédelmi vonatkozások
A hőmérséklet változása időben és térben Magyarország klímájára jellemző kardinális hőmérsékleti értékek Az évi középhőmérséklet területi eloszlása (1971-2000.)
A hőmérséklet változása időben és térben Magyarország klímájára jellemző kardinális hőmérsékleti értékek
A hőmérséklet változása időben és térben Magyarország klímájára jellemző kardinális hőmérsékleti értékek Az évi közepes hőingásterületi eloszlása (1901-1950.)
A hőmérséklet változása időben és térben Magyarország klímájára jellemző kardinális hőmérsékleti értékek
A hőmérséklet változása időben és térben Magyarország klímájára jellemző kardinális hőmérsékleti értékek v.ö.: plant-hardiness - zónatérképekkel*
A hőmérséklet változása időben és térben * USDA plant hardiness zónatérkép
A hőmérséklet változása időben és térben *USDA-ekvivalens plant hardiness zónatérkép
A hőmérséklet változása időben és térben Magyarország klímájára jellemző kardinális hőmérsékleti értékek Az utolsó tavaszi fagy átlagos határnapja
A hőmérséklet változása időben és térben Magyarország klímájára jellemző kardinális hőmérsékleti értékek Az első őszi fagy átlagos határnapja
A hőmérséklet változása időben és térben Magyarország klímájára jellemző kardinális hőmérsékleti értékek A tenyészidőszak (az utolsó tavaszi és az első őszi fagy közötti szakasz) átlagos hossza
A hőmérséklet változása időben és térben Magyarország klímájára jellemző kardinális hőmérsékleti értékek Agronómiai (termeszthetőségi, illetve hőstressz) szempontból lényeges hőmérsékleti jelzőszámok:
A hőmérséklet változása időben és térben Magyarország klímájára jellemző kardinális hőmérsékleti értékek Magyarország klímájának eddig feldolgozott hőmérsékleti szélsőértékei: Legmagasabb sokévi átlagos középhőmérséklet: 11,4 C (Bp. II.) Legalacsonyabb sokévi átlagos középhőmérséklet: 5,7 C (Kékestető) Legalacsonyabb sokévi átlagos középhőmérséklet 300 m alatt: 8,2 C (Borsodnádasd) Legmagasabb évi középhőmérséklet: 13,0 C (Bp. II., 2007.) Legalacsonyabb évi középhőmérséklet: 4,2 C (Kékestető, 1980.) Legalacsonyabb évi középhőmérséklet 300 m alatt: 6,7 C (Parádfürdő, 1940.) Legalacsonyabb napi maximumhőmérséklet: -23,0 C (Kecskemét, 1942.01.24) Legmagasabb napi minimumhőmérséklet: 27,9 C (Pécs, 2007.07.20) Legmagasabb napi minimumhőmérséklet 300 m alatt: 27,1 C (Szeged, 1946.07.20) Abszolút maximumhőmérséklet: 41,9 C (Kiskunhalas, 2007.07.20) Abszolút minimumhőmérséklet: -35,0 C (Miskolc-Görömbölytapolca, 1940.02.16) Az abszolút hőingás abszolút maximuma: 75,1 C (Baja)
A hőmérséklet hatása az élő szervezetekre A biológiai aktivitás jeles hőmérsékleti értékei: Minimum: az élőlény számára elviselhető legalacsonyabb hőmérséklet Maximum: az élőlény számára elviselhető legmagasabb hőmérséklet Optimum: tágabb értelemben a két fenti érték közötti intervallum (mind erősen életszakasz-, sőt szervfüggő érték, értelmezhető életben maradásra, vagy aktivitásra) Hőstresszek: Negatív hőstressz: -Hűlés: 0 C feletti alacsony hőmérséklet okozza, lehet reverzibilis, vagy letális -Megfagyás: visszafordíthatatlan szöveti károsodás 0 C alatt -Felfagyás: a talaj térfogatváltozása a gyökereket károsítja, a növényt a talajból kiemeli -Fulladás: tartós hó, vagy jégréteg alatti oxigénhiányos állapot kártétele -Élettani szárazság: télen is párologtató növények fagyott talajból történő vízfelvétele gátolt Pozitív hőstressz: - Sejtfehérjék, membránok károsodása: hőhalál, többnyire erős napsugárzás is súlyosbítja - Kiszáradás: a vízfelvétel nem fedezi párolgást, lankadás, majd hervadás lép fel
A hőmérséklet hatása az élő szervezetekre Hőegység-rendszerek: a hőmérséklet és a növényi növekedés összefüggésének, azaz a növényi hőigénynek a számszerűsítésére szolgálnak Tenyészidő hossz: a keléstől (kihajtástól) betakarításig (lombhullásig) tartó hasznos periódus alapján történő termőhely értékelés Hőösszegek: a bázishőmérsékletet meghaladó napi hőmérsékletek összege bázishőmérséklet: fajra, fajtára jellemző vitális aktivitási zéruspont Hőhatékonysági indexek: a hőösszegzésieljárások módosított változatai, a különböző termőtájak,éghajlati körzetek adott növényre szabott értékelésére szolgálnak Élettani indexek: a növény életszakaszainak változó hőigényét számszerűsítik, a klasszikus hőösszeg számításnál pontosabb hasznos hőösszeg értéket adnak
A hőmérséklettel kapcsolatos élettani fogalmak A termoperiodizmus: A növények és az állatok szervezetének reakciója a hőmérséklet ciklikus változásaira. Jarovizáció (vernalizáció): Az alacsony hőmérséklet virágzást indukáló hatása. Pl. őszi kalászosok Magnyugalom: egyes növények magvai csak hideg-,vagy meleg kezelés hatására indulnak csírázásnak, azaz hőmérsékleti indukcióhoz kötöttek. Hőingás hatása (termoperiodicitás): Egyes növények virágzása, terméskötése elmarad, ha az éjjeli és a nappali hőmérséklet között nincs számottevő különbség (pl. paradicsom). Az edződés (adaptáció, akklimatizáció): A hőtolerancia(hidegtűrés, fagytűrés) genetikailag kódolt, ám fenotípusos tulajdonság, így bizonyos mértékig módosulni képes, amennyiben a szervezet hosszabb ideig tűréshatár közeli értékeknek van kitéve.
A levegő mozgása: a légnyomás és a szél
A légkör általános viselkedését meghatározó alapvető tényezők 1. Termikus vezérlés A légkör mozgásai elsődlegesen a Napból származó hőközlés eredményeképpen jönnek létre. 2. A légkör méretei Kvázihorizontális rendszer A légkör mozgásait a sekély közegekre jellemző hidrotermodinamikai egyenletrendszerrel írjuk le. 3. A Föld forgása A légköri mozgásokat tartalmazó egyenletek tartalmazzák a Coriolis tagot. 4. Az áramlási rendszerek disszipatív természete. A levegő belső súrlódása miatt a különböző skálájú légköri mozgások turbulens jellegűekké válnak, idővel fokozatosan felaprózódnak és végül disszipálódva hővé alakulnak.
A száraz levegő termodinamikája - nyomás Egységnyi felületre ható nyomóerőn/m 2. p = h g ρ A légkör nyomásával a tengerszinten 760 Hgmm tart egyensúlyt = 101325 N/m 2 = 10 5 Pa= 1013,25 mbar
Légköri nyomás A légkör tömegének 90% alsó 15 km rétegben van
A légkörben ható erők Külső erők (légkör nélkül is hat) A Föld tömegéből következő gravitációs erő A Föld forgásából származó Coriolis erő Belső erők (légkör jelenlétéből következnek) Egyenlőtlen légnyomás eloszlásból származó nyomási gradiens erő Belső és külső súrlódásból származó súrlódási erő Görbült mozgások miatt fellépő centrifugális erő
A szél kialakulásának okai Föld gömbölyű Ráeső sugárzás különböző mértékben hasznosul nyomás különbségek Forog a tengelye körül Hőszállítás
Egyensúlyi mozgások a légkörben -Szabad légkörben Geosztrófikus szélmodell: Nyomási gradiens és Coriolis erők egyensúlya párhuzamos izobárokat feltételezve. A szél az izobárok irányába fúj és az alacsonyabb nyomás bal kéz felé esik (északi féltekén) Az egyenlítői övezetben a geosztrófikus szélmodell nem használható, C kicsi, a geosztrófikus szélsebességre végtelen nagy érték adódna
Egyensúlyi mozgások a légkörben -Szabad légkörben Gradiens szél: Nyomási gradiens erő Coriolis erő Centrifugális erők egyensúlya görbült izobárokat feltételezve. A szél izobárok mentén fúj: ciklonális és anticiklonális eset
Gradiens szél
Egyensúlyi mozgások a légkörben Súrlódási rétegben Talaj közeli rétegben: A szél az izobárokkal a szöget zár be. A nyomási gradiens erő, a Corioliserő és a súrlódási erő egyensúlya. G=-(C+S) Buys-Ballot bárikus széltörvény: ha a talaj menti légáramlással együtt haladunk, akkor az (É félgömbön) balra előre van az alacsony nyomású, jobbra hátra a magas nyomású hely
Globális áramlási rendszer Általános légkörzés: Az egész Földre ki- terjedő légköri áramlási rendszerek együttese.
A globális áramlási rendszer hajtóerői: Föld forgáságnak hatása a légáramlásokra Globális mérlegfeltételek követelménye
Globális áramlási rendszer
Tranziens mozgásrendszerek Skála Példák Horizontális méret Jellemző ciklus Ultra Makro Mezo(B) Mezo(C) Konvektív Mikro Molekuláris Kvázipermanens mozgásrendszer Rossbyhullám, mérsékelt övi ciklon Trópusi és szubtrópusi ciklon, frontok, squall-line-ok, lee hullámok Szupercellák tornádók, cellás konvekció Széllökések Porviharok Kisörvények Molekulák szabad úthossza 10 000 km Év, évszak hónap 1 000-10 000km 1 hét, 100 óra 100-1000 km 10-100 km 0,1-2 km 0,1-1 km 10-100 m 1-10 m 10-100 cm 1 mm 10-100 óra 10 óra 10óra 10-60 perc 10-30 perc 10 perc 1 perc 1 mp
Légmozgás a talajmenti térben A talaj menti térben a levegő mozgása irányítja az érezhető (szenzibilis) hőenergia és a különböző anyagok (pl. CO 2, víz, pollen, szennyezőanyagok, stb.) terjedésének sebességét is. A szélsebesség alakulása a függőleges mentén: A szélsebesség alakulása a függőleges mentén: A felszín közelében a súrlódás lehet: felszíni súrlódás: mértékét a következők határozzák meg: - a felszín érdessége - a felszínnel érintkező gáz sűrűsége - az áramlás sebessége.
Átlagos szélprofil 2012 május szeptember között
Felszín érdessége
A mozgó levegő mikrostruktúrája a talaj menti térben
A turbulens kicserélődés a légmozgás örvényes jellegéből következik. A konvektív kicserélődés az a folyamat, amikor a talaj mentén felmelegedett levegő környezeténél könnyebbé válva felemelkedik, s helyébe a magasból hűvösebb levegő jut le (Nyáron és nappal). A sugárzási kicserélődés folyamata a levegő nyugalmi állapotában bontakozik ki. Ekkor az egyes levegőrétegek felfelé több energiát sugároznak, mint amekkora a visszasugárzás (inverzió).
Szél a növényállományban Az áramló levegő a növényállományhoz érve a sebesség megváltoztatására kényszerül: a sebességmezők megemelkednek. A sebesség rétegződésbeli módosulása 10-15 cm növényzetmagasságnál indul meg, újabb aerodinamikai réteg alakul ki.
A belső határréteg kifejlődése A levegő sima, száraz kopár felszín felől áramlik növényzettel borított, érdesebb, hűvösebb felszín fölé
A szél igen fontos ökológiai tényező, hiánya vagy csökkent mértéke akadályozza a növények fejlődését és produktivitását.
A levegő mozgásának mérési elvei és eszközei
A szélsebességgel kapcsolatos definíciók A szél nagysággal és iránnyal rendelkező vektormennyiség, tehát két, vagy háromdimenziójú szélvektor segítségével írhatjuk le egzakt matematikai formában. Szélút:az a távolság, amelyet vízszintesen egy képzeletbeli pont egységnyi idő alatt a légáramlás segítségével megtesz. A választott átlagolási időegységen belül mért legnagyobb szélsebesség a széllökés, amely a felszín közeli légmozgások turbulens jellegéből adódik. A maximális széllökés nagysága jellemzi a turbulens áramlásban jellemző örvények méretét, intenzitását. A szélnyomásnagysága a szélsebesség négyzetével arányos. A szélnyomás hatását magas, nagy légellenállású építmények tervezésénél is számításba kell venni.
Mértékegysége Az x, y és z tengelyeket tartalmazó derékszögű koordináta-rendszerben rendre u, v és w szélvektorok, a szél vízszintes és függőleges irányú összetevői a vektorszámítás szabályai szerint adják meg a szél erősségét. A szélsebesség mértékegysége : m/s, km/h, csomó(knots)/h, mérföld/óra. Érdemes tudni, hogy 1m/s = 3,6 km/h = 2.237 mérföld/óra = 1,944 csomó.
Szélrózsa
Megfigyelt szélsebesség 5 csomóra kerekítve Alkalmazott szimbólum Megfigyelt szélsebesség 5 csomóra kerekítve Alkalmazott szimbólum 0-2 csomó 0-2 mérföld 0 csomó 38-42 csomó (44-48 mérföld) 40 csomó 20 m/s 3-7 csomó (3-8 mérföld) 5 csomó 43-47 csomó (50-54 mérföld) 45 csomó 8-12 csomó (9-14 mérföld) 10 csomó 5 m/s 48-52 csomó (55-60 mérföld) 50 csomó 25 m/s 13-17 csomó (15-20 mérföld) 15 csomó 53-57 csomó (61-66 mérföld) 55 csomó 18-22 csomó (21-25 mérföld) 20 csomó 10 m/s 58-62 csomó (67-71 mérföld) 60 csomó 30 m/s 23-27 csomó (26-31 mérföld) 25 csomó 63-67 csomó (73-77 mérföld) 65 csomó 28-32 csomó (32-37 mérföld) 30 csomó 15 m/s 98-102 csomó (113-117 mérföld) 100 csomó 50 m/s 33-37 csomó (38-43 mérföld) 35 csomó 102-107 csomó (119-123 mérföld) 105 csomó
Beaufort szélerő skála 1805-ben Sir Francis Beaufort brit tengerészeti hivatalnok, hidrográfus szerkesztette. A hajózási célokra készült skála relatív szélviszonyokat jellemzett a rendszeres időjárási megfigyelések mellett, amely a tengerészekre váró kihívásokat tette egyszerű formában szemléletessé. v= 0.837 B3/2 [m/s], ahol va szél sebessége m/s-ban, B a Beaufort skála értéke.
Beaufort kategória Szélsebesség kt km/h mph m/s Átlagos szélsebesség (kt / km/h / mph) Leírás Hullámmagasság m Tengeri viszonyok Szárazföldi viszonyok 0 0 0 0 0-0.2 0 / 0 / 0 Szélcsend 0 Sima tenger. Szélcsend. A füst függőlegesen felszáll. 1 1-3 1-6 1-3 0.3-1.5 2 / 4 / 2 Gyenge légmozgás 0.1 Fodrozódik hab nélkül. A szélmozgás látható a füstön 2 4-6 7-11 4-7 1.6-3.3 5 / 9 / 6 Könnyű szellő 0.2 Kis hullámok. A tarajok üvegesek, de nem buknak át. A szél érezhető a bőrön, a levelek suhognak 3 7-10 12-19 8-12 3.4-5.4 9 / 17 / 11 Szelíd szél 0.6 Nagy hullámok. A hullámtarajok kezdenek átbukni, elszórtan fehér a teteje. Levelek és kisebb gallyak állandóan mozognak 4 11-16 20-29 13-18 5.5-7.9 13 / 24 / 15 Mérséklet szél 1 A hullámok alacsonyak, de egyre hosszabbak. A füst és lebegő papír emelkedik. A kisebb ágak mozogni kezdenek. 5 17-21 30-39 19-24 8.0-10.7 19 / 35 / 22 Élénk szél 2 Mérsékleten (1.2m) hosszú hullámok Néhány taraja habzik és tajtékzik. Kisebb fák billegnek 6 22-27 40-50 25-31 10.8-13.8 24 / 44 / 27 Erős szél 3 Nagy hullámok átbukó tarajjal, amelyek néha tajtékzanak. Nagyobb ágak mozognak Drótok felett fütyül a szél. Nehéz használni az esernyőt. 7 28-33 51-62 32-38 13.9-17.1 30 / 56 / 35 Nagyon erős szél 4 Viharos tenger. A tajtékzó hab csíkokba rendeződik Az egész fa mozog. Erőfeszítés kell a széllel szemben haladni 8 34-40 63-75 39-46 17.2-20.7 37 / 68 / 42 Szélvihar 5.5 Mérsékleten magas, hosszú tarajú hullámhegyek, a tajtékzó hab egyértelműen csíkokba rendeződik Gallyak törnek le a fáról. Autók irányt változtatnak az úton 9 41-47 76-87 47-54 20.8-24.4 44 / 81 / 50 Erős szélvihar 7 Magas hullámok (2.75 m) sűrűn tajtékkal. A hullámok teteje átfordulnak. A víz jelentősen szóródik és habzik. Enyhe veszély az épületekre 10 48-55 88-102 55-63 24.5-28.4 52 / 96 / 60 Vihar 9 Nagyon magas hullámok. A tengerfelszín fehér és állandóan hánykolódik. A látótávolság csökken. A fák gyökerestől kifordulnak. Jelentékeny veszély az építményekre. 11 56-63 103-117 64-72 28.5-32.6 60 / 111 / 69 Heves vihar 11.5 Szokatlanul magas hullámok Minden építményre veszélyt jelent. 12 >63 >117 >72 >32.7 N/A Orkán, hurrikán 14+ Óriási hullámok. A levegő tele van tajtékzó vízzel és habbal. A tenger teljesen fehér. A látótávolság jelentősen csökken. Súlyos veszély minden építményre
Szélmérés elvei Szélsebesség és irány mérése: -külön -együttesen(kombinált műszerek) További lehetőség: az u, v, és w szélvektorok közvetlen mérése, majd ebből szélirány és sebesség számolása. Direkt és indirekt szélmérés lehetséges
Szélzászló Kiegyensúlyozott aszimmetrikus fémlap Szél nyomóereje fordítja irányba
igen olcsón teszi szemléletessé az áramló levegő tulajdonságait lökésességét repülőtereken, illetve Szélzsák- anemoszkóp olyan útszakaszok mellett, ahol nagy sebesség mellett közlekedő járművekre veszélyes lehet a hirtelen megjelenő erős oldalszél
Wild-féle nyomólapos szélzászló 150x300mm méretű és 200g súlyú fémlap kilendül 7 fokozatú Beaufort skála Szélzászló aszimmetrikus fémlap fordul a szél irányába
Szélirányjelző 360 vagy 540 beosztású potenciométerek, mindegyik irányhoz más más elektromos ellenállás tartozik, így ellenállásmérésre vezetjük vissza a széliránymérést. 2 pontosságúak pontos tájolás szükséges
Anemométerek 1. Közvetlen mérés -Rotációs anemométerek Kanalas Lapátkerekes Propelleres
Aerodinamikus szélsebességmérők Pitot-cső az áramló (dinamikus) és nyugalmi (statikus) helyzetű, azonos sűrűségű gáz közötti létrejövő nyomáskülönbséget használjuk az áramlás sebességének a meghatározására. ahol r a gáz sűrűsége, Dpa statikus és dinamikus nyomás közötti különbség. v p = 2 ρ
Fuess-féle szélíró A Fuess-rendszerű szélíró, vagy anemográf a szélirányba forduló dinamikus és szél hatás alatt nem álló statikus nyomás különbsége kerül áttételeken keresztül írókarra, amely forgódobra rögzített regisztrátumot rajzol.
Hődrótos-hőlapos szélsebességmérő A hődrótosanemométeregy szél hatásának kitett és attól védett ismert hőmérsékletre melegített vezeték, vagy lap közötti hőmérsékletkülönbség alapján határozza meg a légáramlás sebességét.
Szónikusanemométer A hang terjedési sebessége nyugalomban lévő levegőben a tér minden irányába azonos a talajfelszínhez viszonyítva. Azonban a levegő földfelszínhez viszonyított relatív elmozdulása a Doppler-effektus miatt módosítja ezt paramétert. A műszer kétfunkciójú, adó- és vevőként is működő érzékelőkből áll.
SODAR (SOund Detection And Ranging) A SODAR által kiadott hallható rövid hangimpulzusok a légkör magasságban áramló levegőrétegeiről eltérő időtartam alatt verődnek vissza. Az 1875Hz frekvenciájú, 340 m/s terjedési sebességű hanghullámok
SODAR (SOund Detection And Ranging) A visszaverődő hangok földfelszínre való visszaérkezésének időtartama és a Doppler effektus segítségével mérjük a talajfelszín fölött 30 métertől közel 300 méterig terjedő magasságban a szélvektorokat. A légrétegek áramlási sebességét és irányát az ismert szél összetevőkből számítjuk
Szélvektorok (wsp, wdir) különböző magasságokban 2012. 10. 23.
RadioAcousticSoundingSystem (RASS)
RadioAcousticSoundingSystem (RASS)
Windprofiler A szélradar antennájával mikrohullámú (1-10cm hullámhossz) elektromágneses sugárzást bocsát ki szabályos ciklusokban, amely a légkör különböző sebességgel mozgó rétegeiről visszaverődik. A visszaverődés időtartama és a hullámhossz frekvenciájának megváltozása segítségével kiszámítható, hogy hol, mekkora sebességgel és milyen irányba mozog a levegő.
Windprofiler A radarnál alkalmazott elektromágneses sugárzás légköri terjedési sebessége (300000000m/s) a fény terjedési sebességével egyezik meg, amely a SODAR (340m/s) hanghullámaihoz képest jó néhány nagyságrenddel gyorsabb.
LIDAR -LightDetectionAnd Ranging Lézer radar, optikai radar. A LIDAR hasonló elven működik, mint általában egy RADAR, azonban 10 000 100 000-szer kisebb hullámhosszon, a látható fény tartományba tartozó elektromágneses sugárzást, azaz lézerfénynyalábot bocsát ki.
Földfelszíni és távérzékeléses technikák a légkör tulajdonságainak megfigyelésére Műhold 10 hpa 30 000 m 100 hpa 16 000 m 500 hpa 5 500 m Földfelszíni műszerek LIDAR Rádiószonda SODAR Windprofilerek Repülőgépek
Követelmények szélméréssel kapcsolatban 10m magasságban mérjünk, környező turbulenciát okozó akadályoktól távol (z 0 : 0,03m) 0,5m/s vagy csomó pontosság szinoptikus gyakorlatban 5 m/s alatt, <10% 5m/s felett 10 perces átlagolás - vektorszámítás Szélirány 5-10 pontossággal Kitettség vizsgálata - exposure correction Szélsebesség és irány szórása és a 3s maximális széllökés értéke szükséges hozzá.
Éves átlagos szélsebesség [m/s] 10m (2000-2009)
A víz a légkörben; A légnedvesség, felhőzet, csapadék és a párolgás
A víz a légkörben A talaj-légkör rendszer egyszerűsített vízmérlege: P+ET±D=0 P= csapadék ET= párolgás D= a talaj által raktározott víz A talaj-légkör rendszer vízforgalmi alapegyenlete: [P M + P m +RO + +RO u+ + CR+I] [ET+ RO - + RO u- + DP +In] = ΔR P M = hulló csapadék P m = felszín közelében képződő csap. RO + = felszíni hozzáfolyás RO u+ = felszín alatti hozzáfolyás CR= kapilláris vízemelés I= öntözővíz ET= párolgás RO - = felszíni elfolyás RO u- = felszín alatti elfolyás DP= mély leszivárgás In= növények által felfogott víz (intercepció) ΔR= a talaj /levegő rendszer vízkészletében beállt változás
A víz a légkörben A talaj-légkör rendszer vízmérlege:
A víz a légkörben A vízgőz a légkör változó részarányú, de állandó összetevője, nagy hatású üvegházgáz. Mindhárom halmazállapotában jelen lehet. A légnedvesség számszerűsítése: Páranyomás: a vízgőz parciális nyomása [mbar, kpa] Abszolút páratartalom: a légkör egységnyi térfogatában jelen lévő víz tömege [g/m 3 ] Relatív páratartalom: a levegő aktuális víztartalmának aránya a telített állapothoz viszonyítva [%] Telítési nedvességtartalom: egységnyi térfogat által maximálisan elnyelhető vízgőz tömege, illetve parciális nyomása [g/m 3 ; mbar, kpa]
A víz a légkörben A telítési páranyomás és a relatív nedvesség függése a hőmérséklettől: A hőmérséklettel nő a levegő lehetséges legmagasabb abszolút páratartalma (azaz párabefogadó képessége telítési páranyomása). A telítési (E) és az aktuális (e) páranyomás különbsége a telítési hiány, a levegő páraéhsége. Azonos páranyomás mellett a hőmérséklet növelésével csökken, csökkentésével nő a relatív páratartalom (RN).
A víz a légkörben A telítési páranyomás és a relatív nedvesség függése a hőmérséklettől: Azt a hőmérsékletet, ahol adott páranyomású (páratartalmú) levegő telítetté válik harmatpontnak nevezzük. Az aktuális t és a harmatpont (τ) különbsége a harmatpontdepresszió. Minél kisebb a harmatpontdepresszió, annál nagyobb a telítési arány, vagyis a páranyomás és a telítési páranyomás hányadosa (e/e). Ugyanez egyúttal nagyobb nedvességtartalmat is jelent azonos t mellett.
A víz a légkörben A levegő nedvességtartalmának energetikai értelmezése: A levegőben jelen lévő energia-(hő)mennyiség két fő részből tevődik össze: Szenzibilis hő (H): gyakorlatilag a mérhető hőmérséklettel egyezik meg Látens hő (LE): a levegő nedvességtartalmának és a víz párolgáshőjének szorzata másképpen: a nedvességgel együtt a levegőbe jutó energia Jelentősége: - párolgás (a felület, ill. növény hőt veszít, a levegő energiát vesz fel) - páralecsapódás során (a felület jut többlet energiához, ld. fagyvédelem)
A víz a légkörben A légnedvesség jellemző értékei, változékonysága A relatív páratartalom napi menete
A víz a légkörben A légnedvesség jellemző értékei, változékonysága A páranyomás napi menete
A légnedvesség mérése A víz a légkörben A légnedvesség mérésének eszközei: higrométerek Abszorpciós higrométerek: -Higroszkópos vegyületet tartalmazó ~ (CaCl 2, H 2 SO 4, P 2 O 5 ) - Hajszálas ~ (Fuess-állomáshigrométer, poliméter, higrográfok) - Membrános ~ - Ellenállás- és kapacitív ~ Pszichrométerek(August- és Assmann-féle pszichrométer) Kondenzációs vagy harmatpont ~
A légnedvesség mérése A víz a légkörben Higroszkópos vegyületet tartalmazó higrométer
A légnedvesség mérése A víz a légkörben Hajszálas higrométer
A légnedvesség mérése A víz a légkörben Higrográf(légnedvesség-író)
A légnedvesség mérése A víz a légkörben Ellenállás- és kapacitív higrométerek, termohigrométerek
A légnedvesség mérése A víz a légkörben Nedves-száraz hőmérőpár (August-féle pszichrométer)
A légnedvesség mérése A víz a légkörben Assmann-féle aspirált pszichrométer (szellőztetett nedves-száraz hőmérőpár
A víz a légkörben A légnedvesség időbeli és térbeli változása által meghatározott jelenségek: Felhőképződés: telített állapotban a magasabb szintek levegőjének nedvességtartalma kicsapódik, páracseppek keletkeznek Ködképződés: a felhőképződés folyamata a talaj közeli légrétegben zajlik le Csapadékképződés: felhőben vagy ködben az igen apró páracseppek kondenzációs magokra kicsapódva felhőelemeket hoznak létre Párolgás, párologtatás: a párolgó felületek, illetve a növényzet körüli levegő telítési hiánya megszabja a párolgási, párologtatási folyamat intenzitását
A víz a légkörben A felhő- és ködképződés: A levegőnek telített állapotot (relatív nedvesség=100%) kell elérnie: -t csökkentése - abszolút nedvességtartalom növelése Lehetséges módjai: Nedvesség-advekció, konvergencia (időjárási frontokhoz kapcsolódnak) Lehűlés - hideg advekció - emelkedés (frontok mentén, konvektív úton vagy orografikusan) - kisugárzás által (talaj közelében ködképződés)
A víz a légkörben Nedvesség advekció, -konvergencia: a relatív nedvesség emelkedése a magasabb légrétegekben
Advekció, frontális emelés A víz a légkörben
Orografikus(domborzati) emelés A víz a légkörben
Konvektív emelés A víz a légkörben
A víz a légkörben Köd képződésének módjai Kisugárzási Advektív
A víz a légkörben Csapadékképződés Feltétele: felhőelemek létrejötte - a felhő kétfázisúból (folyékony-légnemű) három fázisúvá válása (jégcsírák) - kicsapódási (kondenzációs) magvak jelenléte - kellő további nedvességtartalom a felhőelemek növekedéséhez A közbenső részfolyamatok: -ütközés -szétválás - kondenzáció - átpárolgás -párolgás - szublimáció Csapadék hullásának feltétele: Felfelé irányuló légmozgás Gravitáció
A víz a légkörben Csapadékformák osztályzása Halmazállapot Szilárd Átmeneti Folyékony havas eső Képződés szintje Magassági Talaj közeli hó jégeső dér zúzmara hódara ónos eső fagyott eső eső harmat
A víz a légkörben A csapadék jellemzésére szolgáló mutatók: Csapadékösszeg (leggyakrabban napi, havi, éves, sokéves) Intenzitás (mm/h) Gyakoriság (időszak csapadékos napjainak száma) Eloszlás: - térbeli (érintett területek nagysága, egybefüggősége) - időbeli (csapadékos és csapadékmentes időszakok aránya, egyenletessége) A csapadékmennyiség értelmezése: 1 mm csapadék elfolyás, elszivárgás nélkül a talajt 1 mm vastagságban borítaná be 1 mm csapadék = 1l víz/m 2 Hócsapadék vízegyenértéke: 1 cm friss hó kb. 0,3-1,5 mm csapadékvíznek felel meg
A víz a légkörben A csapadék jellemző értékei, változékonysága A havi csapadékösszegek átlagos évi menete
A víz a légkörben A csapadék jellemző értékei, változékonysága Az évi csapadékösszeg területi eloszlása (1971-2000.)
A csapadék mérése A víz a légkörben Hulló csapadék mérése: Csapadékmérő gyűjtőedények - Hellmann-féle csapadékgyűjtő - Mougin-féle csapadékgyűjtő (totalizatőr) Csapadékíró műszerek(ombrográfok) - Hellmann-féle úszóhengeres csapadékíró - Anderkó-Bogdánffy-féle mérleges csapadékíró Automata csapadékmérők -Billenőcsészés csapadékregisztráló - Súlymérés elvén működő csapadékregisztráló - Elektromos csapadékjelző Mikrocsapadék mérésére szolgáló műszerek: Harmatmérlegek Zúzmaramérők
A csapadék mérése A víz a légkörben Hellmann-rendszerű csapadékmérő
A csapadék mérése A víz a légkörben Hellmann-féle úszóhengeres csapadékíró
A csapadék mérése A víz a légkörben Billenőcsészés csapadékmérő automata
A csapadék mérése A víz a légkörben Súlymérés elvén működő csapadékregisztráló + elektromos csapadékindikátor
A csapadék mérése A víz a légkörben Zúzmaramérő
A víz a légkörben A párolgás, párologtatás: Párolgás(evaporáció, E): a talaj, vizek, növényzet felületéről pusztán fizikai folyamatok által meghatározott módon levegőbe jutó vízpára Párologtatás(transpiráció, T): a növények szöveteiből a sztómákon át élettani folyamatok által szabályozott módon a levegőbe jutó vízpára Evapotranspiráció(ET): a növényzettel borított természetes felszínek párolgásának összessége; az evaporáció és a transpiráció összege Jellemző értékei: - potenciális evapotranspiráció(pet) - tényleges evapotranspiráció(tet)
A víz a légkörben Potenciális párolgás: Az a vízmennyiség, amely egy rövidre vágott gyepfelületről adott meteorológiai feltételek mellett időegység alatt elpárolog, miközben a folyamatot a víz hiánya nem akadályozza. Energiaigényes folyamat, ezért nagyságát elsődlegesen a sugárzási viszonyok szabják meg. A víz párolgáshője: λ=2450 kj/kg víz vagy λ=2,45 mm vízegyenérték/nap Meghatározói: - a felszín sugárzási egyenlege energetikailag lehetséges párolgás - szélsebesség - a levegő hőmérséklete - a levegő nedvességtartalma ( páraéhsége ) - a párolgó felület hőmérséklete - mikroadvekciós hatások
A víz a légkörben Potenciális párolgás: Becslési (számítási) módjai (a teljesség igénye nélkül): Empirikus (hőmérséklet-alapú) módszerek - Blaney-Criddle(1950.) -Szász (1973.) Mikrometeorológiaimódszerek Sugárzás-alapú - Makkink, FAO-24 (1957.) - Priestley-Taylor(1972.) Tömegáram-alapú -WMO(1966.) - Mahringer(1970.) Kombinált - Shuttleworth-Wallace(1985.) -Penman-Monteith FAO-56 (1998.) Kádas méréseken alapuló becslő módszerek -Pereira(1995.) -FAO-56 (1998.)
A víz a légkörben Tényleges párolgás: Az a vízmennyiség, amely a rendelkezésre álló vízkészlet mint korlátozó tényező figyelembevételével ténylegesen képes a természetes felszínekről elpárologni. A párolgási folyamatot meghatározó tényezők: - a vizet tároló és hordozó talajréteg nedvessége - a közvetítő alrendszerként funkcionáló növényzet - a vízgőzt befogadó, növényzet körüli légtér A TET számításának lehetőségei: - aerodinamikus módszerek (kicserélődési folyamatok számolása) - energia-megmaradás elvére épülő módszerek (Rn=H+LE+G) /G=talajhőáramok/ - összetett módszerek (vízháztartási, biofizikai megközelítés)
A potenciális evapotranspiráció mérésének eszközei: Referenciafelület a szabad vízfelület: Párolgásmérő kádak: -A-típusú -G-típusú -U-típusú A víz a légkörben
A víz a légkörben A potenciális evapotranspiráció mérésének eszközei: Referenciafelület a csupasz, vagy növényzettel borított talaj felülete: Evaporiméter: edényben álló csupasz felületű talajmonolitvízbevételét és veszteségét mérve vízmérleg számolható Liziméterek: növényzettel borított talajszelvény párolgásának mérésére szolgálnak súlyliziméterek: a vízmérleg alapja súlymérés - mechanikus - elektronikus - hidraulikus -úszó térfogati liziméterek: a vízbevétel és vízveszteség térfogatának méréséből számítható a PET nagysága
A párolgás mérése A víz a légkörben Thornthwaite-rendszerű kompenzációs evapotranspirométer
A víz a légkörben A párolgás jellemző értékei, változékonysága A potenciális párolgás évi menete
A víz a légkörben A párolgás jellemző értékei, változékonysága Az évi potenciális párolgás területi eloszlása
A víz a légkörben A párolgás jellemző értékei, változékonysága Az évi tényleges párolgás területi eloszlása
A víz a légkörben A párolgás jellemző értékei, változékonysága Az tényleges és a potenciális párolgás éven belüli alakulásának viszonya
A víz a légkörben A párolgás jellemző értékei, változékonysága Az klimatikus vízmérleg éves területi megoszlása
A víz a légkörben A növényi vízellátottságot jellemző mutatók, fogalmak A szárazság ill. nedvesség-ellátottság klimatikus mérőszámai: A csapadék változékonysága: variációs koefficiens (CV) A hőmérséklet alakulása a csapadékosság függvényében (t-cs indexek) A kedvező csapadékú időszakok tartama Klimatikus vízmérleg (ariditási mutatók) - PET-csapadék -Sugárzási mérleg (Rn)-csapadék TET/PET-aránya A talaj relatív vízkészlete Komplex, több paraméteres indexek (pl. Szász-féle VE-index) Aszályossági indexek
A vízellátottság hatása az élő szervezetekre A növényi vízellátottságot jellemző mutatók, fogalmak Vízigény: élettani értelemben a zavartalan életműködéshez szükséges, egységnyi idő alatt felvett vízmennyiség, melynek mértéke időben változó A hőmérséklethez hasonlóan minimum, optimum és maximum jellemzi. A vízigény, -ellátottság és többlet fogalmainak kapcsolata
Vízstresszek: A vízellátottság hatása az élő szervezetekre Negatív vízstressz(vízhiány): -Lankadás: átmeneti és/vagy kis mértékű vízhiány, hatása visszafordítható -Hervadás: tartós, súlyos vízhiány következtében irreverzibilis szöveti károsodások lépnek fel Pozitív vízstressz: - növényeknél közvetve károsít, a levegő relatív hiányát okozva fulladás léphet fel A növények alkalmazkodása a nedvességviszonyokhoz Vízigény szempontjából megkülönböztethető növénycsoportok: Hidrofitonok: vízigényesek, rossz szárazságtűrők Mezofitonok: közepes vízigényűek Xerofitonok: kifejezetten szárazságtűrők
A vízellátottság hatása az élő szervezetekre A növényi vízellátottságot jellemző mutatók, fogalmak Vízigény formái: Statikus: csak víz-levegő arányt ad meg, értéke függ a talaj fizikai tulajdonságaitól Dinamikus: komplex fogalom, a növény által időegység alatt a levegőbe juttatott vízgőz vízegyenértéke (mm/h; g/m 2 /h), illetve annak időbeli változása Vízfogyasztás: az a vízmennyiség, melyet a növényállomány vegetációja során a levegőbe juttat, maximuma a potenciális evapotranspiráció (PET) Vízhasznosulás (a víz produktivitása, VH): egységnyi elpárologtatott vízmennyiségre jutó megtermelt biomassza vagy szárazanyag Számítható a csapadékösszegekre, illetve egyéb vízhasználati paraméterre is (öntözővíz, csapadék+öntözővíz, stb.) Reciprok értéke a vízellátottság (VE): a termés szárazanyag egységére vonatkoztatva a transpirációs koefficienst adja VH = PR mm mm VE= PR
A talaj agrometeorológiája: talajnedvesség és a talajok hőháztartása
A talajnedvesség szerepe közvetlen kapcsolat a talaj szilárd és légnemű fázisával, a növényzet gyökérrendszerével mennyisége, mozgékonysága és mennyisége, mozgékonysága és kémiai összetétele befolyásolja a talaj termékenységét
Nedvességformák a talajban I. Kötött víz II. Kapilláris víz 1. Szerkezeti víz (kémiailag kötött ) 2. Adszorbeált víz (fizikailag kötött) a) Erősen kötött víz b)lazán kötött víz 1. Támaszkodó kapilláris víz 2. Függő kapilláris víz 3. Elkülönült (izolált) kapilláris víz III. Szabad víz 1. Kapillárisgravitációs víz 2. Gravitációs víz 3. Talajvíz 4. Vízgőz Talaj-víz-növény kapcsolatrendszerben 1. Holtvíz (HV) (növények számára nem hasznosítható, gyökér szívóerejénél erősebben kötött) 2. Hasznosítható (diszponibilis) víz (DV) (növények számára hozzáférhető)
A talajnedvesség mérése 1. Mértékegységek a) tömeg % : a talajminta grammokban kifejezett nedvességtartalma 100 g talajra vonatkoztatva b) térfogat % : azt mutatja, hogy 100 cm 3 talajban hány cm 3 nedvesség van c) mm: 1 tf%= 1mm nedvességet jelent 10 cm vastag rétegben d) m 3 /ha: 1 mm vízborítás 1 ha-on= 10000 liter = 10 m 3, ezért a mm-ben kifejezett mennyiséget 10-zel szorozva megkapjuk a m 3 /ha-bankifejezett mennyiséget e) víztelítettségi % (relatív víztartalom %) : adott nedvességtartalomnál a pórustér hány %-a van vízzel, ill. levegővel kitöltve
2. Módszerek a) Szárítószekrényes (gravimetrikus) N t% = G n G G sz sz *100 N t% G n t% = nedvességtartalom tömeg %-ban = nedves talajminta tömeget G sz = száraz talajminta tömege. b) Tenziométeres A nyomásmérés mechanikus úton történik. Mérési tartomány: 0-99 cbar. A standard tenziométerek15-150 cm hosszúságban kaphatók. Jet-fill tenziométerek
c) TDR (Time Domain Reflectometry) talaj-nedvesség mérők 12 cm-es vagy 20 cm-es szonda rudak volumetrikusvíztartalom és öntözési menedzsment mód Elve: elektromágneses impulzusok visszatérési ideje függ a víztartalomtól d) Neutronszóródásos (γ-sugár-gyengítéses) Rendkívül pontos talajnedvesség mérés gyorsneutronok H atomokon ütköznek érzékelő a talajban A visszavert lassú neutronok száma arányos a vízmolekulák számával, vagyis a talajnedvességgel.
e) Dielektromos állandó mérése a kondenzátor lemezek közötti vezetőképesség a lemezek közötti talaj nedvességtartalmával szorosan összefügg +egyszerű és gyors eljárás -nagy sótartalmú pl. szikes talajokon a mérés megbízhatatlan AQUATERR talajnedvesség mérő kézi működtetésű nyomószonda a mérendő talajnedvességgel arányosan a dielektromos állandó mérhető
A talaj vízkapacitása Vízkapacitás: az a vízmennyiség, amit a talaj különböző körülmények között befogadni és/vagy visszatartani képes Szabadföldi (VK sz ) Maximális(VK max ) Minimális (VK min ) VK sz VK min Kapilláris (VK kap ) (10 cm magas oszlopban)
A talajok nedvességforgalma 1. Beszivárgás Szakaszai: 1. Felületi beázás, a talajfelszín benedvesedése, a víz összegyülekezése a felszíni egyenlőtlenségekben. 2. Gravitációs beszivárgása nagy pórusok, repedések, a gyökér-és állatjáratok feltöltődését jelenti. Ezzel egy időben, esetleg időben kissé eltolódva történik a kapilláris beszivárgás a kisebb járatokba. 3. Beszivárgás a réteg teljes telítődése esetén, amikor a beszivárgás minimumra csökken, lassan megállapodik és gyakorlatilag egy állandó értéket vesz fel. A Horton féle beszivárgási modell
Vízbefogadás szakaszai: 1) Vízelnyelés 2) Áteresztés-vezetés Beázási profilok
A nedvesség eloszlása a talaj profilban 1=eredeti nedvességprofil, 2= közvetlenül a vízadagolás megszüntetése után, 3=a víz szétoszlása után (24 óra múlva) 4= 3nappal a beázás után; A = vályog; B = homokos vályogtalaj
A nedvesség eloszlása a talaj profilban A talajnedvesség mélység szerinti profiljának évi menete száraz (a) és nedves (b) évjáratban
2. Száradás Oka: evaporáció (talaj párolgása) transzspiráció (növények párologtatása) növényzettel borított területen - evapotranszspiráció Befolyásolja: talaj mozgékony vízkészlete és kapilláris vezetőképessége légmozgás(szél) felszínt érő hősugárzás intenzitása és időtartama növényzet (faj-fajta, fejlettségi állapot, állománysűrűség)
A párolgás folyamata
A vízháztartás típusát a talajszelvényre ható input és output elemek számszerű értéke és egymáshoz viszonyított mennyisége(a vízmérlegek) alapján lehet megállapítani. Egy terület egyszerűsített vízmérlege a következő elemekből áll: [P M + P m +RO + +RO u+ + CR+I] [ET+ RO - + RO u- + DP +In] = ΔR M m + u+ - u- P M = hulló csapadék P m = felszín közelében képződő csap. RO + = felszíni hozzáfolyás RO u+ = felszín alatti hozzáfolyás CR= kapilláris vízemelés I= öntözővíz ET= párolgás RO - = felszíni elfolyás RO u- = felszín alatti elfolyás DP= mély leszivárgás In= növények által felfogott víz (intercepció) ΔR= a talaj /levegő rendszer vízkészletében beállt változás
A talaj vízforgalmának és vízmérlegének elemei
A talajok vízforgalmának alaptípusai: Erős felszíni lefolyás típusa Kilúgozásos típus Egyensúlyi vízmérleg típusa Párologtató vízforgalmi típus
A talajok vízgazdálkodása Vízgazdálkodás Talajtermékenység Termesztett növények víz- és levegőellátottsága Talaj biológiai aktivitása Agrotechnikai módszerek meghatározása (cél: termékenység fokozása) Pl. talajművelés, öntözés, vízelvezetés, talajjavítás
Szerepe: A talajok hőháztartása növények csírázása, növekedése, légzése, tápanyagfelvétele mikrobiológiai folyamatok intenzitása tápanyagfeltáródás üteme talajképződés folyamatainak sebessége A talaj hőmérsékletét befolyásolja: beérkező és távozó hő egyensúlya talaj hőtani jellemzőit kialakító tulajdonságok
A talaj hőtani jellemzői a) Fajlagos hőkapacitás (C) (egységnyi térfogatú vagy tömegű talaj hőmérsékletét 1 C-kal emeli) b) Hővezetőképesség (λ) (egységnyi hőm.-igradiens esetén, a talaj egységnyi keresztmetszetű felületén 1 sec. alatt áramlik át) c) Hőmérsékletvezető képesség (K T ) hődiffuzivitás (egységnyi hőm.-i gradiens hatására időegység alatt hány C-kal változik meg a talajhőmérséklet) Hőáramlás a talajban a) Hősugárzás (elektromágneses, talajfelszínen) b) Hővezetés (részecskék, hőmérsékleti gradiens) c) Hőáramlás (konvekció) (áramló folyadékkal vagy gázzal)
Érkező energia forrása: a) napsugárzás intenzitása függ: - földrajzi helyzet - tengerszint feletti magasság - lejtős területen kitettség befolyásolja: - növényi fedettség -talajfelszín színe és szerkezete b) talajban lejátszódó kémiai és biológiai folyamatok c) kéreg mélyebb rétegeiből hővezetéssel érkező geotermikus energia (geotermikus gradiens) átlagban 33 m-ként 1 C nálunk 15-20 m-ként 1 C
Hőveszteség: -atmoszférába történő hosszú hullámhosszú sugárzás - talajfelszínről történő párolgás -mélyebb rétegekbe történő hővezetés Hőfelvevő képesség függ: Hőfelvevő képesség függ: - víz- és levegőtartalom -hővezető képesség száraz talaj: 0.05-0.4 C cm -1 min -1 nedves talaj: 0.5-1.6 C cm -1 min -1 -talajt borító élő és élettelen anyagok (növényzet, avar, hó) - kitettség, lejtőszög
A talajhőmérséklet napi és éves menete -5 0 5 10 15 20 A talajhőmérséklet időbeli fáziseltolódása és mélységi profilja az év folyamán
Talajhőmérséklet mérése - Talajhőmérők Cél: talajhőmérséklet különböző mélységekben való meghatározása Elhelyezési mélység alapján: A) Felszíni talajhőmérők leolvasás naponta 6-12-18 UTC
B) Mélységi talajhőmérők leolvasás naponta 12 UTC
A talajok hőgazdálkodása Befolyásolja: talaj szerkezete talaj víztartalma talaj levegőzöttsége Laza szerkezetű, levegős talaj gyorsan felmelegszik, de gátolja az alsóbb rétegek felmelegedését és lehűlését nagy, de kis mélységig terjedő hőmérsékletingadozás Aprómorzsás felszín csökkenti a talaj felmelegedését gátolja a gyors hőmérsékletváltozást
Különböző talajtípusok hőgazdálkodása Homoktalajok Vályogtalajok Agyagtalajok Kis belső felület Kis vízmennyiséget (150-250 mm/m) képesek visszatartani 250-300 mm/m víz visszatartása a nehézségi erővel szemben Nagy az abszorbeáló felület 350-450 mm/m víz visszatartása Kicsi hővezető képesség és hőkapacitás Szélsőséges hőmérsékletek kialakulása a felső talajrétegben Harmonikus hővezető képesség és hőkapacitás Kiegyenlített hőmérsékletek Leghosszabb tenyészidőszak Magas hővezető képesség és hőkapacitás Hideg talajok Legrövidebb tenyészidőszak
Hőháztartási egyenleg = R n A felszínen maradó energia felhasználása R + + + n = Q Q Q LE t lev. Q F Q LE : párolgásra fordított energia (kb. 70%) Q T : a talaj felmelegítésére fordított energia (kb. 10-15%) Q L : a levegő felmelegítésére fordított energia (kb. 10-15%) Q F : a fotoszintézisben megkötött energia (1% alatt)
Talajhőmérséklet hétköznapi alkalmazásban Izotermikus talajrétegfogalma Magyarország: 10 C 18-20 m mélyen Talajfagy határa - vízvezeték helye Mezőgazdasági jelentőség: Vetési időpont tavasz Kelés intenzitása Víz- és tápanyag-felvétel - folyamatos
A növényállományok klímája, klímaeffektusok; Fenológia, fenometria
A növényállományok mikroklímája Állományklíma fogalma: A növényállomány energia-és anyagforgalmát meghatározó folyamatok rendszere Jellemzésének paraméterei: A főbb meteorológiai elemek napi menete az állomány egyes rétegeiben A főbb meteorológiai elemek függőleges profilja az állományban A főbb meteorológiai elemek közötti különbség a növényzet nélküli környezethez képest Az energiamérleg alakulása az állomány szintjén A fotoszintetikus aktivitást meghatározó meteorológiai paraméterek alakulása, a fotoszintézis intenzitása
A növényállományok mikroklímája Az állományklímát kialakító tényezők: Meteorológiai tényezők - Sugárzási viszonyok - Szélviszonyok - Csapadékviszonyok -Párolgási viszonyok Biológiai tényezők -A növény faja, fajtája - Fejlettségi állapot - Egészségi állapot -Az állomány egybefüggő területe Termőhelyi tényezők - Talaj fizikai félesége - Talaj vízforgalmi helyzete - Talaj termőképessége -Az állomány területének kitettsége, domborzata Termesztési (agrotechnikai) tényezők - Állománysűrűség - Tápanyagellátottság -Öntözés
A sugárzási viszonyok A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban Csupasz felszín Állomány Aktív felszín: az elnyelést és kisugárzást végző felület Relatív energiamérlege: - nappal: energiatöbblet -éjjel: energiahiány Az energiamérleg függ: - az aktív felszín minőségétől - az aktív felszín hajlásszögétől - albedo(talaj és lombozat esetében) - domborzat (talaj esetében) - LAI (levélfelületi index, lombozat esetében) - levelek hajlásszöge (lombozat esetében) Sugárzás Kisugárzás Aktív felszín Kisugárzás Sugárzás Aktív felszín Kisugárzás Sugárzás Visszaverődés LAI
A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban A globálsugárzásnapi alakulása zárt, idealizált állományban (LAI max alatti rétegben) W/m 2 800 R állomány R környezet 600 400 200 0 04h 08h 12h 16h 20h 00h
A hőmérsékleti viszonyok A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban A sugárzás szempontjából aktív felületek egyben a Csupasz felszín Állomány hőforgalom akciócentrumai is: - Elnyelés révén: nappali energia (hő)többlet - Kisugárzás révén: éjszakai energia (hő)hiány Állományok típusai hőeloszlás alapján: A: nyílt, félig nyílt állomány, aktív felszín a talaj (fiatal, kis levélfelületű állományok) B: félig zárt, zárt állomány (közepes LAI, maximuma középmagasan) C: zárt, viszonylag alacsony állományok (nagy LAI, maximuma a talaj közelében) + Sugárzás Kisugárzás Aktív felszín - - Kisugárzás Sugárzás Aktív felszín Kisugárzás Sugárzás Visszaverődés + LAI
A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban A hőmérséklet napi alakulása zárt, idealizált állományban (LAI max alatti rétegben) C T állomány 25 T környezet 20 15 04h 08h 12h 16h 20h 00h
A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban A hőm. anomáliák idő-és térbeli alakulása különböző szerkezetű állományokban
A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban A növényi szervek felszínihőmérséklete radiációs hőmérsékletnek felel meg. Nappal: a levegőnél melegebb Éjjel: a levegőnél hidegebb Jelentősége: káros hőstressz(vízstressz) esetén gátolt transpiráció fagyveszély esetén ugyanakkor a károsodási küszöb nem feltétlenül esik egybe a fagyponttal
A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban Fagy a növényállományokban: A növényállomány éjszakai minimum hőmérsékletét meghatározó tényezők: állományt körülvevő léghőmérséklet kisugárzás erőssége (légnedvesség, felhőzet) lejtőviszonyok a talaj nedvességi állapota felszíni talajhőmérséklet a talaj borítottsága állománysűrűség állománystruktúra
Fagy a növényállományokban: A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban Fagyvédelem módjai: Passzív: Aktív: termőhely, fajta megválasztása takarás légterelés, fagylefolyás javítása fűtés késleltetett metszés füstölés fagyvédő öntözés szélkeltés (átkeverő ill. fagylevezető) A fagyok kialakulásának aerodinamikai alapjelenségei
A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban A hőeloszlásaz állományban nappal.és az éjszaka folyamán Gyümölcsfajok hőküszöb értékei fagykár szempontjából
A légnedvességi viszonyok A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban Az állományokban a legnagyobb páranyomás (e) a legnagyobb levélfelületű zónához tartozik. Csupasz felszín Állomány Sz A relatív nedvesség (RH) állománytípus és napszak szerint a környezethez képest: A: nappal kisebb, éjjel nagyobb RH (min. és max. értéke a talaj közelében) B: nappal kisebb, éjjel nagyobb RH (min. az állomány felett, max. a legnagyobb LAI szintjében) C: nappal nagyobb, éjjel kisebb RH (min. az állomány felett, max. a legnagyobb LAI szintje alatt) Sz Sugárzás Kisugárzás Aktív felszín N Kisugárzás Sugárzás Aktív felszín Kisugárzás Sugárzás Visszaverődés LAI N
A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban A légnedvesség (páranyomás) napi alakulása zárt, idealizált állományban (LAI max alatti rétegben) mbar e állomány 18 e környezet 16 14 04h 08h 12h 16h 20h 00h
A szélviszonyok A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban Csupasz felszín Állomány Az állományban mérhető légmozgás a magassággal növekszik. h Szélseb. h Szélseb. Meghatározója: a felszíni súrlódás A növényállományban mérhető ellenállás függ: - a szélsebességtől - a levélfelületi index nagyságától - a levélfelület függőleges architektúrájától - a légréteg stabilitási mutatóitól LAI u u
A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban Az átlagszél napi alakulása zárt, idealizált állományban (LAI max alatti rétegben) m/s 2,5 u állomány u környezet 2 1,5 1 0 04h 08h 12h 16h 20h 00h
A növényállományok mikroklímája A főbb meteorológiai paraméterek alakulása az állományban A meteorológiai elemek függőleges eloszlása kukoricaállomány belsejében és az afeletti légtérben
A növényállományok mikroklímája Főbb növénycsoportok állományklíma-határozó paraméterei Kalászos gabonafélék (rozs, őszi és tavaszi árpa, -búza): Tenyészidő: [szept-okt-(febr-márc)]-[jún-júl] Kifejlett állományszerkezet: zárt Záródás átlagos ideje: márc-ápr Megnyílás átlagos ideje: - Levélforma: keskeny LAI átlagos maximális értéke: 2-3 m 2 /m 2 LAI max átlagos rétegmagassága: 40-80 cm Hőmérséklet rétegződési típus: kezdetben A, majd B (rozs: C) Ajánlott sorirány: -
A növényállományok mikroklímája Főbb növénycsoportok állományklíma-határozó paraméterei Kalászos növényállományok hőmérsékleti többlete és hiánya: a) hőmérséklet napi menete búzában b) a hőmérsékleti hiány és többlet függőleges profilja Agroökológia és agrometeorológia 2012/2013 II.
Főbb növénycsoportok állományklíma-határozó paraméterei Kukorica: A növényállományok mikroklímája Tenyészidő: Kifejlett állományszerkezet: Záródás átlagos ideje: Megnyílás átlagos ideje: Levélforma: [ápr vége-máj eleje]-[aug-okt] zárt jún eleje-közepe szept-okt keskeny, lándzsás LAI átlagos maximális értéke: 3-6 m 2 /m 2 LAI max átlagos rétegmagassága: Hőmérséklet rétegződési típus: Ajánlott sorirány: 100-160 cm kezdetben A, majd B É-D (alsó szintek kevésbé árnyékoltak)
A növényállományok mikroklímája Főbb növénycsoportok állományklíma-határozó paraméterei A hőmérséklet eloszlása kukoricaállomány belsejében, virágzás idején
A növényállományok mikroklímája Főbb növénycsoportok állományklíma-határozó paraméterei Szántóföldi kapás kultúrák (burgonya, cukorrépa): Tenyészidő: Kifejlett állományszerkezet: Záródás átlagos ideje: Megnyílás átlagos ideje: Levélforma: [ápr]-[szept-okt] részben zárt márc-ápr aug-szept változó LAI átlagos maximális értéke: 3-10 m 2 /m 2 LAI max átlagos rétegmagassága: Hőmérséklet rétegződési típus: Ajánlott sorirány: 30-60 cm K-Ny, az uralkodó szélirányra merőleges C
A növényállományok mikroklímája Főbb növénycsoportok állományklíma-határozó paraméterei Hőmérsékleti profilok cukorrépa-állományban és környezetében
A növényállományok mikroklímája Főbb növénycsoportok állományklíma-határozó paraméterei Alacsony növekedésű zöldségfélék (paprika, paradicsom, zöldbab): Tenyészidő: [máj]-[aug-szept] Kifejlett állományszerkezet: nyílt, ritkábban zárt Záródás átlagos ideje: jún-júl Megnyílás átlagos ideje: - Levélforma: változó LAI átlagos maximális értéke: 1-4 m 2 /m 2 LAI max átlagos rétegmagassága: 20-60-(100) cm Hőmérséklet rétegződési típus: A Ajánlott sorirány: -
A növényállományok mikroklímája Főbb növénycsoportok állományklíma-határozó paraméterei A hőmérséklet napi menete 10 cm magasságban és 5 cm mélységben, paprikaállományban, virágzás idején
A növényállományok mikroklímája Főbb növénycsoportok állományklíma-határozó paraméterei Fás szárú gyümölcskultúrák: Tenyészidő: [ápr]-[okt-nov] Kifejlett állományszerkezet: nyitott Záródás átlagos ideje: - Megnyílás átlagos ideje: - Levélforma: változó LAI átlagos maximális értéke: 2-8< m 2 /m 2 LAI max átlagos rétegmagassága: Hőmérséklet rétegződési típus: Ajánlott sorirány: 50-400 cm domborzattól, művelési módtól erősen függő A
A növényállományok mikroklímája Főbb növénycsoportok állományklíma-határozó paraméterei A hőmérséklet függőleges profiljának napi menete Moser-művelésű szőlőültetvényben A hőmérsékleti többlet alakulása középmagas szőlőállományban, 50 cm magasságban, sorközökben