ФГОУ ВПО Оренбургский государственный аграрный университет
Кафедра лесоведения, озеленения и защиты леса
Реферат:
«Влияние лесных полос на ветровой поток, температуру и влажность приземного слоя воздуха»
Выполнил: студент
факультета лесного хозяйства и
зеленого строительства 42 группы
Афимьина Наталья
Проверил:
Балицкий М. И.
Оренбург, 2010
Содержание
Введение....................................................................................................3
Виды лесных полос..................................................................................4
Влияние различных видов полос на микроклимат...............................5
Влияние лесных полос на скорость ветра..............................................5
Влияние леса на температуру.................................................................6
Лесохозяйственные методы регулирования температуры..................8
Влияние леса на влажность воздуха......................................................9
Заключение.............................................................................................11
Список источников................................................................................12
Введение
Жизнь леса от возникновения до старения теснейшим образом связана с движением воздуха, в значительной степени обусловлена им. Ветер усиливает обмен и перемешивание воздуха, унося обогащенные парами воды и обедненные углекислым газом массы воздуха, усиливает транспирацию и ассимиляцию. От ветра зависит опыление цветов древесных пород, распространение их семян и плодов. Сильные ветры образуют буреломы и ветровалы. Лес же в свою очередь является эффективным средством уменьшения скорости приземного слоя воздуха, регулируя этим другие климатические элементы: влажность, температуру и др. Именно в приземном слое воздуха лес оказывает заметное влияние на скорость ветра. Как в равнинных, так и в горных условиях острова темнохвойные древостои снижают ее в средних значениях в 7 раз по сравнению с открытыми пространствами.
С изменением скорости ветра связано снегораспределение,
более экономное расходование влаги на испарение и транспирацию, улучшение водного режима почв и, в конечном итоге, повышение урожайности полей. На полях защищенных четырехрядными насаждениями транспирационный расход снижается.
Виды лесных полос
Лесные полосы оказывают влияние на температуру и влажность приземного слоя воздуха. Около плотных лесных полос в дневные часы температура воздуха может быть на 1-20
выше, а в ночные ниже. Данное явление ускоряет произрастание семян, способствует более дружному появлению всходов и лучшему развитию растений.
Лесные полосы повышают относительную влажность приземного слоя на межполосных участках на 2-3%, а в суховейные до 8-10%.
Лесные полосы различаются по конструкции.
Конструкция лесной полосы – это строение продольного профиля полосы в облиственном состоянии, определяющем ее аэродинамические свойства. Продольным профилем лесной полосы называют ее фронтальный вид. По конструкции полосы бывают плотные, ажурные, продуваемые и ажурно-продуваемые.
Полосы плотной конструкции (непродуваемые) не имеют просветов по всему продольному профилю. Они состоят из главной и сопутствующей пород и кустарников, количество которых доходит до 50%. От общего числа состава полосы. Такие полосы представляют собой непроницаемый или почти ветронепроницаемый экран. Движущийся воздух огибает эти полосы сверху.
Продуваемые лесополосы создаются из одной главной древесной породы или иногда из двухглавной и сопутствующей (тенелюбивой).
По своему строению снизу до высоты 1.5 м не имеется сучьев и листвы. То есть на пути ветра внизу только стволы деревьев.
В этих случаях движущийся поток воздуха разбивается на две – одна часть огибает полосу сверху, другая идет в приземном слое.
Ажурные полосы имеют в облиственном состоянии мелкие просветы более или менее равномерно разбросанные по всему продольному вертикальному профилю и составляющую 15-35% от его площади. Состоят такие полосы из нескольких древесных пород с возможной примесью кустарников. Проходя через такую полосу, воздух рассеивается. То есть они действуют по принципу динамической решетки.
Ажурно-продуваемые полосы имеют в нижней части профиля крупные просветы между стволами деревьев площадью более 60% и 15-35% площади просветов в верхней части полосы, т.е. в кроне.
Влияние различных видов полос на микроклимат
Влияние лесных полос на скорость ветра
Конструкция лесной полосы определяет движение ветрового потока и скорость ветра. Дальность влияния лесной полосы измеряется числом (N), высот насаждений – Н, т.е. N*H. Дальность положительного влияния лесной полосы определяется двумя составляющими: снижением скорости ветра перед полосой и ее дальность восстановления за полосой.
Плотные лесные полосы действуют по типу непроницаемых экранов.
Воздушный поток как говорилось ранее, практически не дробясь, обтекает насаждения сверху, а затем довольно резко на расстоянии 3-5 высот опускается вниз и в этом же месте наблюдается перемешивание приземных слоев воздуха и образование ветровой эрозии.
При подходе к полосе плотной конструкции скорость ветра начинает снижаться на расстоянии 7-10 Н. В самой полосе и при выходе из нее скорость практически равна 0. Полное восстановление скорости происходит на расстоянии 15-20 Н. Общее снижение скорости берется обычно 25 Н.
Продуваемые лесные полосы, как отмечалось ранее разделяют ветровой поток надвое – один переваливает через полосу, второй идет ниже уровня крон между стволами деревьев. При этом начало снижения скорости ветра с наветренной стороны происходит на расстоянии 5-7 высот (Н).
Однако в самой полосе скорость возрастает за счет поджатия воздушного потока в нижней части полосы. Затем происходит ее снижение и на расстояние 5-8 Н с заветренной стороны она составляет 30-50% от скорости ветра в степи. После этого скорость увеличивается, достигая первоначальной величины после 30-35 Н. Общая дальность влияния полосы составляет 35-40 Н.
Ажурные полосы действуют по типу решетчатых экранов. Ветровой поток легко проходит через насаждения, дробясь и снижая свою скорость.
Снижение скорости с подветренной стороны начинается на расстоянии 5-7 высот, продолжается в самой полосе и за ней на 3-4 Н, где наступает минимум, равный 15-40% скорости ветра на открытом месте. Затем происходит возрастание скорости и на расстоянии 30-35 Н она выравнивается с исходной. Дальность действия ажурно-продуваемых полос составляет обычно 12-15 Н.
Все эти данные приведены для условий, когда направление ветра перпендикулярно лесной полосе. Отклонение значительно снижает дальность действия полосы. Снижение скорости ветра на 10% считается эффективным.
Влияние леса на температуру
Положительное влияние лесных полос на температурный режим воздуха сказывается, главным образом, на приземном слое и выражается в сокращении амплитуды колебания температур за счет значительного снижения максимальных и повышения минимальных ее значений.
Лес снижает годовой максимум и месячные максимумы температуры воздуха, особенно в июле; повышает месячные температурные минимумы в течение года; уменьшает амплит
Лес уменьшает приток солнечных лучей к почве, предохраняя ее от радиационного излучения, высушивает посредством транспирации, уменьшая ее теплоемкость. Кроме того, лес уменьшает отдачу тепла почвой, поскольку под пологом древостоя ослаблено движение воздушных масс, меньше конвекция.
Для лесного хозяйства большую опасность представляют низкие температуры в начале вегетационного периода, что особенно опасно как раз для всходов на вырубках и на участках лесных посадок. На непокрытых лесом участках заморозки в приземном слое воздуха образуются даже летом (кроме августа). Благодаря защитной роли древесного полога и образованию более менее стабильных температурных условий в лесу заморозки прекращаются весной раньше, а осенью образуются позже и сила их, как правило, смягчена на 1.5 –2.5 градуса.
Различные по составу и структуре насаждения по-разному трансформируют климатические ресурсы тепла, создают под кровлей леса свои микроклиматических условий. В зимний период разница между температурой воздуха в лесу и на поле невелика. Она возрастает весной и достигает максимума в жаркие дни лета. Например, в отдельные годы в лесу минимальная температура воздуха была на 3-4 ° выше, а максимальная на 4-6 ниже, чем на открытом участке.
Говоря о влиянии лесных фитоценозов на температурный режим почв, следует отметить их термоизоляционный влияние. Между температурой почв и лесистость является большая зависимость, которая проявляется также и в промерзания грунтов. В степной зоне (лесистость 5-6%) глубина промерзания почвы достигает 180см, в лесостепной (лесистость 18%) - 120см, а в лесной - 50-70 см. Глубокое промерзания грунтов негативно влияет на влагонакопления
Летом лесная почва охлаждается, осенью труднее отдает тепло из-
за повышенной влажности. Почва в лесу зимой, как правило, промерзает
на меньшую глубину. Весной лесная подстилка задерживает промерзание,
поэтому почва раньше размерзается и начинает впитывать талые воды. Но
так происходит не всегда: в малоснежные и морозные зимы почва в еловом
лесу, слабо прикрытая снегом, промерзает сильнее. В северной тайге в ельниках почва промерзает даже глубже, чем на открытом месте.
В лесу имеет место заметная разница температур воздуха у поверхности крон и почвы, особенно в утренние и вечерние часы. В полдень наблюдается максимальная температура у крон, вечером, ночью, наоборот, она минимальна. Есть свои максимумы и минимумы температур у поверхностей ярусов подлеска, трав, мхов.
В понижениях рельефа при охлаждении поверхности почвы накапливаются холодные массы воздуха. В отличие от повышенных и ровных участков температура воздуха здесь повышается с подъемом. Это явление называется инверсией, а такие места – морозобойными ямами (узкие лесосеки шириной 20–30 м, «окна» в лесу и др.). На лесосеках шириной более 100 м инверсии не наблюдается. В лесу «окна» наихудшего размера образуются при отношении диаметра «окна» к высоте деревьев, равном двум. При меньшем диаметре сказывается умеряющее влияние древесного полога,
при большем – влияние ветра. Для борьбы с морозобойными ямами изреживают густые опушки, которые сдерживают конвекцию.
Лесные массивы в лесостепи летом в дневное время понижают температуру воздуха и в прилегающей местности. Ночью, наоборот, лес утепляет вырубку. Изменение температуры воздуха на вырубке происходит на расстоянии, равном примерно половине высоты древостоя.
Лесохозяйственные методы
регулирования температуры
К подобным методам следует отнести прежде всего принцип постепенности действий для сохранения устойчивости леса. Лиственный ярус над елью и пихтой во избежание побивания заморозками, ожога хвои и коры надо удалять постепенно, за два–три приема. Целесообразность постепенной рубки вызвана прежде всего необходимостью постепенного укрепления подроста, с учетом его адаптационной способности к температурным колебаниям.
К другим методам относятся: размещение рядов культур и коридоров
при уходе за елью в северных районах с севера на юг, в южных – с запада
на восток; создание защитного полога из устойчивых к температурным колебаниям древесных пород; мелиорация почвы для ее утепления и улучшения воздушного режима; рубки ухода (на Севере они являются основным средством утепления почвы); разреживание густых опушек из ели и пихты с подлеском для утепления лесосеки; в горах – посадка чувствительных к температурным крайностям древесных пород на северных склонах.
Влияние леса на влажность воздуха
Рост и развитие растений тесно связаны с влажностью воздуха, она влияет на течение всех физиологических процессов растений. Часто она имеет большее значение для жизни растений, чем температура
Влажность сильно различается по значениям между лесом и пустырем в приземном слое воздуха, в отдельные периоды эта разница достигает 16-24%, а на высоте один-два метра существенных различий значений не наблюдается. Таким образом лес сглаживает амплитуды колебания влажности воздуха того слоя, в котором проходят самые ранние и важные фазы развития растений.
Максимальные значения относительной влажности отмечаются в сомкнутых темнохвойных лесах, где по многолетним данным она близка к значениям влажности острова и составляет в среднем 85-90%. Лес, главным образом, сглаживает климат, на занимаемой им территории, изменяя многие климатические показатели в приземном слое воздуха и регулируя движения воздушных масс. Но в масштабах всей площади, занятой лесом он влияет на формирование воздушных масс в нижних слоях атмосферы, накопление осадков и распределение их выпадения по территории, образуя так называемый мезоклимат. Это немаловажно, потому что на территориях, где лес занимает значительную территорию, это влияние отражается и на незанятых насаждениями участках.
Слабый ветер способствует увеличению туманной капели, так как излишняя влага, скапливающаяся на хвое стряхивается, а к поверхности крон поступают новые массы насыщенного водяными парами воздуха. В туманную погоду, когда выпадает немного осадков, в лесу задерживается осадков на 20-30% больше, чем на вырубке.
Заключение
В зависимости от конструкции лесных полос, лес в различной степени влияет на ветровой поток, температуру и влажность. Ажурные полосы действуют по типу решетчатых экранов. Ветровой поток легко проходит через насаждения, дробясь и снижая свою скорость. Плотные лесные полосы действуют по типу непроницаемых экранов.
Воздушный поток практически не дробясь, обтекает насаждения сверху, а затем довольно резко на расстоянии 3-5 высот опускается вниз и в этом же месте наблюдается перемешивание приземных слоев воздуха и образование ветровой эрозии.
Различные по составу и структуре насаждения по-разному трансформируют климатические ресурсы тепла, создают под кровлей леса свои микроклиматических условий. В зимний период разница между температурой воздуха в лесу и на поле невелика. Она возрастает весной и достигает максимума в жаркие дни лета.
Лесные полосы сглаживают климат на занимаемой ими территории, изменяя многие климатические показатели в приземном слое воздуха и регулируя движения воздушных масс.
Список источников
1.Ткаченко М.Е. Общее лесоводство Гослесбумиздат, Л., М., 2005, 599с. Клинцов
2. Лесная энциклопедия: В 2-х т./Гл.ред. Воробьев Г.И.; Ред.кол.: Анучин Н.А., Атрохин В.Г., Виноградов В.Н. и др. - М.: Сов. энциклопедия, 1985.-563 с., ил.
3. http://eco.rian.ru/documents/20090728/178965537.html
4. http://www.uznaem-kak.ru/atmosfernye-yavleniya/
5. http://www.mosgeoplan.ru/PS/05_erosia.php