Влияние заморозков на народное хозяйство

ВВЕДЕНИЕ

Народное хозяйство — взаимосвязанная система отраслей общественного производства страны. Ведущее место в народном хозяйстве занимает производство. Влияние на продуктивность производства оказывает не только антропогенный фактор, но и природное воздействие среды.

Заморозки представляют значительный интерес для различных потребителей. Поэтому их изучению издавна уделялось большое значение. Было выполнено ряд работ, посвященных исследованию заморозков в синоптическом, климатическом и агрометеорологическом аспектах.

Влияние заморозков на народное хозяйство страны нельзя преуменьшить в его негативных последствиях для развития многих отраслей народного хозяйства.

Особенно актуальна проблема уменьшения вредного воздействия заморозков для таких отраслей народного хозяйства как сельское хозяйство, лесное хозяйство, транспортная система и коммунальное хозяйство. Для этих отраслей украинскими исследователями и учёными разрабатываются продуктивные методы борьбы с заморозками.

1. Классификация заморозков

1.1 Условия образования заморозков

В классификации стихийных бедствий в чрезвычайных ситуациях, заморозки относят к метеорологическим и агрометеорологическим опасным явлениям.

Заморозками называют понижения температуры почвы и/или воздуха до 0 °C и ниже при положительных среднесуточных температурах.

Заморозки наблюдаются, как правило, в переходное время года. Различают заморозки весенние и осенние, ранние и поздние.

Условия погоды, благоприятствующие заморозку (большое эффективное излучение, слабый ветер), создаются в антициклонах и гребнях повышенного давления.

При заморозках температура воздуха на высоте 2 м (в метеорологической будке) иногда может оставаться положительной, а в самом нижнем слое воздуха, прилегающем к земле, опускается до 0 °C и ниже вследствие эффективного излучения.

В случае когда температура воздуха положительна, а температура почвы или растений в результате их радиационного охлаждения опускается ниже 0 °C, возникают заморозки на почве.

Интенсивность заморозка зависит от рельефа местности, экспозиции склона, наличия водоема, лесонасаждений. Бывает и так, что заморозок возникает только на почве, а на высоте, например 2 м, заморозка нет.

Установлено, что в период заморозка поле температуры неоднородно как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Известно, что на высоте 1−3 см от поверхности земли температура воздуха при заморозке самая низкая. Разница температуры у поверхности почвы и на высоте двух метров иногда достигает 2−5°С и более. При радиационных заморозках, по нашим наблюдениям, температура изменяется в среднем на 1 °C на каждые 15 м высоты по склону.

В горизонтальном направлении поле температуры при заморозке ячеистое. На протяжении одного метра температура воздуха за короткие промежутки времени может изменяться на 2−3°С и более. Вот почему даже на небольшом участке растения при радиационном заморозке повреждаются неодинаково.

В одни годы заморозки прекращаются рано весной и начинаются поздно осенью, в другие — наоборот. На морском побережье Украины заморозки часто прекращаются до перехода средней суточной температуры через 5 °C.

По средним многолетним данным заморозки в воздухе весной заканчиваются во второй половине апреля. Заморозки на поверхности почвы заканчиваются в среднем на 5−10 дней позднее, чем заморозки в воздухе.

В отдельные годы заморозки случаются в первой половине мая, а осенью начинаются в начале октября, в северных и западных районах они возможны и в сентябре. Осенью после первых заморозков часто устанавливается длительная теплая погода.

Продолжительность периода без заморозков в разных регионах страны колеблется в различных пределах.

Большое влияние на продолжительность периода без заморозков оказывает рельеф местности. В холмистом рельефе разница в его продолжительности между верхней и нижней частями холма достигает 12−13 дней, а в гористом — 20−25 дней и более.

1.2 Виды заморозков

По условиям образования заморозки разделяются на:

— радиационные;

— адвективные;

— адвективно-радиационные.

Радиационные заморозки возникают в тихие, ясные ночи в результате радиационного охлаждения почвы и прилегающих слоев атмосферы. Возникновению таких заморозков благоприятствует безоблачная погода и слабый ветер. Облачность уменьшает эффективное излучение и тем самым снижает вероятность заморозка. Любой экран над поверхностью почвы также уменьшает выхолаживание. Ветер также препятствует возникновению заморозка, так как он усиливает турбулентное перемешивание, в результате чего увеличивается приток тепла от воздуха к почве.

Уровень радиационных заморозков существенно зависит от форм рельефа. Так, в низинах они происходят чаще, чем в возвышенных местах или на склонах, т.к. в вогнутых формах рельефа ночное понижение температуры усилено, холодный воздух дольше застаивается. Поэтому при радиационных заморозках повреждаются в основном растения, расположенные на пониженных местах вогнутых форм рельефа. Заморозки этого типа ограничиваются продолжительностью ночи и длятся обычно 5−6 ч подряд.

Радиационные заморозки часто носят местный характер, так как образуются в низинах и котловинах, куда стекает охлажденный воздух с равнин и склонов. На возвышенных открытых местах образование заморозков маловероятно, так как отсюда охлажденный воздух стекает вниз и заменяется более теплым воздухом, опускающимся сверху.

Заморозки раньше всего появляются в плохо проветриваемых котловинах и на лесных полянах. В малооблачную ночь на ровном месте температура может понизиться до -1°С, тогда как на лесной поляне до -3,6°С.

Существенное влияние на радиационные заморозки оказывают тепловые свойства почвы. Чем меньше ее теплоемкость и коэффициент тепловодности, тем сильнее заморозки.

Так, заморозки на поверхности вспаханных почв, имеющих пониженную теплоемкость и теплопроводность, наблюдаются чаще, чем на поверхности плотных почв. Объясняется это, в частности, тем, что в почвах с малой теплопроводностью затруднен приток тепла к поверхности из более глубоких слоев.

Плотные почвы, обладающие большей теплоемкостью, ночью охлаждаются медленнее рыхлых, а при сравнительно большой их теплопроводности потеря тепла поверхностью быстро возмещается его притоком из более глубоких и более теплых слоев.

Чем темнее почва, тем интенсивнее она охлаждается.

Сухие торфяники значительно чаще и сильнее подвергаются воздействию заморозков, чем влажные. Торф, как темное тело, с одной стороны, отличается большей интенсивностью излучения тепла. С другой стороны, вследствие низкой теплопроводности, приток тепла из более глубоких слоев почвы незначителен. Поэтому поверхностное охлаждение почвы и приземного слоя воздуха на торфяных почвах бывает значительным.

Чем влажнее воздух, тем меньше падение температуры ночью, поэтому над влажной почвой заморозки менее вероятны, чем над сухой. Во влажной почве наблюдается сильный приток тепла из глубоких слоев почвы.

При температуре ниже 0 °C вода, преимущественно из которой состоят растения, замерзает, а образующиеся кристаллики льда повреждают их ткани и клетки.

Густая растительность охлаждается сильнее, чем поверхность обнаженной почвы.

Чувствительность к заморозкам изменяется по мере развития растений. Наиболее устойчивые выдерживают понижение температуры до -8, -10°С, устойчивые — до -6, -8°С, малоустойчивые — до -2, -3°С, неустойчивые — до -0,5, -1°С.

Адвективные заморозки образуются при вторжении холодных масс воздуха из северных областей (более продолжительны и вредоносны) в результате адвекции воздуха, имеющего температуру ниже 0 °C обычно в начале весны и поздней осенью, при полной облачности и силе ветра; могут держаться в течение нескольких суток.

При вторжении холодного воздуха почва от соприкосновения с ним охлаждается и поэтому температуры воздуха и почвы мало различаются.

Адвективные заморозки охватывают большие площади и мало зависят от местных условий.

Адвективно-радиационные заморозки связаны с вторжением холодного сухого воздуха, иногда даже имеющего положительную температуру. Ночью, особенно при ясной или малооблачной погоде, происходит дополнительное охлаждение этого воздуха за счет излучения и возникают заморозки как на поверхности почвы, так и в воздухе. Эти заморозки наиболее опасны.

Адвективно-радиационные заморозки наблюдаются в ограниченное время, главным образом под утро или с половины ночи и длятся 3−4 ч. Это поздние заморозки весны и ранние заморозки осени, т. е. времени года, когда уровень среднесуточных температур относительно высок. При их возникновении процессы адвекции и радиации дополняют друг друга. Отрицательными значения температуры могут быть лишь в припочвенных слоях, в то время как на уровне метеорологической будки — положительными.

Заморозки часто наносят большой ущерб народному хозяйству, особенно сельскому хозяйству, поражая сады, огороды и виноградники.

Адвективные заморозки весной наносят значительный вред садам и ягодникам, овощным и полевым культурам.

Наиболее опасны адвективно-радиационные заморозки, образующиеся поздней весной или ранней осенью, после продолжительного теплого периода.

Слабыми считаются заморозки при снижении температуры воздуха на поверхности почвы от -0,1 до -2°С. Слой воздуха с отрицательными температурами от 0,5 до 2 м, выше температуры уже положительные.

При умеренных заморозках температура на поверхности почвы снижается до -2,1 — -4°С.

Ниже -4°С и до -7°С — сильные и очень сильные заморозки, а еще ниже — уже морозы.

1.3 Распределение заморозков по Украине

Исследования особенностей формирования режима заморозков на Украине проводятся с 40−60 годов прошлого века.

Составлены карты пространственного распределения отдельно каждого из показателей режима заморозков — дат весенних и осенних заморозков в воздухе и на поверхности почвы, продолжительности беззаморозкового периода. Основными показателями для карт являются даты последних весенних (Двв) и первых осенних заморозков (Дов) в воздухе и на поверхности почвы (Двп, Доп), продолжительность беззаморозкового периода (Нб/п).

Продолжительность беззаморозкового периода, которая принята за основной показатель заморозкоопасности, изменяется от 150−155 и менее дней в северо-западных и северо-восточных районах, до 195−200 дней и более в южных районах (Южный берег Крыма), т. е. диапазон изменчивости составляет более 50 дней. Шагом выделения макрорайонов принято значение Нб/п, равное 10 дням.

На рис. 1 представлена комплексная карта заморозкоопасности территории Украины, на которой выделено шесть макрорайонов (II-VII), характеризующиеся определенными значениями Нб/п. Легенда к карте — в табл.1.

I и VIII макрорайоны — горные районы Украинских Карпат и Крым. Их показатели заморозкоопасности представляют самостоятельную задачу.

Рис. 1 — Районирование Украины по условиям заморозкоопасности. I — Украинские Карпаты, VIII — Горный Крым, II — VII — макрорайоны На картах выполнен анализ пространственной изменчивости показателей заморозкоопасности с учетом глубины вертикального расчленения рельефа (ДН), а также расстояния до ближайшего значительного водоема. Продолжительность беззаморозкового периода при увеличении ДН на 50 м уменьшается на 5 дней.

Наиболее заморозкоопасными будут дно узких замкнутых долин и котловин, а также нижние части склонов. Наименее заморозкоопасные местоположения — вершины холмов, водораздельные плато и верхние части крутых склонов.

Для каждого из выделенных по продолжительности беззаморозкового периода макрорайонов определены значения других показателей заморозкоопасности (табл. 1). Таким образом, с помощью представленной карты и легенде к ней, в любой точке, за исключением горных районов, была получена информация о средних датах последних весенних и первых осенних заморозков в воздухе и на поверхности почвы, продолжительности беззаморозкового периода.

Таблица 1 — Характеристика условий заморозкоопасности на Украине

2. ВЛИЯНИЕ ЗАМОРОЗКОВ НА НАРОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО

2.1 Влияние заморозков на сельское хозяйство

Не все факторы среды оказывают одинаковое влияние на растения. Их можно разделить на основные и второстепенные.

Основные факторы — свет, тепло, влага, минеральное питание. Другие (второстепенные) играют вспомогательную роль. К ним относят: ветер, облачность, туман и пр. Они усиливают или ослабляют действие основных факторов. Так, облачность ночью уменьшает охлаждение почвы, ветер смягчает действие заморозков.

При своих экстремальных проявлениях второстепенные факторы могут полностью нарушить рост и развитие растений.

В большей степени природные причины влияют на размещение отраслей растениеводства, определяя ареалы их возделывания. Для ряда культур (в большей степени теплолюбивых) эти ареалы очень ограничены, к примеру, винограда, чая, цитрусовых и др., для остальных они шире (ячменя, яровой пшеницы, картофеля и др.).

На размещение животноводства природные причины оказывают менее существенное действие, проявляясь через кормовую базу. Более зависимым от природно-погодных условий является пастбищное животноводство (некие направления овцеводства, скотоводства; оленеводство, коневодство и др.).

Основными факторами, негативно влияющими на стабильное развитие агропромышленных предприятий, являются:

— зависимость от влияния неблагоприятных погодных условий (заморозки, частая засуха в период роста и созревания плодов, ягод);

— дефицит технических средств, которые соответствуют технологическим требованиям по механизированному уходу за почвой и растениями.

Изменения естественных причин агрометеорологических опасных явлений можно достигнуть путем активного подавления источников природных опасностей или ограничения зон их проявления.

Заморозки наносят существенный материальный ущерб сельскому хозяйству. Особенно чувствительны к заморозкам теплолюбивые культуры.

Губительные действия заморозков на растения объясняются вымораживанием воды из клеточного сока, образованием ледяных кристаллов в межклеточных пространствах и обезвоживанием растительных тканей.

Влияние заморозков на разные группы культур может отличаться. Это зависит от:

— фазы развития;

— состояния растений;

— состояния подстилочной поверхности;

— интенсивности и длительности заморозков.

Вредное влияние низких температур проявляется в побивании побегов, цветков и завязей, образовании морозобойных трещин.

Весенние заморозки во время цветения плодовых, ягодных и овощных культур повреждают цветки и завязи, снижают на 10−15% или полностью уничтожают урожай.

В районах с континентальным климатом весенние заморозки могут наблюдаться даже через 20−30 суток после установления температуры выше 10 °C. Опасны и ранние осенние заморозки, наступающие до окончания периода со средней суточной температурой выше 10 °C.

2.2 Влияние заморозков на садоводческие хозяйства

Из года в год садоводческие хозяйства с тревогой переживают апрель и май, когда деревья начинают активно цвести, ведь уже не один сезон весенние заморозки сводят на нет огромные усилия, затраченные хозяйствами для получения хорошего урожая.

Заморозки во время цветения плодовых деревьев могут частично или полностью погубить урожай плодов.

Поврежденные заморозками части растений быстро вянут и засыхают. Этому способствует и то обстоятельство, что заморозки обычно бывают при безоблачном небе и утреннее солнце усугубляет величину повреждений, вызывая быстрое оттаивание тканей.

Наиболее опасны весенние заморозки в период со средней суточной температурой 5−10 °С.

Цветки большинства плодовых деревьев повреждаются при температуре -2,2°С, а молодые завязи — при -1,1°С. Критическая температура, повреждающая тронувшиеся в рост цветочные почки вишни, черешни, сливы, яблони и груши составляет -4°С. Ягодники (ежевика, малина, клубника) теряют цветы и завязи при заморозках около -2°С.

Сильно поврежденные цветки и завязавшиеся плоды осыпаются, из частично поврежденных развиваются деформированные плоды (мелкие и однобокие).

При поздних весенних заморозках:

— цветки в фазе бутона повреждаются при температуре −3…−4°С;

— распустившиеся цветки повреждаются при температуре −2…−3°С;

— завязи плодов повреждаются при температуре −1…−2°С.

2.3 Влияние заморозков на виноградные хозяйства

Для виноградарства весенние заморозки наиболее опасны, если они наступают во второй фазе вегетации. Весенние заморозки повреждают листья, распускающиеся почки, верхушки побегов, соцветия винограда, осенние заморозки — листья, иногда ягоды.

Почему виноградная лоза погибает при низких температурах? Чтобы уяснить это положение, приведем кратко самую упрощенную схему данного вопроса.

Во-первых, при рассмотрении повреждения лозы морозами необходимо четко различать замерзание и вымерзание. Лоза замерзает уже при −5…−7°С, становится твердой и хрупкой, при изгибе потрескивает. Часть клеточного содержимого превращается в лед. Но так как при понижении температуры водных растворов замерзает только вода, концентрация раствора возрастает. При дальнейшем падении температуры в клеточном соке остается все меньше воды и раствор, наконец, теряет текучесть, способность дышать, а следовательно и жить.

Примерно такая же картина наблюдается и при сильном нагревании. Вот почему при настоящем высыхании мы наблюдаем такую же картину, как и при высыхании вследствие замерзания воды.

Во-вторых, повреждение глазков нередко связано и с действительным высыханием. Совершенно ясно, что в почках зимующих лоз заложено определенное количество питательных веществ. Однако они самостоятельно длительное время без притока пластических веществ от окружающих тканей жить не могут и нуждаются в постоянном их притоке. Если такое поступление будет длительное время прекращено вследствие замерзания раствора, в котором они содержатся, почки глазка рано или поздно погибнут (тем раньше, чем меньше в них самих отложено запасных питательных веществ). Отсюда вытекает еще одно положение, что наряду с достаточной влажностью лозы во время зимовки решающую роль играет оптимальное содержание запасных питательных веществ как в однолетней, так и в многолетней древесине.

При пониженных запасах питательных веществ, даже в достаточно теплые зимы с незначительными морозами, бывает очень сильное повреждение глазков. Дело здесь в том, что в теплые дни виноградное растение значительно больше теряет пластических веществ на дыхание, чем в морозное. Поэтому достаточно даже небольших морозов, чтобы убить почки на ослабленных кустах.

Кроме того, на вымерзание виноградной лозы неукрывных кустов оказывает влияние также целый ряд факторов внешней среды. Например, наличие инея на виноградной лозе снижает температуру в утренние часы при его испарении солнечными лучами до 2 °C, а резко выраженный радиационный характер вызывает похолодание на уровне почвы или снегового покрова на 4−5°С в сравнении с температурой на высоте 1 м. Из этого становится понятным, что при всех равных условиях сильнее всего повреждаются глазки, находящиеся вблизи почвы или снегового покрова.

Поздние весенние заморозки носят по преимуществу радиационный характер. Они бывают при полном отсутствии ветра и безоблачном небе. Известно, что при радиационных заморозках высота слоя холодного воздуха зачастую составляет всего лишь 0,5−1,0 м, а выше термометр показывает положительную температуру; почва также имеет температуру +3…5°С.

Разница температур воздуха на разных высотах над уровнем поверхности почвы довольно велика и достигает 4−5°С. Например, на высоте 10 см от поверхности почвы она равна -2°С, то на высоте 0,5м — 0…6°С, а на высоте 1,5−2м — +2…+2,6°С.

Наряду с радиационными бывают и адвективные заморозки, которые вызываются вторжением холодного воздуха.

И если во время радиационных заморозков листья растений покрываются инеем (рис.3) и, следовательно, замерзание наступает только после образования росы, то при адвективных нет ни росы, ни инея. Поэтому для борьбы с адвективными заморозками нужны совершенно другие средства борьбы, чем против радиационных. Борьба с адвективными заморозками довольно трудна, особенно при ветрах со снегом, а то и вовсе невозможна. Но, к счастью, такие заморозки довольно редки.

2.4 Влияние заморозков на картофелеводство

Величина и качество урожая во многом зависят от условий вегетации растений.

В конце апреля — начале мая нередко наблюдается кратковременное снижение температуры, вплоть до заморозков, которые могут значительно повредить ботву. Заморозки повреждают в основном надземную часть растения.

Потери урожая зависят от того, в какой фазе развития находится растение. Если заморозки повреждают только всходы, то происходит интенсивный процесс восстановления надземной массы за счет пробуждения спящих почек. При этом наступление бутонизации задерживается примерно на неделю, но в процессе дальнейшего развития восстановление фитомассы происходит так быстро, что цветение наступает одновременно с цветением неповрежденных растений. В таких случаях урожай практически не снижается.

Повреждение заморозками надземной части при высоте растения 18−20см не позволяет в полной мере восстановить потенциальную продуктивность до уборки. Потери урожая при этом могут составить 10−15%. Негативное влияние заморозков на выращивание картофеля можно уменьшить.

2.5 Влияние заморозков на лесное хозяйство

Древесные растения наиболее чувствительны к заморозкам в начале и конце вегетационного периода и, главным образом, в первые годы жизни, когда они не вышли из зоны наиболее частых приземных заморозков (т.е. не достигли высоты примерно 2м).

Вредное влияние низких температур проявляется в побивании побегов, цветков и завязей, образовании морозобойных трещин.

Положительное влияние заморозков в лесу выражается в сокращении численности вредных насекомых.

Для теплолюбивых древесных пород и кустарников умеренного пояса особенно опасны поздние весенние заморозки при суточной температуре воздуха выше 10 °C, когда наступает активная вегетация растений и снижается заморозкоустойчивость.

В районах с континентальным климатом весенние заморозки могут наблюдаться даже через 20−30 суток после установления такой температуры.

2.6 Влияние заморозков на транспортную систему

Во время заморозков создается угроза движения транспорта. Сухой на вид асфальт покрывается тонкой коркой льда и превращается в опасный каток.

Постоянная смена погоды — от сильных заморозков до оттепелей, после которых температура резко снижается, — способствует резкому всплеску аварийности, в том числе и со смертельными исходами. По данным ГАИ, если летом за сутки на дорогах Украины происходит порядка 300−400 дорожных аварий, в которых гибнет 6−12 человек, то зимой число ДТП за сутки колеблется между 700−1000 случаев, а число погибших иногда превышает цифру 20 человек (фактически каждый час в Украине погибает по одному человеку).

Заморозки:

— приводят к ухудшению состояния грунтовых, автомобильных, лесовозных дорог и ледовых переправ;

— приводят к ухудшению состояния лесовозных дорог и осложняет работу лесозаготовительной промышленности;

— неблагоприятно сказываются на работе речного флота;

— приводят к остановке автомобильного движения, возникновению простоя техники (возможен недогруз угля).

Работы, выполняемые дорожными органами по ремонту и содержанию дорог, ведутся в течение всего года на всем протяжении дороги. Однако отдельные виды работ имеют отчетливо выраженный сезонный характер.

В период осенних дождей верхние слои полотна насыщаются влагой, которая скапливается в пазухах между слабоводопроницаемыми прослойками. Зимой эта вода замерзает, причем образовавшиеся в теле насыпи ледяные линзы увеличиваются в объеме. Это происходит как за счет самого факта льдообразования, так и за счет капиллярного подсоса воды из нижних, более теплых слоев полотна. Весенние оттепели, перемежающиеся с заморозками, особенно ускоряют процесс образования крупных ледяных линз в теле насыпи. Увеличиваясь в объеме, ледяная линза приподнимает над собой вышележащий грунт и «вспучивает» на высоту 5−10см (иногда даже до 30см) дорожную одежду. С наступлением весны и таянием льда грунтовое основание, оказавшись переувлажненным, теряет прочность, а движение автомобилей, если оно своевременно не прекращено, выводит из строя дорожную одежду, перемешивая ее с разжиженным грунтом.

Во избежание этих неприятных последствий пучинистые места должны быть ограждены, снег с поверхности полотна в целях более равномерного оттаивания полностью удален. С той же целью полезно устройство воздушных воронок на обочинах. Если эти меры не помогут предотвратить образования пучин, «заболевшее» место следует подвергнуть более радикальному «лечению», заключающемуся в вычистке и удалении недоброкачественного грунта и замене его новым, доброкачественным.

2.7 Влияние заморозков на коммунальные хозяйства

Во время заморозков чаще всего в коммунальных хозяйствах выходит из строя отопительная система.

Существует несколько видов отопления: водяное, прямое электрическое и печное (или воздушное).

Водяное отопление было и остается наиболее востребованным среди населения. Принцип действия такой системы достаточно прост: нагретая вода, проходя через систему труб, отдает свое тепло во вне, тем самым обеспечивая оптимальную температуру внутри помещения.

Ни в коем случае нельзя оставлять воду в трубах на зиму, в противном случае во время заморозков вода начнет расширяться и превратиться в лед, что в результате приведет к разрыву труб.

В зимнее время и ранней весной, мы сталкиваемся с резкими колебаниями температуры воздуха. С приходом оттепели мы наблюдаем таяние снега, который при первых заморозках превращается в толстую корку льда. Учитывая, что в последние лет десять, зимы не отличаются постоянством, проблема обледеневших крыш выходит на первый план.

По статистике ежегодно от падающего снега и льда с крыш страдают десятки человек, многие получают серьезные травмы, что же говорить об автотранспорте, припаркованном в непосредственной близости к «опасной» кровле. Как же можно решить данную проблему? Прекрасный результат показывает обогрев кровли, который с успехом используется в нашей стране последние годы.

Во время строительства домов, необходимо помнить при угрозе заморозков, что если в перерыве работ пойдет дождь, вода заполнит полости щелевого кирпича и при кристаллизации воды при минусовой температуре стены могут покрыться сетью трещин.

3. МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ЗАМОРОЗКАМИ

3.1 Профилактические методы борьбы и прямые способы защиты от заморозков

Так как заморозки относятся к опасным гидрометеорологическим явлениям, то требуются меры борьбы с ними. Выбор мероприятий, сил и средств защиты зависит от вида, специфики, протекания чрезвычайных ситуаций, характера порождающих факторов и тяжести последствий.

Меры борьбы с заморозками в сельском хозяйстве можно разделить на агробиологические приемы и способы прямой защиты растений. К агробиологическим приемам относится, прежде всего, выбор благоприятных участков.

Для снижения интенсивности заморозков на торфяных почвах применяют «пескование», т. е. поверхностное нанесение слоя песка толщиной 5−8 см.

Такие места, где часто возникают заморозки, называют «морозобойными». Их лучше не использовать для посадки теплолюбивых растений.

Построенные поперек склона глухие заборы или густо высаженные деревья и кусты препятствуют отеканию холодного воздуха и вследствие этого повышают вероятность заморозков. Вблизи леса и под деревьями охлаждение меньше.

Прямая защита растений от заморозков — это использование различных материалов и приспособлений для снижения интенсивности излучения тепла из почвы в атмосферу.

В настоящее время для уменьшения вредного действия заморозков наиболее широко применяется дымление, укрытие растений, повышение точки росы путем полива растений и междурядий.

Борьба с заморозками для защиты ценных сельскохозяйственных культур проводилась с древнейших времен. Еще римляне в 1 в. нашей эры защищали виноградники при помощи дымления.

Дымление являлось наиболее распространенным способом защиты растений от заморозков. Эффект этого способа обусловлен комплексом факторов: обогревом воздуха при горении, образованием дымовой завесы, которая уменьшает эффективное излучение, конденсацией влаги в воздухе (на частичках дыма) и, следовательно, выделением тепла. Кроме того, дымовая завеса экранирует растения от прямых солнечных лучей после восхода Солнца.

Если ткани растений подмерзли, их оттаивание под дымовой завесой происходит более медленно и равномерно, что уменьшает степень их повреждения. Поэтому дымление рекомендуется продолжать в течение часа после восхода Солнца.

Образование дымовой завесы происходит вследствие температурной инверсии в приземном слое атмосферы. При безветрии в ясную ночь нижний слой воздуха сильно выхолаживается и разность температур у поверхности почвы и на высоте 8−10 м может достигать 8−11° С. Дым, охлаждаясь в нижнем слое воздуха, быстро теряет подъемную силу и внутри слоя инверсии начинает растекаться в горизонтальном направлении.

Для создания дымового экрана использовались дымовые кучи, в состав которых, кроме легкогорючих материалов, входили влажная трава или ботва, мокрый торф и другие материалы, дающие густой дым с большим количеством водяного пара. Тепловой эффект от сжигания дымовых куч составляет 1−2° С. При ветре эффект дымления резко снижается. В настоящее время широко практикуется применение химикатов для образования дыма и искусственного тумана (дымовые свечи, дымовые шашки).

Укрытие растений. Чтобы защитить растения от слабых и умеренных заморозков, их накрывают на ночь различными материалами. Для этой цели используют бумагу, пленку, различного рода нетканые материалы на весь зимний период. Достаточно эффективно покрытие грядок неткаными материалами (например, спанбондом). Эффект этих приемов увеличится, если сверху еще накрыть полиэтиленовой пленкой. Двойное укрытие (спанбод, а сверху пленка) может защитить растения и от сильных заморозков.

В преддверии весенних заморозков целесообразно изготовить переносные каркасы, обтянув их старой пленкой. Лучше, если такие каркасы также будут двухслойными.

Орошение при заморозках повышает температуру точки росы. Скрытая теплота конденсации при этом выделяется до наступления отрицательной температуры, что задерживает и ослабляет заморозок, температура воздуха на уровне будки повышается на 1,5−2,0°С. Однако этот способ применять можно не всегда. Так, несвоевременный полив созревающего хлопчатника может задержать его созревание и уборку урожая.

В последние годы создают искусственные туманы, которые сильно ослабляют заморозки.

В виноградарстве разработаны средства борьбы с заморозками, которые могут быть объединены в 3 группы.

1. Подбор сортов винограда, устойчивых к заморозкам.

Их устойчивость связана с особенностями сортов позднее распускать глазки и плодоносить из запасных почек в глазках.

2. Агротехнические воздействия на кусты винограда.

Поздняя весенняя обрезка (для задержания распускания почек) и оставление при глазках отрезка пасынка с 1−2 узлами, с последующей обломкой побегов, выросших на этих пасынках, применение высокоштамбовых форм кустов.

3. Агротехнические воздействия на среду с целью понижения лучеиспускания путем уничтожения сорняков.

В районах с частыми весенними заморозками особое внимание следует обратить также на подбор сортов, обладающих способностью плодоносить из замещающих почек, когда основная почка в глазке погибла.

Появились препараты, которые рекомендуются для обработки растений в период заморозков. Однако они повышают устойчивость вегетирующих растений к понижению температуры в лучшем случае на 2−3 °С.

Добиться повышения морозоустойчивости винограда можно, кроме поднятия кроны кустов на штамбах до одного и более метров, применением всего, что способствует хорошему вызреванию побегов. Это внесение полного удобрения, проведение правильной обрезки без перегрузки кустов глазками и впоследствии побегами, обеспечивающей проветривание и достаточно хорошую освещенность кустов.

Чтобы растения «ушли» от заморозков, искусственно затягивают начало вегетации винограда. Например, замечено, что ранневесенняя побелка штамбов и других многолетних частей куста винограда отодвигает начало вегетации на несколько дней.

Проведение поздней обрезки кустов в начале набухания глазков также позволяет задержать на некоторое время их распускание.

Не следует пренебрегать калийными удобрениями в виде калимагнезии в сочетании с соответствующими дозами фосфора. Вносить лучше в виде подкормок в период вегетации.

После листопада (в начале декабря) и в течение зимы необходимо опрыскивать кусты известковым молоком с добавлением олифы или другими веществами, которые снижают активность жизненных процессов в тканях виноградной лозы и вместе с тем препятствуют их высыханию (на 10 л воды — извести 3 кг, олифы 50 г).

Калий и известь дополняют друг друга. Калий применяется для повышения внутренней сопротивляемости, а известь, как внешний защитный слой. Олифа же используется в качестве повышения прилипаемости раствора.

Обязательно проведение влагозарядковых поливов. Известно, например, что хорошо вызревшие и одревесневшие корни, толщиной от 1 мм и более, если они находятся в умеренно влажной почве, никогда не вымерзают. Все же остальные мелкие мочковатые корни уже с наступлением холодной осенней погоды отмирают. Запасы питательных веществ, содержащихся в таких тонких корешках и корневых волосках, переходят в более старые и толстые корки, которые ранней весной, при наличии достаточного количества влаги и тепла, способствуют активной жизнедеятельности корневой системы и всех частей виноградного куста.

Если же, несмотря на все принятые меры, кусты повреждаются морозами, еще многое можно спасти, проведя обрезку в очень поздние сроки, то есть после набухания глазков.

Борьба с радиационными заморозками — это прежде всего культура винограда на высоких штамбах, когда кордоны располагаются на высоте 1,5 и более метров, а при низких формировках это достигается смешиванием с помощью мощных вентиляторов небольшого слоя холодного воздуха с воздухом, который находится выше него и непосредственно около почвы, имеющего положительную температуру.

Одним из эффективных способов предупреждения ущерба от заморозков является дождевание — мельчайшее распыление воды: даже самая холодная, имеет температуру не ниже 5−8°С, а этого вполне достаточно, чтобы нейтрализовать мороз в 4−5°С.

Дождевание начинают при снижении температуры до 1 °C и прекращают, когда температура начинает повышаться до этого же уровня (+1°С). Виноградари юга Украины накануне ожидаемого заморозка устанавливают под кустами винограда емкости с водой (тазы, бачки, ведра) вдоль ряда по одной с каждой стороны куста. Целесообразно также вдоль ряда кустов сделать борозды, застелить их пленкой и заполнить водой. Сущность этого способа в том, что вода при замерзании отдает в окружающую среду тепло. Если ночью при заморозке образовался лед, то днем его удаляют.

В садовых хозяйствах сигналом для начала работ по защите сада от заморозков считается резкое понижение температуры воздуха к полуночи до 2 °C. Заморозки чаще бывают в пониженных местах, куда с возвышенных участков стекает холодный воздух и скапливается там.

При защите сада от заморозков основная задача состоит в сглаживании резких колебаний температур. Способы борьбы с заморозками делятся на 2 группы:

— профилактические;

— прямые.

К профилактическим способам борьбы относятся подбор пород и сортов и рациональное их размещение со строгим учетом микроклимата (в условиях пересеченного рельефа).

К прямым способам защиты относят:

— строительство различных культивационных сооружений;

— создание укрытий;

— побелка деревьев;

— дымление;

— применение различных химических веществ (регуляторов роста и развития растений);

— дождевание;

— поливы;

— прямой обогрев специальными устройствами и приспособлениями.

Для культивационных сооружений и укрытий применяют различные светопрозрачные и молочно-белые полимерные пленки. Их используют для защиты посадок земляники, различных раноцветущих ягодных кустарников, а также плодовых деревьев на карликовых подвоях.

Снизить опасность повреждений растений заморозками можно смещением фазы цветения, что достигается при сплошной побелке плодовых деревьев известковым молоком или полимерами.

Наиболее распространенным и доступным способом защиты сада являются дымовые завесы, для чего используют заранее подготовленные дымовые кучи из органических материалов: прелой соломы, сучьев, хвороста, торфа, листьев и т. д., дающих большое количество густого дыма, а также специальные нейтральные дымовые шашки.

Дымовые кучи и шашки зажигают с подветренной стороны сада при понижении температуры и продолжают окуривание еще в течение часа после восхода солнца.

Дымление эффективно при слабых заморозках (до -2°С).

Для открытого обогрева применяют специальные отопительные приспособления с нефтью, каменным углем, смолами. Для борьбы с кратковременными заморозками применяют поливы и дождевание, эффективные при температуре −3…−4°С. Вода, обладая большой удельной и скрытой теплотой, при замерзании выделяет тепло (1л выделяет 80 ккал). Поэтому при поливе сада перед заморозками перепад температур может достигать 2−3°С, этого бывает достаточно для защиты цветков от повреждения. Еще больший эффект достигается при использовании дождевания над кронами деревьев до начала замерзания цветков. Дождевание начинают при понижении температуры воздуха утром до 2−0°С и прекращают, когда лед на деревьях растает. Во время защитного опрыскивания лед должен оставаться мокрым. Перерыв в дождевании во время заморозка ведет к гибели цветков. Дождевание можно прекратить только при повышении температуры воздуха до 3−4°С.

Самым распространенным методом борьбы с заморозками в Европе является надкроновое дождевание, оно позволяет садам без малейшего ущерба переносить снижение температуры до -8°С. Большинству наших профессиональных производителей известно о существовании этой технологии, однако ее практически никто не применяет в своих садах по целому ряду причин. Этот метод не доступен, прежде всего, финансово, затраты на его использование даже больше, чем на установку капельного орошения, и составляют около 20 тыс. грн/га. Большинству садоводов это не по карману.

Кроме того, нехватка воды является одной из самых важных и трудноразрешимых проблем для многих аграрных секторов. В связи с этим, несмотря на то, что климат нашего региона просто создан для выращивания фруктов, применение полноценной защиты от заморозков в наших условиях практически невозможно без своевременной подачи воды в канал.

В картофелеводстве для защиты всходов картофеля от заморозков применяют высокое окучивание, при котором землей присыпаются всходы. Для высоких растений, которые невозможно укрыть землей, возможно применение химических средств: за 1−2 дня до предполагаемых заморозков посадки обрабатывают препаратами, увеличивающими устойчивость растений к отрицательным температурам. Если повреждение растений все-таки произошло, потери урожая уменьшают проведением прикорневой подкормки — 30 кг азота на гектар.

В лесных хозяйствах против заморозков используют прикрытие гряд утепляющими материалами (опилками, соломой, листвой т.п.) и щитами, дымление (создание дымового полога над культивируемыми растениями во время сильного охлаждения почвы), искусственное подогревание воздуха при помощи специальных грелок (для защиты ценных культур) и т. д.

3.2 Технические средства для предотвращения заморозков

В рамках программы развития системы гидрометеорологического обеспечения народного хозяйства мне бы виделось перспективным для Украины заключение договора на приобретение технических средств для борьбы с заморозками с Россией и Арменией.

Учеными научно-производственного объединения «Тайфун» Росгидромета разработана эффективная технология защиты теплолюбивых культур от заморозков в условиях открытого и защищенного грунта. Российская технология защиты от заморозков основывается на результатах многолетних экспериментальных исследований и опытных работ. Применение этой технологии позволяет сохранять положительную температуру на защищаемой территории во время заморозков.

Технология включает в себя систему агрометеорологического слежения и прогнозирования на базе измерительного комплекса «Элагр-2», применяемую для прогноза заморозков, и ряд эффективных методов защиты:

1. Метод искусственного туманообразования Физической основой метода является создание над защищенной территорией искусственного тумана путём конденсации с помощью активного аэрозоля. Эффект воздействия складывается из сохранения положительной температуры почвы (за счет экранирования излучения земли слоем тумана — «парниковый эффект») и дополнительного выделения тепла при конденсации водяного пара.

В качестве реагентов в генераторах используются экологически чистые органические и неорганические вещества.

2. Динамический метод Применяется для борьбы с заморозками адвективно-радиационного и радиационного происхождения. Суть метода заключается в перемешивании воздуха в слое, где наблюдаются заморозки, с более теплым воздухом, расположенным выше (в слое инверсии температуры), следствием чего является повышение температуры в слое произрастания защищаемых растений.

Эффективным средством реализации метода является применение вертолетов.

Метод экологически чист и позволяет производить защиту больших площадей (вертолет МИ -8 способен осуществлять защиту на площади до 50га).

3. Тепловой метод на основе тепловыделяющих реагентов Физической основой метода является создание на подстилающей поверхности источников тепла путем нанесения на почву в междурядьях растений порошкообразных тепловыделяющих веществ, вступающих в реакции с водяным паром атмосферы и влагой почвы.

Метод предназначен для защиты ценных элитных сортов сельскохозяйственных культур.

4. Тепловой метод на основе локальных источников тепла Метод предлагается для применения в тепличных хозяйствах.

Метод основан на использовании автономных источников тепла «ХИТ», устанавливаемых в защищаемом помещении. Выделение тепла осуществляется за счет медленного горения (тления) твердотопливного элемента. Воспламенение сменных твердотопливных элементов производится автоматически или оператором электрическим током от сети или от батарейного источника питания при понижении температуры в защищаемом помещении до заданного уровня.

Первое оборудование отечественного производства по борьбе с заморозками апробировано в Армении в 2010 г.

В 2008 г. Арменией было приобретено в Голландии оборудование по борьбе с заморозками, что явилось началом собственных исследований и разработок для производства отечественного аналога. Учёные Армении разработали новый тип оборудования, работающего на газе. Армянский аналог оборудования будет стоить в несколько раз дешевле голландского, цена которого составляет 28−30 тыс. долларов. Голландское оборудование за 5−6 часов прогревало и защищало от заморозков территорию в 5 га. Показатели армянского аналога не будут уступать названным цифрам.

4. ПРОГНОЗ ЗАМОРОЗКОВ

заморозки защита сельский хозяйство Прогнозы — один из главных видов обеспечения производства. Разработаны методы прогнозов заморозков. Эти прогнозы используются для обоснования ряда организационных мероприятий.

В области зернового хозяйства разработаны методы прогнозов основных фаз развития и созревания сельскохозяйственных культур, прогнозов урожая основных культур, прогнозов запасов влаги в почве к началу весенних полевых работ и в вегетационный период. Кроме прогнозов, дается оценка метеорологических условий в период уборки зерновых и обоснование способов их уборки в зависимости от погоды.

В садоводстве, особенно при возделывании цитрусовых, большое значение имеет размещение посадок в теплообеспеченных формах рельефа. Здесь составляются предупреждения о заморозках, о низкой температуре воздуха и почвы зимой, опасной для плодовых почек, однолетних побегов и корневой системы. Кроме того, параллельно с прогнозом заморозков составляется прогноз фазы цветения плодовых культур.

При обслуживании хлопководства на орошаемых землях даются информация и прогнозы водности рек и водохранилищ, что необходимо для выяснения степени обеспеченности водными ресурсами потребности хлопчатника. На основании наблюдений за температурой почвы в предпосевной период даются рекомендации по выбору оптимальных сроков сева. Составляются агрометеорологические прогнозы урожая хлопка-сырца.

Предупреждение о возможности наступления заморозков дается на основании прогнозов, составляемых в учреждениях Укргидрометцентра. Степень возможного ночного выхолаживания до заморозков прогнозируется многими способами.

Наиболее простым является способ П. И. Броунова. Для расчетов по этому способу измеряют температуру воздуха в 13 ч (в тени) и в 21ч. Находят разность между этими показателями и производят простые расчеты. Например, температура воздуха в 13 ч составляет 9,5°С, а в 21 ч равна 3,3°С. Разность между ними 6,2°С.

Расчет выполняется по специальному графику (рис.4). На нем по горизонтали отложена разность между дневной и вечерней температурой, а по вертикали — температура воздуха в 21 ч. Находим на графике на вертикальной оси точку, соответствующую температуре 3,3°С, а на горизонтальной оси — точку, соответствующую температуре 6,2°С. Затем проводим прямые линии вправо (от вертикальной оси) и вверх (от горизонтальной оси) до пересечения друг с другом. Точку пересечения линий обозначим буквой А. Она лежит ниже наклонной прямой линии, показывающей 100%-ную вероятность заморозка, из чего следует, что заморозок будет.

Рис. 2 — График для определения вероятности наступления заморозка по температуре воздуха в 21ч и по разности температур в 13 и 21ч.

Еще один пример. В 13 ч температура воздуха составляет 12,3°С, а в 21 ч равна 10 °C. Разность между ними 2,3°С. Находим точку пересечения двух линий (построение аналогично выше описанному). Эту точку обозначим буквой Б. На графике видно, что вероятность заморозка составляет около 18%. Следовательно, заморозок маловероятен.

Ещё один способ для самостоятельного прогнозирования заморозков. Для этого нам потребуется сделать специальный прибор, состоящий из двух обычных уличных термометров. Желательно, что бы они были одинаковые по конструкции и показывали абсолютно одинаковую температуру.

Оба этих термометра укрепляются на кусочке фанеры рядом. Но под одним из них надо закрепить небольшую емкость для воды. А его баллончик с подкрашенным спиртом обмотать несколькими слоями бинта таким образом, что бы весь баллончик был укрыт бинтом, а нижний край этого «фитиля» находился в емкости. В емкость наливают воду (и следят, что бы она там была всегда, периодически подливая). Вода поднимается по «фитилю» и, испаряясь, охлаждает баллончик «мокрого» термометра. Этот термометр будет показывать не температуру воздуха (как сухой), а т.н. «точку росы». Т. е. при какой температуре выпала бы роса.

Рис. 3 — Таблица показаний разности температур

Рядом, на фанерку, нужно приклеить распечатанную таблицу (рис.5). Фанерку устанавливают в саду, с помощью шеста или просто вешают на дерево так, что бы термометры находились на высоте примерно 150 см от земли.

Вечером, примерно в 8−10 часов вечера сравнивают показания термометров и по таблице вычисляют, будет ли заморозок этой ночью. Если заморозок точно будет или он вероятен, принимают соответствующие меры.

Цифры в таблице — это значения относительной влажности воздуха.

ВЫВОДЫ

В условиях чрезвычайных ситуаций общество, движимое естественным стремлением к самосохранению, предпринимает осознанные, заранее предусмотренные меры, направленные на обеспечение безопасности жизнедеятельности.

Проблема защиты в чрезвычайных ситуациях включает в себя множество аспектов, которые необходимо учитывать при разработке мероприятий по обеспечению безопасности населения, устойчивости объектов народного хозяйства и охране биосферы от антропогенного воздействия.

Заморозки на территории Украины чаще всего связаны с затоком холодных воздушных масс и с местным радиационным выхолаживанием поверхности, что в совокупности оказывает сильное губительное воздействие на народное хозяйство в целом, а также на различные сельскохозяйственные культуры, и приводит к значительному снижению урожая.

В большинство дней апреля в Украине прослеживаются длительные, интенсивные заморозки в воздухе, на поверхности почвы и на высоте 2 см.

Заморозками наносится ущерб всходам ярового ячменя, яровой пшеницы, овса, гороха, сахарной свеклы, повреждается завязь косточковых и семечковых плодовых, молодые побеги и соцветья винограда, всходы подсолнечника, кукурузы, столовой и кормовой свеклы, овощных культур и листовой аппарат люцерны.

Стоит отметить, что полная гибель всходов этих культур была отмечена лишь на незначительных территориях. В восточных, северных, центральных областях отмечается ущерб растительной массе озимых культур.

Для правильной организации защиты растений от заморозков следует руководствоваться прогнозами гидрометцентра и прямых наблюдений.

Несмотря на то, что различного рода хозяйства своевременно извещаются о силе и продолжительности заморозка гидрометеослужбой, адекватная реакция со стороны этих хозяйств происходит не всегда, вследствие чего сумма ущерба оказывается для народного хозяйства очень велика.

Заморозки часто выявляют неподготовленность хозяйств к такого рода явлениям. Отсутствие средств на борьбу с заморозком и, частично, игнорирование прогнозов гидрометслужб, приводит к серьезным последствиям для народного хозяйства Украины.

Используемая литература

1. Берлянд М. Е., Красиков П. Н. Предсказание заморозков и борьба с ними, 2 изд., Л., 1960. — 236 с.