Зимний этап

Зимой ведутся наблюдения за снежным покровом, водными объектами, сезонным промерзанием почв, изучаются особенности хода основных метеоэлементов, проводятся микроклиматические наблюдения, устанавливаются изменения, происходящие в живой природе.

На зимнем этапе студенты должны научиться:1)определять степень покрытости поверхности почвы снегом; 2) характер залегания снежного покрова; 3) измерять высоту и плотность снежного покрова; 4) описывать рельеф снежной поверхности; 5) рассчитывать запасы воды, содержащиеся в снеге; 6) выполнять снегомерную съёмку.

Зимний этап проводится по тому же маршруту, что и осеннее - весенний. Для Брянской области наиболее удобным временем проведения зимнего этапа практики являются февраль и март.

Изучение снежного покрова. Маршрутная снегомерная съёмка. При изучении снежного покрова составляется комплексный снегомерный профиль, определяется высота, плотность и структура снежного покрова в характерных точках профиля и проводятся микроклиматические наблюдения.

При снегомерной съёмке устанавливается зависимость снежного покрова от условий местности, микроклиматических особенностей.

Снегомерные съёмки бывают двух видов: 1) регулярные декадные (10,20числа и последний день месяца) и 2) сплошные снегомерные съёмки, которые проводятся три раза в году: 20 декабря, 20 февраля и 20 марта, в случае плохой погоды переносят на следующие дни. Студентам можно проводить учебную снегомерную съёмку любого числа, лучше в феврале и марте. Наблюдения проводятся под руководством преподавателя в следующем порядке:

1. Определяется степень покрытия и характер залегания снежного покрова. Это делается визуально, путём осмотра видимой окрестности. Степеньпокрытия оценивается на глаз по 10 – бальной системе.

Характер залегания снежного покрова определяется по пяти градациям: равномерный (без сугробов), умеренно неравномерный, небольшие сугробы без оголённых мест или с оголёнными местами, с проталинами, лежит только местами. Результаты наблюдений записываются в полевой дневник.

2. Высота снежного покрова (мощность) определяется при помощи переносной снегомерной рейки. Она заострена снизу, имеет металлический наконечник и сантиметровые деления. При измерениях необходимо следить, чтобы рейка не погружалась в землю, а только доходила до неё. Если под слоем снега поверхность почвы покрыта льдом, то, измерив высоту снега, нужно разгрести его и линейкой определить толщину ледяной корки. Мощность снежного покрова определяется через каждые 10-20 м в зависимости от сложности снежного покрова. Расстояние от одной точки до другой измеряют рулеткой или шагами.

3. Для определения плотности снега используется весовой снегомер (плотномер). Он состоит из цилиндра и линейки – безмена. Основной частью снегомера является металлический цилиндр с площадью сечения 50см ². Нижний конец цилиндра имеет пилообразную насечку для прорезания плотности снега и корочек льда, верхний закрывается крышкой. Линейка – безмен применяется для взвешивания проб снега. На поверхности цилиндра нанесена сантиметровая шкала, которая служит для измерения высоты взятой пробы снега. К снегомеру прилагается специальная лопаточка.

Измерения плотности снега проводятся следующим образом. На ровном участке цилиндр погружается зазубренным концом строго вертикально в снег. Если попадаются снежные корки, необходимо лёгким покручиванием цилиндра прорезать их и продолжить погружение. После того как труба достигнет почвы, записывается высота снежного покрова по шкале, затем с одного бока цилиндра отгребается снег, и под нижний конец снегомера подводится специальная лопаточка. Не отнимая лопаточки, цилиндр вынимают из снега и переворачивают нижним концом вверх (предварительно закрыв верхний конец крышкой). Очистив цилиндр от приставшего снаружи снега, подвешивают за дужку к крючку весов. Весы уравновешивают при помощи подвижного груза и записывают число делений по линейке – безмену. Плотность снега определяют по формуле: d=m /10h, где m – число делений на линейке, h – толщина пробы снега.

Например, толщина снегового покрова 30 см, масса снега по линейке соответствуют 29 делениям, так как одно деление соответствует 5г, то масса будет: m=29·5=145г; а объем равен: V=50·30= 1500 см.³; следовательно плотность снега d= 145:1500= 0,1 г/см.³.

Запас воды в снеговом покрове рассчитывают по формуле a=h·10·d, где h – высота снегового покрова, в сантиметрах; d – плотность снега. Множитель 10 служит для перевода сантиметров в миллиметры.

В нашем примере запас воды a=30·10·0,1=30мм.

Это значит, что если бы снег растаял, то на поверхности земли образовался бы слой воды высотой 30 мм.

Если отсутствует снегомер то его можно заменить любым цилиндрическим ведром или даже цилиндрической кастрюлей. Площадь приёмной поверхности легко определить по формуле S= п r². Для определения объёма взятого снега нужно ещё знать высоту снега h, которую измеряют обычной линейкой, приставленной снаружи к ведру или кастрюле. Теперь будет известен объём снега V=S·h.

Снег, взятый при помощи ведра или кастрюли вносят в тёплое помещение. Когда снег растает, воду выливают в стеклянную банку и взвешивают, а затем взвешивают пустую банку. Вычитывая из массы банки с водой массу банки, получили массу взятого снега. Зная массу и объём определяют плотность.

Плотность снежного покрова значительно изменяется как во времени, так и в пространстве. Изменение плотности происходит под влиянием многих факторов таких как: сила собственной тяжести снега, продолжительность залегания снежного покрова, его структура, скорость ветра, оттепель и т. д.

Плотность снега в течение зимы увеличивается, примерно 10% за месяц. Плотность свежевыпавшего снега мала около 0,10г/м ³.. к концу зимы (первая декада марта) она достигает 0,20-0,30г/м ³. Уплотнение снега сводится к сжатию пор, сближению и частичному срастанию зёрен. Оно приводит к формированию плотного мелкозернистого снега, который отличается малой воздухопроводностью, значительной прочностью и вместе с тем сохраняет большую пластичность.

В различных ландшафтных условиях плотность снега различна. Так, на открытых пространствах, наветренных склонах плотность больше чем в долинах рек, в лесу.

Плотность снега влияет на проходимость транспорта в зимних условиях, от неё зависит объём снегоуборочных работ, её необходимо знать для определения нагрузки на крышах зданий и т. д.

Запасы воды в снеге также в течении е зимы растут. От 29 мм во 2-ой декаде декабря до 67мм во 2- декаде марта (Брянская АМСГ, поле). В лесу под кронами (г. Жуковка) от 23 мм на 30 декабря до 96 мм на 20 марта. Как видно, запасы воды в снежном покрове зависят от его толщины и плотности.

От снежного покрова пашни в Брянской области получают примерно треть годовых ресурсов влаги. С момента установления снежного покрова запасы воды увеличиваются быстрее в лесу, чем в поле. Эта закономерность прослеживается в зависимости от частоты оттепелей. К началу снеготаяния запасы воды в лесу по сравнению с полем достигают наибольшего различия. Всё пространство суши, покрытое снежным покровом можно рассматривать как сезонное водохранилище, накапливающее воду в твёрдом виде зимой – и отдающее её весной.

Снежный покров оказывает большое влияние на температуру почвы. При помощи термометров следует определить температуру: 1) на поверхности снега; 2) на поверхности почвы под снегом; 3) в почве под снегом на глубине 20 см и 4) в почве без снега на глубине 20 см. Разница в температуре почвы под снегом и в почве без снега может достигать 22°С. Такое утепляющее влияние снега объясняется его малой теплопроводностью. Во время наблюдений за температурой снежной толщи также измеряют температуру воздуха на высоте 1,5 м термометром – пращом.

Для изучения температурного режима снежной толщи в снегу роется шурф, одна стенка которого зачищается и в ней делаются отверстия для термометров. Можно использовать ртутные коленчатые термометры (Савинова), термометр – щуп и обычные.

Для изучения стратиграфии снежной толщи выбирается площадка размером 10x10 м. Площадка должна отражать наиболее типичные условия снегонакопления в соответствующем природном комплексе. В центральной части площадки готовится траншея шириной 0,1м, длиной до 5-6 м. Наблюдения за стратиграфией снега производят в хорошо зачищенной рабочей стенке траншеи снизу вверх. Схема описания разреза снежного покрова следующая: в бланке описания отмечается дата (час, число, год), место наблюдения и условия погоды (облачность, осадки, скорость и направление ветра, температура воздуха и поверхности снега). Структура снега описывается послойно: мощность каждого слоя в миллиметрах (включая и ледяные корки), состав, плотность, цвет, влажность (липкость), имеется ли воздушное пространство между снежным покровом и почвой, или снег плотно прилегает к земле, смёрзся с почвой или нет, мёрзлая или талая почва под снегом, сухая или влажная, состояние растительности под снегом – увядшая или зелёная, глубина промёрзлой почвы под снегом. Особое внимание при этом следует уделить классификации снега по горизонтам (приложение 5).

По материалам наблюдений вычерчиваются сводные стратиграфические разрезы, которые сопоставляются с динамикой синоптических процессов в течение всей зимы по данным наблюдений на метеостанциях (рис.3).

Глубина промерзания почвы определяется путём бурения, выкапывания ям и с помощью мерзлотомера. Эти наблюдения проводят на тех же точках где изучается стратиграфия снежной толщи, плотность снега и температурная стратификация снежной толщи.

Самым простым способом определения глубины промерзания почвы является выкапывание ям (шурфов). Шурфы для определения глубины промерзания почвы копаются размером около 0,5x0,8 м до глубины, с которой начинается талый грунт. Измерения проводятся по двум противоположным хорошо зачищенным отвесным стенкам.

Весной и во время зимних оттепелей глубина оттаивания почвы определяется с помощью железных стержней, которые свободно доходят до поверхности мёрзлого грунта. Изучение закономерностей пространственного распространения мерзлоты проводится на комплексных профилях, делаются выводы о факторах, влияющих на образование и распространение сезонной мерзлоты.

По результатам снегомерной съёмки составляется снегомерный профиль. На графике по горизонтали в масштабе откладывается длина маршрута, по вертикали рельеф подстилающей поверхности (его делают на осенней практике) и высоту снежной толщи над ней (приложение 2). Над профилем в точках наблюдений с помощью различных обозначений показываются данные микроклиматических наблюдений и плотность снега. На специальном графике вычерчивается ход температур внутри снежной толщи (по вертикали – точки наблюдений, по горизонтали – температуры). По результатам изучения стратиграфии снега вычерчиваются разрезы снежной толщи, условными знаками показываются слои, мощность каждого слоя откладывается в масштабе. В дневниках анализируются результаты снегомерной съёмки и наблюдений по маршруту, выясняются закономерности формирования высоты, плотности и свойств снежного покрова, особенности хода метеорологических элементов, влияние снежного покрова на микроклимат.

К отчёту прилагаются дневник с записями наблюдений и описанием особенностей распределения снежного покрова по профилю, снегомерный профиль, графики.

Важной частью самостоятельной работы студентов на зимнем этапе является выявление особенностей хода основных метеоэлементов по декадам, месяцам и зимнего периода в целом. Заполняется календарь природы зимнего сезона (приложение…). Отмечаются даты перехода среднесуточных температур через 0° С – термическое начало зимы и через 5°С – начало устойчивых морозов. Обязательно должны быть отмечены число морозных

Рис.3. Комплексный снегомерный профиль

дней и оттепелей. Определяются также среднемесячная температура и амплитуда. Полученные данные сравниваются со средними многолетними. Устанавливается время наступления сильных морозов – переход температур через -10°С и их продолжительность в днях. Указываются минимальные м максимальные температуры каждого месяца и сезона.

При анализе наблюдений за погодой важно проследить, ветры каких направлений господствовали в зимний период, построить розу ветров и сравнить её с розами других сезонов.

Наблюдения за растениями

Во время изучения снежного покрова (особенно его температурного режима) необходимо исследовать наличие под снегом зимне-зелёных растений. В нашей области около 40 видов травянистых растений перезимовывают в зелёном состоянии. Правда они мало заметны: прижаты к земле, закрыты отмершими стеблями злаков, осок и других растений, выглядят несколько угнетёнными.

Перечислим растения, которые относят к зимнезелёным: вероника дубравная, живучка ползучая, кислица обыкновенная, зеленчук жёлтый, копытень, осока волосистая, пролеска, земляника лесная, гравилат речной, и др.

Растения необходимо засушить и из них составить гербарий.

Для комплексной характеристики биоклиматических условий зимнего периода А.М. Шульгиным предложен показатель суровости зимы

К=Тм/С, где Тм- средняя из абсолютных минимумов температур воздуха за месяц и в среднем за зимние месяцы, С – средняя высота снежного покрова. Малосуровые зимы характеризуются показателем менее 1, весьма суровые – более 3.

В зимнем календаре студенты по результатам самостоятельных наблюдений за погодными условиями и полевых исследований отмечают даты наступления, продолжительность подсезонов зимы сравнивая их со среднемноголетними.

Фенологическая структура зимы

Для центра европейской части России обычно выделяют первозимье, коренную зиму и перелом зимы.

Первозимье начинается с даты установления устойчивого снежного покрова, кончается же в декабрьское солнцестояние. В первозимье – самое низкое положение Солнца в годовом ходе. Пора глубокого покоя живой природы. Зимняя погода в этом подсезоне ещё неустойчива, снегопады и морозы чередуются с оттепелями. Иногда очень серьёзными и продолжительными.

Коренная зима длится с 20-х чисел декабря до начала февраля, до протяжной песни большой синицы. Подсезон характеризуется устойчивыми низкими температурами воздуха и глубоким промерзанием почвы. С прибавкой света наблюдается и некоторое оживление в растительном и животном мире: многие деревья и кустарники перешли к вынужденному покою (в период глубокого покоя их ветки не выгоняют листьев в комнатном тепле, теперь же они там распустят почки); чёрные вороны затевают брачные игры; в годы с большим урожаем еловых шишек у клестов средь зимы выводятся птенцы. В речных глубинах нерестится налим.

Перелом зимы (предвесенье) начинается при устойчивом переходе температуры воздуха выше -5°с, кончается в середине марта. В конце предвесенья обычны оттепели, хотя чаще бывают морозы от -0,5°С до -2,5°С.

Этот подсезон отличается резким приростом светового дня, солнце не только ходит выше, но и заметнее греет. На южной стороне крыш звенит капель и отрастают сосульки. Веселей поют синицы и овсянки. У волков и лисиц, период спаривания. Оседает снег, поверху покрывается настом – твёрдой коркой. Возле одиночных деревьев с южной стороны образуются глубокие затайки. В реках оживляется лещ и щука.

В конце зимы (обычно во 2- декаде марта) уже можно подвести итоги сезона, его продолжительность, суровость (или наоборот мягкость). Определяется соответствие дат тех или иных фенологических явлений среднемноголетним срокам. Студенты оформляют стенгазету в которой должны быть отражены наиболее важные и интересные результаты зимы.

Дата добавления: 2015-07-08