Методика выявления внутригодовых состояний ПТК

Каждое состояние ПТК характеризуется многими свойствами компонентов (разная степень увлажнения и прогретости воздушной части ПТК и его литогенной основы, наличие или отсутствие поверхностных вод, фенофазы растений и т.п.) и различными процессами (выпадением или отсутствием осадков, испарением с поверхности почвы, транспирацией влаги растениями, наличием или отсутствием поверхностного стока, перемещением твердых и растворенных веществ, минерализацией органического вещества, гумусообразованием, оглеением, выщелачиванием, накоплением веществ, фотосинтеза и т.д.). Таких свойств и процессов огромное количество и выявить их все не представляется вожможным. Но посколько большинство их обусловлено и контролируется наличием тепла (энергии) и влаги, то при характеристике состояния ПТК необходимо и достаточно изучить две эти составляющие.

Каждое состояние ПТК характеризуется через состояние его компонентов: 1) воздушной части; 2) литогенной основы с развитыми на ней почвами; 3) поверхностных вод, включая росу, снег и т. д.; 4) растительности. В свою очередь, каждая из этих составляющих характеризуется с точки зрения: 1) направленности процесса перемещения тепла и влаги (увеличение, уменьшение или стабилизация); 2) их количества и соотвествующего им качества компонента.

Для воздушной части определяют: направление изменения температур за соседние сроки наблюдения, диапазон изменений, направление изменения влажности воздуха и осадков и диапазон их изменения, облачность, скорость ветра.

Для литогенной основы с почвами: динамика температуры и влажности, их диапазоны отдёльно по трём слоям – до 30 см, от 30 до 60 см и свыше 60 см; сведения о перемещении твёрдого вещества (плоскостной смыв или намыв), о накомплении или разложении растительных осадков.

Для поверхностных вод: вид осадков; их динамика, их глубина, соотношение глубины с высотой ярусов растительных сообществ;

Для растительности: фенофазы доминантных растений по ярусам сообщества, сведения об изменении состава сообщеста и механических повреждениях растений.

Последним, что отмечается при характеристике состояния ПТК, является то конкретное антропогенное воздействие, которое испытывают ПТК в данный момент (боронование, внесение удобрений, сенокошение, выпас и т. д.).

Основной таксономической группой состояний ПТК является вид состояния. К одному виду состояния относятся только те состояния, которые обладают полным сходством свойств атмосферной части ПТК, его литогенной основы, поверхностных вод, растительности, антропогенного воздействия. К одному виду состояний могу относится только фации, относящиеся к одному виду фаций, урочища, относящиеся к одному виду урочищ и т.д.

Выявление внутрисуточных состояний ПТК. Их выявление характеризуется рядом сложностей:

– они происходят на фоне состояний ПТК более высокого ранга – суточных, погодных, внутрисезонных и т. д. и несут их черты, которые приходится отделять при анализе;

– в отличие от других состояний, у внутрисуточных хуже выражены визуальные признаки, что повышает роль инструментальных исследований;

– требуют наиболее частого числа измерений.

Для точного определения границ и свойств внутрисуточных состояний организовывают ежедневные и ежечасные наблюдения, в которых учитываются: температура и влажность воздуха, осадки, скорость ветра, облачность, атмосферные явления, температура почвы на поверхности и на глубинах 5, 10, 15, 20, 40, 80 и 160 см, влажностью почвы на глубинах 0-2, 2-5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 и 160 см, глубина и температура воды при временном затоплении ПТК, можность снега, температура снега по основным горизонтам снежной толщи, температура на поверхности снега и земли, глубина промерзания почвы, величина фотосинтеза, величина влагосодержания растений.

Все эти показатели затем наносят на график, отражающий сопряжённые изменения всех компонентов ПТК. Готовый график анализируется с целью выявления границ внутрисуточных состояний ПТК, то есть тех участков, где метеорологические (и связанные с ними остальные показатели) совершают качественный переход, значительно изменяются в течении короткого промежутка времени. Например, утро характеризуется резким подъёмом температуры, день – сначала сравительно небольшим её повышением, а затем таким же спадом, вечером наблюдается резкое падение температур, ночью она сначала постепенно понижается, а змтем столь же постепенно повышается (такой ход обычен, если не было резких смен погоды в течение суток – в таком случае ход показателей осложняется, а число состояний увеличивается). Границы эти отчётливо заметны, а их положение на графике меняется в зависимости от географического положения точки наблюдения и времени года.

Изучение внутрисуточных состояний имеет большое научное и практическое значение. Любое состояние ПТК более высокого ранга, чем внутрисуточное, обязательно происходит на фоне внутрисуточных состояний, которые существенно модифицируют их свойства. Их знание необходимо для правильного понимания особенностей состояний более высокого ранга и в конечно счете для понимания развития ПТК.

Выявление суточных состоянй ПТК. Суточные состояния связаны с полным оборотом Земли вокруг своей оси. В состав суточного состояния входит несколько внутрисуточных (обычно 4), характеристика которых характеризует и суточное состояние. Программа работ аналогична выявлению внутрисуточных состояний. Наиболее точно границы и свойства суточных состояний можно установить проделав такую же работу. Если такая точность не нужна, то наблюдения по той же программе можно проводить не каждый час, а раз в 3 часа, при этом обязательно использование самописцев – термографов и гигрографов. Обрабатывается материал так же аналогично. Началом очередного суточного состояния обычно считается наступление ночного состояния. Характеристика суточного состояния более сложна чем внутрисуточного, так как даже при одинаковой погоде условия дня и ночи резко контрастны, поэтому характеристика суточного состояня ПТК должа содержать сведения и об особенностях этих условий.

Выявление погодных (циркуляционных) состояний ПТК. Погодные состояния ПТК носят закономерный, хотя и неритмичный характер и связаны с особенностями общей циркуляции атмосферы.

Трудность в их изучении состоит в том, что они слагаются из целого ряда состояний более низкого ранга (внутрисуточных и суточных) и одновременно входят в состав состояний более высокого ранга (подсезонов, сезонов, подфаз, фаз). Поэтому при выявлении погодных состояний надо чётко отделять признаки, вызываемые разным приходом и расходом вещества (влаги) и энергии в течение суток, года, а также в разные годы, от признаков, которые обусловлены разным приходом (и расходом) тепла и влаги вследствие общей циркуляции атмосферы.

С другой стороны, у погодных изменений лучше, чем у суточных и внутрисуточных выражены чисто визуальные признаки, такие как исушение и переувлажнение почв, накопление подстилки, промерзание и протаивание, затопление и освобождение от поверхносных вод, фенофазы растений и т. д., поэтому здесь для выявления погодных состояний весьма существенна доля визуальных наблюдений.

При выявлении погодных состояний ПТК главными являются комплексные систематические наблюдения, которые проводятся на опорных точках за всеми компонентами ПТК. Одновременно используются данные о водно-воздушном режиме территории с ближайших к исследуемому ПТК метеоплощадок и метеостанций. Использование этих данных и сравнение их с данными, полученными на самом ПТК, позволяет отделить изменения, вызванные общей циркуляцией атмосферы, от местных суточных или других причин. Одинаковый режим циркуляции атмосферы охватывает значительную территорию, поэтому изменение погодного состояния будет зафиксировано всеми станциями и точками наблюдений в районе наблюдений. Если же в точке наблюдения за состоянием ПТК изменение метеорологических условий будет иметь иную тенденцию, чем на ближайших к нему метеостанциях, то можно констатировать, что эти изменения вызваны другими причинами и отделить их от изменений, вызванных циркуляцией атмосферы. С этой целью в начале наблюдений для установления естественного различия между показателями на точке наблюдений и на местеостации проводятся синхронные 2-3 дневные в разные сезоны года наблюдения, позволяющие установить среднюю разницу в показателях погоды между ПТК и метеоплощадкой. Эта разница и будет взята за основы при отделении погодных (циркуляционных) изменений состояния от суточных, внутрисуточных и других.

Выявление внутрисезонных и сезонных состояния ПТК. Они связаны с вращением Земли вокруг Солнца. 4 сезона и их отличие друг от друга знакому каждому человека, однако их конкретные свойства у разных ПТК и от года к году у одних и тех же ПТК известны мало. Внутрисезонные и сезонные состояния должны изучаться лишь в пределах одной фазы и подфазы развития для отделения вычленения изменений, вызванных именно сезонными причинами. Для того, чтобы выявить границы внутрисезонных и сезонных состояний и определить их свойства надо провести анализ погодных состояний на притяжении изучаемого и прилежащего и нему сезонов.

Если необходима высокая точность, то все наблюдения ведуться так же, как и при выявлении погодных состояний. Границы внутрисезонных и сезонных состояний отыскиваются по графику типов погодных состояний, там, где в течение небольшого относительно самого сезонного или внутрисезонного промежутка времени погодное состояние меняется значительно (изменения гораздо более существенны, чем при снеме предыдущих погодных состояний) и далее уже практически не возвращается к предыдущим состояниям.

Если необходима меньшая точность, то необходимы данные ежедневных наблюдений на метеоплощадке, а также полевых повторых наблюдений за температурой и влажность почв на разных глубинах и описания геоботанических площадок, проводимые один (для сезонных) или два (для внутрисезонных состояний) раза в месяц.

Выявление годовых состояния ПТК. Годовые состояния ПТК складываются из суммы сезонных состояний. Программа работа такая же, как при выявлении снутрисезонных и сезонных состояний. Если необходима меньшая точность, то необходимы данные ближайшей метеостанции и хотя бы по одному полевому наблюдению в сезон в те периоды, когда можно застать важнейшие явления – максимальные мощности снежного покрова и глубину промерзания почвы, максимум половодья и начало активной вегетации растений, максимальное развитие растений – цветение, наибольшая биомасса; окончание вегетации, начало промерзания почв.

Дата добавления: 2014-01-07