Правила проведения актинометрических и теплобалансовых наблюдений и работ ахова навакольнага асяроддзя I прыродакарыстанне Гiдраметэаралогiя правiлы правядзення актынаметрычных

Если по условиям погоды градиентные наблюдения заменяются наблюдениями по сухому и смоченному термометрам в психрометрической будке, то отсчеты записываются в строке «среднее» для записи температуры на верхнем уровне и отмечаются знаком «*». В строке, где должна записываться температура на нижнем уровне, при этом делается прочерк.

Далее записываются вычисленные значения упругости водяного пара [6] на двух уровнях (нижнем и верхнем).
Таблица 8.3 – Состояние диска солнца

В строку «Скорость ветра» на нижнем и верхнем уровнях записываются показания анемометров: в правой части – до включения, в левой – после выключения.

При измерении скорости ветра контактными анемометрами число контактов, снятое по счетчику или по ленте регистратора за 10 мин, записывается в строку «Разность».

8.4.1.10 В строке «Атмосферные явления» записываются условными знаками атмосферные явления, которые имели место в срок наблюдений. При отсутствии атмосферных явлений эта графа не заполняется.

Погода между сроками наблюдений (W ) записывается словами согласно коду КН-01.

По характеру покрова деятельные поверхности подразделяются на:

- покрытые растительностью (трава);

- покрытые растительным и снежным покровом менее 50 % (трава, снег);

- покрытые снегом более 50 % (снег, трава);

- оголенные.

Состояние растительного покрова характеризуется цветом (зеленый, пожелтевший) и густотой (редкая, с просветами, сплошная).

Состояние снежного покрова характеризуется чистотой (чистый, загрязненный) и степенью покрытия (более половины – снег более 50 %; вся поверхность – снег, лед).

Увлажнение растительного покрова характеризуется градациями: сухой, влажный, мокрый (лужи), замерзший.

Увлажнение снежного покрова характеризуется: сухой, влажный, обледеневший.

При дополнительных измерениях влажности почвы после значительных дождей запись производится в порядке:

- если определение влажности сделано 7 , 17 или 27 числа месяца, то наблюдения в очередной день, т. е. 8, 18 и 28 числа не производятся, и величины записываются в срок 1 ч 8, 18 и 28 числа соответственно;

8.4.1.14 Результаты контроля и сравнения психрометров и анемометров записываются в конце КМ-16 в соответствии с приложением П.

Если отведенных страниц не хватит, то следует вклеить дополнительные страницы.

В соответствующих строках указываются дата и время проверки, номера психрометров и термометров. При сравнении психрометров в естественных условиях записываются высота их подвески, облачность, направление и скорость ветра. В специальных графах помещаются отсчеты по термометрам. Перед каждой группой отсчетов рядом с их порядковым номером отмечается состояние диска солнца в момент наблюдения.

При записи результатов проверки скорости вращения барабана указываются дата и номера психрометров. Далее помещается время оборота барабана каждого проверяемого психрометра, указанное в его сертификате. В следующих строках записывается фактическое время, полученное при трех сериях проверки.

Для анемометров указывается дата сравнения, высота установки, направление и скорость ветра по флюгеру или другому станционному прибору, номера анемометров (контрольного, рабочих и запасного).

В строке «Начальный отсчет» помещаются показания анемометров до включения; в строке «Первый отсчет» – показания после 10 мин их работы, в строке «Второй отсчет» – показания после второй серии проверки.

При наблюдениях по сокращенной программе, когда температура на поверхности почвы измеряется только в основные сроки и с точностью до целого градуса, на месте десятых долей ставится 0.

Обработка наблюдений над влажностью почвы производится в соответствии с ТКП 17.10-09. Влажность на каждой глубине вычисляется путем деления веса испарившейся воды на вес сухой почвы, выражается в процентах и записывается с точностью до 0,1 %. Затем вычисляется средняя из четырех определений влажности на каждой глубине. Средняя влажность всего слоя 0 – 20 см определяется как среднее арифметическое из средних влажностей на глубинах 0 – 10 и 10 – 20 см и записывается с точностью до 1 %. Форма для записи и вычисления влажности почвы приведена на рисунке П.5 (приложение П).

- для каждого термометра вычисляется среднее из пяти отсчетов, вводится поправка и записывается исправленная величина. По исправленным значениям вычисляется упругость водяного пара;

- вычисляется разность между средней температурой по сухому термометру контрольного психрометра и средними температурами по сухим термометрам рабочих и запасного психрометров.

Аналогичная разность вычисляется для упругости водяного пара.

При обработке результатов проверки скорости вращения барабана аспиратора вычисляется среднее из трех отсчетов τ_ср и разность между временем τ по сертификату и средним фактическим временем:

Δ = τ – τ_ср. (8.9)

При обработке результатов сравнения анемометров вычисляются разности между первым отсчетом n₁ и начальным отсчетом n₀, между вторым отсчетом n₂ и первым отсчетом n₁. Полученные разности делятся на 600, т. е определяется число делений в секунду. По этим данным из сертификатов находятся средние скорости ветра за время первой и второй проверок.

Далее для каждого анемометра вычисляется средняя из скоростей за обе проверки и разность между средней скоростью по контрольному и проверяемому анемометру. Аналогично проводится обработка результатов сравнения контактных анемометров.
8.4.3 Технический контроль результатов наблюдений

8.4.3.1 Текущий контроль книжек КМ-16 на станции производится ежедневно. Дежурный наблюдатель проверяет все вычисления, проделанные наблюдателем предшествующей смены. По окончании месяца на станции производится полный контроль книжки. Этот контроль может выполняться только квалифицированным техником или начальником станции.

При проведение контроля прежде всего необходимо проверить, правильно ли вносятся данные в книжку во время наблюдений. Кроме того, проверяется правильность:

- вычисления средних температур воздуха и деятельной поверхности за каждый срок и введения поправок к ним;

- вычисления упругости водяного пара;

- вычисления скорости ветра;

- вычисления разностей температуры воздуха, упругости водяного пара и скорости ветра;

- шифровки направления ветра, состояния диска солнца и деятельной поверхности, атмосферных явлений;

- определения влажности почвы;

- обработки результатов контрольных сравнений психрометров и анемометров;

- расчета высоты подвески психрометров в зимний период при снежном покрове.

Следует тщательно проверить, соблюдены ли все правила по заполнению строк, отчетливо ли поставлен знак минус у отрицательных и плюс у положительных величин, там где это необходимо.
8.5 Обработка материалов теплобалансовых наблюдений и расчет тепловых потоков
8.5.1 Общие положения

8.5.1.1 Обработка результатов теплобалансовых наблюдений включает:

- определение теплофизических характеристик почвы и параметров, входящих в расчетные формулы (8.3) и (8.4) (с, a, S₁ и S₂);

- вычисление разностей температуры воздуха (Δt), упругости водяного пара (Δе) и скорости ветра (Δu) для уровней 0,5 и 2 м.;

- определение коэффициента турбулентности на уровне 1 м (k₁);

- расчет составляющих теплового баланса Р, L и V;

- составление месячной таблицы теплобалансовых наблюдений ТМ-16;

Обработка материалов теплобалансовых наблюдений на станциях и расчеты составляющих теплового баланса производятся за каждый срок наблюдений по средним декадным и средним месячным значениям радиационного баланса, температуры на поверхности почвы и на глубинах, разностей скорости ветра, температуры и влажности воздуха.

В результате расчета определяются средние декадные и средние месячные значения потока тепла в почве, турбулентного потока тепла и затрат тепла на испарение для каждого срока и их суммы за декаду и за месяц. Для специальных целей по этой же методике потоки могут вычисляться и по значениям, осредненным за любой другой интервал времени, в том числе и за конкретные сроки наблюдений, однако они будут иметь меньшую точность.

Прежде чем произвести расчет P₁ или Р₂, определяются теплофизические характеристики почвы: при расчете P₁ определяется только объемная теплоемкость (с), а при расчете Р₂ еще и коэффициент температуропроводности почвы ().

При расчете объемной теплоемкости сухой части почвы плотность ее в период между определениями принимается постоянной, а удельная теплоемкость различных почв (с_п) находится из таблицы 8.4. В формуле первое слагаемое (с_пg) для почвы на данной станции меняется мало, второе же слагаемое (с_вgw) изменяется в связи с изменением влажности почвы.

Расчеты объемной теплоемкости проводятся для декад и месяца, в связи с чем используются средние декадные и средние месячные значения влажности почвы (w_ср).

- если запись результатов определения влажности почвы произведена 8 числа, то

2
где w ^I_ср – средняя влажность за 1 декаду;

Аналогично подсчитывается влажность за 2 декаду (берется влажность за 8 и 18 числа). Влажность за месяц получается как среднее из трех декад.

Величины Δt₀, Δt₅, Δt₁₀, Δt₁₅ и Δt₂₀ есть средние за тот же период разности температуры почвы в последующий и предыдущий сроки наблюдений на глубине, соответствующей индексу при Δt. Например, Δt₀ – разность температур на поверхности почвы в последующий и предыдущий сроки, Δt₅ – аналогичная разность температур на глубине 5 см и т. д.

Вычисление S₁ производится по следующей схеме:

- находятся средние за период разности температур почвы в последующий и предыдущий сроки на всех глубинах (Δt_i), т. е. вычисляются Δt₀, Δt₅, Δt₁₀, Δt₁₅, Δt₂₀;

- разности Δt_i умножаются на соответствующие численные коэффициенты для разных глубин i ≈ 0,5, 10, 15, 20 см и находятся величины S₀, S₅, S₁₀, S₁₅, S₂₀ (при ручной обработке эти величины находятся с помощью таблицы П.1);

- полученные произведения подставляются в формулу (8.6).

По этой схеме вычисляются S₁ между всеми соседними сроками наблюдений.

8.5.2.5 При расчете P₁ и Р₂ за интервал 22 – 1 ч по ежедневным данным расчет S₁ производится по температуре почвы в 22 ч данных суток и в 1 ч следующих суток. При определении потока за тот же интервал по средней декадной и средней месячной температуре используется ее значение за 22 ч данной декады или месяца, а средняя температура за срок 1 ч рассчитывается следующим образом:

- при вычислении средней температуры за первую декаду из декадной суммы температур за срок 1 ч на каждой глубине вычитается температура в этот же срок за 1-е число и прибавляется температура за 11-е число.

- при вычислении средней температуры за месяц из месячной суммы температур в срок 1 ч на каждой глубине вычитается ее значение за 1-е число данного месяца и прибавляется значение за 1-е число следующего месяца.

Таблица П.2 является вспомогательной, позволяющей непосредственно находить значения P₁ за интервал 3 ч по известным значениям S₁ и объемной теплоемкости с. Таблица заполнена значениями S₁ интервалам которых соответствует определенное значение P₁, Найдя в левом столбце заданное с и отыскивая в этой строке интервал, содержащий заданное (рассчитанное) S₁, находим в верхней строке искомое P₁ (следует учитывать, что значения S₁ в каждом столбце означают окончание интервала). Если промежуток времени между сроками был не 3, а 6 часов (1 – 7) и (19 – 1), то значение P₁ нужно разделить на два.

Для определения потока тепла в почве непосредственно в сроки наблюдений вычисляется среднее из потоков за два соседних интервала, примыкающих к данному сроку.
Пример –

P₁ (7 – 10) + P₁ (10 – 13)

P_{10 ч} = –––––––––––––––––––-,

2
где P_{10 ч} – искомый поток в срок 10 ч; P₁ (7 – 10) и P₁ (10 – 13) – средние потоки для интервалов 7 – 10 и 10 – 13 часов.
После вычисления Р за отдельные сроки рассчитывается суточная сумма потока тепла в почве. Для этого суммируются S₁ за все интервалы и полученная сумма умножается на объемную теплоемкость.

Значение S₁ можно получить и другим методом. Для этого для всех глубин находим разности средних температур за «сдвинутую» (значение температуры в срок 1 ч. за 1-е число вычитается, а за 11-е прибавляется) и «не сдвинутую» декады. По полученным значениям Δt_i с помощью таблицы П.1 определяем S_i на различных глубинах и по формуле (8.12) определяем S_1.

Расчет производится отдельно для каждого срока наблюдений по средним декадным или средним месячным исходным данным.