Засуха на території республіки Адигея

ЗАСУХА на територіях Республіки Адигея

Введення
У Росії велика частина сільськогосподарських полів зосереджена в зоні недостатнього і нестійкого зволоження. Континентальність клімату цих районів є ознакою можливості частих посух. Тому забезпечення стійких високих, неухильно збільшуються урожаїв вимагає звільнення сільського господарства від шкідливого впливу посух і суховіїв.
Природа посушливих явищ, їх повторюваність у різних районах, ефективність агротехнічних заходів боротьби з ними вивчаються багатьма науковими установами. Встановлено, що рослини, які отримують однакову кількість опадів при однаково високих температурах, викликаних посухами, можуть або випробувати або не відчувати стан пригнічення. Це залежить від рівня застосовуваної агротехніки.
Засуха - явище складне, що представляє собою поєднання нестачі опадів і підвищеної випаровуваності, яке при недостатньому рівні агротехніки викликає різке невідповідність між потребою рослин у волозі і її надходженням з грунту, в результаті якого помітно знижується врожай сільськогосподарських культур. Ступінь цієї невідповідності - основна міра напруженості посухи.
Потреба рослин у волозі визначається метеорологічними умовами, біологічними особливостями рослин і рівнем агротехніки.
Встановлено, що у вологі роки, коли рослини повністю забезпечені вологою, величина 0,6 суми середньодобових значень дефіциту вологості повітря (у міліметрах) висловлює зазвичай оптимальну потребу у волозі посівів ярої пшениці в період посів - колосіння. Для періоду колосіння - воскова стиглість оптимальна потреба ярої пшениці у волозі виражається 0,4 суми середньодобових дефіцитів вологості повітря.
Різні рослини по-різному реагують на ступінь посушливості. Наприклад, рослини сухих степів можуть нормально розвиватися в таких умовах, які для вологолюбних рослин лісової зони будуть так само згубні, як при сильну засуху. По-різному на ступінь посушливості реагують одні й ті ж рослини, але в різні фази їх розвитку. Ступінь посушливості може також регулюватися рівнем агротехніки, що впливає на ріст рослин в умовах посухи.

1 Коротка погодно-кліматична характеристика Адигеї
Клімат в Республіці Адигеї помірно теплий з достатньою кількістю опадів і, внаслідок її невеликих розмірів, в основному однорідний [1]. Весна в Адигеї починається в кінці лютого - початку березня і супроводжується великою кількістю опадів і значними коливаннями температури протягом усього періоду. Літо в республіці тепле, стійке, з незначними добовими коливаннями температури. Осінь сонячна, суха, тепла. Зима нестійка, зі значними стрибками температури та опадами у вигляді дощу я снігу.
Середньорічна температура коливається між 10,4 і 10,8 градуса тепла. Початок осінніх заморозків відноситься до другої половини жовтня, припинення заморозків навесні - у першій половині квітня. Сніговий покрив рідко буває тривалим і з'являється переважно в другій половині грудня, а іноді і в січні.
Протягом року в Адигеї спостерігаються такі головні напрямки вітрів: східні та північно-східні, що переважають взимку, ранньою весною і пізньою осінню, і західні і південно-західні, характерні для ранньої осені, пізньої весни і літа. Річна кількість опадів в республіці коливається між 540 і 857 мм, кількість ясних днів від 200 до 250 на рік. Опади випадають круглий рік, найбільша кількість їх випадає пізньої осені, взимку і навесні. Клімат в республіці Адигеї досить теплий і вологий і тому в основному сприятливий для сільського господарства.

2 Особливості температурного режиму в літній період
Розташування території Адигеї у відносно низьких широтах обумовлює інтенсивний приплив сонячної радіації, у зв'язку з цим характерною особливістю клімату є велика кількість сонячного світла і тепла [2]. Запаси сонячної енергії, що виражаються величиною радіаційного балансу, змінюються від 45 ккал/см2 на півночі до 55 ккал/см1 на півдні, причому 10-11 місяців в році радіаційний баланс залишається позитивним, а в південних районах він весь рік позитивний. У місяці з негативним радіаційним балансом його величина невелика, в середньому становить 0.2-0.3 ккал/см3 на місяць. Тривалість сонячного сяйва в рівнинній і невисокою передгірної частини складає близько 2200-2400 год на рік.
При гарній забезпеченості теплом зволоження території вкрай нерівномірне і на більшій частині недостатнє. Розподіл опадів по території досить не рівномірний, особливо в гірських районах, де на величину опадів впливає висота та експозиція схилів. Кількість опадів за рік збільшується з півночі на південь і в середньому складає на більшій частині рівнинних районів 500-600мм. У передгір'ях і прилеглих до них рівнинних районах воно збільшується до 700-800мм, а в горах - до 800-2000мм.
Кліматичні особливості території найкраще простежуються за сезонами року. З переходом середньодобової температури повітря через 15 °, який зазвичай відбувається на більшій частині території в першій половині травня, починається жарке і сухе літо. У південних районах Адигеї, у передгірній зоні Майкопського району, у міру підвищення місцевості час настання літа поступово зсувається на більш пізні терміни. Його початок на висотах 600-700м припадає на перше червня, а, починаючи з висот 1700-1800м - на першу половину липня. Вище - стійкого переходу температури повітря через 15 ° не спостерігається. Середня місячна температура повітря в липні, найтеплішому місяці року в Адигеї, на рівнинній території становить 23-24 °, у передгір'ях 20-22 °.
У середині червня, на рівнинній частині території, а в передгір'ях у кінці червня - початку липня температура повітря переходить через 20 ° і зберігається вище цієї межі 70-90 днів, у передгір'ях 30-40 днів і менше. Максимальні температури в цей період можуть досягати 35-38 °, а в окремі особливо спекотні роки на рівнинах до 39-40 °. При цьому поверхня грунту нагрівається до 63 °.
Характерною особливістю літа є часта повторюваність суховійних явищ. Загальна кількість днів з суховіями складає на рівнинній території 60-80. Найбільш часто суховії спостерігаються в липні. У горах суховійних явища відсутні. При цьому в гірських районах внаслідок баричної неоднорідності широко поширені фени - теплі сухі вітри спадні, спускаються з гір. У Майкопском районі фени мають південно-західний напрямок. Швидкість вітру при фені досягає 29 м / с, а тривалість буває більше доби. Температура повітря в фені значно підвищується, а відносна вологість знижується до гранично малих значень. Необхідною умовою виникнення штормових фенів є наявність значних горизонтальних градієнтів тиску, спрямованих з півдня на північ. Такі градієнти посилюються, коли над Малою Азією знаходиться область підвищеного тиску (відріг Казахського антициклону), одночасно над Північним Кавказом розвивається циклонічна діяльність. Особливо тривалі і сильні фени спостерігаються при виході циклонів з Чорного моря на Нижню Волгу. Чим ближче до гір центр циклону і більше перепад тиску між центром циклону і відрогом, тим тривалішим і сильніше фен.
Різноманітність і складність рельєфу, значні коливання висот у поєднанні з сезонними особливостями циркуляції атмосфери, створюють велику різноманітність у температурному режимі території. У цілому для температури повітря характерно її збільшення з заходу на схід і зменшення зі збільшенням абсолютних висот.

3. Прогноз температури повітря як чинника виникнення посухи
Локальні зміни температури повітря можуть бути пов'язані з адвекцією повітряних мас, з припливом (відтоком) тепла при турбулентному теплообміні, з фазовими перетвореннями води, з вертикальними зміщеннями частинок повітря і змінами тиску на даному рівні.
У приземному шарі для прогнозу температури найбільш важливе значення мають адвективний фактор, турбулентний, променистий теплообмін і фазові перетворення води. Їх кількісний підрахунок дуже ускладнений. Тому при прогнозі температури в приземному шарі розраховують Адвективні і трансформаційні зміни температури з урахуванням її добового ходу.
Прогноз температури здійснюється за наступною схемою:
1. За вихідним і прогностичним приземним картками визначається повітряна маса, яка розташовуватиметься в даному районі у термін прогнозу. Особлива увага звертається на можливість різкої зміни повітряних мас у зв'язку з проходженням атмосферного фронту. Характеристики температури повітряної маси, прихід якої очікується в даний район, є початковою основою для прогнозу [3].
Однак на вихідній карті погоди ці характеристики відносяться лише до початкового моменту часу. Крім того, на них може впливати хмарність, вітер, стан підстилаючої поверхні. На ці чинники звертається увага при зіставленні початкових температур по вихідної карті в районі, для якого складається прогноз, і в районі, звідки очікується надходження повітряної маси в термін дії прогнозу. Очевидно, що таке зіставлення дозволяє оцінити величину очікуваного Адвективні зміни температури. Також, можна визначити Адвективні зміна температури, побудувавши прогностичні траєкторії рух частинок.
З першого початку термодинаміки відомо, що зміни температури повітря в деякій точці атмосфери можуть бути обчислені за формулою:
,
де Т-температура повітря;
u і v - складові фактичного вітру;
Адвективні зміна температури повітря обумовлено його горизонтальним переміщенням. Нерідко воно перевищує 10єС за кілька годин, наприклад при проходженні фронтальних розділів.
Локальні зміни температури, зумовлені впорядкованими вертикальними рухами повітря, близькі до Адвективні і так само можуть досягати 10-12єС за 12 годин.
Зміни температури, зумовлені припливом тепла, залежать від турбулентного переносу тепла, променистої енергії та фазовими перетвореннями пари і води в атмосфері.
На зміни температури повітря в атмосфері великий вплив робить подстилающая поверхню. Тому як доповнення до рівняння припливу тепла залучається, як крайове умова на нижній межі атмосфери рівняння для теплового балансу для поверхні Землі.

4 Причини виникнення посухи
У агрономічної літературі широко поширене уявлення, що місцем зародження посухи є пустельні і напівпустельні райони Середньої Азії, звідки вона поширюється в райони Заволжжя, на Північний Кавказ, на Україні, в Центрально-Чорноземної області [4]. Таке пояснення походження посухи легко узгоджується з уявленнями, а жаркому і сухому кліматі Середньої Азії, що межує з районами, найбільш часто піддаються дії посух. Воно підкріплюється ще й тим, що часто під час посух спостерігаються гарячі і сухі вітри з південно-східної і східної складової, що як би підтверджує середньоазіатську їх походження. На підставі цього подання про зародження і поширення посух були розроблені плани та заходи з боротьби з ними. Головним заходом передбачалося насадження лісових смуг в якості заслонів на шляху руху посухи з південно-сходу. Система лісових смуг, орієнтованих впоперек панівних вітрів, головним чином між Уралом і Каспійським морем, повинна була перегородити шлях засух на Поволжі, Північний Кавказ, Україна та інші райони. Проте лісові смуги хоча і можуть служити одним з дієвих засобів боротьби з суховіями, але не як фізична перешкода на шляху південно-східного потоку, а як система полезахисних насаджень, що впливають, перш за все, на турбулентний обмін в межполосном полі.
Вивчення природи посух, засноване на сучасних методах досліджень, показало неспроможність уявлень про середньоазіатський їх походження. Матеріали спостережень показують, що в літній час в період посух над районами Середньої Азії в більшості випадків розташовується область зниженого атмосферного тиску, в той час як над південно-східними районами Європейської території Росії встановлюється область підвищеного тиску. Такий розподіл атмосферного тиску виключає можливість пересування повітря з Середньої Азії (з місць з відносно низьким тиском) у південно-східні райони Європейської території Росії (в місця з відносно високим тиском).
Причиною виникнення посухи в південно-східній частині Росії в переважній більшості випадків є циркуляційні процеси в північній півкулі, що зумовлюють вторгнення холодних мас з півночі або з північного заходу. Ці вторгнення здійснюються у вигляді антициклонів, що сформувалися в масі арктичного повітря, що характеризується порівняно низькою температурою, невеликим вмістом вологи, високою прозорістю, і приносять ясну суху погоду.
У цих умовах сонячна радіація сильно нагріває підстилаючу поверхню, від якої нагрівається приземний шар повітря. Підвищення температури тягне за собою пониження відносної вологості повітря і збільшення дефіциту вологості. Спадні руху повітря, що спостерігаються в антициклоні, призводять до ще більш швидкому прогріванню і збільшення дефіциту вологості. Таким чином, арктичне повітря за короткий час трансформується у спекотний сухе повітря.
Висока температура і низька вологість такого повітря обумовлюють інтенсивне випаровування з поверхні грунту і підвищену транспірацію рослин, що призводить до великої витрати грунтової вологи, запаси якої атмосферними опадами не поповнюються. Виникають умови утворення невідповідності витрати грунтової вологи її приходу, рослини починають відчувати брак вологи, настає посуха. Надходження свіжих порцій арктичного повітря підсилює процеси осушення грунту, інтенсивність посухи зростає.
Рух повітря в антициклонах відбувається за годинниковою стрілкою, тому при північних вторгнення на південній периферії антициклону можуть спостерігатися східні і південно-східні вітри.
Іноді посухи обумовлюються положенням субтропічних антициклонів, повільно зміщаються в загальному західно-східному перенесення на широті 40-50 ° і є перешкодою для поширення на південь циклонічних утворень з дощовою погодою.
Спостерігаються випадки, коли вторгнення з півночі, проникаючи далеко на південь, зустрічаються з вторгненнями субтропічних антициклонів. При цьому в південно-східних районах утворюється тривалий застій сухого гарячого повітря, що викликає розвиток посушливих явищ.

5 Типи посух
Засухи в залежності від часу їх настання, тривалості та інтенсивності впливають на рослини, отже, і зниження врожаю в результаті посух буває різним. Багато дослідників [4]. за основу оцінки інтенсивності посухи беруть зниження врожайності провідною сільськогосподарської культури в районах, які піддалися дії посухи. Однак показником сильної посухи може служити не тільки зниження врожаю. Відомості про врожаї не завжди можуть бути отримані по території, освітленій спостереженнями метеорологічних станцій, тому інтенсивність посухи часто оцінюють за кількістю опадів за певний період.
Окрім недостатньої кількості опадів, напруженість посушливих явищ визначається температурою повітря. У більшості випадків бездождние періоди спостерігаються на тлі режиму з підвищеними температурами. Ступінь перевищення температури повітря за вегетаційний період у порівнянні з среднемноголетнее температурою за той же період характеризує напруженість посухи.
Дослідження М. С. Кулика показують, що висушування орного горизонту грунту веде до зниження врожаю в усі періоди вегетації зернових культур, але особливо велике його значення перед виходом у трубку і відразу після трубкування. Тому сумарний облік запасів вологи в метровому шарі без врахування ступеня зволоження орного шару грунту не завжди правильно відображає спостерігаються посушливі явища. Неврахування запасів продуктивної вологи в кореневмісному шарі і окремо в орному горизонті грунту протягом вегетації, на жаль, є недоліком багатьох прийомів оцінки посушливих явищ.
Оцінка посушливих явищ по врожайності сільськогосподарських культур, кількості опадів, що випали, температуру повітря та іншими показниками є додатковою характеристикою до головної оцінці ступеня зволоження грунту. При оптимальному зволоженні грунту навіть температура 40 ° С і відносна вологість повітря 25% не роблять помітного негативного впливу на рослини, у той час як висушування грунту, що викликає порушення балансу вологи рослин, призводить їх до пошкодження або загибелі, навіть за більш м'яких умовах погоди.
Засухи на території Росії за сезонами року можуть бути весняними, літніми та осінніми. У найбільш посушливі роки засухи охоплюють два або навіть три сезони, тобто весняна засуха переходить в літню або літня посуха переходить в осінню, або ж посуха, що почалася навесні, триває до глибокої осені.
Весняна засуха найбільш шкідливо відбивається на першому періоді росту ярих культур. Ця посуха характеризується низькою відносною вологістю повітря, але невисокими температурами і холодними сухими вітрами. Часто тривалі вітри викликають пилові бурі, що збільшують шкідливу дію весняних посух.
Особливо шкідлива тривала весняна засуха, що розвинулася на тлі недостатнього зволоження грунту опадами в осінньо-зимовий період при невеликих запасах грунтової вологи. У таких умовах рослини розвиваються дуже погано, і навіть наступ дощової погоди не зможе ліквідувати повністю наслідків посухи: урожай вийде зниженим.
Наприклад, за 2002-2003рр літо в республіці Адигеї настало в терміни близькі до звичайних (1-2 травня). Літо характеризувалося спекотною, сухою погодою на початку періоду і помірно-теплою, дощовою в кінці.
Із 15 літніх декад липня декад температура повітря мала позитивні відхилення на 1-5 ° і 7 - на 1-2 ° нижче середньої багаторічної. Одна декада була в межах норми. Найбільш високі температури (35-37 °) відзначалися в першій декаді липня, третьої серпня і першим вересня. Кількість днів з максимальною температурою повітря 30 ° склало 29-47 днів.
Сума ефективних температур вище 10 ° за літній період склала 1565-1820, що на 60-180 ° вище середньої багаторічної величини.
Літо поточного року відрізнялося атмосферної та грунтової посухою. Дуже жарким і сухим виявився травень. Середньомісячна температура повітря у другій і третій декадах перевищувала норму на 4 - 5 ° тобто перейшла через 20 °. Істотних опадів не було. Таким жарким і сухим травень у республіці буває 1 раз на 20 років, а такі низькі запаси вологи під озимими від 2 до 4 разів на 10 років.
Засуха зробила згубний вплив на формування врожаю с / г культур і завдала значної шкоди народному господарству.
Середня відносна вологість повітря становила 56-85%, що на 10-15% менше норми в травні-липні і на стільки ж вище у другій половині літа, через часто випадали дощі.
Кількість днів з відносною вологістю повітря 30% і нижче склало за літо 20-50 днів.
Опади за літній період розподілялися нерівномірно. У цілому за літо в більшості районів республіці випало 220-390мм, що склало 90-120% норми. Початок літо було сухим. Посушливий період по республіці склав 55-65 днів.
А влітку 2006 року в республіці Адигеї настав 10-12 травня - на тиждень пізніше звичайних строків. Кінець літа відзначений 10 жовтня, що на 10-12 днів пізніше багаторічних термінів.
Тривалість літнього періоду склала 150 днів. Початок літа було теплим з невеликими перепадами температур, в кінці липня встановилася спекотна і суха погода.
Із 15 літніх декад травня декад були з негативними відхиленнями (1, 2 °), 9 декад були з позитивними відхиленнями (3 ° - 5 °) і одна декада з температурою близькою до середньо багаторічної. Дуже жарким був серпень. Протягом місяця денна (максимальна) температура нижче 30 ° не опускалася. Абсолютний максимум склав 39 ° (сильна спека). Максимальна температура на поверхні грунту підвищувалася до 60-66 °. На глибині 20см грунт прогрівалася до 26-29 °, що на 2-4 ° вище за норму. Кількість днів з максимальною температурою повітря вище 30 ° і вище склало 51-59 днів.
Сума активних температур, що накопичилася від дати переходу температури повітря через +10 ° навесні до кінця літа склала 3495 - 3920, більше норми на 185 - 330.
Опади у літній період розподілялися нерівномірно, як у часі, так і по території республіки. У цілому за літній період у більшості районів республіки випало 265 - 436мм це 80-135% норми. Початок літа було досить дощовим, а починаючи з третьої декади липня встановилася суха, спекотна погода. Посушливий період по республіці склав 45-50 днів. Після тривалої посухи тільки в першій декаді вересня пройшли дощі.
Середня відносна вологість повітря з травня по вересень коливалася в межах 60-80%, що близько до норми, в окремі періоди на 10-15% вище за неї. Кількість днів з відносною вологістю повітря 30% і нижче за літній період склав від 5 до 29 днів.

Висновок
Характерна особливість літніх посух - високий температурний режим, низька відносна вологість повітря і, як наслідок цих двох причин, висока випаровуваність.
Порушення нормального ходу розвитку рослин під час літніх посух в різні фази періоду репродукції рослин призводить до зниження врожаю. В період утворення вторинних вузлових коренів різке порушення водного харчування негативно позначається на розвитку кореневої системи; на рослинах, по суті, залишаються тільки зародкові корені, що призводить до недостатності водного та мінерального живлення.
В період утворення зародкових колосків і зародкових квітів недолік водного харчування призводить до зменшення числа колосків і числа зерен.
У період цвітіння і диференціації пилку порушення водного харчування викликає череззерніцу, пустоколосіцу, осипання зав'язі. Крім того, літні посухи негативно позначаються і на врожаї майбутнього року, будучи причиною слабкого приросту пагонів і малої закладання плодових бруньок.
Осінні посухи наступають після збирання зернових і в період закінчення вегетації просапних та деяких інших культур. Тому негативна дія осінньої посухи відчувають головним чином озимі культури посіву поточного року. Сухість верхніх шарів грунту обумовлює тривале перебування насіння непророслими, сходи зазвичай з'являються із запізненням. Рослини йдуть у зиму недостатньо розвиненими, незміцнілими. Зимостійкість таких рослин знижена. Наслідком осінніх посух є мале накопичення вологи в грунті за осінньо-зимовий період. Особливо шкідливі посухи, що спостерігаються поспіль два або навіть три роки.

Література
1. Агрометеорологічний огляд за 2006-2007 сільськогосподарський рік по республіці Адигея.
2. Краєзнавчий збірник за природою і господарству Адигеї .- Майкоп: Адигейської книжкове видавництво, 2003р.
3. Руднєв Г.В. Агрометеорологія. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973.
4. Довідник з клімату вип. 13, ч. 4 - Л.: Гидрометеоиздат, 1996.