Погода интересует всех

В ледяном дворце

Из года в год прикладная метеорология приносит человеку огромную пользу. Нередко в период цветения фруктовых деревьев в районы Центральной Европы вторгается холодный арктический воздух с температурой ниже 0°. Он наносит большие повреждения листьям и цветам. Вторжения холодного воздуха известны под названием весенних заморозков, или майских холодов.

Типичное синоптическое положение при весенних заморозках антициклон над Британскими островами и циклон над Балтийским морем.

При этом особо выделяют так называемые радиационные заморозки, возникающие, когда мало подвижный холодный воздух охлаждается вследствие ночного излучения земной поверхности. В ясные ночи выхолаживание может быть очень сильным, тогда как при пасмурном небе радиационные заморозки большей частью не возникают. С другой стороны, иногда холодный воздух арктического происхождения с очень большой скоростью вторгается через Скандинавию в Европу и достигает районов Средиземного моря. Вторгающаяся воздушная масса часто несет с собой сплошную облачность, и температура воздуха даже днем не поднимается значительно выше 0°. В этом случае возникают адвективные заморозки, особенно распространенные на возвышенностях и усиливающиеся в ночные часы.

Характер заморозка и защитные мероприятия. а — радиационный заморозок, образование озера холодного воздуха (возможна защита), б — адвективный заморозок, озера холодного воздуха не возникают; (защита невозможна, опасности заморозка подвергаются все участки местности).

При радиационных заморозках огородные культуры, низкие ягодные кусты и фруктовые деревья часто оказываются в холодном воздухе, тогда как на высоте всего несколько десятков метров температура воздуха остается положительной. В глубоких долинах потоки холодного воздуха, стекающие со склонов, образуют обширные холодные озера, которые можно заметить по образующемуся над ними туману.

Для защиты теплолюбивых сельскохозяйственных культур от заморозков наиболее эффективны следующие четыре мероприятия. Первое заключается в создании дымовой завесы или искусственного тумана. Этот метод называют дымлением. Второй метод состоит в интенсивном прогревании приземного слоя атмосферы специальными грелками. При третьем методе, который используется главным образом во время радиационных заморозков, производится засасывание к земной поверхности теплого воздуха из более высоких слоев атмосферы. Наконец, четвертый метод состоит в использовании тепла, выделяющегося при замерзании воды. По этому методу растения, которым угрожает заморозок, подвергают искусственному дождеванию.

Все методы требуют довольно сложного технического оснащения и больших затрат. Поэтому особенно большое значение приобретает правильный прогноз заморозков. При этом совершенно недостаточно, основываясь на данных синоптической карты, указать лишь на вероятность возникновения заморозка в тог или иной день. Ведь микроклимат очень сильно зависит от конкретных особенностей местности, особенна от ее рельефа.

Подготовка мер борьбы с заморозками должна начинаться в дневные часы, чтобы в случае необходимости ночью можно было быстро и беспрепятственно осуществить эти меры. Опыт показывает, что арктический воздух вторгается в умеренные широты в тылу быстра перемещающихся циклонов. Такое вторжение обычна трудно предусмотреть в прогнозе погоды средней продолжительности. Когда предвидится холодное вторжение, агрометеорологические посты должны установить непрерывный контакт с соответствующими бюро погоды. Как только появляется вероятность понижения температуры воздуха ниже 0°, необходимо получить данные местной сети наблюдательных пунктов. Данные о температуре должны немедленно сообщаться дежурному метеорологу, который в случае необходимости подает сигнал о начале осуществления мер борьбы против заморозка.

Простейший метод защиты от заморозков — дымление— применяли еще наши предки. В качестве горючего при дымлении используются материалы, дающие много дыма, например сырое сено и солома. Густая дымовая завеса эффективна при заморозках до —2°. Защитное действие дыма или искусственного тумана осуществляется следующим образом. Дым или туман, которые должны быть достаточно плотными и иметь значительную вертикальную мощность, уменьшают излучение земной поверхности и выхолаживание ее идет очень медленно. Таким образом, действие дыма или тумана аналогично действию сплошного облачного покрова.

Наряду с сильно дымящим топливом используют также специальные дымовые шашки. Однако следует подчеркнуть, что дымление может быть успешным только при применении его в крупных масштабах. Кроме того, даже при умеренном ветре дымовая завеса быстро разрывается, так что эта мера борьбы с заморозками возможна лишь в тихую погоду. Советские исследователи (М. Е. Берлянд и П. Н. Красиков. Перев.) установили, что около 50 % защитного действия дымовой завесы объясняется поглощением ею длинноволнового излучения земной поверхности. Защитой от заморозка может служить не только дым, но и искусственный туман, возникающий при конденсации водяного пара в атмосфере. Так, если в качестве источника дыма используется красный фосфор, то при его сжигании конденсация водяного пара в воздухе начинается уже при относительной влажности 85 %. При конденсации каждого килограмма пара выделяется 600 ккал тепла, которое и используется для нагревания воздуха.

При адвективных заморозках, особенно сильных в период цветения деревьев и распускания их листвы и потому наносящих особенно тяжелые повреждения, дымление большей частью уже не помогает, так как отрицательные температуры наблюдаются во всей толще тропосферы. В этом случае используется другое средство — искусственный обогрев растений.

Десятки изобретателей стремятся создать наиболее совершенные грелки для сжигания топлива в целях борьбы против заморозков. Из года в год на мировом рынке появляются все новые образцы грелок, и каждое техническое новшество, которое может упростить их использование, служит основанием для разработки новой конструкции грелки. Наиболее удобна нефтяная грелка. Она чрезвычайно проста. Над резервуаром с нефтью расположена топка, в которой свежий воздух автоматически регулирует интенсивность горения нефти. Труба грелки накаляется докрасна, и тепло грелки отдается окружающему воздуху главным образом в виде излучения. Поэтому если сторона растения, обращенная к грелке, нагревается от нее, то противоположная сторона нагревается за счет перемешивания воздуха. Если одна из грелок выходит из строя, то обращенная к ней сторона куста или виноградной лозы замерзает, тогда как противоположная сторона продолжает получать тепло.

Местный обогрев позволяет бороться с заморозками до —5°. При этом на площади 1 га необходимо в течение ночи выделять около 30 миллионов ккал тепла, производимого 300 грелками.

В ГДР наиболее рентабельным горючим является не нефть, а бурый уголь. При использовании его для борьбы против заморозков на каждом гектаре следует устанавливать около 200 грелок. В течение морозной ночи они потребляют около 500 т угля. Само собой разумеется, что в течение всего заморозка необходимо с помощью термометров, снабженных радиационной защитой, проверять температуру воздуха во многих точках защищаемого участка, чтобы при необходимости добавлять топливо.

Постороннему зрителю, который не оценивает искусственный обогрев местности с точки зрения его рентабельности и эффективности, картина отепляемых виноградников представляется весьма романтичной. Как в сказочной стране, один за другим зажигаются красные огни и вскоре тысячи грелок бросают свой теплый свет в ночную тьму. Тут и там мелькают человеческие тени, будто хотят во тьме отыскать те клады и сокровища, которых не нашли днем.

На основе изучения закономерностей вертикального распределения температуры воздуха в нижних слоях атмосферы несколько лет тому назад был предложен новый метод борьбы против заморозков. Сначала он казался весьма перспективным. Казалось, что удастся перехитрить природу.

Поскольку при радиационном заморозке воздух уже на высоте 10 м может иметь положительную температуру, тогда как у земной поверхности —5°, то казалось, будто в этих случаях нет надобности зажигать грелки для искусственного обогрева нижних слоев воздуха, раз теплый воздух лежит на высоте нескольких метров от растений, подвергающихся действию заморозка. Казалось достаточным как-либо опустить этот теплый воздух сверху вниз. С этой целью в США попробовали применять мощные авиационные пропеллеры с моторами от винтовых самолетов. Такая «ветровая машина» имеется и в Гамбурге. При вращении пропеллера засасывался теплый воздух, лежавший на высоте более 20 м. С его помощью пытались разрушать приземную пленку холодного воздуха. Однако эксплуатация машины оказалась очень дорогой (около 5000 германских марок на гектар защищаемой площади). Кроме того, площадь, которую обслуживает такая машина, весьма ограниченна: машины становятся бесполезными, если приземная пленка холодного воздуха имеет вертикальную протяженность несколько сотен метров. Они, в частности, неприменимы при адвективных заморозках.

Рассмотрим в заключение один из наиболее действенных методов борьбы с заморозками, а именно искусственное дождевание. Этот метод пока еще мало исследован. Расскажем здесь о «переживаниях» некоего г-на Вундерлиха, случайно увидевшего применение этого метода. Дело было в период майских заморозков, которые в Центральных районах ГДР и ФРГ особенно часто наблюдаются 11–13 мая. Озябший г-н Вундерлих сел утром в автобус, чтобы ехать на работу. Холод очень сердил его, так как он был недостаточно тепло одет. Автоматически он предъявил кондуктору свою проездную карточку и вдруг вздрогнул от ужаса. Он не верил своим глазам: перед ним был большой фруктовый сад в полном цвету, но весь покрытый льдом и похожий на ледяной дворец. Деревья уже совершенно обледенели, длинные сосульки свешивались до земли, а сотни дождевальных установок продолжали непрерывно лить на деревья воду, которая тотчас же замерзала. Что же здесь происходило? Кто-то забыл выключить дождевальные установки? Вундерлих был вне себя от гнева. Неужели из-за чьего-то легкомыслия должен погибнуть весь урожай фруктов? Он приготовился принять решительные меры и на ближайшей остановке выскочил из автобуса. Но у него совершенно отнялся язык, когда у ограды сада он встретил десятерых мужчин, которые с удовольствием наблюдали за происходящим. Оказалось, что здесь испытывали новый метод борьбы против заморозков. Когда температура понизилась до 0°, большое число установок замедленного дождевания начали поливать фруктовые деревья водой. При дальнейшем понижении температуры вода замерзла, и листва, цветы, стволы и ветви деревьев покрылись толстым ледяным панцирем. При замерзании воды начался физический процесс, часто непонятный людям, незнакомым с физикой. Дело в том, что когда вода превращается в лед, то выделяется довольно значительное количество тепла, называемого теплотой плавления. Оно в точности равняется теплоте таяния. Как известно, при таянии льда температура смеси вода-лед не повышается до тех пор, пока не растает весь лед. Хотя к этой смеси непрерывно поступает тепло, температура начинает повышаться лишь тогда, когда льда уже не останется. Теплота таяния, затрачиваемая при переходе льда в воду, снова выделяется при обратном процессе, т. е. при замерзании воды. Именно поэтому лед сохраняет температуру 0° до тех пор, пока происходит замерзание все новых порций воды.

Теперь нам понятно, почему полив растений водой должен быть непрерывным. Перерыв привел бы к замерзанию цветов. При температуре же всего несколько десятых градуса ниже нуля они отлично сохраняются в своих ледяных оболочках, хотя температура окружающего воздуха опускается при этом до —5°. При использовании количества воды, эквивалентного интенсивности осадков 4 мм в час, на каждом гектаре выделяется столько же тепла, сколько получилось бы при сжигании 10 т угольных брикетов.

Таким образом, человек в данном случае целесообразно использует законы природы для сохранения фруктовых садов при весенних заморозках. С восходом солнца ледяной дворец начинает сверкать тысячами огней. Успех этого метода борьбы с заморозками выявился осенью. Те деревья, которые в морозные майские ночи были политы водой, гнулись под тяжестью плодов, тогда как на других деревьях, кроме листьев, ничего не было.