TEMA DE STUDIU NR.2 FACTORII DE MEDIU AGROMETEOROLOGICI Mediul este un sistem de componente materiale ale universului care influențează funcționarea sistemelor biologice. Factorii de mediu sunt componente ale mediului care produc modificări în fiziologia și comportamentul organismelor. Biotopul reprezintă componenta nevie a ecosistemului, aflat în strânsă interdependență cu biocenoza. Biotopul este constituit din totalitatea factorilor abiotici la nivel local precum și de interacțiunile dintre aceștia. Factorii abiotici reprezintă totalitatea elementelor și condițiilor neînsuflețite care influențează un anumit areal. Temperatura Umiditatea Precipitațiile TEMPERATURA Stratul de zăpadă FACTORII ABIOTICI Viteza de curgere a apei Debitul de curgere a apei Nebulozitatea. Vântul Temperatura este un factor abiotic de control al funcțiilor sistemelor ecologice. Gradientul termic al aerului într-un ecosistem se măsoară la suprafața solului (la diferite înălțimi mai mari de 1 m) la umbră și în soare, la baza plantelor și în partea lor superioară. Alături de umiditate, temperatura determină tipul de biom care se intalează într-o regiune dată. Temperatura este principala caracteristică a climei, de ea depinzând valoarea și regimul celorlalte elemente meteorologice. Temperatura este proprietatea fizică a unui sistem, prin care se constată dacă este mai cald sau mai rece. Astfel, materialul cu o temperatură mai ridicată este mai cald, iar cel cu o temperatură joasă mai rece. Ea indică viteza cu care atomii ce alcătuiesc o substanță se mișcă, în cazul încălzirii viteza lor crescând. Oamenii de știință afirmă că la o temperatură extrem de scăzută, numită zero absolut, atomii sau moleculele și-ar înceta mișcarea complet. Unitatea de măsura în Sistemul Internațional (SI) este kelvinul (K). Temperatura 0 K este numită zero absolut și este punctul în care moleculele și atomii au cea mai mică energie termică. De obicei se folosesc două scări de temperatură, scara Celsius, cu precădere în țările europene și scara Fahrenheit, în Statele Unite. Acestea se definesc cu ajutorul scării Kelvin care constituie scara fundamentală a temperaturilor în știință și tehnică. Un grad Celsius reprezintă a 1/273,16-a parte din intervalul cuprins între punctul triplu al apei (0,01 C) și punctul de zero absolut (-273,15 C), la presiune normală. Raportul de conversiune: T 0 C =T K - 273,15. T F = T K - 459,67. 1
Măsurarea temperaturii se face cu termometrul. Se folosește instrumentar diferențiat în funcție de mediul în care se face măsurarea temperaturii: aer, litieră, sol, apă. SCĂRI DE TEMPERATURĂ Termometrul are două puncte fixe constituite de temperatura de fierbere a apei și de topire a gheții. Intrevalul dintre aceste puncte este împărțit într-un număr de părți egale diferențiindu-se în funcție de scara folosită (100 de părți la savantul Celsius, 80 de părți la Reamur și 180 de părți la Fahrenheit și Rankine). Lichidele termometrice cele mai folosite sunt: mercurul, alcoolul și toluenul. 1. MĂSURĂTORI ALE TEMPERATURII AERULUI La stațiile meteorologice din rețeaua de stat se efectuează măsurători ale temperaturii aerului la orele de observație 01, 07, 13, 17 sau 19 precum și determinări precise ale temperaturilor maxime și minime produse în intervale de timp dintre orele menționate, măsurători efectuate cu următoarele tipuri de termometre: termometrul de aer sau termograful pentru temperatura aerului; TERMOMETRUL DE AER are gradații de la -50 0 C la 100 0 C și se fixează pe un suport pe care se lasă 10-20 minute, după care se citește temperatura; măsurarea temperaturii se face la orele 07, 13, 19. TERMOGRAFUL înregistrează temperatura în mod constant și continuu, în grade Celsius, pentru intervale mari de timp; este format dintr-un cilindru pe care este atașată o hârtie pe care se marchează și timpul în ore sau zile; cilindrul este acționat de un mecanism similar celui de la ceasornic și execută o rotație completă timp de o săptămână. termometrul ecologic fără mercur pentru temperatura solului și a litierei pădurii, utilizat la adâncimi diferite sub stratul organic; termometrul introdus într-o sticlă batimetrică pentru măsurarea temperaturii apei la adâncime; 2
termometrul reversibil cu înregistrare automată a temperaturii în diferite zone ale cursului de apă și la adâncimi fixate apriori de referință, utilizat în general pentru apele curgătoare. Pentru înregistrarea gradientului termic al aerului într-un ecosistem se măsoară temperatura în sol, la suprafața solului, la diferite înălțimi (la un metru și la peste un metru), la umbră și în plin soare, la baza plantelor și în partea lor superioară. În scopul măsurării temperaturii la orele de observații se folosesc termometre meteorologice ordinare, pentru determinarea maximelor și minimelor termice se utilizează termometrele de extreme (de maximă și minimă), iar pentru înregistrarea continuă a variațiilor de temperatură se întrebuințează termometrele înregistratoare (termografele). TERMOMETRE CU CITIRE DIRECTĂ TERMOMETRUL METEOROLOGIC ORDINAR TERMOMETRUL DE MINIMĂ TERMOMETRUL DE MAXIMĂ se încadrează toate termometrele meteorologice lipsite de mecanism înregistrator automat, la care valorile temperaturii se citesc și se înscriu în registru de către om, fiind valabile numai pentru momentele când au fost efectuate determinările. determinările temperaturii cu acest termometru se fac din șase în șase ore la stațiile climatologice 01, 07, 13, 19 și din ora în oră la stațiile cu program sinoptic. Are o precizie de 0,1 grade Celsius și este instalat în primul adăpost meteorologic alături de celelalte instrumente pentru determinarea temperaturii și umezelii aerului. este un termometru meteorologic cu alcool care se întrebuințează pentru determinarea celei mai scăzute temperaturi a aerului din intervalele cuprinse între orele de observație. Scara termometrului este gradată din 0,5 în 0,5 0 C între limitele -45 0 C și +45 0 C. Citirile temperaturii se fac la orele de observații climatologice, iar precizia determinărilor trebuie să fie de 0,1 0 C. este un termometru meteorologice cu mercur. Scara acestuia este gradată din 0,5 în 0,5 0 C începând cu -30 0 C și terminându-se cu +50 0 C. Determinările celei mai ridicare temperaturi a aerului se fac la orele de observații climatologice. TERMOMETRUL DE MINIMĂ ȘI MAXIMĂ SIX-BELLANI este folosit la determinări rapide a temperaturilor minime și maxime produse în diferite intervale de timp. La stațiile meteorologice el este utilizat ca termometrul de rezervă, pentru verificarea temperaturilor citite la termometrele de maximă și de minimă. REGULI PRIVIND EFECTUAREA OBSERVAȚIILOR TERMOMETRICE determinările de temperatură trebuie să respecte întocmai o ordine; rezervoarele termometrelor nu trebuie atinse cu mâna; citirea valorilor se face cât mai repede cu respirația oprită și corpul cât mai depărtat față de instrument; 3
la observațiile de noapte sursele de lumină trebuie folosite numai în intervalul strict necesar pentru citire; precizia determinărilor de temperatură trebuie să fie de 0,1 0 C; pentru citirea exactă este necesar ca raza vizuală pornind din ochiul observatorului să cadă perpendiculat pe capătul coloanei de mercur sau alcool; când temperatura scade sub -25 0 C se citește valoarea termometrului psihrometric cât și a termometrului de minimă; la temperaturi mai mici de -36 0 C citirile se fac numai la termometrul de minimă; operarea termometrelor de extremă pe timp însorit și cu vânt se face în umbra adăpostului și cu fața spre vânt. TERMOMETRE ÎNREGISTRATOARE - TERMOGRAFE Termograful tip Junkalor Termograful tip URSS mode nou Termograful tip Rossel Termograful tip Fischer Termograful tip R. Fuess TERMOGRAFE CU TUB BOURDON Termograful tip J. Richard INSTALAREA ȘI ÎNTREȚINEREA TERMOGRAFULUI termograful se instalează împreună cu higrograful în cel de-al doilea adăpost meteorologic de pe platformă, în așa fel încât piesa lui receptoare să se găsească la înălțimea de 2 m deasupra suprafeței active subiacente. Acest lucru este necasr pentru ca datele înregistrate să fie comparabile cu cele obținute prin intermediul termometrelor cu citire directă. Poziția lui trebuie să fie perfect orizontală. EFECTUAREA OBSERVAȚIILOR ȘI PRELUCRAREA TERMOGRAMEI diagrama observațiilor se numește termogramă și este o bucată de hârtie dreptunghiulară pe care sunt trasate 75-80 de linii orizontale, corespunzătoare câte unui grad de temperatură între limitele -35 0 C și +45 0 C; la prelucrarea termogramei se respectă întotdeauna: stabilirea corecției de timp, citirea termogramei la toate orele întregi, stabilirea corecțiilor la citirile făcute pe 4
curba termogramei și calcularea valorilor orare ale temperaturii și stabilirea extremelor. Încălzirea sau răcirea aerului Aerul reține din fluxul de radiații solare directe ce străbat atomosfera doar 14%, sursa principală pentru încălzire fiind radiația terestră. Modalitățile de transmitere a căldurii în straturile aerului sunt: conductibilitatea calorică moleculară are rol principal în stratul de aer din imediata apropiere a solului; transformările de stare fizică a apei de la forma lichidă la vapori la nivelul scoarței urmată de condensarea de la nivelul straturilor superioare; turbulența proces de amestec local al unor volume de aer cu dimeniuni reduse, determinat fie de existența unor diferențe termice între ele (turbulență termică), fie de întâlnirea unor obstacole în deplasarea maselor de aer (turbulență dinamică); convecția deplasarea pe verticală a unor mase de aer, proces care se realizează prin încălzirea susținută a suprafeței active, ce determină ridicarea unor curenți de aer ce se pot asocia în zonele vecine deplasării verticale cu deplasări în sens invers convecție termică; convecția orografică deplasarea pe verticală a unor mase de aer poate fi impusă de necesitatea depășirii unui șir de munți; convecție de front de aer trecerea unei mase de aer cald peste una rece; advecția deplasarea în plan orizontal a unor mase de aer cu caracteristici termice diferite. Gradientul termic reprezintă procesul de variație termică a aerului în raport cu altitudinea și poate fi influențat de variația presiunii și umidității. Astfel se utilizează termeni ca: valoarea medie relativă 0,6 0 /100m. În masele de aer ascendente sau descendente, valoarea este de cca. 1 0 /100m pentru masele de aer uscat și sub 1 0 /100m pentru cele umede; izotermie temperatura aerului nu variază cu altitudinea; stabilitate temperatura aerului crește cu altitudinea, convecția va exista puțin sau nu va exista deloc; instabilitate temperatura descrește cu 1 0 /100m, ascendența continuă să existe; inversiune orografică acumularea pe fundul văilor și al depresiunilor a unei mase de aer rece peste care se află un strat de aer cald; inversiunea de front de aer pătrunderea unei mase de aer rece sub una caldă. (*biom -complex ecologic ce se formează în raport cu un anumit mediu ambiant;*litieră - Strat de frunze moarte și de alte resturi vegetale și animale care acoperă solul în pădure; *batrimetrie - ramură a hidrometriei care se ocupă cu măsurarea adâncimii apei în mări, lacuri și râuri; *termograf - termometru prevăzut cu un mecanism care înregistrează grafic variațiile de temperatură; *sinoptic - despre rubrici, date, tabele etc.) Care este întocmit astfel încât permite o privire generală asupra tuturor părților componente. Hartă sinoptică - hartă cu date meteorologice culese simultan în diferite localități, servind la stabilirea timpului probabil pentru următoarele ore sau zile; *psihrometríe - determinare a umidității atmosferice, bazată pe efectul de răcire al evaporării; *higrográf - aparat folosit pentru înregistrarea gradului de umiditate a aerului din atmosferă; *subiacént, -ă, - care este plasat dedesubt; *termográmă - diagramă a temperaturii obținută pe termograf.) 2. MĂSURAREA TEMPERATURII SOLULUI Temperatura solului se măsoară cu termometrul de sol. Solul neafânat se secționează în cruce cu o cazma; termometrul se introduce în punctul de întretăiere a secțiunilor; se acoperă cu pământ pentru a fi izolat de influențele externe și se lasă 10 minute. Temperatura înregistrată se notează imediat după ce termometrul este scos din sol. 5
PARCELA CU TERMOMETRELE DE SOL ȘI PODEȚUL DE ACCES VEDERE GENERALĂ A INSTALAȚIEI TERMOMETRELOR DE SOL CU TRAGERE VERTICALĂ DETERMINAREA TEMPERATURII SUPRAFEȚEI SOLULUI SAU ZĂPEZII PE PARCELA LIPSITĂ DE VEGETAȚIE sunt folosite aceleași termometre ca și la determinarea temperaturii aerului, numai că limitele scărilor lor sunt mai largi (-35 0 C și +70 0 C). ele se instalează în centrul parcelei dezgolite, cu rezervoarele și tuburile pe jumătate îngropate în sol. citirile se efectuează la cele patru ore de observații climatologice cu precizia de 0,1 0 C. DETERMINAREA TEMPERATURII SOLULUI LA ADÂNCIMI MICI PE PARCELA LIPSITĂ DE VEGETAȚIE se realizează cu ajutorul unor termometre cu mercur de construcție specială numite termometre de sol sau geotermometre (=termometre pentru măsurarea temperaturii solului). TERMOMETRE DE SOL DE TIP SAVINOV TERMOMETRE DE SOL TIP R.D.G. DETERMINAREA TEMPERATURII SOLULUI LA DIFERITE ADÂNCIMI PE PARCELA INIERBATĂ această determinare se realizează cu ajutorul termometrelor de sol extractive DETERMINAREA EXPEDITIVĂ A TEMPERATURII SOLULUI ARABIL pentru determinarea temperaturii se folosesc termometrele sondă, cel mai indicat fiind termometrul sondă tip Sohin. Acesta folosește ca lichid termometric toluenul. 6
DETERMINAREA ADÂNCIMII DE ÎNGHEȚ A SOLULUI adâncimea până la care îngheață solul, se determină cu ajutorul glaciometrului; cel mai adecvat fiind galciometrul Danilin. DETERMINAREA STĂRII SUPRAFEȚEI SOLULUI Observațiile asupra stării suprafeței solului sunt vizuale și se efectuează în timpul rondului preliminar de la orele 07 și 10. Aprecierile făcute se notează prin cifre și text, în conformitate cu Codul sinoptic international: 0 uscat (fără o cantitate vizibilă de praf sau nisip); 1 umed (fără băltoace); 2 ud (apa stagnează, formând băltoace mici sau mari); 3 înghețat; 4 acoperit cu o crustă de gheață, dar fără zăpadă sau fără zăpadă în curs de topire; 5 gheață, zăpadă sau zăpadă în curs de topire, care acoperă mai puțin de jumătate din terenul vizibil; 6 gheață, zăpadă sau zăpadă în curs de topire care acoperă mai mult de jumătate din terenul vizibil, însă nu întreaga suprafață; 7 gheață, zăpadă sau zăpadă în curs de topire care acoperă în întregime terenul vizibil; 8 zăpadă uscată în pulbere, praf sau pulbere de nisip, care acoperă mai mult de jumătate din terenul vizibil, dar nu în întregime. Temperatura este indispensabilă creșterii și dezvoltării arborilor, arbuștilor, plantelor ierboase, dăunătorilor și patogenilor. Fiecare specie prezintă o temperatură optimă de dezvoltare, limitele de temperatură fiind cuprinse între -25 0 C și 30 0 C, în cazul steharului și fagului. Vara, în timpul zilei, acolo unde solul închis la culoare este expus direct acțiunii razelor soarelui, temperatura acestuia poate atinge 50 60 0 C și poate determina uscarea puieților aflați în primul an d evegetație. Temperaturile scăzute afectează în special puieții și arborii tineri, provocând degerarea vârfurilor crude și a mugurilor. REGIMUL TERMIC AL SOLULUI Energia calorică recepționată de sol de la Soare, este separată în două componente distincte: o componentă se propagă în profunzime și contribuie la modificarea temperaturii unui strat relativ subțire de sol de la suprafață (maxim 8 10 m); a doua componentă contribuie la modificarea temperaturii aerului cu care vine în contact (aerul atmosferic și cel din zona de aerare a acviferelor). Data Luna 01 Luna 07 Temp.aer ( 0 C) la H=2m 1.1 Adâncimi de măsurare a temperaturii solului (cm) 0-5 -10-15 -20-30 -40-60 -80-100 Temperaturi ale solului ( 0 C) -0.3 0 0 0.2 0.5 1.6 1.6 3 4.5 5.4 20.5 29.1 26 25.3 25 24.8 23.9 23.6 22.4 19.8 19.8 regimul termic al solului, determinat de propagarea căldurii de la suprafață spr adâncime, se obține de regulă prin măsurători directe executate cu termometre plasate la diferite adâncimi; variabilitatea temperaturii se reduce proporțional cu 7
creșterea adâncimii; variația temperaturii în subsol este influențată de variația temperaturii de la suprafața terenului până la adâncime de maxim 8-10 m; la adâncimi mai mari de 10 m se resimte influența gradientului geotermic care determină în medie o creștere cu un grad Celsius a temperaturii rocii pentru fiecare 33 m. 3. MĂSURAREA TEMPERATURII APEI Apa oceanului mondial care acoperă planeta în proporție de 70,8%, constituie suprafața acvatică cea mai extinsă și joacă un rol covârșitor în geneza și evoluția principalelor procese atmosferice. Temperatura apei se măsoară cu termometre speciale, însă la nevoie se pot înlocui cu termometre de aer. Măsurătorile se fac la orele 07, 13, 17 la suprafața apei, ținând termometrul vertical în apă timp de 5 minute. Pentru măsurarea apei la adâncime se folosește sticla batimetrică. Aceasta se poate confecționa dintr-o sticlă de un litru, care se îngreuiază cu o rondea de plumb sau zinc și se astupă cu un dop de plută în care se fac trei orificii: într-unul se introduce termometrul, iar în celelalte două se fixează tuburi scurte de sticlă sau metal (prin unul dintre acestea pătrunde apa în sticlă, iar prin celălalt iese aerul). Sticla batimetrică se introduce într-o armătură de sârmă prevăzută cu un mâner de care se leagă o sfoară gradată metric. Temperatura se poate nota după ce sticla batimetrică se ține în apă timp de 10-15 minute la adâncimea dorită. Măsurarea temperaturii trebuie făcuta la umbra bărcii sau a cercetătorului, pentru a nu fi influențată de razele soarelui. Pentru apele curgătoare se fac măsurători la mal în mai multe puncte și în centrul cursului de apă. Se măsoară temperatura în diferite zone ale cursului de apă: zone însorite, zone umbrite, la suprafață și la adâncime etc. Pe timp de iarnă se taie o copcă în podul de gheață. Pentru înregistrarea cu precizie maximă a temperaturii apei se folosește termometrul reversibil, de construcție specială, care înregistrează temperatura în mod automat la adâncimea stabilită de cercetător. DETERMINAREA TEMPERATURII APEI MARINE LA SUPRAFAȚĂ sunt utilizate termometre hidrologice cu mercur de construcție specială. DETERMINAREA TEMPERATURII APEI MARINE ÎN ADÂNCIME aceasta este determinată cu ajutorul termometrelor speciale de adâncime, numite și termometre reversibile. 8
REGIMUL TERMIC AL APEI Variabilitatea intensității radiației solare, modalitatea de transfer a energiei calorice și dinamica maselor de apă, determină diferențierea regimului termic al apelor de suprafață în raport cu cel al apelor subterane. REGIMUL TERMIC AL APELOR DE SUPRAFAȚĂ regimul termic al apelor de suprafață curgătoare și stagnante -, se diferențiază net datorită distribuției energiei calorice în masa de apă; curgerea în regim turbulent a apelor curgătoare determină un amestec continuu al maselor de apă și o uniformizare a temperaturii pe întreaga secțiune de cugere; temperatura acestor ape urmărește cu un anumit decalaj temperatura aerului; dacă temperatura aerului scade sub zero grade Celsius, temperatura apei în stare lichidă se stabilizează în jurul acestei temperaturi și se suprarăcește, cu fracțiuni de grad Celsius, numai dacă perioada de timp cu temperaturi negative este suficient de mare; dacă apa curgătoare primește un aport de apă subterană diferită, efectul regimului termic este proporțional cu diferența de temperatură dintre apa de suprafață și cea subterană și debitul aportului subteran; regimul stagnant al apei din lacuri configurează cu totul diferit distribuția temperaturii în timp și spațiu; distribuția temperaturii apei în lacurile naturale adânci sau în lacurile de acumulare se stabilește în funcție de sursele de căldură și de curenții verticali din masa de apă; sursele de încălzire ale apei din lacuri sunt: radiația solară, aerul și încărcarea termică a cursurilor de apă care alimentează lacurile; răcirea apei lacurilor se produce noaptea, în absența radiației solare și prin fenomenul de evaporare sau prin aportul de apă rece provenit din precipitații sub formă de zăpadă sau din cursuri de apă confluente; în aceste condiții, distribuția temperaturii apei din lac este într-o permanentă modificare cu o stratificare caracteristică; până la o adâncime cuprinsă între 8 și 10 m, variațiile temperaturii apei sunt foarte pronunțate, în legătură directă cu temperatura aerului și a diverselor surse de încălzire sau răcire; la adâncimi cuprinse între 10 și 50 m variațiile temperaturii sunt atenuate datorită inerției termice a apei; la adâncimi mai mari de 50 60 m, temperatura apei lacurilor rămâne constantă și egală cu 4 0 C, temperatura corespunzătoare densității maxime a apei; pentru evaluarea distribuției temperaturii apei se fac măsurători într-o rețea de puncte cu distribuție uniformă atât în plan orizontal cât și pe adâncime; reprezentarea distribuției temperaturii se face cu ajutorul izopletelor: REGIMUL TERMIC AL APELOR SUBTERANE Apele subterane, plasate pe o gamă largă de adâncimi și cu o dinamică mult mai lentă decât a apelor curgătoare, au o stratificare caracteristică a regimului termic: până la adâncimi de 15 m temperatura apelor subterane este dependentă de temperatura aerului; la adncimi cuprinse între 15 și 25 m, temperatura apelor subterane este constantă și egală cu temperatura medie multianuală a aerului de la suprafață; la adâncimi mai mari de 25 m, temperatura apelor subterane se află sub acțiunea 9
gradientului geotermic. Un factor important în modificarea regimului termic al apelor subterane este legătura hidrodinamică cu apele de suprafață care pot perturba semnificativ distribuția temperaturilor în hidrostructuri. Regimul termic al apleor subterane afectează în mod semnificativ capacitatea lor de dizolvare, fiind determinant pentru compoziția lor chimică. UMIDITATEA Umiditatea reprezintă masa vaporilor de apă din atmosferă. Apa se găsește în natură în trei stări fizice: gazoasă, lichidă și solidă. Posibilitățile de trecere de la o stare de agregare la alta sut prin evaporare, condensare, sublimare, înghețare, topire. Vaporii rezultă din evapotranspirație și se răspândesc în troposferă prin turbulență și convecție. Parametrii umezelii sunt: tensiunea vaporilor forța de apăsare pe o suprafață a vaporilor de apă dintr-un volum de aer; tensiunea reală presiunea vaporilor de apă aflați la un moment dat într-un volum de aer; tensiunea de saturație presiunea exercitată de vaporii de apă care saturează același volum de aer (aer nesaturat tensiunea reală e mai mică decât tensiunea de saturație; aer uscat tensiunea reală este egală cu tensiunea de saturație; aer suprasaturat tensiunea reală e mai mare decât tensiunea de saturație). Tensiunea vaporilor de apă se măsoară în mm col.hg sau milibari; umiditatea absolută (a) mărimea care indică cantitatea efectivă de vapori de apă existenți la un moment dat într-un m 3 de aer și se măsoară în g/m 3 ; umiditatea maximă reprezintă cantitatea maximă de vapori de apă necesară saturării unui volum de aer la o anumită temperatură; umiditatea specifică (q) raportul dintre masa (cantitatea) vaporilor de apă și masa aerului: g/kg; umiditatea relativă (R) redă gradul de saturare a aerului cu vapori, fiind raportul procentual dintre cantitatea de vapori de apă pe care o conține un volum de aer și cantitatea care ar satura acel volum de aer; deficitul de saturație (D) diferența dintre umiditatea maximă și umiditatea reală; temperatura punctului de rouă exprimă valoarea în grade a temperaturii la care un volum de aer oarecare ajunge să fie saturat în vapori de apă în condițiile în care presiunea este constantă. Cantitatea de vapori de apă din aerul atmosferic este rezultatul fenomenului de evaporare a apei prin procese fizice și biologice. Umiditatea aerului atmosferic este varibilă în timp și spațiu și contribuie semnificativ la alimentarea apelor subterane prin infiltrare. Umiditatea aerului se exprimă în diferite forme: umiditatea absolută (U a ), care reprezintă cantitatea de vapori de apă existentă la un moment dat în atmosferă și se măsoară cu ajutorul psihrometrelor, aparate care au două termometre cu mercur identice, unul umed (învelit cu un tifon saturat cu apă) și celălalt uscat: U a = U s - c (t 1 t 2 ) p a în care: U s umiditatea sa saturație; c coeficient; t 1 temperatura în grade Celsius a termometrului uscat; t 2 - temperatura în grade Celsius a termometrului umed; p a presiunea atmosferică. Psihometrul este instrumentul cu ajutorul căruia se determină atât tensiunea vaporilor de apă din aer, cât și umezeala relativă a acestuia. 10
Determinarea se face pe baza indicațiilor de temperatură citite la două termometre identice, care asamblate într-un anumit fel, cu sau fără morișca aspiratoare, alcătuiesc însușui psihrometrul. Fig. Psihrometru de stație cu doză dublă umiditatea de saturație (U s ), care reprezintă cantitatea maximă de vapori de apă ce poate fi reținută de atmosferă la o temperatură dată; această noțiune este legată de punctul de rouă (de condensare), care desemnează temperatura la care aerul este complet saturat și sub care se produce în mod normal condensarea; în tabel sunt prezentate valorile umidității de saturație și tempertaura punctului de rouă: Temperatura de rouă ( 0 C) 0 5 10 15 20 25 30 U s (g/cm 3 ) 4.80 5.36 9.40 12.70 17.50 22.80 30.80 U s (mmcolh 2O) 4.56 6.60 9.52 13.20 16.90 22.30 31.40 U s (mb) 6.17 8.96 12.60 20.60 22.80 30.20 42.50 umiditatea relativă (U r ), este exprimată prin raportul: U r = U a U s 100 (%) și se măsoară cu ajutorul higrometrelor sau higrografelor, prevăzute cu fire de păr a căror lungime variază cu umiditatea; Higrometrele sunt instrumente cu citire directă utilizate la stațiile meteorologice în scopul determinării umidității aerului, fie își bazează funcționarea pe proprietatea firului de păr omenesc, degresat de a se alungi când umezeala crește și de a se scurta când umezeala scade: Fig. Higrometru cu citire directă Koppe (se instalează în primul adăpost meteorologic, în spatele psihrometrului de stație, în poziție verticală) Măsurătorile higrometrice se efectuează zilnic la orele climatologice 01,07,13,19. 11
Fig. Higrografe (aparate pentru înregistrarea continuă a variațiilor umezelii relative a aerului) Higrograful se instalează împreună cu termograful pe podeaua celui de-al doilea adăpost meteorologic la înălțimea de 2 m față de suprafața activă. În timpul funcționării, el trebuie să aibă poziția perfect orizontală și carcasa de protecție a pieselor exterioare montată. Observațiile psihrometrice (efectuate la orele 01,07,13,19) trebuie să respecte o anumită ordine în cadrul determinărilor termometrice: se umezește tifonul termometrului umed cu apă distilată; se întoarce cu cheia arcul morițtii aspiratoare; se urmărește coborârea temperaturii la termometrul umed; când coloana de mercur a acestuia devine staționară se efectuează citirea ambelor termometre, începând cu cel umed, apoi la cel uscat; în momentul în care coloana termometrică s-a stabilizat se citesc în primul rând zecimile de grad și după aceea gradele întregi; dacă temperatura aerului scade la valori mai mici de -10 0 C, determinările se fac numai la termometrul uscat și la higrometru. umiditatea absolută a aerului are o mare variabilitate pe verticală, reducându-se la jumătate la o înălțime de 1,5-2 km și la un sfert la o înălțime de 3-4 km, iar în timpul verii, umiditatea relativă are valori mici în vecinătatea solului și crește proporțional cu înălțimea până la 2-3 km. PRESIUNEA ATMOSFERICĂ Presiunea atmosferică este caracterizată prin următoarele aspecte: reprezintă o mărime fizică care relevă apăsarea exercitată uniform de masa de aer pe toată grosimea și pe o unitate de suprafață orizontală a scoarței terestre; reprezintă o mărime fizică variabilă în funcție de grosimea diferită a maselor de aer, temperatura, altitudinea și densitatea aerului. În funcție de aceste elemente variabile există doi parametri care se calculează pentru aprecierea presiunii atmosferice: GRADIENTUL BARIC TREAPTA BARICĂ redă micșorarea presiunii la fiecare 100 m și se calculează ca raport între diferența de presiune existentă între două puncte și diferența de nivel existentă între aceleași două puncte; reprezintă distanța pe verticală dintre două puncte pentru ca diferența de presiune dintre ele să fie de 1 mb (pentru secțiunea inferioară a troposferei cest lucru se realizează la aproximativ 7,8 m, de regulă în masele de aer cald cu densitate mică treapta barică e mai ridicată, invers pentru masele de aer rece). HARTA BARICĂ este reprezentarea cartografică care redă presiunea atmosferică la nivelul suprafeței terestre prin intermediul izobarelor (linii de egală presiune atmosferică calculată la același nivel de referință, de obicei nivelul mării). Pe harta barică se fac următoarele notații ale izobarelor: 12
relieful baric desfășurarea izobarelor, care pune în evidență arealele cu presiune diferită și relevă diferite sisteme barice două fiind principale pentru că de activitatea lor depinde starea și evoluția vremii; anticiclonul/maximul barometric corespunde unui areal extins de presiune mare, valorile presiunii crescând de la exterior spre interior, iar izobarele descriu o fprmă de cupolă. Notarea pe hartă se face cu litera M plasată în centru. Timpul senin este specific în centru și parțial înnorat la periferie. Sensul de rotație în emisfera nordică este în sensul acelor de ceasornic. ciclonul/minimul baric - cor spunde unui areal în care izobarele indică scăderea presiunii de la exterior spre interior. Notarea pe harta barică se face cu litera D plasată în centru unde nebulozitatea este mare. Sensul de rotație al aerului în emisfera nordică este în sens invers acelor de ceasornic. dorsala anticiclonică axa longitudinală a anticiclonului; talveg depresionar axa longitudinală în ciclon; axa barometrică zona întinsă cu variații mici de presiune. În funcție de poziționarea pe glob a cicloanelor și anticicloanelor, zona favorabilă formării curenților ascendenți este între ciclon și anticiclon. VÂNTUL Circulația atmosferei implică deplasări ale maselor de aer pe distanțe mari, sub directa influență a nucleelor barice permanente. Ea suferă și modificări determinate de neomogenitatea reliefului, de repartiția diferită a suprafețelor de uscat și apă, de mișcarea de rotație. Vântul reprezintă cea mai frecventă formă de mișcare a aerului în plan orizontal (în condițiile în care atmosfera e alcătuită din volume de aer cu caracteristici diferite din punct de vedere termic și de presiune, existând permanent tendința spre echilibrare prin deplasări ale aerului pe verticală sau pe orizontală). Intensitatea și durata vântului depind de diferența de presiune exercitată între două puncte extreme. Deplasarea aerului ca vânt se face de la presiune atmosferică mare spre cea mică. Mișcarea se face pe direcția descreșterii presiunii, dar suferă modificări din cauza mișcării de rotație (forța Coriolis), care impune abateri spre dreapta în emisfera nordică și spre stânga în emisfera sudică. Forța de frecare a maselor de aer cu suprafață terestră determină micțorarea vitezei și modificarea direcției de propagare. Caracteristicile vântului sunt: DIRECȚIA VITEZA INTENSITATEA /TĂRIA se stabilește prin raportarea sensului mișcării punctelor cardinale și intercardinale. Aceasta se determină cu ajutorul giuretei, în stratul inferior al troposferei și depinde de condițiile locale ale reliefului. se măsoară instrumental cu ajutorul giuretelor, anemometrelor, anemografelor și se exprimă în m/s sau km/h (raportul este de 1 m/s = 3,6 km/h sau 1 km/h = 0,28 m/s). Viteza este mică la contactul cu solul (datorită frecării) și crește cu altitudinea (la 25 30 m fiinf dublă față de valoarea la sol). Viteza suferă o variație diurnă (ex. în regiunile temperate: maxim la amiază, minim în a doua parte a nopții) și o variație anuală (în funcție de zona de climă și caracteristicile regionale). se apreciază prin valorile de pe scara Beaufort (13 nivele valorice) în care valoarea cea mai mică (0) corespunde stării de calm atmosferic, iar valoarea cea mai mare (13) corespunde furtunilor, în care viteza depășește 30 m/s. 13
NR.CRT. GRADUL INTENSITĂȚII VÂNTULUI Tabelul. Tăria vântului după scara lui Beaufort GAMA VITEZEI VÂNTULUI M/S 1 0 0 0,5 2 1 0,6 1,7 3 2 1,8 3,3 4 3 3,4 5,2 5 4 5,3 7,4 6 5 7,5 9,8 7 6 9,9 12,4 8 7 12,5 15,2 9 8 15,3 18,2 EFECTE Aer liniștit, fumul se ridică vertical Aer puțin tulburat, fumul ușor abătut Vânt slab, se simte o adiere, frunzele foșnesc Vânt slab, se mișcă frunzele și crengile Vânt potrivit, ridică praful și bucățile de hârtie Vânt relativ puternic care balansează copacii mai mici și formează unde pe apă Vânt puternic, agită crengile mari, mișcă liniile de transmisie Vânt destul de puternic, care împiedică mersul împotriva curentului de aer Vânt foarte puternic, care nu permite mersul împotriva curentului de aer 10 9 18,3 21,5 Vijelie care provoacă avarii 11 10 21,6 25,1 Vijelie foarte puternică, cu pagube importante 12 11 25,2-29 Distrugeri pe cară mare 13 12 >29 m/s Uragan, cu efect distrugător total Vântul în rafale rezultă în condițiile în care turbulența dinamică este accentuată de cea termică. Este un vânt care prezintă secvențe bruște cu viteză mare, care au caracter pulsatoriu. Durata vântului este raportată la direcție și la viteză. Situațiile de calm sunt puține, întrucât diferențele de presiune impun deplasări ale aerului cu viteze diferite. Efectele negative ale acțiunii vântului sunt ruperea frunzelor, a ramurilor, lujerilor, iar atunci când viteza vântului este foarte mare există riscul de doborâre a copacilor. PRECIPITAȚIILE, ZĂPADA, SECETA Datorită circulației maselor de aer de la temperaturi mai ridicate la temperaturi mai reduse, aerul devine suprasaturat și vaporii de apă în exces se transformă în precipitații. Factorii principali care determină repartiția precipitațiilor sunt: poziția față de oceane și mări; direcția vânturilor dominante; relieful, gradul de împădurire. Precipitațiile se produc direct la suprafața terenului și a corpurilor solide (roua, chiciura, poleiul) sau direct în atmosferă (ploaia, zăpada, măzărichea, grindina). În funcție de condițiile de temepratură în care apar, precipitațiile sunt lichide (ploaie, ceață, rouă - formate prin condensare) sau solide (zăpadă, grindină, chiciură formate prin sublimare). 14
La temperaturi mai mici decât temperatura punctului de rouă a umidității inițiale a aerului, pe corpurile microscopice solide din atmosferă condesează surplusul de umiditate. La temperaturi negative are loc și procesul de sublimare prin care se formează mase de cristale fine de gheață. Condensarea și sublimarea conduc la formarea norilor. DETERMINAREA CANTITĂȚII DE PRECIPITAȚII determinările cantităților de precipitații se fac zilnic la ora 8, sau se face media determinărilor pentru 24 h la ploi scurte dar intense. măsurarea precipitațiilor se realizează în rețeaua de stații meteorologice și posturi pluviometrice. măsurarea se face cu pulviometrul și se exprimă în mm/zi. Pluviometrul utilizat curent în țara noastră, este format dintr-un corp cilindric de metal având la partea superioară o pâlnie cu suprafața de 200 cm 2, prin care s ecaptează apa. Volumul de apă acumulat în decursul unui interval de timp se măsoară cu o eprubetă gradată în unitățile în care se exprimă precipitațiile (litri/m 2 sau mm coloană de apă/m 2 ). Dacă aparatul este prevăzut cu un dispozitiv de înregistrare automată a cantității de apă acumulată în timp, poartă denumirea de pluviograf. Fig. Pluviometru (a eprubeta pluviometrică; b corpul (c), vasul (v); c instalarea pluviometrului) recepționarea precipitațiilor prin pluviometre este în general afectată de acțiunea vântului; fără măsuri speciale, un pluviometru are următoarele pierderi cauzate de vânt: Viteza vântului (m/s) 0 2 6 10 Pierderi pluviometru 0 4 19 40 (%) pentru a reduce pierderile cauzate de vânt se monteazp ecrane în jurul pluviometrului. DETERMINAREA CANTITĂȚII DE APĂ DIN ZĂPADĂ Măsurarea cantității de apă provenită din zăpadă necesită măsurarea următoarelor elemente; grosimea stratului de zăpadă inițial și cumulat, greutatea volumică a zăpezii, cantitatea de apă acumulată în timpul căderii de zăpadă, răspândirea suprafețelor acoperite cu zăpadă până în momentul dispariției acesteia; Grosimea stratului de zăpadă se măsoară cu ajutorul unei rigle gradate prin 3 5 măsurători dispuse una față de alta la distanțe de minim 10 m. Stratul de zăpadă se determină ca media măsurătorilor făcute la terenuri adăpostite de vânt, cât și la terenuri supuse acțiunii vântului;grosimea stratului de zăpadă mai poate fi măsurată și cu ajutorul instalațiilor cu emisii de radiații; Cantitatea de apă cumulată în timpul căderii de zăpadă se măsoară prin nivometre. Nivometrele sunt aparate similare pluviometrelor, uneori cu secțiunea pâlniei mai mare, prevăzute cu ecrane de protecție la vânt. Zăpada captată de pâlnie se transformă în apă cu ajutorul unei instalații de încălzire sau prin adăugarea unui vlum cunoscut de clorură de calciu; Suprafața acoperită cu zăpadă se determină cu ajutorul fotografiilor aeriene. Cantitatea de apă provenită din precipitații (ploi sau zăpezi) se exprimă prin grosimea stratului de apă acumulat pe unitatea de suprafață în unitatea de timp sau prin volumul de apă acumulat pe unitatea de suprafață în unitatea de timp. Acetse valori se obșin prin raportarea volumui de apă acumulat la suprafața pe care a fost interceptat și la intervalul de timp corespunzător. 15
Datele pluviometrice înregistrate pe lungi perioade de timp în sistemul meteorologic național se găsesc în publicațiile periodice ale Administrației Naționale de Meteorologie. Prelucrarea datelor pluviometrice se face cu scopul de a condensa un ansamblu de măsurători în: grafice pentru reprezentarea regimului pluviometric; parametrii statistici descriptivi necesari alimentării apelor subterane (ex: precipitația medie anuală, precipitația medie lunară) REGIMUL PLUVIOMETRIC regimul pluviometric reprezintă variația precipitațiilor anuale, sezoniere, lunare, maxime, minime, etc. dintr-o anumită perioadă de studiu, în raport cu precipitațiile medii multianuale sau cu precipitațiile medii dintr-o perioadă reper; cunoașterea regimului pluviometric este necesară, în special în cazul acviferelor freatice al căror nivel piezomteric poate fi puternic afectat în perioadele de exces sau deficit de umiditate. PRECIPITAȚIA MEDIE calculul precipitației medii pe ansamblul unui bazin hidrografic se bazează pe valorile înregistrate la stațiile meteorologice; pentru calculul mediilor multianuale sunt necesare măsurători realizate pe o perioadă de minimum 20 30 ani; metoda mediei aritmetice simple este cea mai simplă estimare a precipitației medii, luându-se în considerare, cu aceeași pondere, toate pluviometrele din bazinul respectiv; metoda poate da rezultate bune când rețeaua pluviometrică are o răspândire uniformă, iar valorile precipitațiilor au dispersie redusă nu diferă mai mult de 10 % față de medie. Seceta reprezintă un fenomen rar sau cu o anumită frecvență de abatere negativă a cantității de apă din precipitații față de o valoare medie multianuală considerată normală. Intensitatea secetei se determină în funcție de lungimea perioadelor de secetă și frecvența perioadelor fără precipitații (14 zile consecutive în perioada rece a anului și 10 zile consecutive în sezonul de vegetație). Teoretic, seceta poate apărea în toate regiunile climatice, dar caracteristicile de cuantificare diferă de la o regiune la alta. Seceta face parte din hazardele naturale, iar definițiile care o pot evidenția variază în funcție de domeniul afectat sau de grupul de populație care suportă consecințele. Seceta se poate defini în raport cu deficitul precipitațiilor P față de evapotranspirația potențială ETP, S=P ETP, într-un an, un anumit sezon, sau în raport cu exigențele unei anumite culturi la un moment dat. De asemenea seceta poate apare și în zone în care precipitațiile anuale sau periodice sunt normale sau apropiate de media multianuală, dar apa căzută provine din precipitații rare cu intensități mar (mm/min) care nu au permis acumularea apei în sol. Acest tip de secetă este tot mai frecvent în sudul și estul României cu tendință de extindere în centrul și vestul țării. Seceta se asociază de asemenea cu alți factori cu efect de potențare: temperatura, viteza vântului, umiditatea aerului etc., iar în zone cu relief accidentat expunerea, panta, profunzimea și textura solurilor determină o distribuție mozaicată a terenurilor afectate. Seceta existentă în păduri trebuie privită din perspectiva celor care gestionează ecosisteme perene cu cicluri lungi de producție, în care deciziile trebuie luate pe termen lung având la bază cunoașterea frecvenței și riscului apariției lor. Începutul secetei reprezintă, spre exemplu pentru specialiștii din S.U.A., momentul în care precipitațiile periodice (sau anuale) reprezintă mai puțin de 75 % din precipitațiile medii multianuale (cel puțin 30 de ani) pentru punctul sau zona luată în studiu. Pentru agricultură, începutul secetei se consideră a fi atunci când diferența valorilor lunare P-ETP devine negativă, ceea ce determină reducerea rezervei de apă din sol și poate afecta cantitativ și calitativ recolta. 16
Este absolut necesară existența unui set de informații meteo climatice și înregistrări ale impactului asupra recoltelor sau a altor componente ale mediului care să permită o evaluare unitară și concretă. Realizarea, pe baza datelor existente la stațiile meteorologice, în cronicile ocoalelor, a unor studii referitoare la secetele din raza unui ocol silvic și a efectelor înregistrate în fondul forestier, ar fi benefice pentru fundamentarea bazelor de amenajare a pădurilor și pentru identificarea zonelor și structurilor cu maximum de risc și pentru formularea unor programe antisecetă viabile și operaționale în silvicultura din România. Din punct de vedere meteorologic, seceta se definește ca fiind o perioadă cu deficit important (sau chiar absența) precipitațiilor. Seceta meteorologică se instalează după 10 zile consecutive fără precipitații. Intensitatea secetei meteorologice se apreciază în funcție de numărul de zile fără precipitații și de numărul de zile cu precipitații sub normal sau sub media multianuală a perioadei pentru care se face analiza. Din punct de vedere agricol și silvic, seceta este definită prin parametrii hidrometeorologici care determină un impact asupra producției și stabilității culturilor. Acești parametri sunt: rezerva de apă din sol, evapotranspirația potențială ETP, evapotranspirația reală ETR, deficitul de apă din sol, scăderea nivelului apei freatice NAF. Cerințele plantelor pentru apă depind de condițiile de mediu și înprincipal de parametrii meteorologici temperatura (T min, T max ), umiditatea. BIBLIOGRAFIE [1] Drăghici, C., Perniu, D. Poluarea si monitorizarea mediului, Editura Univ. Transilvania, Brasov, 2002 [2] Godeanu, S. Elemente de monitoring ecologic integrat, Editura Bucura Mond., Bucuresti, 1997 [3] Gabriela-Cristina Simion Monitorizarea și controlul factorilor de mediu, Editura Matrix Rom, București, 2012 [4] Rojanschi, V., Bran F. Politici si strategii de mediu, Editura Economica, Bucuresti, 2002 [5] Environmental Monitoring and Assessement Program (EMAP). Research Strategy (1997) US Environmental Protection Agency. [6] Ambient air quality monitoring and assessement Guidelines for Air Quality, (2000) WHO, Geneva. [7] Acte normative legi, hotărâri de guvern, ordonanțe de urgență, ordine ale ministrului publicate în Monitorul Oficial al României. [8] Publicatii ale Oficiului de Informare si Documentare pentru mediu (Infoterra http://www.romnet.ro/infoterra). [9] Publicatii și materiale de pe site-ul Ministerului Mediului (www.mappm.ro). [10] Materiale de pe site-ul Agentiei Europene de Mediu (www.eionet.ue) 17