|
|
ВЛИЯНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЛОС НА
МИКРОКЛИМАТ. Скорость ветра. Непосредственное влияние полезащитные лесные
полосы оказывают на скорость и структуру ветрового потока. Наиболее полно этот
вопрос разработан Я.А. Смалько на натурных объектах, а также М.И.
Долгилевичем и Ч).И. Васильевым на моделях в аэродинамической трубе ВНИАЛМИ
Лесная полоса является препятствием на пути набегающих
потоков воздуха, которое тормозит их движение и вызывает их деформацию.
Скорость воздушного потока при подходе к лесной полосе с наветренной стороны
снижается вследствие подпора его насаждением. Непосредственно за лесной
полосой или на расстоянии 3_5 // от нее (в зависимости от ветропро-
ницаемости) происходит наибольшее сокращение скорости ветра в результате
расхода кинетической энергии на аэродинамическое торможение, трение о деревья
и их механическое раскачивание. С удалением от опушки скорость ветра
возрастает и достигает снова исходной величины на определенном расстоянии,
где заканчивается ветроослабляющее действие лесной полосы. Основными
показателями, характеризующими эффективность действия лесных полос, являются:
протяженность зоны снижения скорости ветра, т.е. дальность влияния; степень
наибольшего снижения скорости ветра и суммарная защита от него.
Различают предельную дальность влияния по расстоянию, на
котором приборы перестают улавливать изменение скорости ветра, и эффективную
— расстояние, где скорость ветра снижается не менее чем на 10% от исходной.
Принято считать, что 10%-ное снижение скорости уже обеспечивает заметное
повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Некоторые зарубежные
исследователи для повышения урожая зерновых культур считают необходимым
уменьшение скорости ветра на 20%, а для влаголюбивых культур еще больше.
Изменение скорости и структуры ветрового потока лесной полосой в летний
период определяет стенснь ее влияния на температуру, влажность воздуха,
испаряемость и транспирацию, а в зимний период главным образом на снегоотложение.
Данные ряда авторов, проводивших исследования в Поволжье и на Украине,
показывают, что в среднем дальность эффективного действия лесной полосы при
расчете на 10%-ное снижение скорости ветра составляет 27— 31 Я, а при расчете
на 20%-ное снижение —
19—
20 //. Максимальное снижение
скорости ветра лесными полосами разной конструкции не одинаково. За
непродуваемыми полосами, непосредственно на заветренной опушке, часто
наблюдается полный штиль. Ажурные полосы уменьшают скорость до
20—
40% от исходной, а продуваемые — до 40-60%.
Чем больше снижается скорость ветра, тем значительней
происходит изменение и остальных элементов микроклимата, что не всегда
желательно. Например, в жаркую погоду чем больше будет повышаться температура
в зоне затишья, тем опаснее для сельскохозяйственных растений.
Продолжительное полное затишье ухудшает условия транспирации и воздушного
питания. В этом отношении непродуваемые лесные полосы следует признать менее
эффективными, чем ажурные и продуваемые, за которыми полное затухание ветра
может быть лишь при очень небольших скоростях. За непродуваемыми лесными
полосами возрастание скорости ветра происходит более .резко, чем за ажурными
и продуваемыми, и более резко в пределах защитной зоны изменяются и другие элементы
микроклимата.
Количественным показателем защитного действия лесных полос
является средний процент снижения скорости ветра на расстоянии до 30 Н,
который часто называют суммарной защитой от ветра, хотя под этим понимается
не сумма, а именно средняя величина. Суммарная зашита от ветра в облиственном
состоянии лесных полос продуваемой конструкции составлю ет 45%, ажурной — 42%
и непродуваемой — 36%. Таким образом, по дальности распространения влияния на
скорость ветра, по степени максимального снижения скорости и величине
суммарной защиты от ветра преимущество на стороне лесных полос продуваемой и
ажурной конструкций. Кроме высоты и конструкции, дальность и степень влияния
лесной полосы зависят от ее ажурности, формы поперечного сечения исходной
скорости и угла подхода ветра, температурной стратификации приземного слоя
атмосферы.
Исследованиями в натуре и путем моделирования установлено,
что для лесных полос ажурной конструкции оптимальное количество просветов в
вертикальном профиле должно быть 35—40%. Для лесных полос продуваемой
конструкции определяющее значение имеет высота просвета между кронами и
подстилающей поверхностью. Лучшими ветроослабляющими свойствами обладают
лесные полосы, в которых (при высоте 12—15 м) просветы занимают 1U -1 U часть
общей высоты насаждения. При зтом ажурность в кронах должна быть около 30%, а
в нижней части, между стволами, 60%.
При расположении лесных полос перпендикулярно направлению
ветра обеспечивается наибольшая дальность их защитного действия. Уменьшение
угла встречи на 30° и более приводит к резкому снижению эффективности лесных
полос. Изменение угла подхода с 90° до 60° уменьшает степень защиты на
25—30%, а с 90° до 35° — более чем в 2 раза. При косом ветре лесная полоса
становится как бы более широкой и плотной. Зависимость защитного влияния
лесных полос от исходной скорости ветра одними исследователями отрицается,
другими признается. Я.А. Смалько связывает различия в действии лесных полос
при разных скоростях с изменением их ажурности. При сильном ветре площадь просветов
в полосе увеличивается и она становится как бы более продуваемой, а при
слабом — наоборот. Поэтому действие лесных полос с менее оптимальной
ажурностью при усилении ветра возрастает, а при ослаблении уменьшается. Это
необходимо учитывать при создании лесных полос в районах с сильными ветрами.
В.А. Бодров, Г.И. Матя- кин отмечали изменение дальности влияния лесных полос
в разные часы дня и при разной погоде. Позже В.Я. Смалько установил, что
дальность влияния Лесных полос возрастает при инверсии и уменьшается при
сверхадиабатических градиентах температуры. В большей степени такая
зависимость относится к низким лесным полосам и в меньшей — к высоким.
После сбрасывания листвы площадь просветов в вертикальном
профиле лесных полос значительно увеличивается. В связи с этим уменьшается
дальность и степень их влияния на движение воздушного потока. В большей мере
защитное действие уменьшается у ажурных и продуваемых лесных полос, и в
меньшей — у непродуваемых. В зимний период для снегораспределитель- ных целей
продуваемая конструкция обес печивает более благоприятный ветровой режим на
межполосном поле по сравнению с другими. Для защиты почвы от ветровой эрозии
предпочтительнее ажурная конструкция.
В последнее время большое внимание уделяется изучению
влияния не только отдельно взятой лесной полосы, но и целого ряда
чередующихся друг за другом лесных полос, составляющих в совокупности их
систему. Наблюдения, проведенные на натуральных объектах и моделях,
показывают, что принципиальные стороны влияния отдельных лесных полос
сохраняются и в системе. Изменения в основном касаются общего уровня скорости
ветра, зависящего от расстояния, на котором располагаются лесные полосы друг
от друга.
|