Наблюдения за температурой поверхности почвы и температурой на различной глубине проводятся на некоторых метеорологических станциях уже более 70—80 лет. Обработка этих данных позволила установить закономерности изменения температуры почвы в течение суток и года. Изменение температуры почвы в течение суток называется суточным ходом. Суточный ход температуры имеет обычно один максимум и один минимум. Минимум температуры поверхности почвы при ясной погоде наблюдается перед восходом Солнца, когда радиационный баланс еще отрицателен, а обмен теплом между воздухом и почвой незначителен. С восходом Солнца, по мере изменения знака и величины радиационного баланса, температура поверхности почвы возрастает, особенно при ясной погоде. Максимум температуры наблюдается около 13 ч, затем температура начинает понижаться, что продолжается до утреннего минимума. В отдельные дни указанный суточный ход температуры почвы нарушается под влиянием облачности, осадков и других факторов. При этом максимум и минимум могут смещаться на другое время. Хорошо выраженный и правильный суточный ход наблюдается в теплый период при ясной погоде. Изменение температуры почвы в течение года называется годовым ходом. Обычно график годового хода строится по средним месячным температурам почвы. Годовой ход температуры поверхности почвы определяется в основном различным приходом солнечной радиации в течение года. Максимальные средние месячные температуры поверхности почвы в умервнных широтах северного полушарля наблюдаются обычно в июле, когда приток тепла к почве наибольший, а минимальные — в январе — феврале. Разность между максимумом и минимумом в суточном или годовом ходе называется амплитудой хода температуры. Факторы, влияющие на амплитуду суточного и годового хода температуры почвы. На амплитуду суточного хода температуры почвы влияют: 1) время года; летом амплитуда наибольшая, зимой — наименьшая; 2) географическая широта; амплитуда связана с полуденной высотой Солнца, которая в один и тот же день возрастает в направлении от полюса к экватору; поэтому в полярных районах амплитуда незначительна, а в тропических пустынях, где к тому же велико эффективное излучение, она достигает 50—60° С; 3) рельеф местности; по сравнению с равниной южные склоны нагреваются сильнее, северные слабее, а западные несколько сильнее восточных; соответственно изменяется и амплитуда; 4) растительный и снежный покровы; амплитуда суточного хода под этими покровами меньше, чем при их отсутствии; 5) теплоемкость и теплопроводность почвы; амплитуда находится в обратной зависимости от теплоемкости и теплопроводности; 6) цвет почвы; амплитуда суточного хода температуры поверхности темных почв больше, чем светлых, так как поглощение радиации и ее излучение у темных поверхностей больше, чем у светлых; поверхности сухих и рыхлых почв имеют большую амплитуду, чем поверхности влажных и плотных почв; 7) облачность: в пасмурную погоду амплитуда значительно меньше, чем в ясную. На амплитуду годового хода температуры поверхности почвы влияют те же факторы, что и на амплитуду суточного хода, за исключением времени года. Амплитуда годового хода, в отличие от суточного, возрастает с увеличением широты. В экваториальной зоне она в среднем составляет 2—3° С, а в полярных районах материков превышает 70° С (Якутия). Амплитуда годового хода температуры оголенной поверхности почвы значительно больше, чети поверхности, покрытой растительностью или снегом. Закономерности распространения тепла в почве Суточные и годовые колебания температуры поверхности почвы вследствие теплопроводности передаются в более глубокие ее слои. Слой почвы, в котором наблюдается суточный и годовой ход температуры, называют активным слоем. Распространение температурных колебаний в глубь почвы (при однородном составе почвы) происходит в соответствии со следующими законами Фурье. 1. Период колебаний с глубиной не изменяется, т. е. как на поверхности почвы, так и на всех глубинах интервал между двумя последовательными минимумами или максимумами температуры составляет в суточном ходе 24 ч, а в годовом 12 месяцев. 2. Если глубина растет в арифметической прогрессии, то амплитуда уменьшается в геометрической прогрессии, т. е. с уве- ' личением глубины амплитуда быстро уменьшается. Слой почвы, температура в котором в течение суток не изменяется, называют слоем постоянной суточной температуры. Температурный режим почвы __67 В средних широтах этот слой начинается с глубины 70—100 см. Слой постоянной годовой температуры в средних широтах залегает глубже 15—20 м. 3. Максимальные и минимальные температуры на глубинах наступают позднее, чем на поверхности почвы (табл. 15). Это запаздывание прямо пропорционально глубине. Суточные максимумы и минимумы запаздывают на каждые 10 см глубины в среднем на 2,5—3,5 ч, а годовые на каждый метр глубины запаздывают на 20—30 суток.
Термоизоплеты. Материалы многолетних наблюдений за температурой почвы на различных глубинах могут быть представлены графически (рис. 14). На таком графике связываются температура почвы, глубина и время. Для построения графика на вертикальной оси откладывают глубины, а на горизонтальной — время (обычно месяцы). На график наносят среднюю месячную температуру почвы на разных глубинах. Затем точки с одинаковой температурой соединяют плавными линиями, которые называют термоизоплеты. Термоизоплеты дают наглядное представление о температуре активного слоя почвы на любой глубине в каждый месяц. Такие графики используют, например, для определения глубины проникновения критических температур, повреждающих корневую систему плодовых деревьев.
Лекция №19