Metode i mijloace de cercetare utilizate n Topoclimatologie i

Microclimatologie

Specificul observaiilor topo- i microclimatice

Observaiile topoclimatice i microclimatice au de regul un caractertemporar, ele putnd dura o sptmn, o lun, un anotimp, un sezon i mai rar,unul sau civa ani.

Pentru excluderea elementului ntmpltor, se impune efectuarea determinrilortopoclimatice i mai ales microclimatice n situaii de timpcaracteristice: senin, acoperit, calm, cu vnt etc.

Datele nregistrate pentru fiecare dintre situaiile de timp caracteristice seprelucreaz separat. Ele se compar cu media condiiilor meteorologicedin aria i perioada din an pentru care efectum observaiile.

Din aceast cauz determinrile topoclimatice sau microclimatice trebuiefcute n acelai timp i n paralel cu cele de la staiameteorologic cea mai apropiat. Datele din observaii obinute la staiameteorologic sunt folosite ca date de referin.

Observaiile sincrone de la staiile meteorologice i din teren, permitcompararea acestora ntre ele pe urmtoarele paliere sau nivele spaio-temporale:

- 1) pe tipuri de timp caracteristice (senin-noros),- 2) pe anotimpuri sau sezoane (iarn-var; cald-rece),- 3) pe tipuri diferite de suprafee active (artur,

pdure, asfalt).

Avnd datele din observaii de la staiile meteorologice dintr-un areal,putem raporta la acestea datele topoclimatice i microclimatice pentru:

- diferite tipuri de timp,- de perioade din an,- de suprafee active, distingnd astfel mai uor mozaicarea

topoclimatic i microclimatic a arealului studiat.

Particularitile topoclimatice sau microclimatice semanifest mai pronunat sau mai slab n funcie de tipurile detimp caracteristice i pentru diferite tipuri de suprafee active.

Exemplu 1: particularitile distribuiei verticale atemperaturii i umiditii aerului din stratul inferior sunt clarexprimate pe un timp calm i senin i, aproape insesizabile petimp noros i cu vnt.

Exemplul 2: Caracteristicile repartiiei verticale a vitezeivntului se pun mai bine n eviden cnd acesta prezintintensiti mari.

Metode de cercetare folosite

n cercetrile topoclimatologice i microclimatologice se folosesc dou maricategorii de metode: staionare i expediionare.

Rezultatele cele mai sigure i exacte se obin prin metodelestaionare. Acestea constau n organizarea unor reele de puncte meteorologiceinstalate n locurile cele mai caracteristice ale arealului geografic studiat.

Punctele de observaii se mpart n trei tipuri de baz i anume:

- puncte sau staii reper,- puncte principale,- puncte ajuttoare sau auxiliare.

Numrul i amplasarea lor se afl n dependen de gradul de neomogenitate alteritoriului studiat i de natura proceselor analizate. Metodele staionare dau cele maicorecte rezultate !!! , dar necesit un numr mare de observatori i cheltuieliapreciabile.

Mai eficiente i rapide sunt metodele expediionare. Acestea constau n deplasarea succesiv a observatorului printr-o serie de:

- puncte de observaii reprezentative,

- n situaii de timp caracteristice (senin, noros, calm, cu vnt, cu cea, cupolei, cu strat de zpad sau fr, cu precipitaii sau fr, n intervalele de producere amaximelor, respectiv a minimelor termice diurne etc.).

Pentru a se elimina unele erori se efectueaz observaii duble (la ducere ila ntoarcere), observaii care se mediaz. Pentru mai mult siguran, se alege unpunct de baz la care se execut determinri simultane cu cele din punctele de peitinerarul stabilit.

Pentru a monitoriza parametrii climatici ai unor spaii ct mai ntinse ntr-uninterval scurt de timp se folosesc drept mijloace de locomoie automobilele ifotonregistrarea indicaiilor termometrelor i psihrometrelor.

Organizarea observaiilor

Organizarea cercetrilor topoclimatice saumicroclimatice presupune stabilirea unui program alacestora, n care se precizeaz pe larg:

- scopul sau obiectivele urmrite,- se stabilesc metodele i punctele de lucru,- instrumentarul i aparatura cu care se

lucreaz.

Ariei geografice alese pentru efectuarea cercetrilor i se ntocmete o hartsau cel puin o schi de hart i o caracterizare fizic i umangeografic sintetic, dar ndeajuns de analitic ct s satisfac scopului propus.

Caracterizarea geografic a spaiului studiat servete la generalizarearezultatelor din observaii i la explicarea cauzal a distribuiei spaiale i evoluieivalorice a elementelor i fenomenelor meteo-climatice n spaiul topoclimatic saumicroclimatic.

Cunoaterea caracteristicilor de baz ale cadrului geografic folosete deasemenea i pentru stabilirea locurilor de instalare a punctelor de observaie peteritoriul cercetat.

n zonele cu relief accidentat pentru punctele de observaii aezate pe pante,n vi sau n depresiuni este necesar s se in cont i de obstacolele orografice careacoper orizontul alctuindu-se graficele de acoperire a orizontului.

Harta topo-grafic baz

a studiului topo- i

microcli-matologic

Pregtirea execuiei determinrilor vizuale i instrumentale de teren

Cercetare topoclimatologic i microclimatologic a unui teritoriu poatefi ealonat pe mai multe etape dup cum urmeaz:

-1 stabilirea problemelor, a elementelor i fenomenelor ce urmeaz a ficercetate,

-2 elaborarea planului i programului de cercetare,

-3 achiziionarea, pregtirea i verificarea instrumentelor i aparatelorde msur,

-4 stabilirea traseelor i a punctelor de observaie din lungul acestora,

-5 amenajarea punctelor de observaii alese ca fiind reprezentative,

-6 instalarea instrumentelor i aparatelor de msur n locaiile alese n vedereaefecturii observaiilor,

-7 caracterizarea geografic a punctelor de observaii,-8 verificarea, reglarea, repararea i nlocuirea instrumentelor i aparatelor

meteorologice dereglate sau defecte,

-9 efectuarea observaiilor propriu-zise,-10 prelucrarea, analiza i interpretarea datelor obinute,

-11 definitivarea concluziilor la care s-a ajuns n urmacercetrii, stabilirea modului n care ele pot fi aplicaten practic.

Raportul de cercetare final va fi ncheiat cu

ntocmirea profilelor sau hriitopoclimatice i cu stabilirea unor problemede cercetare ulterioar.

Amplasarea staiilor fixe n condiiile unui relief de dealuri

Amplasarea punctelor de observaii fixe n condiiile unui relief montan

Amplasarea punctelor de observaii fixe n condiiile unui relief montan

Schema itinerariilor i a amplasrii punctelor de observaii n condiiile

observaiilor expediionare sau a realizrii profilelor topoclimatice

LEGENDA- 1 punct de sprijin;

- 2 puncte de observaii;- 3 traseele;

- I III numrul traseului

Schema itinerariilor i a amplasrii punctelor de observaii n condiiile observaiilor expediionare sau a realizrii unor profile topoclimatice

Schema realizrii unor profile topoclimatice

Profile termice de-a lungul orauluiCluj-Napoca ntre Calea Floreti i

Someeni - Aeroport

A,1 Calea Floreti;2 Fabrica de bere;3 Parcul oraului;4 Piaa Libertii;5 Piaa Victoriei;6 Piaa Mreti;

7 Someeni Aeroport.

B, 1 Calea Floreti2 Fabrica de bere;3 Parcul oraului;

4 Teatrul Maghiar de Stat;5 Piaa Mihai Viteazul;

6 Piaa Libertii;7 Piaa Victoriei;8 Piaa Mreti;

9 Someeni Aeroport

dup V. Belozerov, 1972

Cercetrile topoclimatice staionare sau expediionare cuprind de regulsuprafee restrnse. Ele poart numele de metode de teren sau ridicri deteren.

La staiile reper, de baz, dar i n punctele principale se poate realizaun complex larg de msurtori i observaii :

- valorile elementelor bilanului radiativ-caloric (radiaia direct, difuz,reflectat, terestr, efectiv),

- valorile temperaturii, umiditii, vitezei vntului, dar i gradienii verticali aiacestora, n stratul de aer dintre suprafaa terestr i nlimile de 1,5-2m, iar dac estecazul (pduri, orae) msurtorile se efectueaz i mai sus; pentru aceasta se realizeazridicri microclimatice sau topo-.

Cnd organizarea msurtorilor la cteva niveluri nu este posibil estenecesar asigurarea determinrii gradienilor termici i de umiditate la nlimilestandard de 0,2; 0,5; 1,5 i 2m, iar pentru vnt la 1 i 2m.

Observndu-se c n stratul de aer dintre 1,5 i 2,0 m diferena de temperaturnu depete 0,2oC, n cercetarea expediionar msurtorile se efectueaz de obicei lanivelul de 1,5 m, pentru care nu sunt necesare suporturi speciale.

Nivelurile la care se efectueaz observaiile microclimatice care

pot conduce la calcularea gradienilor verticali ai diferitelor

elemente

Observaiile pe vertical sauobservaiile de gradient urmresc stabilirea degradieni, indici importani pentru nelegereaintensitii proceselor fizice din stratul de aer de lngsol, precum i a duratei inversiunilor termice.

Alegerea nivelelor: suprafaa solului, 0,2;0,5; 1,0; 1,5 i 2m dup scara logaritmic estedeterminat de faptul c n pturile inferioare aleatmosferei temperatura, umiditatea i viteza vntului semodific cu nlimea conform legii logaritmice,dac amestecul de cldur i umezeal rmneneschimbat (M. I. Budko, 1946).

Msurtorile pe vertical permit de asemeneastabilirea distribuiei cu nlimea, fa de nivelulsuprafeei active a valorilor i regimului elementelorclimatice pentru diferite suprafee.

Mersul diurn i distribuia pe vertical a temperaturii aerului:A pe o suprafa asfaltat, B pe o suprafa mpdurit

- dup V. Belozerov, 1972

Mersul diurn i distribuia pe vertical a temperaturii aerului:C pe o suprafa nierbat i B pe o suprafa mpdurit dup V.

Belozerov, 1972

O atenie deosebit trebuie s se acorde corectitudiniiinstalrii instrumentelor i aparatelor.

Instalarea necorespunztoare conduce la indicaii nereale aleacestora, mai ales n stratul de aer de la 0-20 cm fa de sol, unde gradieniituturor elementelor meteorologice nregistreaz valorile cele mai mari.

i corectitudinea efecturii observaiilor estedefinitorie pentru reuita cercetrii.

Rezultatele ridicrilor de teren staionare sau expediionare conducdup prelucrarea datelor la alctuirea de tabele, reprezentri grafice,iar n final a hrii topoclimatice sau microclimatice careconstituie sinteza lor final cea mai concis i valoroas.

n teren !!

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

0 i

30

1 i

30

2 i

30

3 i

30

4 i

30

5 i

30

6 i

30

7 i

30

8 i

30

9 i

30

10 i

30

11 i

30

12 i

30

13 i

30

14 i

30

15 i

30

16 i

30

17 i

30

18 i

30

19 i

30

20 i

30

21 i

30

22 i

30

23 i

30

Staia meteorologic Suceava

Parcare Universitate (asfalt) - (47 40 0 N; 26 16 0 E)

Regimul diurn al temperaturii aerului la nlimea de 2m n intervalul 13-15.V.2010

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

0 i

30

1 i

30

2 i

30

3 i

30

4 i

30

5 i

30

6 i

30

7 i

30

8 i

30

9 i

30

10 i

30

11 i

30

12 i

30

13 i

30

14 i

30

15 i

30

16 i

30

17 i

30

18 i

30

19 i

30

20 i

30

21 i

30

22 i

30

23 i

30

Staia meteorologic Suceava

Depou C.F.R.

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

0 i

30

1 i

30

2 i

30

3 i

30

4 i

30

5 i

30

6 i

30

7 i

30

8 i

30

9 i

30

10 i

30

11 i

30

12 i

30

13 i

30

14 i

30

15 i

30

16 i

30

17 i

30

18 i

30

19 i

30

20 i

30

21 i

30

22 i

30

23 i

30

Parcare Universitate (asfalt) - (47 40 0 N; 26 16 0 E)

Parc Universitate - (4738.433N; 2616.734 E)

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

0 i

30

1 i

30

2 i

30

3 i

30

4 i

30

5 i

30

6 i

30

7 i

30

8 i

30

9 i

30

10 i

30

11 i

30

12 i

30

13 i

30

14 i

30

15 i

30

16 i

30

17 i

30

18 i

30

19 i

30

20 i

30

21 i

30

22 i

30

23 i

30

Depou C.F.R. Pdurea Adncata

Regimul diurn al temperaturii solului la nlimea de 0m n intervalul 13-15.V.2010

De exemplu ntocmirea hrii ngheului radiativ pentru unareal geografic, se poate realiza cu ajutorul metodei ridicrilor expediionareinstrumentale i vizuale. Dispunnd de harta topografic a teritoriului studiat,observatorul se deplaseaz n punctele lui caracteristice i marcheaz locurile n care,de regul la lsarea serii, noaptea i spre diminea, pe timp calm, senin i cu ger s-au format hidrometeori ca: bruma, ceaa, chiciura, poleiul etc.

Pentru ca observaiile cu privire la aceti hidrometeori s fie corecte trebuies inem cont de condiiile sinoptice specifice de formare a fiecrui fenomen n partei de caracteristicile cadrului geografic local, ce pot influena producerea acestorfenomene n sensul potenrii sau anihilrii lor.

De exemplu trebuie s se aib n vedere c intensitatea formriibrumei depinde printre altele i de starea suprafeei pe care se depune. Ea va fiabundent pe nveliul ierbaceu. n schimb nu se va forma pe ogorul negru dect ndepresiuni, din cauza conductibilitii calorice mari a solului, care asigurtransmiterea ctre suprafa a cldurii din straturile mai adnci.

Referiri cu privire la ntocmirea hrii ngheului radiativ

Indicii privitoare la pericolul de nghe ofer n afar de brum i modulcum acest fenomen se reflect asupra plantelor de cultur sauspontane din aria studiat, provocndu-le sau nu vtmri ale esuturiloraeriene sau endogene. Trebuie avut n vedere c unele specii de plante suportdifereniat ngheul:

Exemplu: la -1,-2oC cartofii nu sufer, dar castraveii sunt distrui prindigerare; la -2,-3oC cartofii sunt afectai n foarte mare msur, dar ncolirea grului sedesfoar normal.

Fenomenul de nghe are un impact diferit n funcie de:- rapiditatea producerii lui,- de ct de ampl este scderea de temperatur,- de faza de dezvoltare a plantelor,- de soiul lor,- de metodele agrotehnice folosite n prelucrarea solului,- de caracteristicile pturii de sol,- de structura i caracterul asolamentelor etc.

n final harta ngheului radiativ indic zonele ncare incidena ngheului radiativ este mai mare n semestru rece: ariidepresionare nchise, culoarele i vile fluviale orientate perpendicular pedireciile vnturilor dominante. Harta ngheului radiativ este valabil numaipentru acest tip de nghe.

n cazul ngheurilor advective temperaturile celemai coborte (i deci ngheurile cele mai intense) se produc n punctele celemai nalte ale terenului, expuse maselor de aer sau vnturilor dominante reci,adic tocmai n acele locuri unde ngheurile radiative sunt foarte slabe sauabsente.

Pentru realizarea unei analize a distribuiei temperaturilormaxime de pe un anumit teritoriu, ridicrile termometrice se efectueaz,spre deosebire de cele precedente, n primele ore ale dup-amiezii, ncondiii de calm atmosferic sau vnt slab, de nebulozitate redus, cnd att naer ct i la sol se produc cele mai mari temperaturi, iar influena factorilorgeografici locali este din ce n ce mai pregnant.

n condiii sinoptice i temporale similare sunt efectuate iridicrile psihrometrice.

Alte detalii sau precizri legate de observaiile topo- i microclimatice

Diferenierile topoclimatice i microclimatice din cadrul unui anumit arealgeografic nu sunt n general prea mari i de aceea ele pot fi descoperite i evideniatenumai dac se efectueaz observaii sincrone n toate punctele consideratereprezentative, urmrindu-se n acelai timp:

- schimbrile condiiilor de vreme,- aezarea corect a aparatelor i instrumentelor de msur i- respectarea unei metodologii unitare de lucru.

Pe baza cunoaterii mersului zilnic al diferitelor elemente i fenomenemeteorologice pe timp senin sau acoperit, calm sau cu vnt, n cadrul geografic studiat, sepot ntocmi n corelaie cu prognozele generale, prognoze locale ale vremii destul deprecise.

Dac nu dispunem de o baz material suficient de larg i de unpersonal numeros i bine pregtit n vederea executrii unei plaje largi de observaii nacelai timp, trebuie avut n vedere faptul c n ridicrile de rut ntregul proces nutrebuie s dureze mai mult de 1,5-2 ore.

n caz contrar, diferenierile parametrilor meteorologici vor fi date deevoluia diurn e elementelor meteorologice.

Spre exemplu n cadrul ngheurilor i ceurilor radiative dac oparte din observaii se desfoar noaptea, nainte de rsrit, iar altele ziua, duprsritul Soarelui, ultimele nu mai sunt reprezentative cunoscndu-se faptul c acest tipde nghe i de cea, slbesc i dispar dup rsritul Soarelui.

ntre diferitele sectoare ale unei suprafee neomogene, deosebiriletopoclimatice i microclimatice sunt foarte evidente cnd sunt monitorizate n acelaitimp, pe vreme senin i calm, cnd nsuirile de reflexie, absorbie iradiaie ale sectoarelor respective se manifest din plin, ducnd la deosebiri accentuateale valorilor componentelor bilanului radiativ-caloric.

Manifestarea vntului faciliteaz amestecul volumelor deaer de deasupra diferitelor sectoare att pe orizontal ct i pe vertical, ducnd lamicorarea sau tergerea contrastelor topoclimatice, iar uneori poate introduce chiarunele inversiuni, ale repartiiei normale a elementelor meteorologice.

De exemplu pe un teren accidentat n cazul adveciei unui vntputernic dinspre sud, temperatura aerului va fi mai redus pe pantele sudice, expuse i,mai ridicat pe cele nordice, adpostite, invers fa de repartiia din intervalul cu timpcalm.

n cazul ridicrilor anemometrice din stratul de aer delng sol este mai indicat observaia n condiii de turbulen, n staionar asupraacestui element, datorit rafalelor i deselor schimbri ale vitezei vntului. Observaiileanemometrice din diferite puncte trebuie s fie sincrone i de precizie, utilizndu-seanemometrele a cror precizie ajunge la 0,5-0,1 m/s.

Cercetarea topoclimatic sau microclimatic a regimului vntului includei definirea caracterului micrilor turbulente din stratul de aerde lng sol, utilizndu-se n acest scop giruetele de mn, care ne pot da informaiiasupra direciei, vitezei i structurii laminare, turbulente sau n rafale a vntului.

Pe vertical, la nlimi mai mari de 2m caracteristicile vntului pot fideterminate prin metoda baloanelor echilibrate, ce const n urmrirea cuteodolite, a unei sonde pilot, ce se mic n stratul de aer pentru care a fost echilibrat.

Turbulena aerului atmosferic n preajma diferitelor obstacole poate fiurmrit prin intermediul fumului degajat n atmosfer de orice surs fumigen,acesta fiind purtat de vnt pe diferite trasee, evideniind astfel micrile aeruluiatmosferic.

Pentru a putea determina n altitudine pn la 200-300m ca-racteristicile cantitative ale altor elemente meteorologice, nu numai ale vntului, sentrebuineaz aerostate captive, ancorate de la sol i care au la bord toataparatura necesar. Cercetrile caracteristicilor parametrilor atmosferici, pn lanlimi de 200-300m, cu ajutorul baloanelor echilibrate sau al baloanelor captive suntcunoscute sub denumirea de investigaii microaerologice.

Dup observaii microaerologice ndelungate, putem stabili pentrudiferite situaii sinoptice valorile gradienilor de temperatur, umiditate i vnt. Apoi,cu ajutorul unor formule matematice putem determina destul de precisvalorile parametrilor elementelor climatice la diferite altitudini.