Изучение снежного покрова на ландшафтном профиле

Муниципальное общеобразовательное автономное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 4 с углубленным изучением отдельных предметов

г. Шимановск» Амурской области

«Изучение снежного покрова на

ландшафтном профиле»

Выполнила: Ханайкина Екатерина, ученица 9 «А» класса

Руководитель: Ханайкина Ирина Владимировна,

учитель географии.

2020 г.

Оглавление

Введение ……………………………………………………. 4

I. Литературный обзор

1. Важнейшие функции снегового покрова………………… 5-7

2. Важнейшие свойства снегового покрова

II. Практическая часть

1. Методика исследования. ……………………………………. 8-9

2. Камеральная обработка. …………………………………... 10

Выводы ………………………………………………………… 11

Заключение……………………………………………………...12

Список литературы …………………………………………... 13

Приложение …………………………………………….…. 14-17

Паспорт проекта

Введение

Актуальность темы

Одной из важнейших характеристик ландшафта в зимний период являются свойства снегового покрова – его мощность и плотность, а также зависящая от этого глубина

промерзания грунта на разных участках местности. Известно, что от глубины промерзания грунта зависит сохранность семян и ростков растений от вымерзания, а также успешность зимовки многих видов животных.

Поэтому цель нашей работы: выявить зависимость мощности и строения снегового покрова от форм рельефа и от характера растительности.

Для достижения цели поставили перед собой следующие задачи:

1. сделать литературный обзор по изучаемой проблеме;

2. определить важнейшие функции и свойства снегового покрова;

3. построить профиль снегового покрова;

4. сделать вывод о зависимости мощности снегового покрова от рельефа и характера растительности.

Практическая часть выполнена по методике Боголюбова А.С., Лазарева Н.С. «Экосистема», 2001. на базе МОАУ СОШ №4 г. Шимановска на территории коренного берега и поймы реки Пера в 2020 учебном году.

I. Литературный обзор

1. Важнейшие функции снегового покрова

На территории России высота снежного покрова неоднородна и зависит от ряда причин.

Известно, что в хвойных лесах снег имеет меньшую мощность и распределен неоднородно. Когда температура воздуха опускается ниже нуля по Цельсию, роль снега в функционировании природы ощущается особенно отчетливо. Там где снег отсутствует в холодное время года, земля промерзает на многие метры, а, например, в Якутии глубина многолетней мерзлоты достигает полутора километров. (см. приложение 3)

Напротив, в лиственных лесах распределение снега по площади более однородно и мощность более высока. Если же сравнивать лес и открытые пространства, выясняется, что в лесах ветер намного слабее, чем на открытых пространствах, и снег не сдувается с поверхности почвы. Поэтому в лесу снежная толща имеет более однородное распределение, чем скажем в поле, где ветер дифференцирует мощность, оголяя повышения и заполняя понижения в рельефе снегом.

При выполнения данной работы мы использовали: лопату (для раскапывания снега), линейку, бланки описаний (почвенные) и полевой дневник, компас и некоторые подручные материалы.

Перед началом полевой работы мы познакомились с важнейшими функциями и свойствами снегового покрова и обучились навыкам измерений и описаний снега.

Когда температура воздуха опускается ниже нуля по Цельсию, роль снега в функционировании природы ощущается особенно отчетливо. Там, где снег отсутствует в хо-

лодное время года, земля промерзает на многие метры, а, например, в Якутии глубина многолетней мерзлоты достигает полутора километров.

Предохранительная функция снега или теплоизоляционная является, пожалуй, самой важной. Известно, что снеговой покров имеет рыхлое строение из-за формы снежинок.

В пустотах между снежинками находится воздух, который отличается плохой теплопроводностью, и именно ему мы обязаны за столь замечательное свойство снега. Он, как мы нередко (но неправильно) говорим, «хорошо греет». Благодаря слабой теплопроводности снега суточные колебания температур проникают в его толщу в среднем всего лишь на 24 сантиметра. Как свидетельствуют специальные исследования, если на поверхности снега размах колебаний температуры достигает 30 градусов, то уже на глубине всего пять сантиметров он составляет толь ко 16 градусов, на глубине 24 сантиметра –3 градуса и, наконец, на глубине 44 сантиметра амплитуда ничтожно мала – 0,8 градуса.

Благодаря снегу от промерзания сохраняется не только грунт, но и растения которые, зимуют в зеленом виде, являясь часто единственной пищей для животных, а также семена, которые являются залогом возобновления растительного покрова весной.

Но не только тепло сберегающей функцией славится снег. Являясь водой в твердом агрегатном состоянии, снег аккумулируется в больших количествах, сохраняясь до весны,

чтобы напоить землю и дать возможность растениям активно вегетировать с наступлением тепла.

Помимо теплоизолирующей и аккумулирующей функций, снеговой покров также

оказывает влияние на климат.

Всем известно, что по поверхности Земли перемешаются воздушные массы. При-

ходя из удаленных районов, они приносят с собой характеристики той местности, в ко-

торой зародились — главным образом влажность и температуру. Проходя над Землей

непрерывно, они слабо меняются, но если они застаиваются в одном месте некоторое

время – они приобретают температурные и влажностные свойства этой местности.

Известно также, что воздух не может нагреваться непосредственно от солнца. Солнечные

лучи поглощаются какой- либо поверхностью и уже она отдает тепло воздуху в виде

инфракрасного излучения. Часть солнечной радиации отражается поверхностью в виде

света и не переходит в тепло. Чем меньше отражающая способность поверхности и чем больше поглощающая, тем больше данная поверхность нагревается. Таким образом, температура поверхности зависит от ее отражающих свойств, или альбедо.

У абсолютного (черного) тела альбедо равно 0%, у абсолютно белого — 100%.

Свежевыпавший снег по своему альбедо очень близок к 100%. Соответственно, когда снеговым покровом накрывает землю, она не может нагревать воздух. И воздух

выхолаживается. Таким образом, частично поддерживается зимний температурный режим. И если, наконец, выглянуло солнышко и может потеплеть, то этого не происходит. Весну с ее потеплением в конце зимы приносят теплые воздушные массы, нагретые в других,

не покрытых снегом, регионах Земного шара.

Еще одна важная функция снега заключается в том, что он очищает атмосферу от механических и химических загрязнений. После снегопада над городом пропадает смог, а это кислотные пары, выхлопные газы, аэрозоли и радионуклиды в различных формах. Правда растениям, в отличии от нас, этот факт радости не прибавляет. Дело в том, что тая весной, снег отдает все адсорбированные загрязнения в землю через талую воду.

2. Важнейшие свойства снегового покрова

Строение снегового покрова характеризуется такими его важнейшими свойствами (показателями) как мощность и плотность, которые тесно взаимосвязаны друг с другом. Они зависят от ряда факторов: количества осадков, температурного режима, особенностей рельефа и растительности. На протяжении зимы мощность снегового покрова постепенно нарастает, достигая максимума в марте (в средней полосе). Глубина снега к этому времени была бы еще больше, если бы он не уплотнялся под влиянием оттепелей, силы собственной тяжести и других причин. На открытых пространствах снег сильно перевивается и уплотняется под действием ветра, так что в одних местах его остается мало, а в других образуются высокие сугробы. В глубине лесных насаждений ветер теряет свою

силу и почти не перемещает снежных масс. Однако и здесь снег залегает неравномерно, но уже по иным причинам. Больше всего его накапливается на лесных полянах, прогалинах между деревьями, на заброшенных дорогах и тропах. Наименьшая глубина снега наблюдается вокруг стволов деревьев, потому что его густые хлопья остаются на ветвях, образуя «снежную навись», или «кухту», нарастающую от одного снегопада до другого, особенно при безветрии. В некоторых географических районах кухта достигает огромных масштабов. На Среднем Урале хвойные деревья покрываются столь прочной броней из смерзшегося снега, что ее трудно сбить палкой. В марте мощная кухта сплошь закрывает нижние ветви елей до высоты трех и более метров. В результате образования даже не такой, как на Урале, а более слабо развитой кухты под пологом леса снега бывает меньше, и он лежит неравномерно. Больше всего его в лиственных насаждениях, темнохвойных лесах.

Несравненно меньше в сосновых борах и особенно мало в еловых, пихтовых, кедровых Первоначальная плотность снегового покрова зависит от того, при каких условиях выпадал

снег и, стало быть, какова была форма падающих на землю снежинок. В тихую погоду при слабом морозе они имеют вид сложных, многолучевых звездочек. Такие снежинки легко сцепляются друг с другом, образуя рыхлые хлопья, которые медленно и бесшумно опускаются вниз, создавая пушистую пелену. Между лучами снежинок сохраняется много воздуха, и именно благодаря этому снег приобретает свою ослепительную белизну, столь характерную для него, пока он только-только выпал. Но с течением времени под действием собственной тяжести и от других причин снежинки утрачивают лучи, превращаются в простые ледяные кристаллы, которые все теснее прилегают один к другому, так что снег постепенно уплотняется. На уплотнение снега и в первую очередь его поверхностного слоя особенно интенсивно действует сильный ветер. Понятно, что в наибольшей мере он оказывает свое влияние на открытых пространствах – на полях, обширных болотах, крупных водоемах. Здесь на поверхности снегового покрова нередко образуется плотная корка, так называемая «ветровая доска». В лесных насаждениях роль ветра значительно меньше, если не считать ограниченных участков, прилегающих к наветренным опушкам. В лесу снег уплотняется главным образом под действием собственной тяжести, при перепаде температур, а под кронами деревьев утрамбовывается тяжелой массой, падающей с ветвей кухты.

Под влиянием всех этих и иных причин плотность снега неуклонно увеличивается,

причем интенсивнее всего в конце зимы – ранней весной.

С течением времени, уплотняясь, снег постепенно утрачивает свою первоначальную белизну, тем более что даже в диком лесу, вдали от населенных пунктов и оживленных дорог с их дымом и гарью, снег то же засоряется, но только старой хвоей, мелкими веточками, семенами и прочим естественным древесным опадом.

В пору снегопада, в сильные морозы и на ветру мы наблюдаем уже не прежние сложные звездочки, а ледяные кристаллы и даже иглы, которые так больно колют лицо в пургу. Подобного рода снежинки, выпав, тесно прилегают друг к другу и сразу образуют плотный снеговой покров.

В результате перепада температур, нередко наблюдающегося и в период предзимья, и в течение остальных зимних месяцев, когда оттепель сменяется морозом, образуются ледяные корки разной толщины, прочности и расположенные на разной глубине. Одни из них возникают еще на пороге зимы вплотную к поверхности земли или же сковывают наземный травяной покров. Они называются притертыми, и причиняют большие затруднения зимующим животным, препятствуя добыванию корма, мешая рытью и свободному передвижению в толще снега. Нередко ледяные корки образуются на самой поверхности снега в виде наста. А если его сверху затем покрывает слой свежевыпавшего снега и это повторяется несколько раз в течение зимы, то в толще снега появляются погребенные ледяные корки. Помимо образования разного рода ледяных корок с течением времени структура снега, особенно нижних его слоев, претерпевает глубокие изменения, приобретая крупнокристаллическое строение.

II Практическая часть

1. Методика исследования

Снегомерная съемка на профиле

Организация полевой работы

Для исследования мы выбрали участок речной долины реки Пера (ровные участки в нижних частях макрорельефа), склон небольшой крутизны, и различные растительные сообщества (луговое сообщество, сосновый бор). Измерили высоту солнца над горизонтом.

Протяженность профиля составляет – чуть больше 0,5 км.

Нашей задачей было описание ряд точек на профиле. Выбор точек (пунктов описания) определяется разнообразием условий на линии профиля. Описания охватывали все имеющееся разнообразные формы рельефа и типы растительности, плюс к этому на лесных участках мы делали описания в разных условиях – например – под кроной дерева и на некотором расстоянии от него, на поляне. Мы делали описания по одной паре в каждом типе леса (под соснами, на поляне в сосновом лесу, на склоне и низине)

Описание снегового покрова

Для описания снегового покрова на каждой точке закладывают снеговой шурф. Это яма в

снегу размером, достаточным для того, чтобы в нее залезть и не разрушить стенку

(обычно 0,5 х 0,2 метра). Шурф выкапывается лопатой на всю глубину снега – до почвы. В отличие от почвенного шурфа, стенку, предназначенную для описания, не следует располагать «лицом» к солнцу, если оно светит. Даже в морозную погоду солнце быстро нагреет снег и исказит картину при описании свойств снега.

Также, как и при выкапывании почвенного шурфа, снег из ямы следует складывать в кучу на

одной из сторон, а стенку, предназначенную для описания не задевать, не ходить по ней и не

складывать на нее снег.

После выкапывания ямы в снегу в первую очередь описывают напочвенную растительность (до того, как затоптать ее) – указывают примерный состав растений (отдельно зеленых, если они имеются) и примерную их численность (проективное покрытие в процентах).

Вместе с описанием напочвенной растительности определяют свойства грунта – мерзлый

или нет и измеряют его температуру. Если нет почвенного термометра – можно сделать это обычным – ручкой или палочкой проковырять углубление в грунте и поместить туда головку

бытового термометра на 1 минуту. Считать показание, желательно не вынимая термометра из грунта. Место для измерения желательно выбрать не посередине площадки (там грунт быстро изменяет температуру), а под самой снеговой стенкой.

Желательно перед началом описания произвести также измерение температуры

внутри снегового покрова – засунуть градусник на одну минуту в два-три рыхлых слоя

на разной глубине. Вместе с температурой грунта под снегом и температурой воздуха

(провести измерение можно позже на высоте роста человека), эти данные дадут дополнительную интересную информацию о теплопроводных свойствах снега.

Следующий этап полевых работ – собственно описание снегового покрова.

Непосредственно перед этим переднюю, подлежащую описанию стенку шурфа зачищают –

снимают острием лопаты тонкий слой снега по всей поверхности стенки – сверху вниз,

чтобы снег был свежим и нетронутым. Стенка, предназначенная для описания, должна

быть как можно более ровной и вертикальной.

Первый этап собственно описаний – измерение общей мощности снегового покрова.

Измеряют высоту снега обычной линейкой (желательно иметь длинные, которых хватит на всю высоту снегового покрова) или мерной лентой (портняжным метром).

Далее приступают к самому сложному этапу – выявлению границ снеговых гори-

зонтов (слоев). Для этого стенку шурфа внимательно рассматривают и прощупывают, руководствуясь следующими признаками каждого слоя: цвет, зернистость, влажность и плотность (твердость).

Цвет определяют визуально, выделяя (по стандарту) следующие четыре категории:

белый, беловато-серый, серый и голубовато-серый.

По признаку зернистости выделяют три категории: мелкозернистый, среднезернистый и

крупнозернистый.

По влажности выделяют две градации: сухой - образует непрочные комья, ссыпается с лопаты, большей частью рыхлый и рассыпчатый, и влажный – липкий, хорошо лепится в

снежок, может образовывать снежные глыбы.

По плотности (твердости) выделяют четыре градации: свежевыпавший (очень мягкий), -

слежавшийся (мягкий), уплотненный (твердый), плотный (очень твердый). Определяют

плотность снега пальцами: в очень мягкий снег проникают четыре пальца, в мягкий проникает один палец, в твердый проникает только карандаш, в очень твердый – только нож.

Отдельно при описании плотности выделяют фирн и лед (поскольку это

уже не снег). Фирн – это промежуточное состояние между снегом и льдом – это

спрессованные крупинки льда, но еще не лед. Выявление слоев снега на стенке ведут вначале визуально (определяя цвет и зернистость), а затем – проводя пальцем по стенке (снизу-вверх) определяют плотность и влажность. Изменение любого их вышеописанных свойств снега является признаком границы слоя. Границы слоев для облегчения последующих измерений маркируют, втыкают в снег веточки, травинки, спички. При определении плотности, т.е. проводя пальцем по стенке, отмечают наличие наста (на поверхности), ледяные прослойки

внутри снежной массы – погребенные корки, а также наличие льда на поверхности грунта или травянистых растений (притертая корка). Их также отмечают, хотя они бывают очень тонкими (иногда менее 1 миллиметра).

Следующий этап – измерения мощности слоев и их описания.

Для удобства описания можно использовать бланки, аналогичные бланкам описания почвенного разреза (или сами эти бланки). Можно ограничиться черчением схем в полевом дневнике.

В любом случае, на схему желательно нанести границы между слоями (измеряются

линейкой снизу-вверх – за ноль принимается поверхность грунта), мощность каждого

слоя (измеряется непосредственно или вычисляется затем по схеме) и описать свойства.

Также, как и для почвенных горизонтов, словесные описания каждого слоя даются от

руки справа от рисунка, напротив изображения данного слоя на схеме. Завершающим этапом полевого описания являются сопутствующие данные. Также, как и при описаниях почв, в сопутствующее описание входят: дата, время и автора описания, географическое и местное положение (область, район, населенный пункт и т.п.), положение шурфа на местности (положение в рельефе, положение на ландшафтном профиле, желательно отметить направление склона по сторонам света и уклон, (если это возможно), описание окружающей древесно-кустарниковой растительности (название сообщества, формула древостоя, сомкнутость крон, высота древостоя) и особенность конкретного шурфа (под деревом, на поляне, на каком расстоянии от ближайшего дерева и т.п.). Чем больше мелких деталей расположения шурфа будет отмечено – тем лучше.

Камеральная обработка материалов

Первый этап – обработка описаний. Она заключается в выявлении некоторых общих

признаков всех описанных шурфов – например, наличие определенного числа основных слоев (чаще всего их выделяется три-пять, разделенных ледяными корками).

По интересующей нас теме мы собрали и изучили соответствующие литературные источники.

Авторы предлагают построить снеговой профиль на ландшафтном профиле и показать зависимость снегового покрова от рельефа и характера растительности.

При выполнения данной работы мы использовали: лопату (для раскапывания снега), линейку, полевой дневники, компасы и некоторые подручные материалы (палочки, травинки, спички).

1. Построение ландшафтного профиля.

Для построения ландшафтного профиля мы выбрали участок, сочетающий в себе коренной берег реки Пера и пойму реки с разнообразными типами растительности: сосновый бор, влажный луг. Азимут направления от отправной точки – 90 градусов.

Определили длину, высоту и крутизну склона. Определили протяженность маршрута. Она составила примерно 0,5 км. Выбрали масштаб (вертикальный и горизонтальный) и построили профиль. (Смотри приложение №4).

Вывод. На профиле снежного покрова отчетливо видно, что меньше всего снега накапливается за зиму на ровных, хорошо продуваемых местах. В самой ветрозащитной полосе, состоящей из сосен, снега накапливается в 2 раза больше. Но самое большое количество снега – за лесополосой. Но это уже за пределами участка.

2. Определение средней высоты снегового покрова.

При определении высоты снежного покрова мы лопатой выкапывали снеговой шурф и при помощи линейки определяли высоту снегового покрова во всех точках маршрута. Зима 2020 года выдалась снежная. Снег выпадал два раза в ноябре (высотой 14 и 12 см.) и в (22 декабря высотой около мм). Не дождавшись снегопада, мы дождались сильных морозов, когда термометр днем показывал температуру минус 35 градусов. Поэтому работу пришлось делить на этапы: 17 января и 2 февраля. Все работы начинали в одно и тоже время (в 14 часов), определив температуру воздуха и высоту солнца над горизонтом, приступали к работе. В первый день мы измерили протяженность маршрута по азимуту, определили длину, высоту и крутизну склона, выкопали снеговые шурфы, но так как снега мало, размеры шурфа уменьшили. Измерили высоту снегового покрова, выделили всего два снеговых слоя. В первом снеговом слое снег находился в виде ледяных кристаллов серого-белого цвета (так как снег выпал давно и не было оттепелей, а морозы только усиливались, снег успел кристаллизоваться). В этом слое чётко просматривались крупные частички пыли. Погода стояла безветренная, поэтому мы предположили, что пыль появилась здесь от работы дорожной технике. Рядом с объектом исследования находятся объездная дорога

г. Шимановска и жилые постройки. Преобладающее направление ветров в нашем городе зимой северный и северо-восточный. Поэтому дым от частных жилых постройках захватывает часть дороги и маршрут проведения работ.

Второй слой, высотой всего 1 мм отличался строением (в виде мелкой снежной крупы) и цветом (чистый белый). В каждой точке маршрута мы определяли высоту каждого снегового слоя, и результат заносили в полевой дневник. На основе полученных данных сделали таблицу. (см. приложение №3)

Таким образом, средняя высота снегового покрова на участке ландшафтного профиля составила – 36. см. можем предположить, что если до конца зимы не выпадет снега, то весна 2020 года будет влажная и растениям (в том числе культурным) будет благоприятно.

3.Определение температуры снегового покрова.

На основании полученных данных о температурных условиях мы построили таблицу хода температуры. ( см. приложение №3)

Вывод. Получили интересный результат: оказывается, что чем ближе к поверхности земли, тем теплее. Теперь понятно, почему большинство растений и животных хорошо переносят суровые условия зимы глубоко под снегом. Да и если придется заночевать в лесу в зимнее время, при температуре -2⁰С у поверхности почвы вероятность провести ночь и не обморозиться, равна 100%.

Немного общих данных, касающихся нашего города Шимановска.

Температура почвы под снежным покровом за период ноябрь-февраль 2020 год.

Плотность снежного покрова

Температура воздуха за холодный период

(см. приложение 4)

5. Интерпретация данных.

Анализируя полученные данные, мы заметили, что видимых границ между первым и вторым снежным покровом нет. Снег находится в сухом состоянии в виде снежных кристаллов. Легко ссыпается с лопаты. Цвет первого и второго снежного покрова белый. Площадь проективного покрытия сухой травой составляет до 85% на полянах и 70% у деревьев. Растений, зимующих в зелёном виде не встречали, температура у поверхности почвы хоть и не значительно, но отличается от температуры у поверхности снегового покрова. Таким образом, мы приходим к выводу, что растениям и животным, зимующим под снегом значительно теплее. И чем больше высота снегового покрова, тем комфортнее зимующим организмам. В нашем случае снеговой покров установился позже обычного (к середине ноября) и не было оттепелей, высота достаточно большая, морозы были крепкими (ночью столбик термометра опускался за 40⁰)^. Можем предположить, что растения могут частично перенести данную зиму, но какая то часть растений может погибнуть (особенно это касается культурных растений).

2. Результаты исследования

По результатам исследования были сделаны следующие выводы:

1. Сделали литературный обзор по изучаемому вопросу.

2. Определили важнейшие функции и свойства снегового покрова. Важнейшими функциями снегового покрова являются: предохранительная (теплоизоляционная) -сохраняют от промерзания; аккумулирующая – запас влаги весной; оказывает влияние на климат; защитная – защита атмосферы от загрязнений. Главными свойствами снегового покрова являются: мощность и плотность. Мощность снегового покрова больше на лесных полянах, в глубине леса. Наименьшей высоты снеговой покров достигает на открытой местности.

В дальнейшем планируем:

• выяснить, плотность снегового покрова и обеспеченность территории влагой;

• достроить ландшафтный профиль до русла реки Пера с указанием типов растительности;

• провести комплексное изучение территории на ландшафтном профиле.

Список литературы

1. Большая Российская энциклопедия: В 30т / Председатель Науч.-ред. Совета Осипов Ю.С. Отв. ред. Кравец С.А. Т.7 Гермафродит-Григорьев. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2007. -767с.: ил.: Карт

2. Исаченко, А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование / А.Г. Исаченко// М.: Высшая школа, 1991. - 366 с.

3. География природных ресурсов и природопользования Амурской области: учеб. пособие / А.В. Чуб [и др.]; под общ. ред. А.В. Чуба. – Благовещенск: Изд-во «Зея», 2003. – 216 с.

4. https://meteoinfo.ru/forecasts5000/russia/amur-area официальный сайт Гидрометцентр России - г. Шимановск, Амурская область

Приложение

Приложение 1

Таблица№1 Высота снегового покрова

 Построение профиля снежного покрова

Приложение 2

Таблица №2 Определение температуры снегового покрова.

График изменения температуры снега на различной глубине.

Приложение 3

Карта высоты снегового покрова на территории России

Приложение 4

Температура почвы под снежным покровом за период ноябрь-февраль 2020 год

Плотность снежного покрова

Температура воздуха за холодный период

21