Сборник задач и вопросов по агрометеорологии

СБОРНИК 
ЗАДАЧ И ВОПРОСОВ
ПО АГРОМЕТЕОРОЛОГИИ 

А.П. ЛОСЕВ 

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано
в качестве учебного пособия для студентов
высших учебных заведений, обучающихся 
по направлению подготовки 35.03.04 «Агрономия»
(квалификация (степень) «бакалавр»)

УДК 63:551.5(075.8)
ББК 40.2я73
 
Л79

Лосев А.П. 
Сборник задач и вопросов по агрометеорологии : учебное пособие / 
А.П. Лосев. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 170 с.  — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/textbook_5a310dd6b5ee49.67824116.

ISBN 978-5-16-012065-2 (print)
ISBN 978-5-16-106498-6 (online)
Сборник составлен в соответствии с программой курса агрометеорологии 
для агрономических специальностей сельскохозяйственных вузов. Каждая глава содержит краткое изложение теоретических вопросов. Даются методические 
указания по обработке агрометеорологической информации и примеры решения задач. Рассмотрены задачи по расчету экономического эффекта от использования гидрометеорологической информации в сельскохозяйственном производстве.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения.
Сборник предназначен для преподавателей и студентов сельскохозяйственных вузов; может быть использован при изучении агрометеорологии в других 
высших и средних учебных заведениях.
УДК 63:551.5(075.8)
ББК 40.2я73 

Р е ц е н з е н т ы:
Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной 
метеорологии (канд. геогр. наук Л.С. Кельчевская);
Санкт-Петербургский государственный аграрный университет (Л.Л. Журина)

ISBN 978-5-16-012065-2 (print)
ISBN 978-5-16-106498-6 (online)
© Лосев А.П., 1988

Л79

Предисловие

Сборник задач и вопросов по агрометеорологии составлен в соответствии с программой курса агрометеорологии для сельскохозяйственных вузов. В нем излагаются основные теоретические положения, расширяющие знание предмета и дающие возможность 
решить предлагаемые задачи. В сборник включены задачи, составленные в нескольких вариантах, что позволяет использовать его для 
заочного обучения.
При составлении сборника автором были использованы изданные 
ранее учебные и методические пособия, рекомендации и справочники: «Задачник по общей метеорологии» (авт. А.Г. Бройдо), 
«Сборник задач и упражнений по метеорологии» (авт. И.И. Гуральник, С.В. Мамиконова, М.А. Полковникова), «Задачник по 
общей метеорологии» (авт. А.Г. Бройдо, С.В. Зверева, А.В. Курбатова, 
Т.В. Ушакова), «Методы агроклиматической обработки наблюдений 
в агроклиматологии» (авт. Н.В. Гулинова), «Методы обработки наблюдений в агроклиматологии» (авт. Л.С. Кельчевская), «Методические рекомендации по оценке экономического эффекта от использования гидрометеорологической информации в сельскохозяйственном производстве» (авт. Э.И. Монокрович, А.П. Федосеев), 
«Справочник агронома по сельскохозяйственной метеорологии». 
Кроме того, использованы результаты агрометеорологических исследований, полученные Е. С. Улановой, В.А. Моисейчик и др.
Сборник является учебным пособием по агрометеорологии для 
студентов сельскохозяйственных вузов. Он может также использоваться при изучении агрометеорологии в других высших и средних 
учебных заведениях. Сборник поможет студентам приобрести практические навыки в использовании метеорологической информации 
для разработки интенсивной технологии возделывания сельскохозяйственных культур с учетом агрометеорологических условий конкретного года.
Автор выражает глубокую признательность рецензентам рукописи 
канд. геогр. наук Л.С. Кельчевской и преподавателю СПбГАУ Л.Л. Журиной, сделавшим ряд весьма полезных замечаний, которые были 
учтены при доработке рукописи. Автор глубоко признателен проф. 
Ю.И. Чиркову за ряд ценных критических замечаний и рекомендаций 
и агроному-экономисту В.И. Лосевой за весьма полезные советы.

Глава 1 
АтмосферА

1.1. Атмосферное дАвление.  
единицы дАвления

В метеорологии атмосферное давление р вычисляется по формуле

 
p = ρgH, 
(1.1)

где ρ — плотность жидкости (обычно ртути); g — ускорение свободного падения; Н — высота столба жидкости (ртути в барометре).
Нормальное атмосферное давление — давление, равное давлению 
ртутного столба высотой 760 мм (1013 гПа) при температуре 0°С на 
широте 45° и на уровне моря на площадь 1 см2 (g составляет 
980,6 см/с2). Давление 750 мм рт. ст. (1000 гПа) при этих условиях 
называется стандартным давлением.
Соотношение между единицами:

1 мм рт. ст. = 1333 дин/см2 = 1,33 мбар = 133 Н/м2 = 
= 133 Па = 1,33 гПа;

1 мбар = 1000 дин/см2 = 100 Н/м2 = 100 Па = 1 гПа;

1 гПа = 0,75 мм рт. ст.

Пример. Вычислить при нормальном давлении вес и массу столба 
воздуха при поперечном сечении 1 м2, простирающегося от уровня 
моря до верхней границы атмосферы.
Решение. 1. Нормальное давление, равное 760,0 мм рт. ст., выразим 
в гПа:

760,0 мм рт. ст. = 760,0 ⋅ 1,333 гПа = 1013,1 гПа.
2. Вычислим вес Р столба воздуха с поперечным сечением 1 м2. При 
таких условиях вес воздуха равен его давлению на 1 м2:

Р = 1013,1 гПа = 101 310 Н = 101,31 кН.
3. Определим массу столба воздуха с поперечным сечением 1 м2:

m = P/g, m = 101 310 : 9,8 = 10 337,8 кг = 10,34 т.

Задачи
1.1. Выразить стандартное давление (1000 гПа) в миллиметрах 
ртутного столба (мм рт. ст.).

1.2. Значения давления, снятые с ленты барографа, равны 980,6 
и 982,8 мбар. Перевести эти значения в ньютоны на метр квадратный 
(Н/м2) и в гектопаскали (гПа).
1.3. Атмосферное давление 820,5 и 811,6 мм рт. ст. перевести в 
гектопаскали (гПа).
1.4. Какое давление оказывает на 1 м2 земной поверхности столб 
воздуха, простирающийся до верхней границы, если отсчет по барометру составляет 1010 мбар?
1.5. Определить давление атмосферного воздуха на 1 м2 поверхности, если барометр показывает 775 мм рт. ст.
1.6. Найти значения высот, которые при температуре 0,0°С, давлении 1010 гПа и нормальном ускорении свободного падения будут 
иметь уравновешивающие это давление столбы ртути, воды и керосина (плотность воды и керосина равна соответственно 1,0 и 
0,8 г/см3).
1.7. Выразить в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.) давление 
1000,0 гПа. Найти при этом давлении вес и массу столба воздуха с 
сечением 1 м2, простирающегося от уровня измерения давления до 
верхней границы атмосферы.
1.8. Максимальное давление на уровне моря (812,9 мм рт. ст.) 
наблюдалось 31 декабря 1968 г. на ст. Агата (Красноярский край), 
а минимальное (641,1 мм рт. ст.) –в сентябре 1961 г. в тайфуне 
Нэнси над Тихим океаном. Выразить эти значения в гектопаскалях (гПа) и найти их относительные отклонения от нормального 
давления.

1.2. изменение АтмосферноГо дАвления с высотой 
и По ГоризонтАли

Давление воздуха с высотой уменьшается, так как на каждую 
более высоко расположенную поверхность давит меньшая масса атмосферы. В нижнем слое атмосферы уменьшение давления ∆р при 
увеличении высоты на ∆h в линейном приближении выражается основным уравнением статики

 
∆р = –ρg∆h. 
(1.2)

При барометрическом нивелировании для расчетов превышения 
одного пункта над другим пользуются формулой Лапласа

 
H
t
t
p
p
=
+
+




18 400 1
2

0
0
a
lg
, 
(1.3)

где р0 и р — давление воздуха соответственно на нижнем и верхнем 
уровнях; H — разность высот этих двух уровней, или превышение 
одного пункта над другим, м; t0 и t — измеренная температура воздуха соответственно на нижнем и верхнем уровнях,°С; a — коэффициент объемного расширения воздуха, a = 0,00366 1/°С.
Для небольшой разности высот между двумя уровнями (до 1000 
м) используется приближенная формула Бабинэ

 
H
p
p
t
t

p
p
=
⋅ (
)
+
+





+

8000 2
1
2
0
0

0

–
.
a

 
(1.4)

Практически в расчетах изменение температуры воздуха с высотой принимается условно постоянным. Изменение температуры 
на 100 м поднятия называется вертикальным градиентом температуры γ. Для слоя тропосферы γ = 0,65°С/100 м.
Изменение давления с высотой характеризуется барической (барометрической) ступенью. Барическая ступень — расстояние по вертикали, на котором давление изменяется на одну единицу. Барическая ступень h (м/гПа) вычисляется по упрощенной формуле Бабинэ

 
h
t
p
=
⋅
+
(
)
8000 1
a

ст
, 
(1.5)

где t и рст — соответственно температура и давление воздуха в той 
же точке, для которой вычисляется барическая ступень h; a — коэффициент объемного расширения воздуха.
Атмосферное давление в разных точках земной поверхности в 
один и тот же момент времени не одинаково. Изменение давления 
вдоль горизонтали, направленной перпендикулярно к изобарам от 
высокого давления в сторону низкого, приходящееся на расстояние 
100 км, называется горизонтальным барическим градиентом (ГБГ). 
Формула для вычисления ГБГ (гПа/100 км) имеет вид

 
ГБГ =
⋅
∆
∆
p
n 100,  
(1.6)

где ∆р — изменение давления (гПа) на расстоянии ∆п (км) по горизонтали.

Задачи
1.9. Вычислить превышение горного участка над долиной, если 
при барометрическом нивелировании получены следующие данные: 
давление в долине 985,4 гПа при температуре 21,5°С, на горном 
участке соответственно 978 гПа и 17,0°С.
1.10. Определить высоту горы, если у подножия давление 1015 
гПа, температура воздуха 24,0°С; на вершине горы давление 990 гПа, 
температура 16,0°С.
1.11. На уровне моря отмечено атмосферное давление 1040 гПа. 
На какой высоте атмосферное давление уменьшится в два раза, если 
принять, что температура воздуха на всей высоте 0°С?
1.12. При выпуске радиозонда у поверхности земли давление равнялось 1012,6 гПа, а температура воздуха 24,6°С. При входе прибора 
в кучевое облако отмечалось давление 942,4 гПа и температура воздуха 19,4°С. Какова высота нижней границы облака?
1.13. Вычислить барическую ступень у поверхности Земли при 
давлении 1000,0 гПа и температуре воздуха -40,0, 0,0 и 40,0°С. На 
сколько метров надо переместиться по вертикали вблизи земной поверхности при обычных условиях, чтобы давление изменилось на 
1 гПа? Когда — летом или зимой (днем или ночью) — давление с высотой уменьшается быстрее?
1.14. На синоптической карте на двух станциях, расположенных 
на расстоянии 500 км, проходят изобары 995 и 990 гПа. Вычислить 
горизонтальный барический градиент.

1.3. Приведение АтмосферноГо дАвления к уровню моря

Давление на уровне моря рм вычисляется по формуле

 
pм = pст+ ∆р, 
(1.7)

где рст — давление на метеостанции; ∆р — поправка на приведение 
давления к уровню моря. Величину ∆р можно определить по высоте станции Н над уровнем моря и по барической ступени h: ∆р = 
= H/h (гПа). Тогда атмосферное давление на уровне моря выразится формулой

 
pм = pст + H/h. 
(1.8)

Пример. Для передачи метеорологических данных в гидрометеорологический центр показание барометра 1002,5 гПа при температуре 20,0°С 
требуется привести к уровню моря. Метеостанция расположена на вы

соте 400 м. Какое давление передал наблюдатель, если вертикальный 
градиент температуры равен 0,6°С/100 м?

Решение. 1. Определим среднюю температуру воздуха между метеостанцией и уровнем моря:

20 0
400 0 6
100
22 4
,
,
,
+
⋅
=
°С;

tст =
+
=
20 0
22 4
2
21 2
,
,
, °С.

2. Вычислим барическую ступень:

h =
+
⋅
(
) =
8000 1 0 00366 21 2
1002 5
8 6
,
,
,
, м / гПа.

3. Найдем давление на уровне моря:

pм
гПа
=
+
=
1002 5
400
8 6
1048 9
,
,
,
.

Задачи
1.15. При самолетном зондировании на высоте 900 м отмечалось 
атмосферное давление 950,0 гПа и температура воздуха –10,0°С. 
Определить давление на уровне моря.
1.16. В Турфанской впадине (глубина 154 м) отмечалось атмосферное давление 1050,0 гПа при температуре 15,0°С. Определить 
давление на уровне моря, если температура воздуха не изменяется.
1.17. На вершине Мархотского перевала (высота 500 м) отмечалось атмосферное давление 940 гПа при температуре –24,0°С. Определить давление на уровне моря при температуре –20,0°С.
1.18. Условно считая, что барическая ступень с высотой не изменяется, определить давление на уровне моря, если на высоте 4800 м 
оно равно 500,0 гПа, а температура воздуха составляет 0,0°С. Отмечается ли в действительности на уровне моря такое давление?
1.19. На ст. Пионерская (H = 2700 м) наблюдалась температура 
воздуха –60°С при атмосферном давлении 700 гПа. Определить давление на уровне моря, если вертикальный градиент температуры 
равен 0,6°С/100 м.
1.20. На метеорологической станции, расположенной на высоте 
150 м, отмечалось атмосферное давление 1025 гПа при температуре 
–20,5°С. Привести давление к уровню моря.

Вопросы
1. Что такое атмосфера, какова ее высота и масса?
2. Какие приборы применяются для измерения атмосферного давления и на каком принципе они действуют?
3. На какие слои делится атмосфера и по какому признаку?
4. Какое самое низкое и самое высокое давление зарегистрировано на 
Земле?
5. Можно ли по показанию барографа судить об изменении погоды?
6. Какой атмосферный воздух принято считать чистым? Что понимается под предельно допустимыми концентрациями загрязнения воздуха?
7. Можно ли с помощью спутников Земли контролировать загрязнение земной атмосферы?

Глава 2 
солнечнАя рАдиАция в Атмосфере  
и нА земной Поверхности

2.1. Потоки лучистой энерГии в Атмосфере

Часть лучистой энергии Солнца, поступающая к Земле в виде 
параллельных лучей от видимого диска Солнца, называется прямой 
солнечной радиацией S.
Поток прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность называется инсоляцией S′. Вычисляется по формуле

 
S′ = S ∙ sinhʘ, 
(2.1)

где hʘ — высота Солнца над горизонтом.
Часть солнечной радиации, которая после рассеивания атмосферой и отражения от облаков поступает на горизонтальную поверхность, называется рассеянной радиацией D.
Совокупность прямой и рассеянной солнечной радиации, поступающей в естественных условиях на горизонтальную поверхность, 
называется суммарной радиацией Q:

 
Q = S′ + D или Q = S sin hʘ + D. 
(2.2)

Отраженная радиация Rк — часть солнечной радиации, отраженной от поверхности Земли.
В Международной системе единиц (СИ) энергетическая освещенность радиации измеряется в Вт/м2, а для сумм радиации используют 
Дж/(м2∙ч), Дж/(м2∙сут) и т.д. Соотношение между единицами:

1,0 кал/(см2 ∙ мин) = 698 Дж/(м2 ∙ с) = 698 Вт/м2; 1 кал/см2 = 
= 4,19 ∙ 104 Дж/м2; 1 ккал/см2 = 4,19 ∙ 104 кДж/м2.

Отражательная способность поверхности, или альбедо Ак, выражается формулой

 
A
R
Q
к
к
=
⋅100%. 
(2.3)

Альбедо выражается в долях единицы (с точностью до сотых) или 
в процентах. Часть суммарной радиации, поглощенная земной поверхностью, называется поглощенной солнечной радиацией.