The concept and the tasks of agrometeorology

99 Pages·2016·2.48 MB·English

by  Dr. Makra László

Agrometeorology
Concept, subject and tasks of
agrometeorology;
meteorological phenomena
••
AAggrriiccuullttuurraall pprroodduuccttiioonn,, eessppeecciiaallllyy ccrroopp
pprroodduuccttiioonn iiss hhiigghhllyy ddeeppeennddeenntt oonn tthhee
wweeaatthheerr ccoonnddiittoonnss..
••
TThhee mmeetteeoorroollooggiiccaall ffaaccttoorrss aaffffeecctt::
–– jjoobbss rreellaatteedd ttoo ccrroopp pprroodduuccttiioonn ((ee..gg.. ttiilllliinngg,,
ssoowwiinngg,, eettcc..));;
–– aaggrroonnoommiicc mmeetthhooddss ((ffeerrttiilliizzaattiioonn,, ppeesstt ccoonnttrrooll,,
eettcc..));;
–– bbiioollooggiiccaall pprroocceesssseess ooff ppllaannttss ((tthheeiirr lliiffee
pprroocceesssseess,, ddeevveellooppmmeenntt,, ccrroopp ffoorrmmaattiioonn,, eettcc..));;
TThhee bbeeggiinnnniinnggss ooff cclliimmaattee rreesseeaarrcchh::
•
First observations on the climate were performed in the era of the
ancient river cultures of East (Egypt, Mesopotamia, India and China) in
the 3rd-1st millennia BC. The observations were of great importance
in terms of agricultural production (river floods, monsoons).
•
In the 5th century BC Herodotus enters the historical, geographic and
climatic description of areas known by Greeks people. Hippocrates
studied the effects of the climate and meteorological phenomena on
human health.
•
The word ”climate” comes from the Greek word clinein (= bend). It
was first used by Aristotle in the 4th century BC. He recognized that
the energy source of climatic phenomena is the Sun; namely,
inclination of irradiance is of basic importance to climate differences..
•• TThhee wwoorrdd „„mmeetteeoorroollooggyy”” ccoommeess ffrroomm tthheerr GGrreeeekk
pphhiilloossoopphheerr,, AArriissttoottllee ((338844--332222 BBCC))..
•• EExxppeerriieenncceess,, oobbsseerrvvaattiioonnss..
•• MMaauurriittiiuuss KKnnaauueerr aabbbboott ((11661122--11666644)):: CCaalleennddaarr ooff OOnnee
HHuunnddrreedd YYeeaarrss ((77 yyeeaarrss ooff oobbsseerrvvaattiioonnss,, ccoonncclluussiioonnss))..
•• „„IIff iitt ddooeess nnoott mmaattcchh uunnttiill tthhee llaasstt rraaiinnddrroopp,, tthhee ggooooddss
wwiillll bbee aass ddeessccrriibbeedd;; ootthheerrwwiissee II ccaannnnoott ddeeffiinnee eeiitthheerr tthhee
aaiimmss oorr tthhee ddeevviicceess ooff aallmmiigghhttyy..””
•• SSiinnccee 11770000iieess iinnssttrruummeennttaall mmeeaassuurreemmeennttss hhaavvee bbeeeenn
ssttaarrtteedd ((tthheerrmmoommeetteerr,, mmeeaassuurreemmeenntt ooff aaiirr pprreessssuurree,,
wwiinndd ssppeeeedd,, wwiinndd ddiirreeccttiioonn,, eettcc..))..
•• MMoorrssee ((11883377)):: ddiissccoovveerryy ooff tthhee tteelleeggrraapphh..
•• DDaaiillyy NNeewwss ((LLoonnddoonn))::,,11884488:: wweeaatthheerr rreeppoorrttss vviiaa
tteelleeggrraapphh..
•• IInntteerrnnaattiioonnaall MMeetteeoorroollooggiiccaall CCoonnggrreessss ((11883377,, VViieennnnaa))::
IInntteerrnnaattiioonnaall MMeetteeoorroollooggiiccaall OOrrggaanniizzaattiioonn,, ssiinnccee 11995511
WWoorroolldd MMeetteeoorroollooggiiccaall OOrrggaanniizzaattiioonn ((WWMMOO))..
•• MMeetteeoorroollooggiiccaall IInnssttiittuuttee ((11887700,, BBuuddaappeesstt)):: oorrggaanniizzaattiioonn
ooff ssttaattiioonn nneettwwoorrkk,, pprroocceessssiinngg ooff cclliimmaattee ddaattaa..
•• TThhee ffiirrsstt mmaappppeedd ddaaiillyy wweeaatthheerr ffoorreeccaasstt:: 11889911..
•• TThhee ffiirrsstt rraaddiioo ssaadd ffoorreeccaassttss:: 11993366..
•• HHuunnggaarriiaann MMeetteeoorroollooggiiccaall SSeerrvviiccee ((HHMMSS));;
hhttttpp::////wwwwww..mmeett..hhuu
•• HHMMSS:: 3300 mmaaiinn mmeetteeoorroollooggiiccaall ssttaattiioonnss,, nneeaarrllyy 7700 cclliimmaattee
ssttaattiioonnss,, mmoorree tthhaann 660000 rraaiinn ggaauuggee ssttaattiioonnss,, 33
mmeetteeoorroollooggiiccaall rraaddaarr ssttaattiioonnss ((BBuuddaappeesstt,, SSzzeennttggootttthháárrdd--
FFaarrkkaassffaa,, NNyyíírreeggyyhháázzaa--NNaappkkoorr))..
•• 11999999:: HHuunnggaarryy jjooiinneedd EEUUMMEETTSSAATT aass aann aassssoocciiaattee
mmeemmbbeerr,, ssoo wwee ccaann ttaakkee MMEETTEEOOSSAATT ssaatteelllliittee bbrrooaaddccaassttss
eevveerryy 3300 mmiinnuutteess..
•• MMeetteeoorroollooggyy ((sssscciieennccee ooff wweeaatthheerr pphheennoommeennaa,,
sscciieennccee ooff wweeaatthheerr,, sscciieennccee ooff tthhee
aattmmoosspphheerree)):: sscciieennccee ddeeaalliinngg wwiitthh pprroocceesssseess
tthhaatt ttaakkee ppllaaccee iinn tthhee aattmmoosspphheerree..
•• AAggrroommeetteeoorroollooggyy:: ppuurrppoossee:: ttrraannssffoorrmmiinngg
kknnoowwlleeddggee oonn cclliimmaattee ttoo uusseeffuull iinnffoorrmmaattiioonn ffoorr
aaggrriiccuullttuurree..
•• SSmmiitthh ((11997700)):: aaggrroommeetteeoorroollooggyy:: sshhoorrtt ffoorrmm ooff
tthhee wwoorrdd aaggrriiccuullttuurraallmmeetteeoorroollooggyy.. TThhee
sscciieennccee ooff mmeetteeoorroollooggyy sseerrvveess aaggrriiccuullttuurree iinn
oorrddeerr ttoo mmaakkee aa ccoonnsscciioouuss llaanndd uussee aanndd ttoo
iinnccrreeaassee yyiieelldd wwiitthhoouutt eexxppllooiittiinngg nnaattuurraall
rreessoouurrcceess..
SSoollaarr rraaddiiaattiioonn
•• EEnneerrggyy ooff tthhee ssoollaarr rraaddiiaattiioonn rreeaacchhiinngg tthhee EEaarrtthh’’ss ssuurrffaaccee
ddeeppeennddss oonn::
–– ssoollaarr ccoonnssttaanntt;;
–– aannggllee ooff iinncciiddeennccee ooff tthhee ssoollaarr rraaddiiaattiioonn;;
–– lleennggtthh ooff tthhee ddaayy;;
•• SSoollaarr ccoonnssttaanntt:: IItt cchhaarraacctteerriizzeess tthhee iinntteennssiittyyxx ooff tthhee
eelleeccttrroommaaggnneettiicc rraaddiiaattiioonn ooff tthhee SSuunn.. TThhiiss iiss tthhee aammoouunntt
ooff rraaddiiaattiioonn eenneerrggyy,, wwhhiicchh iinn tthhee ccaassee ooff mmeeddiiuumm SSuunn--
EEaarrtthh ddiissttaannccee aatt tthhee oouutteerr bboouunnddaarryy ooff tthhee aattmmoosspphheerree
ttrraavveerrssee aatt uunniitt ccrroossss--sseeccttiioonn ppeerrppeennddiiccuullaarr ttoo rraaddiiaattiioonn,,
dduurriinngg uunniitt ttiimmee ((11336688 WW⋅⋅mm--22))..
•• AAbbssoolluuttee vvaalluuee ooff tthhee rraaddiiaattiioonn iinntteennssiittyy iinn ppeerriihheelliioonn iiss
aarroouunndd 77%% hhiigghheerr aatt tthhee EEaarrtthh’’ss ssuurrffaaccee tthhaann iinn aapphheelliioonn..
•• TThhee ssuurrffaaccee ggeettss oonnllyy 4400%% ((ii..ee.. 113366..88 WW mm--22)) ooff tthhee ssoollaarr
(cid:1)(cid:1)
rraaddiiaattiioonn tthhaatt rreeaacchheess tthhee uuppppeerr bboouunnddaarryy ooff tthhee
aattmmssoopphheerree,, nnaammeellyy 334422 WW⋅⋅mm--22..
•• SSoollaarr rraaddiiaattiioonn rreeaacchheess tthhee EEaarrtthh’’ss ssuurrffaaccee aass aallmmoosstt ccoommpplleetteellyy bbeeaamm..
TThhee sspphheerriiccaall EEaarrtthh sshhaarreess aann eenneerrggyy ffrroomm tthhee ppaarraalllleell bbeeaamm,,
pprrooppoorrttiioonnaall ttoo tthhee aarreeaa ooff iittss ccrroossss--sseeccttiioonn ((II ·· RR22 ·· ππ)) ((RR:: rraaddiiuuss ooff tthhee
00
EEaarrtthh)).. TThhiiss eenneerrggyy iiss ddiissttrriibbuutteedd oonn tthhee wwhhoollee EEaarrtthh ((sspphheerriiccaall ssuurrffaaccee))
((TT == 44··RR22··ππ))..
⇒⇒ tthhee ccaallccuullaatteedd mmeeaann rraaddiiaattiioonn::
2
I ⋅ R ⋅π I 1368
I = 0 = 0 = = 342 W ⋅ m−2 
 
2
4 ⋅ R ⋅π 4 4
•• OOnnllyy aa ffrraaccttiioonn ooff tthhee eenneerrggyy ooff tthhee ssoollaarr rraaddiiaattiioonn iiss ccaappttuurreedd bbyy tthhee
EEaarrtthh aanndd tthhee ootthheerr ppllaanneettss;; iittss mmoosstt ppaarrtt rreemmoovveess ffrroomm tthhee ssoollaarr
ssyysstteemm;;
⇒⇒ rraaddiiaattiioonn ffrroomm ootthheerr ssttaarrss ccaann ggeett ttoo EEaarrtthh;;
⇒⇒ tthhee rreessuullttiinngg eenneerrggyy ccoorrrreessppoonnddss ttoo aa bbllaacckk--bbooddyy rraaddiiaattiioonn
tteemmppeerraattuurree ooff ≈≈33 KK;;
tthhiiss eenneerrggyy iiss eenneerrggeettiiccaallllyy nneegglliiggiibbllee,, bbuutt uunnddeerrssttaannddiinngg
ooff tthhee uunniivveerrssee iiss eesssseennttiiaall;;
11996655:: AArrnnoo PPeennzziiaass aanndd RRoobbeerrtt WWiillssoonn ccaarrrriieedd oouutt rraaddiioo aassttrroonnoommyy
eexxppeerriimmeennttss wwiitthh aa ssmmaallll,, hhiigghhllyy sseennssiittiivvee aanntteennnnaa;; tthheeyy oobbsseerrvveedd aa
sstteeaaddyy,, llooww--ffrreeqquueennccyy nnooiissee,, ffiillmmiinngg tthhee aanntteennnnaa iinn aannyy ddiirreeccttiioonn
←←→→ tthheeiirr iinnssttrruummeenntt wwaass ffllaawwlleessss;;
TThhiiss nnooiissee iiss tthhee rreemmaaiinnss ooff tthhee ccoossmmiicc mmiiccrroowwaavvee bbaacckkggrroouunndd
rraaddiiaattiioonn →→ iitt wwaass ccrreeaatteedd wwhheenn,, ffoolllloowwiinngg tthhee BBiigg BBaanngg,, tthhee
tteemmppeerraattuurree ooff tthhee uunniivveerrssee rreedduucceedd eennoouugghh ttoo aallllooww tthhee mmaatteerriiaall
ttoo bbeeccoommee ttrraannssppaarreenntt.. TThheenn tthhee tteemmppeerraattuurree ooff tthhee uunniivveerrssee wwaass
≈≈ 33000000 ººCC ((ttooddaayy --227700 ººCC )).. TThhiiss rraaddiiaattiioonn iiss aaccttuuaallllyy lliigghhtt tthhaatt iiss
iinndduucceedd bbyy llooww--tteemmppeerraattuurree bbllaaccbbooddyy rraaddiiaattiioonn ⇒⇒ iitt ccaann bbee
oobbsseerrvveedd iinn µµmm wwaavveelleennggtthh rraannggee;;
⇒⇒ ffiinnaall pprrooooff →→ ttiimmee ooff tthhee BBiigg BBaanngg;;
⇒⇒ 11997788:: NNoobbeell PPrriizzee iinn PPhhyyssiiccss;;
oonnccee tthhee mmaatteerriiaall ooff tthhee uunniivveerrssee wwaass ccoonnddeennsseedd iinn aann iinnffiinniitteellyy
ssmmaall ppooiinntt;; BBiigg BBaanngg ⇒⇒ ggaaaallxxiieess wweerree ffoorrmmeedd ffrroomm tthhiiss mmaatteerriiaall;;
TThhee aaggee ooff tthhee uunniivveerrssee ≈≈ 1133,,77 bbiilllliioonn yyeeaarrss;; bbllaacckk--bbooddyy rraaddiiaattiioonn
rreevveeaallss ddaattaa oonn aann eeaarrllyy pphhaassee ooff iittss eexxiisstteennccee;;
TThhee ddiissccoovveerryy ooff PPeennzziiaass aanndd WWiillssoonn iiss aann eevviiddeennccee iinn ssuuppppoorrtt ooff
ffeellffeeddeezzééssee bbiizzoonnyyííttéékk LLeemmaaîîttrree’’ss tthheeoorryy aanndd HHuubbbbllee’’ss
oobbsseerrvvaattiioonn ssuuppppoorrttiinngg iitt;;
GGeeoorrggeess--HHeennrrii LLeemmaaîîttrree ((11889944 –– 11996666));;
BBeellggiiaann ccaatthhoolliicc pprriieesstt,, hhoonnoorraarryy pprreellaattee,, pphhyyssiicciisstt,, aassttrroonnoommeerr;;
11992277;; 11993311:: NNaattuurree:: „„aanncciieenntt aattoommiicc tthheeoorryy””;; hhee tthheerrooeettiiccaallllyy pprroovveedd
tthhaatt::
(cid:1)(cid:1)
EEiinnsstteeiinn’’ss ggeenneerraall tthheeoorryy ooff rreellaattiivviittyy ((ssttaattiicc uunniivveerrssee)) iiss ffaauullttyy;;
(cid:1)(cid:1)
TThhee uunniivveerrssee ccaann bbee wwrriitttteenn wwiitthh aa bbeetttteerr mmooddeell,, iiff iitt iiss bbaasseedd oonn
tthhee tthheeoorryy ooff tthhee eexxppaannddiinngg uunniivveerrssee;;
EEddwwiinn HHuubbbbllee ((11888899--11995533));;
AAmmeerriiccaann aassttrroonnoommeerr;;
11992299:: oonn tthheerr bbaassiiss ooff aassttrroonnoommiiccaall oobbsseerrvvaattiioonnss hhee ffoouunndd eevviiddeennccee
tthhaatt ootthheerr ggaallaaxxiieess aarree mmoovviinngg aawwaayy ffrroomm oouurr;;
⇒⇒ LLeemmaaîîttrree:: tthhee uunniivveerrssee ooccccuurrrreedd bbyy eexxppllooddiinngg ooff ssoommee oorriiggiinnaall
aattoommss ((BBiigg BBaanngg));;