Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

КОНЦЕНЦИИ СПЕЦИАЛЬНЫХ МЕТОДОВ МОНИТОРИНГА И ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ ТЕПЛОВЫХ РЕСУРСОВ В АРИДНЫХ ГЕОСИСТЕМАХ

Рычко О.К. 1 Русинов П.С. 1 Жердев В.Н. 1 Русинова Г.М. 2
1 ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный педагогический университет»
2 ООО «Черноземный институт мониторинга земель, экосистем и экономики природопользования»
Установлены региональные особенности учёта естественных тепловых ресурсов местности и выбраны методы, пригодные для их мониторинга. Разработана система инновационных методов оценки эффективности эксплуатации тепловых ресурсов применительно к аридным геосистемам. Рассмотрены перспективы использования предлагаемых методических схем в других регионах с аналогичными экспериментальному природно-хозяйственными характеристиками. Предлагаемые новационные базовые теоретические положения и методические алгоритмы возможно применять в качестве модельных и при определении других (материальных) природных ресурсов заданных участков геосистем мезо- и микромасштаба в природоресурсной агроэкологической, научной, проектной, образовательной, хозяйственной, информационно-ресурсной и других видах деятельности.
экономическая эффективность
эксплуатация тепловых ресурсов
агросистема
теплообеспеченность
естественные тепловые ресурсы
инновационные методы
1. Рычко О.К. Методологические модели мониторинга агрометеорологических условий и агроклиматических ресурсов в аридных сельскохозяйственных ландшафтах. Оренбург: ОГПУ, 2009. 196 с.
2. Козин В.В., Петровский В.А. Геоэкология и природопользование: Понятийно-терминологический словарь. Смоленск: Ойкумена, 2005. 574 с.
3. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990. 637 с.
4. Рычко О.К. Новационные методологические положения по определению сложившегося и ожидаемого термического состояния геосистем степной зоны // Материалы IV Междунар. симпозиума «Степи северной Евразии». Оренбург: ИПК Газпромпечать, 2006. С. 616-617.
5. Методика определения экономической эффективности использования гидрометеорологической информации в народном хозяйстве. Л.: Ротапринт ГГО, 1985. 26 с.
6.Таран В.В. Энергетическая эффективность и формирующие её факторы в сельскохозяйственном производстве России. – М.: НИИ информации и техн.-экон. исслед. агропром. комплекса, 1995. 46 с.
7. Хандожко Л.А. Экономическая эффективность метеорологических прогнозов. Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 2008. 145 с.
8. Яндыганов Я.Я. Экономика природопользования. Екатеринбург: Урал. гос. экон. ун-т, 1997. 764 с.
9. Пахомова Н.В. Экономическая структура социального природопользования: становление, функционирование, совершенствование. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1985. 168 с.
10.Рычко О.К., Горшенин А.Н. Агрометеорологические принципы и методы определения эффективности эксплуатации термических ресурсов в аридно-субаридных агрогеосистемах Оренбургской области // Науки о Земле. 2010. Вып.4. С.147-155.
 

Аграрные аридные геосистемы (агросистемы, агроландшафты) практически всегда характеризуются сложностью и разнообразием формирующих их природных условий и ресурсов, что вызывает необходимость мониторинга - фиксации, оценивания и прогнозирования  последних, в том числе тепловых ресурсов (ТР) и теплообеспеченности (ТО) местности, в значительной мере предопределяющих структуру и режимы различных видов природопользования в заданных районах.

Главными направлениями исследований в рамках отмеченной проблемы следует считать установление или уточнение закономерностей внутригодовой и внутрирегиональной трансформации термического состояния степных агроландшафтов при условии их минимально достаточного атмосферного увлажнения (с величиной наименьшей влагоемкости корнеобитаемого слоя почвы не менее 0,7) и разработку теоретической базы и методического аппарата оценки эффективности использования их ТР, охватывающие следующие темы:

  • выполнение обзора и анализа степени изученности обозначенной научной проблемы;
  • определение главных метеорологических элементов, характеризующих термические факторы местности и процессы, их обусловливающие;
  • изучение характера и установление параметров изменчивости показателей ТО и компонентов ТР под влиянием факторов, их предопределяющих;
  • установление для заданных агроландшафтов особенностей внутрисезонного и территориального распределения ТР и проведение дифференциации региона исследования по степени его ТО;
  • разработка системы специальных методов оценки эффективности использования тепловых ТР и ТО степных агроландшафтов;
  • формулирование рекомендаций по повышению результативности эксплуатации ТР и информации о них в исследуемых агроландшафтах и агроценозах.

Учет природных и, в первую очередь, термических условий местности следует производить по данным зональных значений атмосферного увлажнения и теплообеспеченности территориально дифференцированных агросистем на основе традиционных агроклиматических показателей как индикаторов соотношения атмосферных осадков, ТР и ТО, типичные аридные геосистемы.

Информация о термическом состоянии геосистем использовалась многими отечественными специалистами-агрометеорологами - И.Г. Грингофом, Р.Э. Давидом, О. Д Сиротенко, Е. С. Улановой, Ю.И. Чирковым и другими. Поэтому по аналогии с трактовками основных понятий, процессов и терминов, связанных с ТР и ТО местности, даваемых в работах [2; 3] и др., можно сформулировать их базовые определения следующим образом:

- информация в природопользовании - совокупность данных о количественном, качественном и динамическом (прошлом, настоящем и будущем) биофизикохимическом состоянии природных ресурсов, их взаимосвязи, о потребности в информации для существующей или возможной формы социально-хозяйственной деятельности общества;

- информативность ландшафта - количество и качество информации, получаемой информируемым субъектом от конкретного природного, природно-антропогенного комплекса;

- информация о теплообеспеченности, тепловых ресурсах и их использовании - совокупность данных, содержащая количественные, качественные и динамические характеристики естественных тепловых запасов местности и состояние их эксплуатации в хозяйственных и социальных комплексах;

- информация экстренная - оперативно передаваемая информация об опасных, фактически наблюдаемых или прогнозируемых природных (в т.ч. метеорологических) явлениях, которые могут создавать дискомфорт, угрожать жизни и здоровью населения или наносить ущерб окружающей среде;

-  информационные ресурсы (для теплообеспеченности) - массивы сведений о тепловых ресурсах и термическом состоянии ландшафта, содержащиеся в банках данных и информационных системах;

 - стоимость использования термических ресурсов - цена эксплуатации определенного количества ТР, вовлеченного в производственный процесс;

- интенсивность сельскохозяйственного природопользования - степень и эффективность эксплуатации природных условий и ресурсов (включая тепловые) в агроландшафтах, определяемая уровнем фактической изменчивости их экологического состояния в сравнении с оптимальным.

Анализ традиционных методик, применяемых для оценки термического состояния любой территории, показывает, что большинство расчетных схем требует существенного обновления либо вследствие их устаревшей сущности, либо ввиду недостаточно полного и корректного учета природных факторов, специфичных для конкретного региона, обусловливающих  теплообеспеченность степной агросистемы [1]. Это предполагает модернизацию существующих оценочно-прогностических способов через методические схемы, способные давать объективные результаты при определении параметров ТР и ТО местности.

При этом учет ТР через суммы активных температур воздуха (САТВ) как объективного показателя ТР для сезонных и внутрисезонных периодов может производиться согласно моделям, предложенным О.К. Рычко (1985), по схеме:

Д0, Д5, Д10→ Т,         (1)

где Д0, 5, 10 - дата устойчивого перехода средней суточной температуры воздуха соответственно через 0, 5, 10 С весной; Т - суммы активных температур воздуха, 0С - термические ресурсы для заданного сезонного или внутрисезонного периода, рассчитываемые с помощью аналитически выраженных зависимостей типа:

у = САТВ;

y = a Д + b;

y = a Д 2 + b Д и т.п.,

где y - сумма температур воздуха; Д - число дней в периоде; a - температура, выше которой начинается развитие растений; b - сумма разностей между наблюдаемой температурой и показателем  a.

Определение эффективности эксплуатации ТР и информации о них предполагает рассмотрение ее основных экономических, социальных и экологических факторов и аспектов. Социальный, экологический и экономический аспекты эффективности природопользования рассматривались в последние десятилетия рядом исследователей [5-9], а применительно к ТР и ТО их характеристики в первом приближении можно получить, используя результаты, в табл. 1.  

Таблица 1

Классификация условий и функций геосистемы, предопределяемых её термическим состоянием

Типы условий

Виды функций

Физические

Определение значений испарения и конденсации; оценка интенсивности тепло-влагообмена между компонентами ландшафта, в т.ч. круговорота воды

Биологические

Установление сроков, периодов, термических пределов и темпов вегетирования растительности; определение уровня активности, жизнедеятельности животных, включая человека

Биофизические

Определение степени тепло-влагообеспеченности биогеоценоза и его компонентов

Социальные

Установление сроков и периодов осуществления социальной деятельности; оценка степени комфортности или дискомфортности термического состояния окружающей среды для человека - социума

Экономические

Установление сроков и периодов осуществления хозяйственной деятельности;

определение уровня экономической эффективности использования тепловых ресурсов ландшафта

Экологические

Слежение за формированием и изменчивостью гидротермически специфичной экосистемы; оценка степени теплового загрязнения ландшафта

В связи с тем, что применявшиеся в прошлом способы расчета экономической эффективности (ЭЭ) природопользования опирались на неэкологичные критерии отечественного централизованного планирования и заимствования аналогичной зарубежной практики подобных оценок и ввиду этого являются в настоящее время малоприемлемыми, возникает потребность разработки специальных новационных методов оценки ЭЭ (от эксплуатации отдельного вида природного - теплового ресурса), пригодных для решения соответствующих социальных, экономических или экологических задач [5].

Несмотря на повышение культуры земледелия, относительная зависимость продуктивности схк от погодных (в том числе термических) условий все еще значима, что определяет колебания урожаев от года к году. Поэтому информация о ТР необходима при расчетах ЭЭ ресурсопользования, особенно в специфичной природно-хозяйственной обстановке конкретного региона. К примеру, на формирование 10 ц урожая яровой пшеницы в агроклиматических условиях Оренбургской области необходимо затратить ТР в количестве 2000 0С , при достаточном увлажнении.

Обеспечение данными о ТР необходимо для более оперативного управления агротехническими приемами, предопределяемыми сложившимися и ожидаемыми метеорологическими условиями, а комплексное изучение закономерностей формирования урожая культурных растений в системе почва - растение - атмосфера возможно лишь на основе количественной оценки ТР как значимого геофизического фактора. Поэтому специалистам сельского хозяйства, в особенности растениеводства, необходимо уметь рационально использовать ТР для повышения продуктивности аграрного производства и получения максимально возможного комплексного социально-эколого-экономического эффекта, рис. 1.                  

Рис 1. Блок-схема алгоритма расчета экономической эффективности использования тепловых ресурсов аридной геосистемы

Тепловые ресурсы вегетационного периода

                                                      ↓

Тепловые ресурсы за расчетный (внутривегетационный) период

                                                      ↓

Экономическая эффективность за расчетный период для заданной агросистемы

В соответствии с указанной блок-схемой рекомендуется следующий порядок расчета ЭЭ для двух компонентов агросистемы: агроценоз озимой пшеницы - агроценоз редиса. При этом в расчетной схеме учитываются: продолжительность климатически обусловленного вегетационного периода для Оренбургского района Оренбургской области - как отрезка времени, заключенного между датами перехода через 5 0С весной и осенью - Д5; срок окончания вегетации озимой пшеницы - С; сумма ТР за оставшийся до Д5 осенью период - Т5; сумма ТР, необходимая для формирования урожая редиса - ТР; урожайность редиса - У; стоимость единицы урожая редиса - Ц.

Дано: С наступил 20 июля, с Т5 равным 1600 0С, и тогда ТР составляет 500 0С. А с учетом исходных данных по С, Т5, ТР и величины урожая редиса 100 ц/га получим:

Т5 (1600 0С) / ТР (500 0С) = 3 урожая редиса (3 ∙ 100 = 300 ц).

Изложенная методическая схема расчета ориентирована на средние показатели урожайности схк и при использовании максимальных значений последней, соответственно, возрастет экономическая эффективность от эксплуатации недоиспользованных ТР.

Выводы

Анализ существующих методических моделей мониторинга и схем расчета эффективности использования ТР или информации о них свидетельствует о том, что они - относительно тепловых ресурсов - нуждаются в кардинальном усовершенствовании либо в разработке новых специальных методов.

Новационными методологическими положениями в данной работе следует считать разработанные региональные методы оценки эффективности использования ТР и данных о ТО, отражающих специфичные природно-хозяйственные условия конкретных аридных агроландшафтов.

Предлагаемые новационные базовые теоретические положения и методические алгоритмы возможно применять в качестве модельных и при определении других (материальных) природных ресурсов заданных участков геосистем мезо- и микромасштаба  в природоресурсной агроэкологической, научной, проектной, образовательной, хозяйственной, информационно-ресурсной и других видах деятельности.

Рецензенты:

Постолов В.Д., д.с.-х.н., профессор кафедры землеустройства и ландшафтного проектирования Воронежского государственного аграрного университета им. Императора Петра I, г. Воронеж.

Зелепугин А.Д., д.э.н., профессор кафедры  мировой и национальной экономики Воронежской государственной лесотехнической академии, г. Воронеж.


Библиографическая ссылка

Рычко О.К., Русинов П.С., Жердев В.Н., Русинова Г.М. КОНЦЕНЦИИ СПЕЦИАЛЬНЫХ МЕТОДОВ МОНИТОРИНГА И ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ ТЕПЛОВЫХ РЕСУРСОВ В АРИДНЫХ ГЕОСИСТЕМАХ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=13034 (дата обращения: 19.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074