喷雾器操作人员的热反演

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关于Jason devau (Spray_Guy)

杰森·德沃博士(@spray_guy)自08年以来一直是OMAFRA应用技术专家。他研究并教授在特殊作物、大田作物和受控环境中安全、有效和高效地应用农业投入品的方法。他是Sprayers101的共同管理员,《Airblast1雷竞技app震中杯赞助商01教科书》的合著者,骑行速度慢,跑步速度慢。雷竞技苹果app下载官方版

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2014年4月,NDSU拓展出版了一本优秀的字幕新闻解释什么是热逆温,如何检测它们以及它们如何影响农药喷雾漂移。这篇文章的灵感来自于这篇报道。

大气中

地球被一层叫做大气层的空气包围着。你可以把它想象成在地球表面渗透和流动的一片液体。看起来有点危险,不是吗?

我们根据它们与地球表面的距离来定义大气层的“层”(见下图)。我们将重点关注地球大气层的最低部分:大气层表面边界层.当它沿着地球表面拖动时,风速、温度和湿度(在一个小时或更短的时间尺度上)会发生快速变化。

地球的大气层。地球的插图是按比例绘制的,但景观不是。我们的重点是地面边界层。
地球的大气层。地球的插图是按比例绘制的,但显然景观不是。我们的重点是地面边界层。

大气温度

在相对平静、晴朗和干燥的条件下(例如一个晴朗的下午),海拔每100米空气冷却1°C左右。此更改称为绝热递减率它是由压力随海拔变化引起的。如果你在陡峭的山坡上开车时耳鸣,说明你经历过气压随海拔的变化;头顶的大气层更大,重量会往下推。

海拔越高,头顶的大气就越少。更小的重量意味着更小的压力,这就给了空气膨胀的空间。膨胀需要做功,做功消耗能量,从而产生冷却效果。看到热力学有多简单了吧?

在下面的图中,红线表示空气冷却的绝热递减率随海拔的升高。蓝色的线表示风搅动和均匀化了大气,降低了温度随海拔变化的程度(稍后会详细介绍)。

一天到晚

当我们加上白天太阳能加热和夜间冷却的效果时,温度变化的速度就会受到影响。让我们考虑一下,在一个晴朗、相对平静的日子里,这是如何工作的:

清晨

早晨的太阳发出短波辐射,被地球表面吸收。地表将这些能量的一部分传导到地下深处,也加热地表附近的空气。这就产生了一个温度梯度,其中地表温度最高,空气随着海拔的升高而变得相对较低(记住上图中的红线)。

当靠近地表的空气变暖时,这种能量会导致空气分子振动并相互推开。一团团的空气变得不那么稠密,上升,就像熔岩灯里的粘稠物一样。周围较冷的空气落下来填补留下的空间,空气开始在一个对流室.上升的空气最终会冷却并收缩,因为它上升时穿过上方相对较冷的空气。

这些对流细胞产生热扰动,这是一种非常有效的方式,空气中的颗粒,如农药蒸气,要迅速稀释.这也是大气扩散污染的方式。更多关于分散的过程,稍后再说。

下午中后期

当太阳经过,风开始升起时,对流细胞被风破坏,并经历了机械乱流(记住上图中的蓝线)。因此,机械乱流也会将靠近地面的暖空气与上方的冷空气混合,但会抑制热乱流。

下午到晚上

随着来自太阳的能量减少,土壤开始变冷,土壤附近的空气也开始变冷。一旦空气冷却到比它上面的空气更冷,我们就开始了辐射反演,这是一种特殊的热转化(参见下图中的绿线)。之所以这样叫,是因为我们现在有了与典型白天温度剖面相反的情况。逆温(顶棚)高度随时间增长,到日出时最大可达100m左右。逆温层内(绿线在100米处折回之前),湍流被抑制。我们有一个稳定的气团。下面会详细介绍。

反转如何影响色散

对流细胞的上升部分携带着空气中的任何粒子。由于热湍流作用,悬浮粒子在地面的集中程度大大降低。

热湍流使带颗粒的暖空气上升,清洁的冷空气下降。这可以分散空气中的颗粒,如灰尘或污染。

现在让我们想象我们在热逆温中。靠近地面的较冷的、含有颗粒的空气不能上升,而上方较干净的空气(现在相对温暖)不能下沉。热湍流被抑制,任何垂直色散也被抑制。

热湍流在温度反演过程中被抑制。带着微粒的冷空气无法上升,而温暖干净的空气则无法下降。没有分散发生,集中的、带颗粒的空气倾向于随微风向下坡或横向移动。

在喷洒时,最小的雾滴落得最慢,在空中停留很长一段时间。如果在逆温期间喷洒,这些颗粒就会在逆温层下面积聚。还记得我们说过大气层像液体一样吗?更冷、密度更大(含有杀虫剂)的空气向下排入低洼地区。当微风开始吹起时,它还能以不可预测的方向横向移动很远。

如果早晨是阴天而不是晴天,云层将拦截大部分太阳短波辐射,吸收或反射回太空。地球表面仍然会变暖,但速度会更慢,从而抑制热湍流。题外话,如果云是在晚上形成的,它们会将地球表面的长波辐射反射回来。这温室效应这就是为什么阴天的夜晚比晴朗的夜晚更温暖。

因此,夜晚晴空万里的时间延长意味着出现强逆温的可能性很大。相反,云层覆盖通常意味着大气接近中性,所以没有强烈的逆温。

逆温只会受到轻微风的影响(例如6至8公里/小时),但随着风的增加和机械乱流混合空气,逆温的强度将会减弱,大气将接近中性状态(见蓝线)。在这种情况下,空气中的颗粒不会被热湍流分散,但会发生一些混合。因此,可能不会出现热逆温现象,但如果风太大,喷洒农药仍然是不可取的。

湿度

当空气中吸收辐射的水蒸气较少时,逆温现象形成得更快。当潮湿的空气冷却到露点时,水凝结释放出能量,使空气变暖。这就减缓了逆温的形成。要知道,逆温条件可能在雾、露或霜形成之前很久就存在了,所以它们不是逆温开始的好指标——你已经在逆温中了!

如果你看到雾、露或霜,你已经在逆温天气了。空气已经冷到足以凝结甚至冻结水。
如果你看到雾、露或霜,你已经在逆温天气了。空气已经冷到足以凝结甚至冻结水。

土壤状况及地形

这是一个复杂的问题,但使倒转现象更严重的土壤条件包括土壤湿度低、新鲜耕作的土壤、粗糙的土壤、重残渣和封闭的作物冠层。地形也很重要。我们讨论的是可耕地地区的辐射反转,以及在山区或深谷形成的那种辐射反转。然而,阴影区域(例如防风林后面)的逆风开始得更快,持续时间更长。看到NDSU字幕新闻更多的细节。

喷淋时间

逆温一旦形成,就会持续到太阳升起并使地球表面变暖,或者直到风增加并将静止的空气层混合在一起,重新建立一个更加中性的温度剖面。

日落不是逆温开始的好指标——逆温可能在逆温开始前几个小时就开始了。因此,夜间喷洒可能和夜间喷洒一样危险。非常早的早晨(如日出前后)也好不到哪里去。记住,在日出时,逆温会达到最大高度。

升起的太阳会使地球升温并产生湍流,从地表附近(例如几米处)开始。大多数逆温在日出两小时后消散,这可能是喷洒的最佳选择。

检测倒置

唯一确定你是否处于逆温的方法是测量两个空气温度:一个在地面附近,一个在三米高的地方。如果地表空气温度较低,则处于逆温状态。差异的大小表明了反演的强度。

传统的温度计很难精确测量,但SpotOn现在做了一个手持检测单位

反演预报越来越好,但它仍然是针对特定地点的,不完全可靠。喷雾器操作员应留意以下环境提示:

  • 白天和前一天晚上的温度波动很大。
  • 太阳低气压时,风平日静(例如风速低于每小时3公里)及天气晴朗。
  • 强烈的高压系统(通常与晴朗的天空有关)和低湿度的地方,你打算喷洒。
  • 露水或霜表明地面附近的空气较冷(可能起雾太晚了)。
  • 烟雾:悬浮在空中或横向移动的烟雾或灰尘
  • 气味会传播很远,看起来更强烈。
  • 白天的积云会在傍晚时分坍塌。
  • 夜间的云量是25%或更少。

如果你怀疑有逆温现象,不要喷洒。

有关天气如何影响漂移的更多信息,请下载此链接小册子来自澳大利亚政府气象局。

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