БІОФІЗИКА РОСЛИН - Ю. І. Посудін - 2004

IІ. ПРОЦЕСИ ПЕРЕНОСУ В СИСТЕМІ РОСЛИНА-ҐРУНТ-ПОВІТРЯ

9. ПЕРЕНОС ЕНЕРГІЇ

9.4. ПРАКТИЧНІ ЗАСТОСУВАННЯ ПЕРЕНОСУ ТЕПЛОТИ

9.4.1. Термографія листка

Метод реєстрації температури листка називається термографією. Процеси транспірації та інфрачервоного випромінювання листка супроводжуються певними змінами температури його поверхні. Застосування чутливого в інфрачервоній області спектра сенсора, який поступово сканує цю поверхню, дає можливість проаналізувати просторовий розподіл температури листка з точністю до 0,07 °С. Метод інфрачервоної термографії застосовується для дослідження процесів транспірації, впливу на ці процеси конвекційних потоків (рис. 9.19). Кожного року фермери, які вирощують фрукти, овочі та квіти, зазнають збитків від весняних заморозків на мільйони доларів. Застосування інфрачервоної термографії дозволяє визначити внутрішні та зовнішні фактори, які відповідають за температурні пошкодження рослинної продукції, досліджувати механізми охолодження та замерзання листка.

Рис. 9.19. Техніка інфрачервоної термографії, що застосовується для дослідження процесів транспірації та впливу на ці процеси конвекційних потоків.

Важливою є проблема впливу на рослини патогенних організмів, які викликають загибель клітин, що супроводжується відповідною зміною температури. Термографія здатна виявити локальні області на поверхні листка, уражені інфекцією.

9.4.2. Дистанційне зондування на основі реєстрації теплового випромінювання

Теплове випромінювання рослинних покривів та земної поверхні здатне поширюватися крізь атмосферу завдяки так званим "вікнам прозорості" у спектрі пропускання атмосфери в інфрачервоній області спектра (рис. 9.20). Це теплове інфрачервоне випромінювання реєструється за допомогою техніки, схожої на багатоспектральне сканування, але в діапазоні 8-14 мкм. Характер зображення при цьому залежить від температури об'єкта та його випромінювальної здатності. Теплові сенсори, які встановлюються на авіаносіях, що зондують об'єкти на невеликих висотах, забезпечують високу роздільну здатність (близько метра), тоді як на супутниках теплові сенсори розділяють простори розмірами 700-900 м. Сучасні прилади теплового зондування спроможні реєструвати різницю температур близько 0,4 К. До недоліків слід віднести вплив метеорологічних умов на результати вимірювань; зондуванню ґрунту підлягає лише шар товщиною 2-4 см.

Рис. 9.20. "Вікна прозорості" у спектрі пропускання атмосфери в інфрачервоній області спектра.

Дистанційне зондування на основі реєстрації теплового випромінювання знаходить застосування при оцінках розмірів, температури рослинних покривів та впливу на них зовнішніх факторів, вологості ґрунту, теплових аномалій, визначенні рівня теплового забруднення та стану поверхні водойм, льодових та сніжних масивів, вулканічної активності, дренажних структур, термічних індустріальних викидів. Широкого застосування набула техніка дистанційного зондування теплового інфрачервоного випромінювання для аналізу ландшафтних екологічних процесів - вимірювання вологості ґрунту та випаровування з його поверхні, вивчення характеристик теплового балансу та теплових потоків, оцінки теплообміну між лісовими масивами.

Контрольні запитання

1. Охарактеризувати основні природні випромінювання.

2. У чому полягає випромінювальний баланс листка?

3. Пояснити механізми відбивання оптичного випромінювання від поверхні листка.

4. Назвати відбивальні вегетаційні індекси.

5. Пояснити механізми флуоресценції хлорофілу зеленого листка.

6. Назвати флуоресцентні вегетаційні індекси.

7. Охарактеризувати основні Методи флуоресцентної спектроскопії.

8. Назвати основні процеси тепловіддачі для листка.

9. Що таке термографія листка?

10. У чому полягає дистанційне зондування рослинних покривів на основі реєстрації теплового випромінювання?