ΜΕΡΟΣ 4: ΚΛΙΜΑ ΚΑΙ ΓΕΩΡΓΙΑ. Κεφάλαιο 9: Αγροκλιματολογία Κεφάλαιο 10: Κλιματική Αλλαγή και Γεωργία

ΜΕΡΟΣ 4: ΚΛΙΜΑ ΚΑΙ ΓΕΩΡΓΙΑ Κεφάλαιο 9: Αγροκλιματολογία Κεφάλαιο 10: Κλιματική Αλλαγή και Γεωργία 239

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ΑΓΡΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Σύνοψη Στο κεφάλαιο αυτό καλύπτεται το αντικείμενο της αγροκλιματολογίας, η οποία μελετά την επίδραση του κλίματος στις συνθήκες των καλλιεργούμενων φυτών, στη ζωική παραγωγή, στην εμφάνιση επιζήμιων επιρροών, όπως βιολογικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις, και, γενικά, στις γεωργικές εργασίες και δραστηριότητες. Αρχικά, παρουσιάζεται η ταξινόμηση των κλιμάτων σύμφωνα με τις ισχύουσες μεθοδολογίες και αναπτύσσεται το θέμα του αγροκλίματος, μέσα από διάφορες κλίμακες κλιμάτων που ενδιαφέρουν τη γεωργία, όπως το τοποκλίμα, το μικροκλίμα ή το φυτοκλίμα. Στη συνέχεια, εξετάζονται η φαινολογική κλιματολογία και μια σειρά από θεματικούς τύπους κλιμάτων, όπως το κλίμα εδάφους, λιβαδιών, δημητριακών, δένδρων και δασών, καθώς και το κλίμα θερμοκηπίου. Τέλος, γίνεται αναφορά στο θέμα της βελτίωσης και προσαρμογής του κλίματος σε ειδικές συνθήκες για γεωργικούς σκοπούς. Προαπαιτούμενη γνώση Ο αναγνώστης απαιτείται να έχει βασικές γνώσεις φυσικής και μαθηματικών. 9.1. Ταξινόμηση των κλιμάτων Ως γνωστόν, καιρός θεωρείται η κατάσταση της ατμόσφαιρας σε μια ορισμένη χρονική στιγμή, η οποία καλύπτει, επίσης, την εξέλιξη και τον κύκλο ζωής των συγκεκριμένων ατμοσφαιρικών διαταραχών, που αποτελούν τη γενική κατάσταση. Αντίθετα, κλίμα θεωρείται η μέση καιρική κατάσταση, ως σύνθεση του καιρού για μεγάλη χρονική περίοδο, ώστε να εξαλείφονται τυχόν σφάλματα, να καθιερώνονται και να ισχύουν οι στατιστικές παράμετροι, όπως η μέση τιμή, η διακύμανση, οι πιθανότητες ακραίων φαινομένων και άλλα συναφή. Σε αναλογία με τα παραπάνω, η μετεωρολογία προσδιορίζει και μελετά τα συστήματα καιρού που η κλίμακα χρόνου έχει ανώτερο όριο το χρόνο ζωής του αντίστοιχου ατμοσφαιρικού συστήματος ή φαινομένου, ο δε χρόνος αυτός εκτείνεται μέχρι και μερικές βδομάδες για τις διαταραχές συνοπτικής κλίμακας. Αντίθετα, η κλιματολογία μελετά τις μέσες τιμές και αποκλίσεις των κλιματικών στοιχείων και παραμέτρων για τόση χρονική περίοδο ώστε να εξαλείφονται τα σφάλματα. Επίσης, μελετά τις συχνότητες εμφάνισης καιρικών φαινομένων και συστημάτων, καθώς και τη χρονική και χωρική κατανομή τους. Τουλάχιστον τριάντα χρόνια θεωρούνται διεθνώς επαρκής χρόνος για κλιματικές αναλύσεις, ωστόσο συμπεράσματα είναι πολλές φορές αποδεκτά και για κλίμακες χρόνου από 10 μέχρι 15 χρόνια. Τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα της κλιματολογίας ενδιαφέρουν και άλλες επιστήμες, καθόσον τα κλιματικά στοιχεία καθορίζουν τελικά τη βλάστηση και, γενικά, τη συμπεριφορά των ζώντων οργανισμών στη Γη. Υπάρχουν διάφορες προσεγγίσεις κατηγοριοποίησης και ταξινόμησης των κλιμάτων. Γενικά, η κλιματολογία διακρίνεται σε θεωρητική και εφαρμοσμένη (Ζαμπάκας, 1981). Ειδικότερα, η θεωρητική κλιματολογία χωρίζεται, με βάση τις χωρικές κλίμακες κλιμάτων, σε μακροκλιματολογία, μεσοκλιματολογία, μικροκλιματολογία, κλιματολογία οριακού στρώματος, κλιματολογία ελεύθερης ατμόσφαιρας και τοποκλιματολογία. Αντίστοιχα, η εφαρμοσμένη κλιματολογία έχει στόχο την κάλυψη των αναγκών της ανθρωπότητας με πρακτικές εφαρμογές. Ειδικότερα, ανάλογα με τις ανάγκες που καλύπτει, διακρίνεται σε βιοκλιματολογία, ιατρική και θεραπευτική κλιματολογία, αγροκλιματολογία, ραδιοκλιματολογία, παλαιοκλιματολογία και εδαφοκλιματολογία. Στο Σχήμα 9.1. απεικονίζονται η ταξινόμηση κλιματολογίας και, ειδικότερα, οι κατηγορίες της θεωρητικής και εφαρμοσμένης κλιματολογίας. 9.1.1. Κλίμακες κλιμάτων Από τους κλάδους της θεωρητικής κλιματολογίας, η μακροκλιματολογία εξετάζει το γενικό κλίμα μεγάλων εκτάσεων, μέσω των δικτύων συνοπτικών σταθμών. Αντίστοιχα, η μεσοκλιματολογία ασχολείται με το κλίμα μικρών εκτάσεων της επιφάνειας της Γης, που θεωρείται αντιπροσωπευτικό του κλίματος της ευρύτερης περιοχής. Επιπλέον, η μικροκλιματολογία μελετά τις λεπτές κλιματικές δομές του Ατμοσφαιρικού Οριακού Στρώματος (ΑΟΣ). Υπάρχει ακόμα η κλιματολογία του οριακού στρώματος τριβής, που μελετά γενικά το κλίμα μεγάλων περιοχών από την επιφάνεια του εδάφους μέχρι το ύψος περίπου των 800-1.000 m, πάνω από το οποίο δεν υπάρχει 240

επίδραση της τριβής. Αναφέρεται ακόμα η κλιματολογία της ελεύθερης ατμόσφαιρας, που μελετά το κλίμα της ατμόσφαιρας πάνω από 1.000 m περίπου, όπου η επίδραση της τριβής είναι μηδενική. Τέλος, η τοποκλιματολογία μελετά τις σχέσεις μεταξύ των τοπικών κλιμάτων και των σχηματισμών του εδάφους. Τα ατμοσφαιρικά φαινόμενα ταξινομούνται σε διάφορες κλίμακες. Ωστόσο, η χρήση των όρων «μακροκλίματα», «μεσοκλίμακα» και «μικροκλίμακα» θεωρείται αυθαίρετη και φαίνεται να εξαρτάται από τις ανάγκες της κάθε εφαρμογής. Στη μετεωρολογική έρευνα και στις μετεωρολογικές εφαρμογές χρησιμοποιείται μια ολόκληρη κλίμακα από «μεσοκλίμακες» (Orlanski, 1975). Ενδεικτικά, αναφέρεται ότι ο όρος «μεσοκλίμακα» έχει εφαρμοσθεί σε μελέτη για ολόκληρο το υψηλό οροπέδιο του Θιβέτ, που αντιστοιχεί ανάμεσα στην πλανητική κλίμακα και την κλίμακα πρόγνωσης καιρού, καθώς και σε μελέτη μιας ομάδας φυτών, που αντιστοιχεί ανάμεσα στην κλίμακα ενός φύλλου και στην κλίμακα ενός ολόκληρου αγρού. Σχήμα 9.1. Ταξινόμηση κλιματολογίας. Ως γνωστόν, το ΑΟΣ έχει παρουσιαστεί αναλυτικά στο Κεφάλαιο 3 της Γεωργικής Μικρομετεωρολογίας. Η γνώση της συμπεριφοράς του παρέχει, τουλάχιστον, δύο φυσικές κλίμακες, που είναι δυνατόν να ορίσουν τις μετεωρολογικές σφαίρες. Η πρώτη κλίμακα είναι το ημερήσιο ΑΟΣ, περίπου 1 χλμ., με συντελεστή αβεβαιότητας δύο, εξαρτώμενο από το τοπικό κλίμα. Το ΑΟΣ έχει στη διάρκεια της ημέρας αλληλεπίδραση με την επιφάνεια, είτε αυτή είναι ξηρά είτε βλάστηση είτε νερό. Η δεύτερη κλίμακα είναι το ύψος του αποκαλούμενου στρώματος επιφάνειας, περίπου 50 m, επίσης με συντελεστή αβεβαιότητας δύο. Κάτω από αυτό το επίπεδο, η ατμοσφαιρική συμπεριφορά εξαρτάται μόνιμα από την κατάσταση της υποκείμενης επιφάνειας, ενώ κάποιες δυνάμεις μακροκλίμακας, όπως η δύναμη Coriolis, δεν παίζουν ρόλο στο στρώμα εδάφους. Συνεπώς, τα μοντέλα επιφανειακού στρώματος, όπως τα μοντέλα εξάτμισης, είναι δύο διαστάσεων, δηλαδή ύψους και κατεύθυνσης κύριας οριζόντιας ροής, ενώ τα μοντέλα ΑΟΣ, όπως για τις θαλάσσιες αύρες, πρέπει να είναι τριών διαστάσεων. Ο καιρός σε αυτό το στρώμα-κάλυμμα είναι δυνατόν να ονομασθεί μικροκαιρός. Πάνω από τη βλάστηση, οριζόντιες κλίμακες στρωμάτων με δεδομένο ύψος προσδιορίζονται από την οριζόντια απόσταση, για προσαρμογή σε μια ξαφνική αλλαγή της υποκείμενης επιφάνειας. Ο λόγος ανάμεσα στην απόσταση προσαρμογής και στο ύψος προσαρμογής είναι τυπικά 100:1, για ολοκληρωτική προσαρμογή (WΜΟ, 2001), ή 30:1, για μετριοπαθή προσαρμογή. Αντίστοιχα, η χρονική κλίμακα του στρώματος λαμβάνεται ως ο χρόνος που απαιτείται από ροή 241

ανέμου περίπου 5 ms -1, για να διανύσει την απόσταση προσαρμογής. Από τα χαρακτηριστικά αυτά, εξάγονται μια σειρά από κλιματικές κλίμακες (Πίνακας 9.1). Ειδικότερα, στον Πίνακα 9.1 καταγράφεται ότι το εύρος της κάθε χωρικής κλίμακας συμπίπτει με την έκταση της περιοχής που καλύπτει, καθώς και με τη σχετική απόσταση προσαρμογής. Αντίστοιχα, για την κλίμακα χρόνου, υπάρχουν δύο καταγραφές, η περίοδος δειγματοληψίας και το ανώτατο όριο των διεργασιών στην εν λόγω κλίμακα. Όνομα κλίμακας Κλίμακα χρόνου Οριζόντια κλίμακα Κατακόρυφη κλίμακα Μικροκλίμακα 0,1 sec-1 min < 1 mm-100 m < 1 mm-3 m Τοποκλίμακα 3 sec-30 min 10 m-3 km 1 m-100 m Μεσοκλίμακα 1 min-3 hr 300 m-30 km 10 m-1 km Συνοπτική κλίμακα 1 hr-1 day 3 km-1.000 km 100 m-10 km Μακροκλίμακα ½ day-1 week 30 km-10 4 km 1 km-20 km Παγκόσμια κλίμακα > 3 days 300 km-παγκόσμια 1 km-100 km Πίνακας 9.1. Περίληψη ατμοσφαιρικών κλιμάκων στο χρόνο και το χώρο. Η κατηγορία μεσοκλίμακα ορίζεται σύμφωνα με κοινές εφαρμογές, όπως είναι η εκτίμηση της θαλάσσιας αύρας ή της ροής κοιλάδας, η εξέλιξη καταιγίδας κτλ., και χαρακτηρίζεται περιοχική κλίμακα. Στην ορολογία της πρόγνωσης καιρού, η μεσοκλίμακα αντιστοιχεί στην παροντική (nowcasting) πρόγνωση ή πρόγνωση βραχείας διάρκειας για τις επόμενες λίγες ώρες. Επίσης, πρόγνωση καιρού μιας ή δύο εβδομάδων αντιστοιχεί στη μακροκλίμακα. Φυσικά, οι κατηγορίες κλίματος δεν ορίζονται αυστηρά μόνο από τις κλίμακες του Πίνακα 9.1. Για παράδειγμα, ένα τυπικό πρόβλημα είναι εκείνο της αναγνώρισης θυλάκων παγετού σε μια αρκετά μικρή περιοχή, όπως ένα περιβόλι με οπωροφόρα έκτασης 100 x 100 m 2. Αν και τα αποτελέσματα του παγετού εμφανίζονται μόνο σε μικρή κλίμακα, οι διαδικασίες έρευνας είναι τυπικές της τοποκλιματολογίας. Επιπλέον, αν συνυπολογίζονται και οι θερμοκρασίες φύλλων ή μπουμπουκιών, τότε η έρευνα θα υιοθετήσει πολλά χαρακτηριστικά ενός μικροκλιματικού προγράμματος. Τέλος, αν το περιβόλι με τα οπωροφόρα βρίσκεται στην πλαγιά μιας κοιλάδας, μεσοκλιματικά φαινόμενα, όπως πιθανοί καταβατικοί άνεμοι, πρέπει επίσης να εξετάζονται. 9.1.2. Κατηγορίες ταξινόμησης κλιμάτων Η ταξινόμηση των κλιμάτων της Γης είναι εξαιρετικά πολύπλοκο θέμα. Τα κριτήρια για την ταξινόμηση κλιμάτων διακρίνονται σε δύο κατηγορίες, στα αποτελέσματα της επίδρασης του κλίματος, όπως ερημικότητα ή φυτοκάλυψη, καθώς και στις αιτίες, που διαμορφώνουν τα διάφορα κλίματα, όπως θαλάσσια ρεύματα ή τοπικοί άνεμοι (π.χ. μουσσώνες). Υπάρχουν πολλές δυνατότητες ταξινόμησης κλιμάτων, ανάλογα με τον επιδιωκόμενο σκοπό (Oliver, 2005). Ωστόσο, τα όρια των κλιμάτων δεν είναι σαφή. Κατά συνέπεια, οι κλιματικές ταξινομήσεις θεωρούνται γενικές και ποιοτικές, καθόσον δεν έχει επιτευχθεί σαφής μαθηματική περιγραφή των ορίων των κλιμάτων. Σκοπός της κλιματικής ταξινόμησης είναι η παροχή ενός αποτελεσματικού τρόπου κατάταξης των πληροφοριών, που αφορούν το κλίμα με όσο το δυνατόν απλούστερο τρόπο. Οι κύριες κατηγορίες κλιματικής ταξινόμησης είναι οι εξής: I) Κλιματική ταξινόμηση κατά Κoppen, με βάση τη βλάστηση και την ανάπτυξη των φυτών. Κλιματικοί παράμετροι είναι ο υετός και η θερμοκρασία. II) Κλιματική ταξινόμηση κατά Thornthwaite, με βάση το ισοζύγιο ενέργειας και το υδατικό ισοζύγιο. Κλιματικοί παράμετροι είναι η θερμοκρασία, ο υετός και η εξατμισοδιαπνοή. III) Κλιματική ταξινόμηση κατά Flohn και κατά Strahler, με βάση τη γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας. Κλιματικοί παράμετροι είναι οι άνεμοι και η προέλευση αερίων μαζών. IV) Βιοκλιματική ταξινόμηση κατά Steadman, με βάση το δείκτη δυσφορίας. Θερμική ισορροπία μεταξύ ανθρώπου και περιβάλλοντος. Ειδικότερα: Ι) Κλιματική ταξινόμηση κατά Koppen Η αρχική κλιματική ταξινόμηση του W. Koppen (1900) βασίζεται στη συσχέτιση κλίματος και βλάστησης, χρησιμοποιώντας τον παγκόσμιο χάρτη ζωνών βλάστησης του De Candolle. Η αναθεωρημένη ταξινόμηση του 242

Κoppen (1918) στηρίζεται στη θερμοκρασία και τη βροχόπτωση, καθώς και στην εποχική τους διακύμανση, ενώ έχει βελτιωθεί και προσαρμοστεί στη συνέχεια. Για τον προσδιορισμό των κύριων κλιματικών τύπων, έχουν χρησιμοποιηθεί τρεις κύριες ενότητες συμβόλων. Τα σύμβολα της πρώτης ενότητας (A, B, C, D, E, H) προσδιορίζουν γενικές θερμοκρασιακές καταστάσεις (Πίνακας 9.2), τα σύμβολα της δεύτερης ενότητας (F, f, m, s, T, w) προσδιορίζουν τα χαρακτηριστικά της βροχής (Πίνακας 9.3), εκτός από τα F και Τα, που αναφέρονται στη θερμοκρασία, ενώ τα σύμβολα της τρίτης ενότητας (a, b, c, d, h, k) προσδιορίζουν ειδικότερες θερμοκρασιακές καταστάσεις και εξειδικεύουν περισσότερο τις κατηγορίες κλιμάτων (Σχήμα 9.2). A B C D E F Τροπικά κλίματα (θερμοκρασία ψυχρότερου μήνα > 18 ο C). Ξηρά κλίματα (δεν υπάρχουν θερμοκρασιακοί περιορισμοί). Θερμά εύκρατα κλίματα (βροχερά κλίματα, με ήπιους χειμώνες, μέση θερμοκρασία θερμομέτρου μήνα > 10 ο C, θερμοκρασία ψυχρότερου μήνα μεταξύ 3 0 C και +18 ο C). Κλίματα ψυχρού βροχερού δάσους (δριμύς χειμώνες, μέση θερμοκρασία θερμότερου μήνα > 10 ο C). Κλίματα τούνδρας ή αρκτικά κλίματα (μέση θερμοκρασία θερμότερου μήνα < 10 ο C). Κλίματα αιώνιων πάγων (μέση θερμοκρασία θερμότερου μήνα < 0 ο C). Πίνακας 9.2. Κριτήρια θερμοκρασίας ταξινόμησης κλιματικών τύπων κατά Koppen Υετός Όριο μεταξύ κλίματος στέπας Όριο μεταξύ κλίματος ψυχρού και ερήμου βροχερού δάσους και κλίματος στέπας Μέγιστο ύψος υετού τον χειμώνα r* / t** = 1 r / t = 2 Υετός ομοιόμορφα κατανεμημένος r / ( t + 7) = 1 r / ( t + 7) = 2 Μέγιστο ύψος υετού το καλοκαίρι r / ( t + 14) = 1 r / ( t + 14) = 2 * r = ετήσιο ύψος υετού ** t = μέση ετήσια θερμοκρασία Πίνακας 9.3. Κριτήρια ξηρότητας ταξινόμησης κλιματικών τύπων κατά Koppen. ΙΙ) Κλιματική ταξινόμηση κατά Thornthwaite Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιεί για την ταξινόμηση κλιμάτων τη θερμοκρασία (Τ), τη βροχόπτωση (Ρ) και την εξάτμιση (Ε). Βασίζεται στην έννοια της δυναμικής εξατμισοδιαπνοής (ΡΕ) και του υδατικού ισοζυγίου. Για τον υπολογισμό του υδατικού ισοζυγίου σε μηνιαία βάση, αρχικά υπολογίζεται η δυναμική εξατμισοδιαπνοή, που δίνεται από την εξίσωση: ΡΕ = 1.6 (10 Τ/Ι) α, (9.1) όπου ΡΕ είναι η μηνιαία δυναμική εξατμισοδιαπνοή σε εκατοστά, Τα η μέση μηνιαία θερμοκρασία σε ο C, ενώ ο εκθέτης α είναι συνάρτηση του Ι, που δίνεται από τη σχέση: Ι = 12 1 (Τ 5) 1.514. (9.2) Στη συνέχεια, υπολογίζεται η επάρκεια υγρασίας του εδάφους για κάθε μήνα, που καθορίζεται από το μηνιαίο δείκτη υγρασίας Ι υ ως: Ι υ = 100 (S D) / PE, (9.3) όπου S είναι το μηνιαίο υδατικό πλεόνασμα και D το μηνιαίο υδατικό έλλειμμα. Με την υπόθεση ότι η υγρασία του εδάφους παραμένει σταθερή, η εξίσωση (9.3) γίνεται: Ι υ = 100 (Ρ/ΡΕ) 1. (9.4) 243

Σχήμα 9.2. Κύριοι κλιματικοί τύποι κατά Koppen. 244

Για ολόκληρο το έτος, η επάρκεια υγρασίας καθορίζεται από το δείκτη: I m = 12 1 Ι u, (9.5) που είναι το άθροισμα των 12 μηνιαίων δεικτών. Υπολογίζεται η αποθηκευμένη υγρασία στην υδατοϊκανότητα W s και η πραγματική εξατμισοδιαπνοή (ΑΕ). Ισχύει: (α) ΑΕ = ΡΕ, όταν W s είναι στην υδατοϊκανότητα ή όταν (Ρ ΡΕ) > 0, (β) ΑΕ = Ρ + Δ W s., δηλαδή μειωμένο W s. Ισχύει ακόμα: D = (PΕ ΑE) ή S = (P PE) > 0, όταν W s = < υδατοϊκανότητα. Τελικά, στον Πίνακα 9.4 συνοψίζονται οι κατηγορίες κλιμάτων της μεθόδου Thornthwaite, με βάση τα κριτήρια της δυναμικής εξατμισοδιαπνοής και του δείκτη υγρασίας, που προκύπτουν από την παραπάνω διαδικασία. ΙΙΙ) Κλιματική ταξινόμηση κατά Flohn και κατά Strahler Πρόκειται για δύο ανεξάρτητες κλιματικές ταξινομήσεις, που βασίζονται στη γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας και στην κίνηση των αέριων μαζών. Ειδικότερα, η κλιματική ταξινόμηση κατά Flohn καταλήγει σε επτά κατηγορίες κλιμάτων της Γης (Πίνακας 9.5), με επιμέρους χαρακτηριστικά για την κάθε κατηγορία, με βάση τις υπάρχουσες αέριες μάζες ανά περιοχή ή κατηγορία, σύμφωνα με τη θεωρία της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας. Αντίστοιχα, η κλιματική ταξινόμηση κατά Strahler καταλήγει σε τρεις γενικές κατηγορίες κλιμάτων (Πίνακας 9.6), επίσης με επιμέρους χαρακτηριστικά ανά κατηγορία, βασιζόμενη επίσης στις αρχές της γενικής κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας. Ας σημειωθεί ότι η κατανομή κλιματικών ζωνών με βάση τις παραπάνω δύο μεθόδους παρουσιάζει μεγάλες ομοιότητες με την αντίστοιχη κατανομή κατά Koppen. IV) Βιοκλιματική ταξινόμηση κατά Steadman Η βιοκλιματική ταξινόμηση κλιμάτων βασίζεται στο γνωστό δείκτη δυσφορίας (Discomfort Index/DI), που περιγράφεται αναλυτικά στο Κεφάλαιο 5 του παρόντος. Ως γνωστόν, ο δείκτης δυσφορίας βασίζεται σε εμπειρική εξίσωση της θερμοκρασίας του ξηρού και του υγρού θερμομέτρου και ισούται με την αισθητή θερμοκρασία για μεγάλο εύρος θερμοκρασιών, ενώ η αισθητή θερμοκρασία υπολογίζεται εμπειρικά, ως συνάρτηση της θερμοκρασίας και της σχετικής υγρασίας. Επιπλέον, ο δείκτης δυσφορίας συνυπολογίζει τόσο τις συνθήκες ψύχους, όσο και τις συνθήκες θερμικής δυσφορίας. Τελικά, η βιοκλιματική ταξινόμηση καταλήγει σε τρεις γενικές κατηγορίες, με επιμέρους υποκατηγορίες, όπως φαίνεται στον Πίνακα 9.7. Δείκτης υγρασίας (lm) Χαρακτηρισμός κλίματος Τύπος Δυναμική Εξατμισοδιαπνοή (ΡΕ) cm lm 100 Διάβροχο Α ΡΕ > 114 2 < lm < 100 Υγρό B 57 < PE < 114 0 < lm < 20 Ημιυγρό προς υγρό C 2 28,5 < PE < 57 33 < lm < 0 Ημιυγρό προς ξηρό C 1 14,2 < PE < 28,5 67 < lm 33 Ημίξηρο D PE < 14,2 100 < lm < 67 Ξηρό Ε Πίνακας 9.4. Κλιματική κατάταξη κατά Thornthwaite. 1 Τροπικό ισημερινό κλίμα (συνεχώς υγρό). 2 Τροπικό κλίμα (αληγείς άνεμοι το χειμώνα, μέγιστο υετού το καλοκαίρι). 3 Υποτροπικό ξηρό κλίμα (αληγείς άνεμοι, συνθήκες ξηρασίας όλο το έτος). 4 Υποτροπικό κλίμα (μέγιστο υετού το χειμώνα), μεσογειακό. 5 Έξτρα-Τροπικό κλίμα (δυτικοί αληγείς άνεμοι, υγρό όλο το έτος). 6 Βόρειο ψυχρό κλίμα (μέγιστο υετού το καλοκαίρι). 7 Πολικό κλίμα (μέγιστου υετού το καλοκαίρι, χιονοπτώσεις από φθινόπωρο). Πίνακας 9.5. Κλιματική ταξινόμηση κατά Flohn. 245

1 Χαμηλών γεωγραφικών πλατών (ισημερινές και τροπικές αέριες μάζες). 2 Μέσων γεωγραφικών πλάτων (τρόπικες και πολικές αέριες μάζες). 3 Υψηλών γεωγράφικων πλάτων (πολικές και αρκτικές αέριες μάζες). Πίνακας 9.6. Κλιματική ταξινόμηση κατά Strahler. Πίνακας 9.7. Βιοκλιματική ταξινόμηση κλιμάτων. 9.2. Αγροκλίμα 1 ΖΕΣΤΑ ΚΑΙ ΘΕΡΜΑ ΕΥΚΡΑΤΑ ΚΛΙΜΑΤΑ Ερημικό Υποερημικό Μεσογειακό Τροπικό 2 ΨΥΧΡΑ ΚΑΙ ΨΥΧΡΑ ΕΥΚΡΑΤΑ ΚΛΙΜΑΤΑ Ψυχρό ερημικό Ψυχρό υποερημικό Ψυχρό στεπικό Ψυχρό υπόξηρο Ψυχρό ξηρό 3. ΠΑΓΕΤΩΔΗ ΚΛΙΜΑΤΑ Η κλασική κλιματική στατιστική δεν θεωρείται επαρκής να αποδώσει ικανοποιητικά τα θέματα της αγροκλίματος. Στη γενική κλιματολογία είναι σύνηθες να καταγράφεται μια θετική απόκλιση από τη μακροπρόθεσμη μέση τιμή της βροχής ή θερμοκρασίας ως «αρκετά υγρή» ή «αρκετά θερμή», αντίστοιχα, καθώς και μια αρνητική απόκλιση ως «αρκετά ξηρή» ή «αρκετά κρύα». Η εφαρμογή τέτοιων εκτιμήσεων θεωρείται ανεπαρκής στην αγροκλιματολογία, αφού δεν μπορούν να χαρακτηρίσουν ικανοποιητικά την πραγματική κατάσταση (Oke, 1988 Seemann et al., 1979 Salinger et al., 2006 Δαλέζιος, 2011). Επισημαίνεται χαρακτηριστικά ότι αθροίσματα θερμοκρασιών ή μέσοι περιοχικοί όροι μπορεί να αποτελούνται από πολύ διαφορετικές μεμονωμένες τιμές, καθεμία εκ των οποίων έχει διαφορετική βιολογική επίδραση, ιδίως όταν επικρατούν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Κατά συνέπεια, είναι χρήσιμο να μορφοποιηθούν συνδυασμοί διαφόρων κλιματικών στοιχείων, με τη βοήθεια μοντέλων και την ανάπτυξη μεθοδολογιών. Για παράδειγμα, πόσο συχνά μπορεί να υπάρχει σε συγκεκριμένες περιοχές συγκομιδή σιτηρών με περιεκτικότητα υγρασίας 20%, 18%, 16% ή 14%; Η απάντηση προϋποθέτει τη δημιουργία αγρομετεωρολογικού μοντέλου για τον προσδιορισμό των διεργασιών ξήρανσης σε σχέση με τον καιρό. 9.2.1. Αγροτοποκλίμα Η γεωργική δραστηριότητα λαμβάνει κυρίως χώρα σε ένα ατμοσφαιρικό στρώμα μόνο μερικών μέτρων από την επιφάνεια του εδάφους, δηλαδή μέχρι περίπου 5 m σε περιβόλια με οπωροφόρα, ενώ στα δάση μπορεί να επεκτείνεται μέχρι τα 20 ή 30 m. Κατά συνέπεια, τα ατμοσφαιρικά φαινόμενα που επιδρούν άμεσα στις σοδειές, στα ζώα, στα αγροτικά κτίρια, στον εξοπλισμό και στις γεωργικές εργασίες ανήκουν κυρίως στην τοποκλίμακα. Σε μερικές περιπτώσεις οι ατμοσφαιρικές μεσοκλιματικές συνθήκες στα υψηλότερα στρώματα, όπως η ατμοσφαιρική ευστάθεια, μπορεί να είναι σημαντικές για τη γεωργία, ιδίως σε συνδυασμό με τη μεταφορά και τη διάχυση των σποριδίων, της γύρης, των εντόμων και των μολυσματικών ουσιών. Σύμφωνα με έναν σχετικά αυθαίρετο, αλλά χρήσιμο, ορισμό, τοποκλιματολογίας είναι η μελέτη των τροποποιήσεων των περιοχικών κλιμάτων λόγω χαρακτηριστικών, που είναι δυνατόν να επισημανθούν σε χάρτες κλίμακας από 1:10 3 μέχρι 1:10 5. Τα χαρακτηριστικά αυτά δίνουν κλιματικά πρότυπα που μπορούν να ονομαστούν τοποκλίμα. Όταν το τοποκλίμα εξετάζεται σε σχέση με τη γεωργία, τότε, εξ ορισμού, ονομάζεται αγροτοποκλιματολογία (WMO, 2010). Ο όρος τοπογραφία σχετίζεται επίσημα με χαρακτηριστικά του επιπέδου, καθώς επίσης και του μη επιπέδου εδάφους, αλλά ο συχνός συσχετισμός με κυματοειδείς και ορεινές περιοχές καθιστά τον όρο μεσοκλιματολογία πιο κατάλληλο για μελέτες κλίματος λοφώδους περιοχής. Οι αγροτοποκλιματολογικές έρευνες και μελέτες περιλαμβάνουν συνήθως: 246

προσδιορισμό της καταλληλότητας περιοχών για την καλλιέργεια συγκεκριμένων προϊόντων (π.χ. αμπέλια, είδη φρούτων ή μιας επιλογής καλλιεργήσιμων προϊόντων), που υπόσχονται καλή επένδυση σε κάποια έκταση, προσδιορισμό των εκτάσεων στις οποίες μπορεί να παρατηρηθούν καταστροφές ή ζημιές στο περιβάλλον, τα φυτά και τα ζώα, εξαιτίας τοποκλιματολογικών αιτίων, στατιστική και πιθανολογική ανάλυση για τη βελτίωση του τοποκλίματος. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της μικροκλιματολογίας είναι η έμφαση στις αλλαγές θερμοκρασίας και ισοζυγίου ενέργειας και μάζας, που προκύπτουν ως αποτέλεσμα της αλληλοεπίδρασης τόσο μεταξύ των τοπικών κλιματικών στοιχείων της περιοχής, όσο και των γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών της επιφάνειας του εδάφους. Η τοποκλιματολογία αναγνωρίζει διαφορές συνθηκών χαμηλού επιπέδου, όπως ανάμεσα σε συνεχόμενες περιοχές χέρσου εδάφους και βοσκοτόπων, άμμου και ανοικτών υδάτινων επιφανειών. Ο τύπος της βλάστησης που καλύπτει από χέρσες μέχρι πυκνά δασώδεις περιοχές περιλαμβάνεται στον κατάλογο αυτό. Για να εκτιμηθεί η οικονομική σημασία οποιασδήποτε προτεινόμενης ενέργειας που στοχεύει, για παράδειγμα, στη μείωση του κινδύνου από έντονες καταιγίδες ή στο όφελος της προστασίας από τον άνεμο, είναι ζωτικής σημασίας η στατιστική ανάλυση των σχέσεων μεταξύ έντασης, διάρκειας και συχνότητας τέτοιων ή γενικά ακραίων φαινομένων, που περιγράφεται στο Κεφάλαιο 13 για βροχή. 9.2.1.1. Τοποκλίμα Το τοποκλίμα τοποθετείται ανάμεσα στο μακροκλίμα και στο μικροκλίμα. Ως γνωστόν, η μακροκλιματολογία βασίζεται σε ένα ευρύ δίκτυο παρατηρήσεων και δεν καταγράφει τα ειδικά χαρακτηριστικά, που είναι επακόλουθα των τοπογραφικών διαφορών του εδάφους, ενώ το μικροκλίμα συνίσταται από περιοχές που είναι πάρα πολύ μικρές. Για το τοποκλίμα μιας ευρύτερης περιοχής, απαιτούνται μέθοδοι μέτρησης διαφορετικές από εκείνες που χρησιμοποιούνται γενικά στην κλιματολογία, και κυρίως πολύ πιο πυκνά δίκτυα παρατηρήσεων. Ειδικότερα, η αγροτοποκλιματολογία θεωρείται ένα ειδικό μέρος της γενικής τοποκλιματολογίας, που περιγράφει την κλιματική καταλληλότητα μιας έκτασης γης για συγκεκριμένα γεωργικά φυτά ή για ζώα αγροκτήματος. Η σπουδαιότητα των τοποκλιματολογικών ερευνών για εφαρμογές στην αγρομετεωρολογία καταδεικνύεται από τον μεγάλο αριθμό των σχετικών δημοσιευμάτων. Για παράδειγμα, από έρευνες σε περιοχές υψιπέδων έχει επισημανθεί ότι η περιοχική έκταση της θερμοκρασιακής μείωσης μεταξύ κοιλάδων και κορυφών εξαρτάται τόσο από την τοπογραφία, όσο και από την εποχή του έτους με σημαντικές διαφοροποιήσεις. Στον Πίνακα 9.8 δίνεται χαρακτηριστικά η μείωση της θερμοκρασίας με το ύψος. Οι εποχικές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας αέρα καταδεικνύουν, επίσης, αισθητές διαφορές, που εξαρτώνται από τη γενική τοπογραφία, δηλαδή από το πλάτος των κοιλάδων και των παρακείμενων βουνών. Όπως φαίνεται στον Πίνακα 9.8, η μείωση των ελαχίστων θερμοκρασιών με το υψόμετρο είναι μικρότερη από εκείνη των μεγίστων θερμοκρασιών, λόγω κυρίως των συχνά εμφανιζομένων θερμοκρασιακών αναστροφών τη νύχτα μέχρι κάποια συγκεκριμένα υψόμετρα. Χειμώνας Καλοκαίρι Για τη σύγκριση των σταθμών σε m Στενές κοιλάδες Μεγάλες κοιλάδες Ανοιχτό ύψωμα Στενές κοιλάδες Μεγάλες κοιλάδες Ανοιχτό ύψωμα Μέγιστη 0,7 0,7 1,0 1,0 1,2 1,4 Ελάχιστη 0,8 0,5 0,6 1,2 0,5 0,4 Πίνακας 9.8. Μείωση των ακραίων θερμοκρασιών με κάθε 100m αύξηση του υψομέτρου ( o C τιμές κατά προσέγγιση) Επίσης έχουν πραγματοποιηθεί πανομοιότυπα πειράματα σε φυτά, όπως μπιζέλια, των οποίων τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι μετεωρολογικές διαφορές των δύο τοποθεσιών επηρέασαν πρωταρχικά τη φάση της αναπαραγωγής. Στον Πίνακα 9.9 παρουσιάζονται οι αριθμοί των μπουμπουκιών που σχηματίστηκαν στα φυτά του μπιζελιού σε πέντε διαφορετικές περιπτώσεις σποράς. Τα παραπάνω πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν την πρακτική σπουδαιότητα των αγροτοποκλιματολογικών μελετών. Επιπλέον, σημαντικής σημασίας για την τοποκλιματολογία είναι η διαφοροποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας, ως επακόλουθο του ανόμοιου προσανατολισμού της τέμνουσας επιφανείας. Ενδεικτικά, στον Πίνακα 9.10 παρουσιάζεται η έκταση της απόκλισης των μηνιαίων ποσών ηλιασμού της άμεσης ηλιοφάνειας σε πλαγιές με διαφορετικές κλίσεις και διαφορετικούς προσανατολισμούς. 247

Καλλιεργητική περίοδος 1964 Καλλιεργητική περίοδος 1965 10,5-25,6 27,5-8,7 28,5-10,8 16,6-1,9 10,7-14,9 Επίπεδο έδαφος 100% 100% 100% 100% 100% Υψίπεδο (κορυφή) 95% 69% 47% 57% 69% Πίνακας 9.9. Αριθμός οφθαλμών που σχηματίζονται σε φυτά μπιζελιού σε %. Η τοπογραφία παίζει ρόλο όχι μόνο όσον αφορά τη μεγαλύτερη θερμότητα στη διάρκεια της ημέρας, αλλά και την τοπική ψύχρανση στο στρώμα αέρα κοντά στο έδαφος τη νύχτα, ιδίως σε συνδυασμό με όψιμους ή πρώιμους παγετούς. Ως γνωστόν, η θερμοκρασία κοντά στο έδαφος πέφτει σημαντικά, κυρίως σε ξάστερες νύχτες, όταν το έδαφος έχει αποθηκεύσει λίγη από τη θερμότητα της ημέρας λόγω πτωχής θερμικής αγωγιμότητας ή μη ευνοϊκού ηλιασμο ύ (insolation). Εξαιτίας των διαφορετικών ωρών της αληθινής δύσης του ήλιου για ξεχωριστά σημεία, όπως πλαγιές, κοιλάδες και κοιλώματα, καθώς επίσης και των ανόμοιων ιδιοτήτων των εδαφών και του επιστρώματός τους, η ψύχρανση τη νύχτα αρχίζει συνήθως νωρίτερα σε μερικά σημεία σε επίπεδο, καθώς επίσης και σε λοφώδες έδαφος, αλλά και με διαφορετικό ρυθμό. Συνεπώς, περιοχές με διαφορετικούς βαθμούς ψύχρανσης σχηματίζονται κοντά στο έδαφος ήδη από τη δύση του ήλιου. Οι θερμοκρασιακές διαφορές επιφέρουν, τελικά, αντισταθμιστική ροή ανέμου. Η τραχύτητα της επιφανείας, λόγω κυρίως της ύπαρξης και της ανάπτυξης φυτών, διαδραματίζει επίσης εμφανή ρόλο. Ως συνέπεια, ευρείες περιοχές επιπέδου εδάφους είναι συχνά ψυχρές σε ανέφελες νύχτες με ασθενείς ανέμους ή άπνοια, καθόσον εγκλωβίζεται ο ψυχρός αέρας μέσα σε αυτές. Αντίστοιχα, σε επικλινή εδάφη, ο ψυχρός αέρας γίνεται καταβατικός στην πλαγιά αμέσως μόλις αποκτήσει επαρκή ισχύ. Στην ουσία, η ροή ψυχρού αέρα αρχίζει νωρίς το βράδυ. Συμπερασματικά, σε περιοχές με μειωμένο κίνδυνο Μήνας Κλίση Ν ΝΕ E SE S Διαφορά μεταξύ βορινής και νότιας κλίσης ΝW W SW Δεκέμβριος 0 = Επίπεδο 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 0,0 10 = Κλίση 0,7 1,2 2,0 3,0 3,5 2,8 20 0,0 0,6 2,0 4,0 5,0 5,0 30 0,1 2,0 4,8 6,0 6,0 90 = Απότομη κλίση 1,4 5,7 8,3 8,3 Μάρτιος 0 = Επίπεδο 8,8 8,8 8,8 8,8 8,8 0,0 10 = Κλίση 7,1 7,9 9,2 10,6 11,2 4,1 20 4,9 5,6 8,9 11,8 12,8 7,9 30 2,1 4,6 8,7 12,6 14,1 12,0 90 = Απότομη κλίση 1,2 5,6 8,8 12,2 12,2 Ιούνιος 0 = Επίπεδο 18,6 18,6 18,6 18,6 18,6 0,0 10 = Κλίση 17,8 18,1 18,7 19,4 19,5 1,7 20 16,5 17,0 18,4 19,7 19,6 3,1 30 14,2 15,0 17,5 18,8 18,8 4,6 90 = Απότομη κλίση 2,0 5,4 8,8 8,0 7,0 5,0 Σεπτέμβριος 0 = Επίπεδο 10,8 10,8 10,8 10,8 10,8 0,0 10 = Κλίση 9,2 9,6 11,0 12,1 12,9 3,7 20 6,5 8,0 10,9 12,2 14,4 7,9 30 3,9 6,3 10,6 13,8 15,4 11,5 90 = Απότομη κλίση 1,8 6,3 9,9 11,2 11,2 Πίνακας 9.10. Συνολική μηνιαία ηλιακή ακτινοβολία από άμεσο ηλιακό φως σε kcal/cm 2, για καιρό χωρίς σύννεφα, για διάφορες κλίσεις και προσανατολισμούς, για φ = 50 ο. παγετού στην απάνεμη πλευρά του εμποδίου, ενδείκνυται η φύτευση λωρίδων δασών κατά πλάτος της πλαγιάς ή κοιλάδας, που ισχύει μόνον όταν υπάρχει μια σχετικά μεγάλη κλίση στην απάνεμη πλευρά, έτσι ώστε ο ψυχρός αέρας κάτω από το εμπόδιο να μπορεί να φύγει μακριά. Τελικά, το ρεύμα ψυχρού αέρα και η 248

συγκέντρωσή του σε κοιλάδες ή κοιλώματα παραμένουν αποτελέσματα της τοπογραφίας με μεγάλη σημασία στην αγροτοποκλιματολογία, λόγω της επακόλουθης αύξησης του κινδύνου παγετού. Συνοπτικά, επισημαίνεται η διαφοροποίηση των συνθηκών θερμοκρασίας, λόγω της τοπογραφίας, και η μεγάλη σημασία της στο σχεδιασμό γεωργικής φύτευσης. Ειδικότερα, τονίζεται ότι η άνοδος της θερμοκρασίας του αέρα κοντά στο έδαφος δεν παράγεται μόνο από τη διαφορετική εισροή ενέργειας λόγω ηλιακής ακτινοβολίας, αλλά επηρεάζεται επίσης από τις διαφορετικές συνθήκες ανταλλαγής θερμότητας ή από τον άνεμο. Ως γνωστόν, σημεία που προστατεύονται από τον άνεμο γίνονται πολύ πιο θερμά στο φως του ήλιου, από ό,τι τα σημεία με ισχυρότερο άνεμο. Αυτές οι διαφορές στην ένταση του ανέμου οφείλονται ουσιαστικά στην τοπογραφία. Ειδικότερα, το είδος του εδάφους μπορεί να επηρεάσει το πεδίον των ανέμων, καθόσον υπάρχουν τοπικά συστήματα ανέμου, όπως ο άνεμος των ορέων και ο άνεμος της κοιλάδας ή η απόγεια και η θαλάσσια αύρα. Τελικά, στο σχεδιασμό καλλιεργειών σε περιοχές στις οποίες εμφανίζεται παγετός κατά την έναρξη ή το τέλος της βλαστικής περιόδου, μια από τις πλέον σημαντικές λειτουργίες της εφαρμοσμένης αγροτοποκλιματολογίας είναι να βρεθούν τα σημεία όπου υπάρχει συσσώρευση ψυχρού αέρα, δηλαδή παραλλακτικότητα στον αγρό, και αν είναι δυνατόν, να εξαλειφθούν από τη χρήση για καλλιεργούμενα που είναι ευαίσθητα στον παγετό. 9.2.1.2. Αντιπροσωπευτικότητα μετεωρολογικών παρατηρήσεων στην τοποκλίμακα Για την πρόγνωση ή την ανάλυση της αλληλοεπίδρασης ατμόσφαιρας-βλάστησης, απαιτούνται αντιπροσωπευτικά μετεωρολογικά δεδομένα, όπως θερμοκρασία, υγρασία, βροχόπτωση, άνεμος, ακτινοβολία και άλλα συναφή, ακριβώς πάνω και δίπλα στο καλλιεργούμενο προϊόν ή κοντά στο στάβλο, δηλαδή στην τοποκλίμακα. Πληροφορίες τελικά χρειάζονται σε μικροκλίμακα, εντός της καλλιέργειας ή εντός του στάβλου. Στην περίπτωση έλλειψης άμεσων παρατηρήσεων, είναι δυνατή η εκτίμηση των μετεωρολογικών παραμέτρων με μεθόδους στατιστικής χωρικής παρεμβολής, όπως η γεωστατιστική ανάλυση (Dalezios & Tyraskis, 1989). Μία επιπλέον προσέγγιση για τη λήψη πυκνής χωρικής κατανομής αγρομετεωρολογικών παραμέτρων είναι η χρήση δεδομένων ή εκτιμήσεων με μεθόδους τηλεπισκόπησης (βλ. Κεφάλαιο 11). Υπάρχει, βέβαια, ανάγκη για δίκτυα τοπικών αγρομετεωρολογικών σταθμών μεσοκλίμακας για αριθμό αγρομετεωρολογικών παραμέτρων και μεταβλητών, του οποίου κύρια πηγή του είναι η επιφάνεια, καθόσον η τοποκλιματική τους συμπεριφορά εξαρτάται από τις τοπικές συνθήκες επιφάνειας, βλάστησης και ακτινοβολίας. Επισημαίνονται ενδεικτικά τέτοιες παράμετροι σημαντικές για τη γεωργία, όπως η υγρασία του αέρα, η ύγρανση φύλλου (leaf wetness), το επιφανειακό ισοζύγιο ενέργειας, η μέγιστη και ελάχιστη θερμοκρασία του αέρα, οι θερμοκρασίες εδάφους, καθώς και η υγρασία εδάφους. 9.2.2 Μικροκλίμα και φυτοκλίμα Το μικροκλίμα, δηλαδή το κλίμα μιας μικρότερης περιοχής μέσα σε μια περιφέρεια, δημιουργείται από την επίδραση του ανάγλυφου του εδάφους, την επιφάνεια του εδάφους και άλλων παραγόντων, που καθορίζουν την ανομοιότητα μεταξύ θερμοκρασίας αέρα και εδάφους, υγρασίας και έντασης ανέμου (Mavi & Tupper, 2004). Τα χαρακτηριστικά ενός μικροκλίματος είναι φανερά στα στρώματα του αέρα κοντά στο έδαφος. Με το ανάγλυφο δημιουργούνται αξιοσημείωτες διαφορές θερμοκρασίας εδάφους και αέρα μεταξύ περιοχών που απέχουν αρκετές δεκάδες μέτρα. Αυτές οι διαφορές υπάρχουν μέχρι ένα ύψος μερικών μέτρων, μειώνονται με το υψόμετρο και τελικά εξισορροπούνται, λόγω ανάμειξης και στροβιλισμού του αέρα. Σε μεσογειακό κλίμα, με άπνοιες και ανέφελο καιρό, αυτές οι διαφορές θερμοκρασίας είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτες, φτάνοντας σε ύψος αρκετών δεκάδων μέτρων. Ειδικότερα σε τέτοιες μέρες, η επιφανειακή θερμοκρασία του εδάφους διαφέρει μεταξύ βόρειων και νότιων πλαγιών, με μικρή φυτοκάλυψη, κατά 10-12 C. Σε ύψος 20 εκατοστών από αυτό το έδαφος, η διαφορά φτάνει στους 3-5 C. Αντίστοιχα, σε ανέφελες νύχτες, με άπνοια, δημιουργούνται σημαντικές μικροκλιματικές διαφορές, λόγω ψύξης από ακτινοβολία, αλλά και από μετακίνηση ψυχρότερων μαζών αέρα σε χαμηλότερα υψόμετρα. Για το λόγο αυτό, η ελάχιστη θερμοκρασία αέρα στα χαμηλά σημεία απότομων πλαγιών, αλλά και κοιλοτήτων, είναι μικρότερη κατά 3-5 C από ό,τι στο υψηλότερο επίπεδο. Επίσης, στη διάρκεια ανοιξιάτικων ή φθινοπωρινών παγετών, το μικροκλίμα των παραπάνω περιοχών δεν είναι ευνοϊκό για τις καλλιέργειες, καθώς μειώνει την ελεύθερη παγετού περίοδο. Αντίθετα, παρατηρείται μικρότερη ένταση ανοιξιάτικων ή φθινοπωρινών παγετών, καθώς και μεγαλύτερη ελεύθερη παγετού περίοδος στις υψηλότερες περιοχές των πλαγιών, στις όχθες μεγάλων ποταμών και λιμνών. Επισημαίνεται ότι το μικροκλίμα πλαγιών, κοιλάδων και κορυφογραμμών λόφων χαρακτηρίζεται από τα στοιχεία αυτά του ανάγλυφου. Ειδικότερα, το μικροκλίμα των πλαγιών εξαρτάται από την έκθεσή τους και την κλίση τους προς την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία. Για το λόγο αυτό, το χιόνι λιώνει νωρίτερα στις νότιες πλαγιές, το έδαφος θερμαίνεται και στεγνώνει πιο γρήγορα, η πρώιμη σπορά είναι δυνατή και η ωρίμανση των 249

καλλιεργειών είναι πιο σίγουρη. Επίσης, το μικροκλίμα των νότιων πλαγιών είναι ξηρότερο από αυτό των οροπεδίων με αρκετή υγρασία. Αντίστοιχα, σε περιοχές στέπας, το κατάλληλο μικροκλίμα δημιουργείται με την άρδευση. Επιπλέον, το μικροκλίμα λιβαδιών, χώρων που περιβάλλονται από δέντρα ή δάση, καθώς και παράκτιων περιοχών λιμνών, είναι αποτέλεσμα της ανομοιότητας της θέρμανσης από ακτινοβολία της υποκείμενης επιφάνειας. Αντίθετα, το μικροκλίμα μιας πόλης μορφοποιείται, ως αποτέλεσμα της αστικής δόμησης και ανάπτυξης. Τέλος, επισημαίνεται ότι είναι απαραίτητο να μελετηθούν τα ημερήσια και νυχτερινά μικροκλιματικά χαρακτηριστικά ξεχωριστά, αφού οι φυσικές διεργασίες θέρμανσης την ημέρα και ψύξης τη νύχτα των υποκείμενων επιφανειών γίνονται με διαφορετικό τρόπο. Ένας ειδικός τύπος μικροκλίματος, το φυτοκλίμα, δημιουργείται ανάμεσα στα φυτά. Το φυτοκλίμα, δηλαδή οι μετεωρολογικές συνθήκες που δημιουργούνται ανάμεσα στα φυτά, είναι ένα τροποποιημένο μικροκλίμα. Καθορίζεται από τη δομή της φυτοκάλυψης, δηλαδή από το ύψος των φυτών, την πυκνότητά τους, τη φυλλική επιφάνεια, τον τρόπο με τον οποίο τα φυτά είναι κατανεμημένα στο χώρο (π.χ. σε σειρές), καθώς και το πλάτος μεταξύ των γραμμών σποράς. Το φυτοκλίμα ίδιων καλλιεργειών μπορεί να ποικίλλει αρκετά, ανάλογα με τον τύπο κατανομής των φυτών στο χώρο, ή μπορεί να είναι το ίδιο, όπως στην περίπτωση διαφορετικών καλλιεργειών, που υφίστανται κάτω από όμοιες κατανομές στο χώρο. Επισημαίνεται ότι, ανάλογα με τα είδη, την προδιάθεση και την ηλικία μιας φυτοκοινωνίας, την πυκνότητα της φυτείας και τον τρόπο σποράς ή φύτευσης, η ένταση του φωτισμού, η θερμοκρασία του αέρα και του εδάφους, η υγρασία του αέρα και του εδάφους, και η ένταση του ανέμου διαφέρουν σημαντικά σε μια ευρεία περιοχή. Για παράδειγμα, σε μια θέση αναπτυγμένης, φυτείας με κατακόρυφη ανάπτυξη, όπως το καλαμπόκι, η ένταση φωτισμού στην επιφάνεια του εδάφους μπορεί να είναι 5-10 φορές μικρότερη από ό,τι αν η θέση ήταν ακάλυπτη. Χαρακτηριστικά, επισημαίνεται ότι, κάτω από πυκνό φύλλωμα, η θερμοκρασία του αέρα το μεσημέρι μιας ζεστής ημέρας είναι 4-5 C χαμηλότερη και η θερμοκρασία στην επιφάνεια του εδάφους είναι 15-25 C χαμηλότερη από ό,τι σε μη σκιαζόμενη θέση, ενώ και η σχετική υγρασία του αέρα είναι 10-20% υψηλότερη. Για να υπολογιστούν κατάλληλα οι συνθήκες ανάπτυξης των καλλιεργειών, η μελέτη του φυτοκλίματος είναι πολύ σημαντική. Τα χαρακτηριστικά του φυτοκλίματος των καλλιεργειών καθορίζονται μέσω της μέτρησης βασικών μετεωρολογικών παραμέτρων, όπως είναι η θερμοκρασία, η υγρασία του αέρα, η ένταση του φωτισμού και η ένταση του ανέμου, σε μια κάθετη τομή ανάμεσα στα φυτά. Οι μετρήσεις γίνονται τόσο ανάμεσα, όσο και πάνω στις γραμμές ή στις ομάδες. Ταυτόχρονα, καταγράφονται το ύψος των φυτών, η φυλλική επιφάνεια, καθώς και η πυκνότητα των φυτών ανά τετραγωνικό μέτρο χωραφιού. Η μελέτη του μικροκλίματος και φυτοκλίματος σε περιπτώσεις διαφορετικών αναγλύφων γίνεται μετρώντας τις θερμοκρασιακές και τις υγρασιακές συνθήκες, καθώς και την ένταση του ανέμου σε αρκετά σημεία, όπως σε κορυφογραμμές, πλαγιές και κοιλάδες. Στην περίπτωση αυτή, συνυπολογίζεται η επίδραση των συνθηκών του περιβάλλοντος, όπως η απόσταση από υδάτινους όγκους ή δάση. Τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων στα διάφορα σημεία συγκρίνονται μεταξύ τους, καθώς και με τα στοιχεία μιας περιοχής αναφοράς. Ενδεικτικά, επισημαίνεται ότι χάρτες μεγάλης κλίμακας που χαρακτηρίζουν το μικροκλίμα καλλιεργειών και κήπων έχουν βασιστεί σε μικροκλιματικές παρατηρήσεις. Η σύνθεση τέτοιων χαρτών έχει μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον στη γεωργία, αφού η μικροκλιματική ανομοιότητα επηρεάζει σημαντικά και την ανάπτυξη της καλλιέργειας, αλλά και τη συγκομιδή. Η βελτίωση του μικροκλίματος των γεωργικών περιοχών είναι σημαντική για την αύξηση της απόδοσης των καλλιεργειών. Στις βόρειες περιοχές, όπου το κλίμα είναι αρκετά ψυχρό και υγρό, οι κύριες μέθοδοι βελτίωσης του μικροκλίματος είναι η μείωση της υπερβολικής υγρασίας του εδάφους, διαμορφώνοντας το έδαφος σε σειρές αναχωμάτων, αλλά και η παρεμπόδιση της μετακίνησης ψυχρών αέριων μαζών στις πλαγιές. Σε ξηρές περιοχές, διάφορες μέθοδοι συντήρησης της υγρασίας του εδάφους και άρδευσης χρησιμοποιούνται για να βελτιωθεί το μικροκλίμα. Επίσης, επισημαίνεται ότι λωρίδες δάσους αλλάζουν τη δομή του ανέμου, προκαλώντας μείωση της έντασής του μεταξύ των λωρίδων, που, σε περιόδους ζέστης και υγρασίας, μειώνει τη διατάραξη του φυτοκλίματος των αγρών. Αντίθετα, το χειμώνα, οι λωρίδες δάσους διευκολύνουν τη συσσώρευση χιονιού, αλλά και την ομοιόμορφη κατανομή του ανάμεσα στις λωρίδες. Τέτοιες λωρίδες, αλλά με κενά πάνω στην ίδια λωρίδα, θεωρούνται καλύτερες, καθόσον η ροή του αέρα μειώνεται και, επιπλέον, δεν υπάρχουν στροβιλισμοί. Πίσω από τη λωρίδα, σε απόσταση ίση με 3-5 φορές το ύψος της, επικρατεί πολύ ασθενής άνεμος, ενώ συγχρόνως μείωση του στροβιλισμού επιτυγχάνεται σε απόσταση 15-20 φορές το ύψος της λωρίδας. Αυτό προστατεύει το έδαφος από τη διάβρωση λόγω ισχυρού ανέμου. Το μεγαλύτερο αποτέλεσμα μιας λωρίδας δάσους επιτυγχάνεται σε μια απόσταση ίση με 25 φορές το ύψος της λωρίδας, δηλαδή, για ύψος 20 m, η απόσταση μεταξύ των λωρίδων πρέπει να είναι 500 m. Ως αποτέλεσμα της μείωσης του στροβιλισμού μεταξύ των λωρίδων, προκύπτει ένα πιο κατάλληλο μικροκλίμα για γεωργική ανάπτυξη. 250

9.3. Φαινολογική κλιματολογία Η φαινολογία παίζει σημαντικό ρόλο στην αγροκλιματολογία με δύο τρόπους. Πρώτον, στοιχεία από φαινολογικά συμβάντα περιέχουν έμμεσα συγκεκριμένες καιρικές συνθήκες. Δεύτερον, η φαινολογία προσφέρει τη δυνατότητα διαχωρισμού σταδίων ανάπτυξης των φυτών κατά τρόπο βιολογικά χρήσιμο (Seemann et al., 1979). Από αυτό προκύπτει, για τους σκοπούς της αγροκλιματολογίας, ένα «φυσικό» ημερολόγιο, σε αντίθεση με το αστρονομικό. Πριν συζητηθεί η εφαρμογή της φαινολογίας στην αγροκλιματολογία, είναι χρήσιμο, αρχικά, να εξεταστεί η φαινολογία πιο ειδικά. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, τα φαινολογικά αναπτυξιακά στάδια ή η διάρκεια μεταξύ δύο σταδίων αντικατοπτρίζει πάντα την πολυπλοκότητα των καιρικών συνθηκών ή εκείνη του κλίματος στην περιοχή των υπό παρατήρηση φυτών. Η πορεία της θερμοκρασίας επηρεάζει πρωταρχικά την πρόσκαιρα διαφορετική εμφάνιση ενός αναπτυξιακού σταδίου και, σε κάποια έκταση, το ίδιο και οι βροχοπτώσεις. Κατά συνέπεια, η παρουσίαση υπό μορφή χάρτου της έναρξης μιας φάσης ανάπτυξης σε μια περιοχή καταλήγει σε μια εικόνα διαφοροποίησης της πορείας της θερμοκρασίας στη διάρκεια μιας συγκεκριμένης αναπτυξιακής περιόδου των φυτών. Στο Σχήμα 9.3 παρουσιάζεται ο μέσος όρος έναρξης της ανθοφορίας των μηλιών στην τότε Ομοσπονδιακή Δημοκρατία της Γερμανίας. Αυτή η φάση, που καθιερώθηκε με βάση τον μέσο όρο πολλών ετών, εμφανίζεται στα γεωγραφικά πλάτη την περίοδο πριν από την 20ή Απριλίου μέχρι την 20ή Μαΐου. Ένας τέτοιος φαινολογικός χάρτης παρουσιάζει τις περιοχές με διαφοροποιημένη πρώιμη ανοιξιάτικη άνοδο της θερμοκρασίας και εκφράζει τις διαφορές στην τοπική πορεία της ενεργού θερμοκρασίας. Ως εκ τούτου, παρέχει γνώσεις σχετικά με τις κατά μέσο όρο χρήσιμες γεωργικά περιόδους, γεγονός που θα ήταν πολύ δύσκολο να επιτευχθεί με βάση μόνο κλιματολογικές τιμές. Φυσικά, μικρότερες περίοδοι βλάστησης μπορούν επίσης να καθοριστούν μέσω φαινολογικών φάσεων. Τέτοιοι συνδυασμοί από φαινολογικές και κλιματολογικές τιμές εφαρμόζονται συχνά και ισχύουν στην αγροκλιματολογία. Για παράδειγμα, είναι δυνατόν να προσδιοριστεί η συχνότητα παγετού που προκαλεί καταστροφές κατά την ανθοφορία καρποφόρων σε μια συγκεκριμένη περιοχή, οπότε μπορούν να καταγραφούν ημέρες ανθοφορίας με αρνητικές θερμοκρασίες (Seemann et al., 1950). Γενικά, στοιχεία για τη συχνότητα εμφάνισης συγκεκριμένων μετεωρολογικών φαινομένων διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη γεωργία. Αναφέρονται ενδεικτικά συχνές περίοδοι ξηρασίας, συχνότητα ανοιξιάτικων ή φθινοπωρινών παγετών, διάρκεια περιόδου ελεύθερης παγετού, όψιμη άνοιξη, διάρκεια βλαστικής περιόδου και παρόμοια στοιχεία, που καθιστούν το κλίμα περιοριστικό παράγοντα για τη γεωργία ορισμένων περιοχών. Επίσης, έχουν αναπτυχθεί και εφαρμοστεί μέθοδοι δημιουργίας αγροκλιματικών ζωνών στην Ελλάδα και διεθνώς (Tsiros et al., 2009). Ένα μεγάλο εύρος φαινολογικών και κλιματολογικών συνδυασμών έχει αναπτυχθεί, των οποίων τα αποτελέσματα έχουν παρουσιαστεί με τη μορφή χαρτών. Στο χάρτη του Σχήματος 9.4 απεικονίζονται η διάρκεια των ολοκληρωμένων περιόδων βλάστησης στην Ευρώπη, καθώς και ο κλιματικός χαρακτηρισμός διαφόρων τοποθεσιών. Η ολοκληρωμένη περίοδος βλάστησης υπολογίζεται από τη διαφορά μεταξύ φυτέματος καλοκαιρινών σπόρων την άνοιξη και φυτέματος χειμερινού σίτου το φθινόπωρο. Επιπλέον, η ετήσια πορεία της θερμοκρασίας αέρα και η μηνιαία ποσότητα βροχόπτωσης επίσης παρουσιάζονται για έναν αριθμό περιοχών. Εισάγεται η διάρκεια της βλαστικής περιόδου για κάθε σταθμό και απεικονίζεται με μια οριζόντια γραμμή κάτω από τις στήλες βροχόπτωσης, έτσι ώστε οι βροχοπτώσεις και οι θερμοκρασίες να μπορούν να συγκριθούν με τις περιόδους βλάστησης στις διάφορες περιοχές. Επιπλέον, τα σημεία δείχνουν την κατανομή των περιοχών ανάπτυξης σίτου. Για παράδειγμα, το Μπέγκεν (Νορβηγία) χαρακτηρίζεται από μικρή περίοδο βλάστησης, χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλή βροχόπτωση, ενώ η Ρώμη (Ιταλία) από εκτεταμένη περίοδο βλάστησης, υψηλές θερμοκρασίες και μικρές ποσότητες βροχόπτωσης, κυρίως το καλοκαίρι. 251

Σχήμα 9.3. Μέση έναρξη φαινολογικού φαινομένου. Το Σχήμα 9.4 αποτελεί παράδειγμα χαρτογραφημένης εκτίμησης ενός φαινολογικογεωργικοοικονομικού συνδυασμού. Συμπερασματικά, το παράδειγμα αυτό δείχνει τις δυνατότητες αξιοποίησης της αγροκλιματολογίας μέσω της φαινολογίας. Προς το παρόν όμως, δεν υπάρχει ακόμη κάποια γεωργικήκλιματολογική προσέγγιση για ολόκληρες χώρες ή για ηπείρους, εκτός ελαχίστων εξαιρέσεων. 9.4. Θεματικοί τύποι κλιμάτων Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται διάφοροι θεματικοί τύποι κλιμάτων, που ενδιαφέρουν τη γεωργία. Ειδικότερα, περιγράφονται και αναλύονται το κλίμα εδάφους, λιβαδιών, δημητριακών, δένδρων-οπωρώνωνδασών, καθώς και το κλίμα θερμοκηπίου. 252

Σχήμα 9.4 Χαρτογράφηση βλάστησης στην Ευρώπη. 9.4.1. Κλίμα εδάφους Αρχικά, ο Ρώσος επιστήμονας Ρ.Α. Kostychev προσδιόρισε τον 19ο αιώνα το κλίμα εδάφους, θεωρώντας το έδαφος ένα ξεχωριστό μέσο για τη διαμόρφωση ενός ατμοσφαιρικού κλίματος. Στη συνέχεια, το κλίμα εδάφους αποτέλεσε αντικείμενο έρευνας σε διάφορες επιστήμες, όπως τη φυσική, την πεδολογία και την αγροκλιματολογία, όταν η εξαιρετική σημασία του έγινε αποδεκτή. Υπό την επίδραση της βλάστησης, των μικροοργανισμών και άλλων φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων, το κλίμα εδάφους ποικίλλει σε χρόνο σημαντικά από ένα ατμοσφαιρικό κλίμα. Εξαρτώμενα από τις ιδιότητες και την υγρασία του εδάφους, ο εξαερισμός του και τα θερμικά χαρακτηριστικά του ποικίλλουν σε σημαντικό βαθμό. Τέλος, το κλίμα εδάφους μπορεί να ελεγχθεί από τον άνθρωπο σε μεγαλύτερη έκταση από το κλίμα του στρώματος αέρα κοντά στο έδαφος. Για το λόγο αυτό, μέτρα βελτίωσης ενός κλίματος εδάφους, όπως η άρδευση, η αποχέτευση ή η διαχείριση, είναι αρκετά αποτελεσματικά. Η αγροκλιματολογία μελετά το κλίμα εδάφους από γεωγραφικής άποψης, σε μια δυναμική κλίμακα που προσδιορίζεται από τις εποχές του έτους, λαμβάνοντας υπόψη τις συνθήκες του φυσικογεωγραφικού μέσου που καθορίζει το σχηματισμό του. Κατά συνέπεια, το κλίμα εδάφους είναι αποτέλεσμα του ατμοσφαιρικού κλίματος, των ιδιοτήτων του εδάφους, του ανάγλυφου, της βλάστησης και της παραγωγικής δραστηριότητας του ανθρώπου, δηλαδή αποτελεί ένα πολύπλοκο θέμα έρευνας. Επηρεάζει το μικροκλίμα του στρώματος αέρα κοντά στο έδαφος, καθώς και τις 253

διαδικασίες του εδάφους, ενώ επίσης προσδιορίζει, κατά ένα σημαντικό μέρος, την παραγωγική ικανότητα των αναπτυσσομένων φυτών. Βασικά, το κλίμα εδάφους απαρτίζεται από τρία στοιχεία: τη θερμοκρασία εδάφους, την υγρασία εδάφους και τον αερισμό εδάφους. Ημερήσιες και ετήσιες διακυμάνσεις είναι χαρακτηριστικές για τις συνιστώσες ενός κλίματος εδάφους, όπως και η κατανομή αυτών των αποκλίσεων, εξαιτίας της περιοχής, εξαρτώμενες από το ατμοσφαιρικό κλίμα. Στη συνέχεια, περιγράφονται επιγραμματικά τα στοιχεία του κλίματος εδάφους. 9.4.1.1. Θερμοκρασία εδάφους Η κύρια πηγή θερμότητας που εισχωρεί στο έδαφος είναι το φως του ήλιου, το οποίο απορροφάται από την επιφάνεια του εδάφους, μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια και εκπέμπεται στα υποκείμενα στρώματα εδάφους. Στη διάρκεια της νύχτας, η εξερχόμενη θερμότητα μέσω ακτινοβολίας υπερβαίνει την εισροή, με αποτέλεσμα η επιφάνεια του εδάφους και τα υποκείμενα στρώματα να ψύχονται. Ο ρυθμός θέρμανσης και ψύξης του εδάφους εξαρτάται από τις ιδιότητες του εδάφους, δηλαδή τη θερμική χωρητικότητα, τη θερμική αγωγιμότητα και τη θερμική διάχυση, καθώς και από τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στην επιφάνεια εδάφους και τα υποκείμενα στρώματα. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα θερμότητας που εισέρχεται ή που εξέρχεται από το έδαφος. Η θερμική χωρητικότητα (ογκομετρική) ξηρών ορυκτών εδαφών είναι περίπου δύο φορές μικρότερη από εκείνη του ύδατος. Κατά συνέπεια, η θερμική χωρητικότητα αυξάνεται με την αύξηση της υγρασίας. Μια αύξηση της ποσότητας του αέρα στο χώμα ελαττώνει τη θερμική του χωρητικότητα. Για το λόγο αυτό, η θερμική χωρητικότητα ξηρών εδαφών από φυτάνθρακα είναι μικρότερη από εκείνη ορυκτών εδαφών, ενώ η θερμική χωρητικότητα των υγρών φυτανθρακικών εδαφών είναι μεγαλύτερη, αντίστοιχα. Η θερμική αγωγιμότητα του εδάφους εξαρτάται βασικά από την πορώδη σύστασή του, καθώς και από την υγρασία του. Εφόσον η θερμική αγωγιμότητα του αέρα του εδάφους είναι περίπου 50 φορές λιγότερη από εκείνη των ορυκτών σωματιδίων στο έδαφος, όσο χαμηλότερη είναι η πυκνότητα του ξηρού εδάφους, δηλαδή όσο μεγαλύτερη είναι η πορώδης σύστασή του, τόσο χαμηλότερη είναι και η θερμική του αγωγιμότητα. Όταν το νερό καλύπτει τους πόρους του εδάφους, η θερμική του αγωγιμότητα αυξάνεται σε μια τιμή αγνώστου ορίου, καθώς η θερμική αγωγιμότητα του νερού είναι 24 φορές υψηλότερη από την αντίστοιχη του αέρα. Η θερμική διάχυση του εδάφους χαρακτηρίζεται από το λόγο του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας προς την ογκομετρική θερμική χωρητικότητα. Ο συντελεστής θερμικής διάχυσης είναι μια συνάρτηση της υγρασίας του εδάφους και της περιεκτικότητας αέρα μέσα στο έδαφος. Σε χαμηλές τιμές υγρασίας εδάφους, η θερμική διάχυση αυξάνεται, όμως με μια αύξηση στην υγρασία ελαττώνεται, εφόσον η θερμική διάχυση του αέρα (0,16) είναι μεγαλύτερη από εκείνην του νερού (0,0013). Αλλαγές στη θερμική διάχυση είναι αποτέλεσμα συνδυασμένης αλλαγής στη θερμική χωρητικότητα και στη θερμική αγωγιμότητα. 9.4.1.2. Υγρασία εδάφους Αποτελεί ένα από τα πλέον σημαντικά στοιχεία ενός κλίματος εδάφους, συνήθως μετρούμενο με τη μέθοδο θερμοστάτη-βάρους, αν και οι μέθοδοι με ισότοπα χρησιμοποιούνται πλέον ευρέως. Με βάση τη μέθοδο θερμοστάτη-βάρους, η υγρασία εδάφους προσδιορίζεται ως εκατοστιαία σύσταση του βάρους εντελώς ξηρού χώματος, οπότε η ποσότητα της παραγωγικής υγρασίας υπολογίζεται από τις λαμβανόμενες τιμές, χρησιμοποιώντας τη σχέση: W = 0,1 q h (u k), (9.6) όπου W είναι τα αποθέματα παραγωγικής υγρασίας σε χιλιοστά, q το ογκομετρικό βάρος του χώματος (g/cm³), h το πάχος του στρώματος εδάφους σε εκατοστά, u η υγρασία χώματος ως εκατοστιαία σύσταση του εντελώς ξηρού χώματος και 0,1 ένας συντελεστής μετατροπής ενός στρώματος νερού σε χιλιοστά. Οι μέγιστες μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες επιφανειακού εδάφους παρατηρούνται τον Ιούλιο, όταν η εισροή θερμότητας είναι η μέγιστη, ενώ οι ελάχιστες θερμοκρασίες παρατηρούνται τον Ιανουάριο. Το ετήσιο εύρος της θερμοκρασίας εδάφους αυξάνεται μαζί με το γεωγραφικό πλάτος. Στην περιοχή του Ισημερινού, ανέρχεται σε περίπου 3 C κατά μέσο όρο, ενώ στις ηπειρωτικές πολικές περιοχές ξεπερνά τους 70 C. 254

Στο Σχήμα 9.5 απεικονίζονται στοιχεία που απορρέουν από μακροχρόνιες παρατηρήσεις θερμοκρασίας εδάφους σε διάφορα βάθη, με τη μορφή ειδικών θερμοϊσογραμμών καμπύλων. Ειδικότερα, για τη δημιουργία του σχήματος, έχουν συνδυαστεί τρεις μεταβλητές, η θερμοκρασία εδάφους, το βάθος και ο χρόνος. Η δημιουργία του γραφήματος έχει γίνει ως εξής: το βάθος παρουσιάζεται στον κατακόρυφο άξονα, ενώ ο χρόνος, συνήθως σε μήνες, στον οριζόντιο. Μέσες μηνιαίες τιμές θερμοκρασίας εδάφους για όλα τα βάθη σημειώνονται στο γράφημα και τα σημεία που έχουν ίδια τιμή θερμοκρασίας ενώνονται με συνεχή γραμμή, σχηματίζοντας έτσι τις θερμοϊσογραμμές ή τις ισοπληθείς της θερμοκρασίας εδάφους. Οι θερμοϊσογραμμές δίνουν μια γραφική απεικόνιση της θερμοκρασίας στα διάφορα στρώματα του εδάφους των αγροτικών περιοχών, σε οποιοδήποτε βάθος, για κάθε μήνα. Σχήμα 9.5. Ισοπληθείς θερμοκρασίας εδάφους. 9.4.1.3. Επίδραση του ανάγλυφου στο κλίμα εδάφους Το ανάγλυφο έχει σημαντική επίδραση στις θερμοκρασιακές συνθήκες του εδάφους. Η εισροή της ηλιακής ακτινοβολίας σε μια εδαφική επιφάνεια εξαρτάται από την κλίση και την έκθεσή της. Στο βόρειο ημισφαίριο, πλαγιές με νότιο προσανατολισμό δέχονται περισσότερη θερμότητα, ενώ αυτές με βόρειο δέχονται λιγότερο από τις επίπεδες εκτάσεις της ίδιας περιοχής. Επίσης, η ημερήσια θέρμανση και η νυχτερινή ψύξη είναι μεγαλύτερες για κοίλα εδαφικά ανάγλυφα, π.χ. κοιλάδες, και μικρότερες για κυρτά ανάγλυφα, π.χ. κορυφογραμμές, λόγω της έντασης της εναλλαγής των αέριων μαζών, που είναι περισσότερη στις κορυφογραμμές και λιγότερη στις κοιλάδες. Τέλος, το γυμνό έδαφος σε πλαγιές θερμαίνεται πιο έντονα από ό,τι το καλυμμένο με βλάστηση. 9.4.1.4. Επίδραση της βλάστησης στο κλίμα εδάφους Τα φυτά σκιάζουν το έδαφος, απορροφώντας μια σημαντική ποσότητα του ηλιακού φωτός, και την ίδια στιγμή το προστατεύουν από την ακτινοβολία. Έτσι, το έδαφος κάτω από φυτοκάλυψη είναι ψυχρότερο το καλοκαίρι από ένα γυμνό και θερμότερο το χειμώνα. Το δάσος έχει επίσης μια χαρακτηριστική επίδραση στη θερμοκρασία 255

του εδάφους. Η μέση ετήσια θερμοκρασία του είναι 1 C ψυχρότερη, σε βάθος 1 m, σε σχέση με ένα κοινό χωράφι. Το καλοκαίρι, το έδαφος στο δάσος σε βάθος 20 cm είναι ψυχρότερο κατά μερικούς βαθμούς από ένα χωρίς δέντρα. 9.4.1.5. Επίδραση της χιονοκάλυψης στο κλίμα εδάφους Το χιόνι έχει μια θερμομονωτική ιδιότητα, λόγω της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητάς του. Το βάθος παγώματος μειώνεται ανάλογα με το πάχος της χιονοκάλυψης. Η προστατευτική ιδιότητα του χιονιού είναι πολύ σημαντική για τις χειμερινές καλλιέργειες και τα οπωροφόρα. Κάτω από χιόνι του οποίου το πάχος ξεπερνά τα 30 cm, τα νεαρά φυτά δεν παγώνουν όταν επικρατούν ισχυροί παγετοί. 9.4.1.6. Ρύθμιση θερμοκρασίας εδάφους Η ρύθμιση γίνεται σε διάφορες κλιματικές περιοχές, για ποικίλους λόγους. Στον Βορρά, είναι χρήσιμο να αυξηθεί η θερμοκρασία εδάφους, ειδικά την άνοιξη, για να πρωιμίσει η σπορά ή η φύτευση και να δημιουργηθούν περισσότερο κατάλληλες συνθήκες για το φύτρωμα, το σχηματισμό των ριζών των σπορόφυτων, αλλά και την επιτάχυνση της ανάπτυξης των φυτών. Αντίθετα, στον Νότο, η υπερβολική θέρμανση μπορεί να παραφορτώσει ή να καταπονήσει τα φυτά, και γι αυτό πρέπει να εφαρμόζονται τρόποι μείωσης της θερμοκρασίας, τόσο της επιφάνειας, όσο και του ανώτερου στρώματος του εδάφους. Το όργωμα και το σκάλισμα του εδάφους δημιουργούν πιο γρήγορη ανταλλαγή θερμότητας μέσα σ αυτό. Το σκάλισμα σε βάθος 2-4 cm μειώνει τη θερμοκρασία στο βαθύτερο έδαφος κατά 1-3 C, περισσότερο το καλοκαίρι από την άνοιξη, ενώ το κυλίνδρισμα προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας κατά 1-2 C. Η ρύθμιση της εδαφικής θερμοκρασίας επιτυγχάνεται επίσης με την κάλυψή του με διάφορα υλικά, όπως άχυρα ή φυτικά υπολείμματα. Η κάλυψη μειώνει τη διακύμανση της εδαφικής θερμοκρασίας. Ανάλογα με το χρώμα της κάλυψης, η θερμοκρασία αυξάνεται (μαύρο χρώμα) ή μειώνεται. Για να αυξηθεί η θερμοκρασία εδάφους, τα ανοικτόχρωμα χωράφια σκουραίνονται, με προσθήκη τύρφης και ασφαλτώδη γαλακτώματα. Με αυτόν τον τρόπο, όταν ο καιρός είναι σταθερός, μειώνεται η ανάκλαση του φωτός κατά περίπου 5% και αυξάνεται η απορρόφηση ακτινοβολίας κατά περίπου 15%. Πειράματα έδειξαν ότι η ποσότητα των νιτρικών, του φωσφόρου και του καλίου αυξάνονται στα σκουρόχρωμα εδάφη, στοιχείο ευνοϊκό για την ανάπτυξη των φυτών. Επίσης, διάφανα πλαστικά φύλλα πολυαιθυλενίου, ως υλικά κάλυψης, δημιουργούν αύξηση της θερμοκρασίας και της υγρασίας στο ανώτερο έδαφος. Επιπλέον, μια από τις μεθόδους αύξησης της θερμοκρασίας εδάφους είναι η δημιουργία γραμμικών αναχωμάτων, που αυξάνουν την επιφάνειά του κατά 20-25%, με αποτέλεσμα να προωθείται η απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας. Επίσης, η άρδευση έχει σημαντική επίδραση στη θερμοκρασία εδάφους. Πειράματα έχουν δείξει ότι η θερμοκρασία εδάφους είναι σημαντικά χαμηλότερη σε αρδευόμενες εκτάσεις από ό,τι σε μη αρδευόμενες. Επίσης, η στράγγιση βαλτωδών εκτάσεων αυξάνει τη θερμοκρασία εδάφους, ειδικά στην επιφάνεια, κατά τους θερινούς μήνες. Μείωση θερμοκρασίας επίσης παρατηρείται όταν υπάρχουν λωρίδες δάσους. Σήμερα, οι προαναφερόμενες μέθοδοι ρύθμισης της θερμοκρασίας των εδαφών χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στη γεωργία, αποκτώντας έτσι μεγάλη πρακτική σημασία. 9.4.2 Κλίμα λιβαδιών Οι κλιματικές και εδαφικές συνθήκες καθορίζουν τον πολλαπλασιασμό των φυτών των λειμώνων σε όλο τον κόσμο. Ανάλογα με τις απαιτήσεις σε θερμοκρασία και υγρασία, η χλόη χωρίζεται στις εξής κατηγορίες: Υγρόφιλη: Αναπτύσσεται σε περιοχές με υγρά και πολύ υγρά εδάφη, όπως είναι οι βάλτοι και τα πλημμυρισμένα εδάφη, όπου, όταν το έδαφος στεγνώσει, τα φυτά πεθαίνουν. Ξηροανθεκτική χλόη: Μεγαλώνει στις στέπες και ημιερημικές περιοχές. Τα φυτά αυτής της κατηγορίας έχουν ειδικούς προστατευτικούς μηχανισμούς, για να αντέχουν σε περιόδους ξηρασίας του αέρα και του εδάφους. Μεσοϋγρόφιλη: Μεγαλώνει σε δάση και δασώδεις περιοχές ή στέπες. Το φως, η θερμοκρασία και η υγρασία αποτελούν μια οικολογική βάση για την αύξηση, ανάπτυξη και απόδοση όλων των φυτών, περιλαμβανομένης και της χλόης. Για να εξακριβωθούν τα αγροκλιματικά χαρακτηριστικά μιας περιοχής, συνυπολογίζοντας τις απαραίτητες συνθήκες αύξησης της χλόης, είναι απαραίτητη η εξοικείωση με τις αριθμητικές εκφράσεις που περιγράφουν τις ανάγκες της χλόης στους προαναφερόμενους κλιματικούς παράγοντες. Ακολουθώντας την έναρξη της αύξησης, ο ρυθμός ανάπτυξης των φυτών των λιβαδιών εξαρτάται 256