वायुमंडलीय तापमान, तापीय व्युत्क्रमण, ह्रास दर, GDD एवं फसल मौसम कैलेंडर (Atmospheric Temperature, Inversion, Lapse Rate & GDD) | AGMET 311 Lecture 8

AGRO PATH FINDER Digital Textbook
EDUCATION • RESEARCH • INNOVATION
विषय (Subject) Introduction to Agro-meteorology
विषय कोड (Subject Code) AGMET 311
सेमेस्टर एवं पाठ्यक्रम (Semester) B.Sc. (Hons.) Ag. | Sem V (SKNAU / ICAR 6th Dean)
व्याख्यान संख्या (Lecture No.) Lecture 08 of 16

व्याख्यान 08: वायुमंडलीय तापमान, तापीय व्युत्क्रमण, ह्रास दर, दैनिक एवं मौसमी परिवर्तन, ऊर्ध्वाधर तापमान प्रोफाइल, तापीय समय अवधारणा एवं फसल/कीट मौसम कैलेंडर

Lecture 08: Atmospheric Temperature, Temperature Inversion, Lapse Rate, Daily and Seasonal Variations, Vertical Temperature Profile, Thermal Time Concept and Crop/Pest Weather Calendar

SECTION 02

अध्ययन के उद्देश्य (Learning Objectives)

इस महत्वपूर्ण एवं व्यापक व्याख्यान के अध्ययन के पश्चात् विद्यार्थी निम्नलिखित अवधारणाओं और गणनाओं में पूर्ण दक्षता प्राप्त करेंगे:

1. वायुमंडलीय तापमान एवं दैनिक/मौसमी परिवर्तन: ऊष्मा (Heat) व तापमान (Temperature) में अंतर, तापमान पैमाने ($^\circ\text{C}, ^\circ\text{F}, \text{K}$) तथा दैनिक व मौसमी तापमान चक्र में ‘तापीय पश्चता’ (Thermal Lag) को समझना।
2. ताप ह्रास दरें (Lapse Rates): ऊर्ध्वाधर तापमान प्रोफाइल तथा सामान्य/पर्यावरणीय ताप ह्रास दर ($\text{ELR} = 6.5^\circ\text{C/km}$), शुष्क रुद्धोष्म ($\text{DALR} = 9.8^\circ\text{C/km}$) और आर्द्र रुद्धोष्म ($\text{MALR} = 4–6^\circ\text{C/km}$) का विश्लेषण करना।
3. तापीय व्युत्क्रमण (Temperature Inversion): तापीय व्युत्क्रमण का अर्थ, बनने की अनुकूल शर्तें, प्रकार (विकिरण, अभिवहन, पर्वत/घाटी, अवतलन, रामदास परत) एवं कृषि महत्त्व को स्पष्ट करना।
4. कार्डिनल तापमान एवं ताप-अवधि: प्रमुख फसलों के न्यूनतम, अनुकूलतम और अधिकतम (Cardinal) तापमान, ताप-कालिता (Thermoperiodism) एवं वसंतीकरण (Vernalization) को जानना।
5. तापीय समय अवधारणा (Thermal Time Concept): ग्रोइंग डिग्री डेज (GDD), फोटोथर्मल यूनिट (PTU), हेलियोथर्मल यूनिट (HTU) और ताप उपयोग दक्षता (HUE) के सूत्र व संख्यात्मक प्रश्न हल करना।
6. फसल एवं कीट मौसम कैलेंडर: फसल मौसम कैलेंडर (Crop Weather Calendar) और कीट मौसम कैलेंडर (Pest Weather Calendar) के तीनों भागों (Bottom, Middle, Top) की संरचना व उपयोग को समझना।
SECTION 03

प्रस्तावना (Introduction)

कृषि उत्पादन को नियंत्रित करने वाले भौतिक मौसम तत्वों में वायुमंडलीय एवं मृदा तापमान (Atmospheric and Soil Temperature) अत्यंत निर्णायक चर है। बीज के अंकुरण (Germination) से लेकर पौधे में जल व पोषक तत्वों के अवशोषण, एंजाइम क्रियाशीलता, प्रकाश संश्लेषण, श्वसन, वाष्पोत्सर्जन, पुष्पन और दाना पकने तक की प्रत्येक जैव-रासायनिक अभिक्रिया एक निश्चित तापमान सीमा के भीतर ही संपन्न होती है। प्रसिद्ध डच रसायनज्ञ वान्ट हॉफ के नियम (Van’t Hoff’s $Q_{10}$ Law) के अनुसार, अनुकूल सीमा ($10^\circ\text{C}\text{ से } 30^\circ\text{C}$) में प्रत्येक $10^\circ\text{C}$ तापमान बढ़ने पर पौधों की उपापचयी क्रियाओं की दर लगभग दोगुनी ($Q_{10} \approx 2.0$) हो जाती है।

इसके अतिरिक्त, किसी फसल को बोने से लेकर पकने तक केवल ‘कैलेंडर के दिनों’ की संख्या पर्याप्त नहीं होती, बल्कि उसे एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा इकाइयों का संचय करना पड़ता है, जिसे तापीय समय अवधारणा (Thermal Time Concept / Growing Degree Days — GDD) कहते हैं। उदाहरण के लिए, यदि राजस्थान में फरवरी-मार्च में अचानक तापमान बढ़ जाए, तो गेहूँ और सरसों की फसल अपने निर्धारित दिनों से पहले ही पक जाती है (Forced Maturity)। इसी प्रकार फसलों की विभिन्न अवस्थाओं की मौसम आवश्यकताओं और कीट-रोगों के प्रकोप को एक ही चार्ट पर दर्शाने के लिए फसल एवं कीट मौसम कैलेंडर (Crop and Pest Weather Calendar) का निर्माण किया गया है।

SECTION 04

संपूर्ण अध्ययन सामग्री (Complete Study Material)

4.1 वायुमंडलीय तापमान का अर्थ, ऊष्मा बनाम तापमान एवं मापन पैमाने (Atmospheric Temperature & Scales)

  • ऊष्मा (Heat): किसी पदार्थ के समस्त अणुओं की कुल गतिज ऊर्जा (Total Molecular Kinetic Energy) को ऊष्मा कहते हैं। यह ऊर्जा का एक रूप है जिसकी इकाई कैलोरी (Calorie) या जूल (Joule) होती है।
  • तापमान (Temperature): किसी वस्तु या वायुमंडल की उष्णता या शीतलता की कोटि (Degree of Hotness or Coldness) को तापमान कहते हैं, जो अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा (Average Kinetic Energy) की माप है। यह तय करता है कि ऊष्मा किस दिशा में (गर्म से ठंडे की ओर) प्रवाहित होगी।
  • तापमान के तीन मानक पैमाने एवं रूपांतरण सूत्र:
    1. सेल्सियस पैमाना ($^\circ\text{C}$ — Anders Celsius): हिमांक $= 0^\circ\text{C}$, क्वथनांक $= 100^\circ\text{C}$ (100 भाग)।
    2. फारेनहाइट पैमाना ($^\circ\text{F}$ — Gabriel Fahrenheit): हिमांक $= 32^\circ\text{F}$, क्वथनांक $= 212^\circ\text{F}$ (180 भाग)।
    3. केल्विन या परम पैमाना ($\text{K}$ — Lord Kelvin, SI इकाई): हिमांक $= 273.15\text{ K}$, क्वथनांक $= 373.15\text{ K}$; परम शून्य (Absolute Zero) $= 0\text{ K} = -273.15^\circ\text{C}$।
    $$\frac{C}{5} = \frac{F – 32}{9} = \frac{K – 273.15}{5}$$ (विशेष परीक्षा तथ्य: $-40^\circ$ वह तापमान है जहाँ सेल्सियस और फारेनहाइट पैमाने का पाठ्यांक बिल्कुल बराबर होता है: $-40^\circ\text{C} = -40^\circ\text{F}$)।

4.2 तापमान में दैनिक एवं मौसमी परिवर्तन तथा तापीय पश्चता (Daily and Seasonal Variations of Temperature)

1. दैनिक तापमान चक्र एवं दैनिक तापीय पश्चता (Diurnal Variation & Lag of the Maximum):

24 घंटे के दैनिक चक्र में सूर्य से आने वाला सौर विकिरण (Insolation) दोपहर ठीक 12:00 बजे अधिकतम होता है, किंतु दिन का अधिकतम वायु तापमान (Daily Maximum Temperature — $T_{\max}$) दोपहर 12 बजे न होकर अपराह्न 02:00 बजे से 04:00 बजे के बीच दर्ज होता है!

  • वैज्ञानिक कारण (Thermal Lag of 2–3 Hours): दोपहर 12 बजे के बाद भी लगभग 2 से 3 बजे तक सूर्य से आने वाली ऊर्जा ($S\downarrow$) पृथ्वी से जाने वाली पार्थिव ऊर्जा ($L\uparrow$) से अधिक बनी रहती है (अर्थात् शुद्ध विकिरण $R_n > 0$ रहता है), जिससे धरातल और हवा में ऊष्मा का संचय जारी रहता है। दोपहर 2 से 4 बजे के बीच आवक और जावक विकिरण बराबर होते हैं, तब दिन का उच्चतम तापमान पहुँचता है। अधिकतम सूर्यातप (12 बजे) और अधिकतम तापमान (2–4 बजे) के बीच के इस 2–3 घंटे के अंतराल को ‘तापीय पश्चता’ (Thermal Lag / Lag of Maximum) कहते हैं।
  • दैनिक न्यूनतम तापमान (Daily Minimum Temperature — $T_{\min}$): रात्रि भर पार्थिव विकिरण से ऊष्मा ह्रास जारी रहने के कारण दिन का न्यूनतम तापमान मध्यरात्रि में न होकर प्रातः सूर्योदय से ठीक पहले (Just before Sunrise, लगभग 05:00–06:00 AM) दर्ज किया जाता है।
  • दैनिक ताप परिसर (Diurnal Range of Temperature): $T_{\max} – T_{\min}$। मरुस्थलीय क्षेत्रों (राजस्थान) और साफ आकाश वाले दिनों में दैनिक ताप परिसर सर्वाधिक ($15^\circ\text{C}–20^\circ\text{C}$) होता है, जबकि तटीय क्षेत्रों और बादल वाले दिनों में न्यूनतम होता है।

2. मौसमी तापमान परिवर्तन (Seasonal Variation of Temperature):

पृथ्वी के $23.5^\circ$ अक्षीय झुकाव और सूर्य के चारों ओर परिक्रमण के कारण उत्तरी गोलार्द्ध में 21 जून (ग्रीष्म अयनांत / Summer Solstice) को सर्वाधिक सूर्यातप मिलता है, किंतु तापीय पश्चता (लगभग 1 माह) के कारण उच्चतम मौसमी तापमान जून के अंत व जुलाई (भारत में मानसून पूर्व मई–जून) में होता है। इसी प्रकार 22 दिसंबर (शीत अयनांत / Winter Solstice) को न्यूनतम सूर्यातप मिलता है, किंतु सबसे ठंडा महीना जनवरी होता है।

4.3 ऊर्ध्वाधर तापमान प्रोफाइल एवं ताप ह्रास दरें (Vertical Temperature Profile and Lapse Rates)

ताप ह्रास दर (Lapse Rate) की परिभाषा: “वायुमंडल (विशेषकर क्षोभमंडल) में भूसतह से ऊँचाई बढ़ने के साथ तापमान में प्रति इकाई ऊर्ध्वाधर दूरी पर होने वाली गिरावट की दर को ताप ह्रास दर (Temperature Lapse Rate — $\Gamma = -\frac{dT}{dz}$) कहते हैं।”

मौसम विज्ञान में तीन प्रकार की ताप ह्रास दरें अत्यंत महत्त्वपूर्ण हैं:

  1. पर्यावरणीय या सामान्य ताप ह्रास दर (Environmental / Normal Lapse Rate — ELR): शांत या स्थिर वायुमंडल में ऊँचाई बढ़ने के साथ वास्तविक रूप से मापी गई तापमान घटने की औसत दर को ELR कहते हैं। इसका मानक औसत मान $6.5^\circ\text{C प्रति किलोमीटर}$ ($6.5^\circ\text{C km}^{-1}$ या $1^\circ\text{C प्रति } 165\text{ मीटर}$ या $3.6^\circ\text{F प्रति } 1000\text{ फीट}$) होता है। यह स्थान, ऋतु और समय के अनुसार बदलती रहती है।
  2. शुष्क रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (Dry Adiabatic Lapse Rate — DALR): जब असंतृप्त (शुष्क) वायु का एक पार्सल (Air Parcel) बिना बाहरी वातावरण से ऊष्मा का आदान-प्रदान किए (अर्थात् रुद्धोष्म / Adiabatic प्रक्रिया द्वारा) ऊपर उठता है, तो कम वायुदाब के कारण वह फैलता है और आंतरिक कार्य करने से ठंडा होता है। शुष्क या असंतृप्त वायु के इस प्रकार ठंडा होने की दर एक स्थिरांक (Constant) है, जिसका मान $9.8^\circ\text{C प्रति किलोमीटर}$ (लगभग $10^\circ\text{C km}^{-1}$ या $5.4^\circ\text{F प्रति } 1000\text{ फीट}$) होता है। (जब शुष्क वायु नीचे उतरती है, तो संपीडन से इसी $9.8^\circ\text{C/km}$ की दर से गर्म होती है)।
  3. आर्द्र या संतृप्त रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (Moist / Saturated / Wet Adiabatic Lapse Rate — MALR / SALR): जब ऊपर उठती हुई वायु ओस बिंदु (Dew Point) तक ठंडी होकर संतृप्त ($100\%\text{ RH}$) हो जाती है और उसमें जलवाष्प का संघनन (Condensation — बादल बनना) शुरू हो जाता है, तब संघनन से मुक्त होने वाली गुप्त ऊष्मा (Latent Heat of Condensation $\approx 600\text{ cal g}^{-1}$) हवा को आंशिक रूप से गर्म कर ठंडा होने की दर को धीमा कर देती है। इसलिए आर्द्र रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (MALR) का मान DALR से कम होता है और यह औसतन $4.0^\circ\text{C}\text{ से } 6.0^\circ\text{C प्रति किलोमीटर}$ (लगभग $5^\circ\text{C km}^{-1}$) होती है। अतः सदैव: $\text{DALR } (9.8^\circ\text{C/km}) > \text{ELR } (6.5^\circ\text{C/km}) > \text{MALR } (\approx 5.0^\circ\text{C/km})$।

फसल वितान व मृदा सतह का सूक्ष्म-ऊर्ध्वाधर तापमान प्रोफाइल (Micro-vertical Profile & Ramdas Layer):

  • सक्रिय सतह (Active Surface): नंगी मृदा में दोपहर को उच्चतम तापमान मृदा की सतह पर होता है, जबकि घनी फसल में उच्चतम तापमान फसल वितान के ऊपरी पर्ण स्तर (Upper Canopy — जहाँ सर्वाधिक सौर विकिरण अवरोधित होता है) पर होता है।
  • रामदास परत (Ramdas Layer / Lifted Minimum Phenomenon): भारतीय कृषि मौसम विज्ञान के जनक डॉ. एल. ए. रामदास (1932) ने खोज की कि शांत और साफ रात्रि में नंगी मृदा पर न्यूनतम तापमान ठीक मिट्टी की सतह पर न होकर मृदा सतह से $10\text{ से } 50\text{ cm}$ ऊपर की वायु परत में होता है, जिसे उनके सम्मान में ‘रामदास परत’ कहा जाता है।

4.4 तापीय व्युत्क्रमण या तापमान प्रतिलोमन (Temperature Inversion)

तापीय व्युत्क्रमण (Temperature Inversion) की वैज्ञानिक परिभाषा: “सामान्यतः क्षोभमंडल में ऊँचाई बढ़ने के साथ तापमान घटता है; किंतु जब विशेष मौसमी परिस्थितियों में इस सामान्य नियम के विपरीत ऊँचाई बढ़ने के साथ तापमान घटने के बजाय बढ़ने लगता है (अर्थात् नीचे ठंडी और भारी वायु की परत तथा उसके ऊपर गर्म और हल्की वायु की परत स्थित हो: Cold Air Below, Warm Air Above), तो इस असामान्य स्थिति को तापीय व्युत्क्रमण (Temperature Inversion) या ऋणात्मक ताप ह्रास दर (Negative Lapse Rate) कहते हैं।”

1. धरातलीय/विकिरण तापीय व्युत्क्रमण बनने के लिए 4 आदर्श अनुकूल शर्तें (Ideal Conditions for Radiation Inversion — परीक्षा में अत्यंत महत्त्वपूर्ण):

  1. शीत ऋतु की लंबी रातें (Long Winter Nights): ताकि पार्थिव विकिरण द्वारा धरातल के ठंडा होने के लिए पर्याप्त लंबा समय मिल सके।
  2. मेघरहित साफ आकाश (Cloudless Clear Sky): ताकि पृथ्वी से निकलने वाला दीर्घ-तरंग पार्थिव विकिरण बिना बादलों से रुके ‘वायुमंडलीय खिड़की’ से सीधे अंतरिक्ष में चला जाए।
  3. शांत या अत्यंत मंद पवन (Calm and Stable Air): ताकि ऊपरी गर्म हवा और निचली ठंडी हवा का आपस में यांत्रिक मिश्रण (Turbulent Mixing) न हो सके।
  4. शुष्क वायु (Dry Air / Low Relative Humidity): क्योंकि जलवाष्प पार्थिव विकिरण को सोखती है; शुष्क हवा में विकिरण ह्रास तेजी से होता है (तथा हिमाच्छादित सतह होने पर और तीव्र व्युत्क्रमण बनता है)।

2. तापीय व्युत्क्रमण के प्रमुख प्रकार (Types of Temperature Inversion):

  • (क) विकिरण या धरातलीय व्युत्क्रमण (Radiation / Surface / Nocturnal Inversion): साफ शीतकालीन रातों में धरातल के तीव्र विकिरण शीतलन से जमीन के संपर्क वाली निचली हवा ठंडी हो जाती है, जबकि कुछ सौ मीटर ऊपर की हवा गर्म बनी रहती है। यह रबी फसलों में पाला (Frost) और सुबह का जमीनी कोहरा (Radiation Fog) पैदा करता है।
  • (ख) वायु-अपवाह या पर्वत-घाटी व्युत्क्रमण (Air-Drainage / Katabatic / Topographic Inversion): रात्रि में पर्वत ढलानों की ठंडी और भारी हवा (Katabatic Wind) फिसलकर घाटी की तली में जमा हो जाती है और घाटी की गर्म हवा को ऊपर उठा देती है।
  • (ग) अभिवहन व्युत्क्रमण (Advection Inversion): जब गर्म आर्द्र वायु किसी ठंडी भूमि या ठंडी जलधारा के ऊपर से क्षैतिज रूप से बहती है, तो निचली परत ठंडी हो जाती है।
  • (घ) वाताग्री व्युत्क्रमण (Frontal / Cyclonic Inversion): शीतोष्ण चक्रवात में जब ठंडी वायु राशि गर्म वायु राशि को नीचे से उठाकर ऊपर धकेल देती है।
  • (ङ) अवतलन या उच्च-स्तरीय व्युत्क्रमण (Subsidence / Upper-air Inversion): प्रतिचक्रवात या उपोष्ण उच्च दाब पेटी ($30^\circ$) में जब ऊपरी वायु नीचे उतरकर संपीडन से गर्म हो जाती है (तथा समतापमंडल में ओजोन परत द्वारा स्थायी व्युत्क्रमण)।

3. तापीय व्युत्क्रमण का कृषि एवं पर्यावरण में महत्त्व (Agricultural Significance of Inversion):

  • पाला एवं कोहरा निर्माण: धरातलीय व्युत्क्रमण के कारण निचली परत का तापमान $0^\circ\text{C}$ के पास गिरने से सरसों, चना, आलू व टमाटर में पाला पड़ता है, जबकि घाटी व्युत्क्रमण के कारण फल के बागान घाटी तली में न लगाकर मध्य ढलानों (‘Thermal Belt’) पर लगाए जाते हैं।
  • पाले से बचाव हेतु धुआँ करना (Orchard Heating & Smudging): व्युत्क्रमण वाली रात में खेत की मेड़ पर धुआँ करने या हीटर चलाने से गर्म धुआँ व्युत्क्रमण परत (Inversion Lid) से ऊपर नहीं भागता, बल्कि कम ऊँचाई पर ही फैलकर छत बना लेता है और फसल को बचाता है।
  • कीटनाशक छिड़काव एवं हवाई स्प्रे नियम (Pesticide Spraying Rule): हल्के तापीय व्युत्क्रमण (सुबह/शाम) में ऊर्ध्वाधर संवहन न होने से स्प्रे की बूंदें ऊपर हवा में नहीं उड़तीं और फसल पर बैठती हैं (किंतु अत्यधिक तीव्र व्युत्क्रमण में बहुत सूक्ष्म बूंदें घंटों तक परत में तैरती रहकर दूर बह सकती हैं, और धूम्र कोहरा / Smog फँस जाता है)।

4.5 कार्डिनल तापमान एवं प्रमुख फसलों की तापीय आवश्यकताएँ (Cardinal Temperatures)

प्रत्येक फसल या पौधे की वृद्धि और विकास के लिए तीन विशिष्ट तापमान बिंदु होते हैं, जिन्हें कार्डिनल तापमान (Cardinal Temperatures — अवधारणा: सैक्स / Julius von Sachs, 1860) कहते हैं:

  1. न्यूनतम कार्डिनल तापमान (Minimum / Base Temperature — $T_b$): वह न्यूनतम तापमान जिसके नीचे पौधे की वृद्धि पूर्णतः रुक जाती है।
  2. अनुकूलतम तापमान (Optimum Temperature — $T_{\text{opt}}$): वह तापमान जिस पर पौधे की वृद्धि और प्रकाश संश्लेषण की दर सर्वाधिक होती है।
  3. अधिकतम कार्डिनल तापमान (Maximum Temperature — $T_{\max\_c}$): वह उच्चतम तापमान जिसके ऊपर एंजाइम विकृत (Denature) होने लगते हैं और वृद्धि रुक जाती है।
क्र.सं. फसल वर्ग एवं प्रमुख फसलें (Crop Group & Examples) न्यूनतम / आधार तापमान ($T_b$ — Base Temp in $^\circ\text{C}$) अनुकूलतम तापमान ($T_{\text{opt}}$ in $^\circ\text{C}$) अधिकतम सीमा तापमान ($T_{\max}$ in $^\circ\text{C}$)
1. शीतकालीन / रबी फसलें (Cool Season Crops): गेहूँ (Wheat), जौ (Barley), मटर (Pea), चना (Chickpea), सरसों (Mustard), मसूर $4.0^\circ\text{C}\text{ – } 5.0^\circ\text{C}$
(गेहूँ व सरसों हेतु मानक $T_b = 5.0^\circ\text{C}$; मटर $= 4.0^\circ\text{C}$)
$20^\circ\text{C}\text{ – } 25^\circ\text{C}$
(गेहूँ बुवाई: $20–22^\circ\text{C}$, कल्ले फूटना: $16–20^\circ\text{C}$)
$30^\circ\text{C}\text{ – } 32^\circ\text{C}$
2. गर्म / खरीफ फसलें (Warm Season Crops): धान (Rice), मक्का (Maize), ज्वार (Sorghum), बाजरा (Pearl Millet), मूँगफली, सोयाबीन, कपास $10.0^\circ\text{C}$
(धान, मक्का, बाजरा हेतु मानक $T_b = 10.0^\circ\text{C}$; कपास $= 12–15^\circ\text{C}$)
$30^\circ\text{C}\text{ – } 35^\circ\text{C}$
(धान पुष्पन: $26.5–29.5^\circ\text{C}$)
$40^\circ\text{C}\text{ – } 45^\circ\text{C}$
3. आलू (Potato — Solanum tuberosum) $7.0^\circ\text{C}$ कंद निर्माण (Tuberization) हेतु: $17^\circ\text{C}\text{ – } 20^\circ\text{C}$ ($>29^\circ\text{C}$ पर कंद बनना बंद!) $29^\circ\text{C}\text{ – } 30^\circ\text{C}$

4.6 तापीय समय अवधारणा: GDD, PTU, HTU एवं HUE (Thermal Time Concept / Heat Units)

फ्रांसीसी वैज्ञानिक रेउमर (Réaumur, 1735) ने सर्वप्रथम यह अवधारणा दी कि किसी फसल को एक फेनोलॉजिकल अवस्था (जैसे बुवाई) से दूसरी अवस्था (जैसे पुष्पन या परिपक्वता) तक पहुँचने के लिए एक निश्चित मात्रा में संचित ऊष्मा इकाइयों (Accumulated Heat Units) की आवश्यकता होती है, जिसे तापीय समय (Thermal Time) या ग्रोइंग डिग्री डेज (Growing Degree Days — GDD) कहते हैं।

1. ग्रोइंग डिग्री डेज (Growing Degree Days — GDD / Heat Units): किसी दिन के औसत वायु तापमान ($T_{\text{mean}}$) और उस फसल के आधार तापमान ($T_b$ — Base Temperature, जिसके नीचे वृद्धि शून्य होती है) के अंतर को उस दिन का डिग्री-डे (GDD) कहते हैं। संपूर्ण फसल अवधि के लिए इसका संचित सूत्र है: $$\text{GDD } (^\circ\text{C day}) = \sum_{i=1}^{n} \left[ \left(\frac{T_{\max} + T_{\min}}{2}\right) – T_b \right]$$ जहाँ $T_{\max}$ = दैनिक अधिकतम तापमान, $T_{\min}$ = दैनिक न्यूनतम तापमान, तथा $T_b$ = फसल का आधार तापमान (रबी गेहूँ/सरसों के लिए $5^\circ\text{C}$, खरीफ धान/मक्का/बाजरा के लिए $10^\circ\text{C}$) है। (यदि किसी दिन $T_{\text{mean}} < T_b$ हो, तो उस दिन का $\text{GDD} = 0$ माना जाता है)।
2. फोटोथर्मल यूनिट (Photothermal Unit — PTU, नट्टनसन / Nuttonson, 1948): दैनिक ग्रोइंग डिग्री डेज (GDD) और उस अक्षांश पर दिन की अधिकतम संभावित अवधि (Day Length / Maximum Possible Sunshine Hours — $N$) के गुणनफल को फोटोथर्मल यूनिट (PTU) कहते हैं: $$\text{PTU } (^\circ\text{C day hours}) = \text{GDD} \times N\text{ (Day length in hours)}$$
3. हेलियोथर्मल यूनिट (Heliothermal Unit — HTU): दैनिक ग्रोइंग डिग्री डेज (GDD) और उस दिन कैम्पबेल-स्टोक्स रिकॉर्डर द्वारा मापे गए वास्तविक तेज धूप के घंटों (Actual Bright Sunshine Hours — $n$) के गुणनफल को हेलियोथर्मल यूनिट (HTU) कहते हैं: $$\text{HTU } (^\circ\text{C day hours}) = \text{GDD} \times n\text{ (Actual Bright Sunshine Hours)}$$
4. ताप उपयोग दक्षता (Heat Use Efficiency — HUE): प्रति इकाई संचित ऊष्मा (GDD) के उपयोग से उत्पादित फसल के दाना उपज या कुल शुष्क जैवभार (Biomass) की मात्रा को ताप उपयोग दक्षता (HUE) कहते हैं: $$\text{HUE } (\text{kg ha}^{-1}\text{ }^\circ\text{C}^{-1}\text{ day}^{-1}) = \frac{\text{Grain Yield or Total Dry Matter } (\text{kg ha}^{-1})}{\text{Accumulated GDD } (^\circ\text{C day})}$$

4.7 फसल मौसम कैलेंडर एवं कीट मौसम कैलेंडर (Crop and Pest Weather Calendar)

फसल मौसम कैलेंडर (Crop Weather Calendar — CWC) भारतीय मौसम विज्ञान विभाग (IMD, पुणे) और कृषि विशेषज्ञों द्वारा किसी विशेष जिले या कृषि-जलवायु खंड की प्रमुख फसल के लिए तैयार किया गया एक चित्रात्मक एवं सारणीबद्ध संदर्शिका चार्ट (Pictorial & Tabular Guide Chart) है। यह एक ही चार्ट पर फसल के जीवन चक्र की अवस्थाओं, सामान्य अनुकूल मौसम और चेतावनी योग्य प्रतिकूल मौसम की जानकारी देता है।

मानक फसल मौसम कैलेंडर के तीन मुख्य भाग (Three Parts of Crop Weather Calendar — परीक्षा हेतु अति महत्त्वपूर्ण):

  1. निचला भाग (Bottom Portion — फसल की फेनोलॉजिकल अवस्थाएँ): कैलेंडर के सबसे निचले भाग में महीनों और मानक मौसम सप्ताहों (Standard Meteorological Weeks — SMW 1 to 52) के अनुसार खेत की तैयारी, बुवाई (Sowing), अंकुरण, वानस्पतिक वृद्धि, कल्ले फूटना, पुष्पन (Flowering), दाना बनना, पकना और कटाई (Harvesting) की अवस्थाओं को सुंदर चित्रों द्वारा दर्शाया जाता है।
  2. मध्य भाग (Middle Portion — सामान्य अनुकूल मौसम आवश्यकताएँ / Normal Weather Requirements): कैलेंडर के बीच वाले भाग में फसल की प्रत्येक वृद्धि अवस्था पर अच्छी उपज के लिए आवश्यक सामान्य मौसम मानकों (Climatic Normals — जैसे साप्ताहिक सामान्य वर्षा, अधिकतम व न्यूनतम तापमान, धूप के घंटे और सापेक्ष आर्द्रता) को दर्शाया जाता है।
  3. ऊपरी भाग (Top Portion — मौसम चेतावनियाँ / Weather Warnings): कैलेंडर के सबसे ऊपरी भाग में उन चरम एवं हानिकारक मौसमी घटनाओं (जैसे सूखा, अतिवृष्टि, ओलावृष्टि, पाला, लू, तेज आंधी, उच्च आर्द्रता) का उल्लेख होता है होने पर मौसम विभाग को किसानों के लिए तुरंत चेतावनी (Weather Warning) जारी करनी चाहिए।

कीट एवं रोग मौसम कैलेंडर (Pest and Disease Weather Calendar): बिल्कुल फसल मौसम कैलेंडर की तर्ज पर बनाया गया वह चार्ट जिसके निचले भाग में फसल की अवस्था व कीट का जीवन चक्र (अंडा, लार्वा/इल्ली, प्यूपा, वयस्क), मध्य भाग में सामान्य मौसम और सबसे ऊपरी भाग में कीट या रोग के महामारी (Outbreak) रूप में फैलने के लिए अनुकूल मौसम की शर्तें (Congenial Weather Triggers — जैसे तापमान, आर्द्रता व बादल) दर्शाई जाती हैं, ताकि समय रहते पादप संरक्षण उपाय किए जा सकें।

4.8 अधिकतम एवं न्यूनतम तापमापी (Maximum and Minimum Thermometers)

कृषि मौसम वेधशाला में स्टीवेंसन स्क्रीन के भीतर लोहे के फ्रेम पर दो क्षैतिज तापमापी लगे होते हैं:

  • अधिकतम तापमापी (Maximum Thermometer): इसमें पारा (Mercury — $\text{Hg}$, हिमांक $-38.8^\circ\text{C}$, क्वथनांक $357^\circ\text{C}$) भरा होता है। इसके बल्ब के ठीक पास केशनली में एक संकीर्णन या घुंडी (Constriction) बनी होती है। दिन में तापमान बढ़ने पर पारा फैलकर संकीर्णन को पार कर आगे बढ़ जाता है, किंतु शाम को तापमान गिरने पर संकीर्णन पारे को वापस बल्ब में लौटने नहीं देता, जिससे पारे का स्तंभ दिन के उच्चतम तापमान पर रुका रहता है। इसका पाठ्यांक प्रतिदिन प्रातः 07:00 LMT पर लिया जाता है और बलपूर्वक झटक कर रीसेट किया जाता है।
  • न्यूनतम तापमापी (Minimum Thermometer): इसमें पारे के स्थान पर रंगहीन अल्कोहल (Ethyl Alcohol — हिमांक $-114^\circ\text{C}$) भरा होता है (क्योंकि अल्कोहल बहुत कम तापमान पर भी नहीं जमता और उसका प्रसार गुणांक अधिक व पृष्ठ तनाव अनुकूल होता है)। इसकी केशनली के भीतर अल्कोहल में डूबा हुआ काँच या धातु का एक छोटा डंबल के आकार का सूचकांक (Dumbbell-shaped Index) होता है। रात में जब तापमान गिरता है, तो अल्कोहल का अवतल मेनिस्कस (Meniscus) पृष्ठ तनाव के कारण डंबल सूचकांक को पीछे बल्ब की ओर खींच ले जाता है; सुबह तापमान बढ़ने पर अल्कोहल डंबल के चारों ओर से आगे निकल जाता है और डंबल का बाहरी सिरा न्यूनतम तापमान पर ही रुका रहता है। इसे दोपहर 14:00 LMT (एवं प्रातः 07:00 LMT) पर पढ़ा जाता है और बल्ब ऊपर करके झुकाकर रीसेट किया जाता है।
SECTION 05

वैज्ञानिक आरेख एवं शैक्षिक चित्रण (Scientific Diagrams & Educational Images)

आरेख 5.1: ऊर्ध्वाधर तापमान प्रोफाइल (सामान्य ताप ह्रास दर बनाम तापीय व्युत्क्रमण) एवं दैनिक तापीय पश्चता वक्र

1. सामान्य ताप ह्रास दर बनाम तापीय व्युत्क्रमण प्रोफाइल ऊँचाई (Altitude, z) तापमान (Temperature, T → बढ़ता हुआ) तापीय व्युत्क्रमण परत (गर्म हवा का ढक्कन / Lid) सामान्य दिन प्रोफाइल (ELR: -6.5°C/km) नीचे ठंडी हवा (पाला क्षेत्र) व्युत्क्रमण शिखर (ऊँचाई के साथ ताप ↑) 2. दैनिक सूर्यातप एवं तापमान चक्र (Thermal Lag) 06 AM 12 Noon 03 PM 06 PM दिन का समय (Time of Day) अधिकतम सूर्यातप (12 PM) Tmax (2–4 PM) Tmin (सूर्योदय पूर्व) तापीय पश्चता (2–3 hr)
शैक्षिक व्याख्या (Academic Explanation): बाईं ओर के ग्राफ में हरी रेखा दिन की सामान्य ताप ह्रास दर (ऊँचाई के साथ तापमान में कमी) दिखाती है, जबकि लाल रेखा रात्रि के तापीय व्युत्क्रमण (Inversion) को दर्शाती है जहाँ सतह से व्युत्क्रमण शिखर तक ऊँचाई बढ़ने के साथ तापमान बढ़ता है। दाईं ओर का ग्राफ स्पष्ट करता है कि अधिकतम सूर्यातप दोपहर 12 बजे होने के बावजूद तापीय पश्चता (Thermal Lag) के कारण अधिकतम तापमान दोपहर $2–4\text{ बजे}$ और न्यूनतम तापमान सूर्योदय से ठीक पूर्व होता है।

आरेख 5.2: मानक फसल एवं कीट मौसम कैलेंडर (Crop & Pest Weather Calendar) के तीनों भागों की संरचना

मानक फसल / कीट मौसम कैलेंडर की त्रि-स्तरीय संरचना (IMD Standard 3-Tier Format) 3. ऊपरी भाग (Top Portion) मौसम चेतावनियाँ / कीट प्रकोप • फसल कैलेंडर में: चरम मौसम चेतावनियाँ (पाला <4°C, सूखा, अतिवृष्टि, ओलावृष्टि, तेज पवन) • कीट कैलेंडर में: कीट/रोग महामारी हेतु अनुकूल मौसम (जैसे मोयला हेतु बादल, 15–22°C व RH >70%) 2. मध्य भाग (Middle Portion) सामान्य अनुकूल मौसम मानक • उच्च उपज हेतु प्रत्येक अवस्था की सामान्य जलवायु आवश्यकताएँ (Climatic Normals): साप्ताहिक सामान्य वर्षा (mm), अधिकतम व न्यूनतम तापमान (°C), धूप के घंटे एवं सापेक्ष आर्द्रता (%) 1. निचला भाग (Bottom Part) फसल जीवन चक्र व अवस्थाएँ बुवाई व अंकुरण (Oct – SMW 42-44) कल्ले / शाखाएँ (Nov – SMW 45-48) पुष्पन अवस्था (Dec/Jan – 49-02) दाना निर्माण (Jan/Feb – 03-07) परिपक्वता व कटाई (Mar – SMW 08-12)
शैक्षिक व्याख्या (Academic Explanation): फसल मौसम कैलेंडर को हमेशा नीचे से ऊपर की ओर (Bottom to Top) पढ़ा जाता है—(1) सबसे निचले भाग में मानक मौसम सप्ताहों (SMW) के साथ फसल की फेनोलॉजिकल अवस्थाएँ, (2) मध्य भाग में प्रत्येक अवस्था के लिए सामान्य अनुकूल मौसम, तथा (3) सबसे ऊपरी भाग में मौसम पूर्वानुमानकर्ताओं के लिए चेतावनी मानदंड (Warnings) दिए होते हैं।

आरेख 5.3: अधिकतम तापमापी (Maximum Mercury Thermometer) एवं न्यूनतम तापमापी (Minimum Alcohol Thermometer)

1. अधिकतम तापमापी (Maximum Thermometer — तरल: पारा / Mercury | प्रेक्षण समय: प्रातः 07:00 LMT) ↑ संकीर्णन (Constriction) अधिकतम पाठ्यांक सिरा (Tmax) परास: -35°C से +55°C 2. न्यूनतम तापमापी (Minimum Thermometer — तरल: अल्कोहल / Alcohol | प्रेक्षण समय: दोपहर 14:00 LMT) ↑ डंबल सूचकांक का दाहिना सिरा = Tmin परास: -40°C से +50°C
शैक्षिक व्याख्या (Academic Explanation): अधिकतम तापमापी में पारा (Mercury) और बल्ब के पास संकीर्णन (Constriction) होता है, जबकि न्यूनतम तापमापी में अल्कोहल (Alcohol) और केशनली के भीतर एक डंबल के आकार का सूचकांक (Dumbbell Index) होता है जिसका बल्ब से दूर वाला (दाहिना) सिरा न्यूनतम तापमान दर्शाता है।
SECTION 06

विजुअल माइंड मैप (Compulsory Visual Mind Map)

माइंड मैप 6.1: वायुमंडलीय तापमान, व्युत्क्रमण, ह्रास दर, GDD एवं फसल मौसम कैलेंडर (Complete Lecture Mind Map)

तापमान, व्युत्क्रमण, ह्रास दर, GDD एवं फसल कैलेंडर AGMET 311 • Lecture 08 1. तापमान एवं दैनिक चक्र • C/5 = (F-32)/9 | -40°C = -40°F • Tmax: दोपहर 2:00 से 4:00 PM (Lag) • Tmin: प्रातः सूर्योदय से ठीक पूर्व • Max (पारा) व Min (अल्कोहल) तापमापी 2. ताप ह्रास दरें (Lapse Rates) • सामान्य दर (ELR): 6.5°C / km • शुष्क रुद्धोष्म (DALR): 9.8°C / km • आर्द्र रुद्धोष्म (MALR): 4.0–6.0°C / km • संबंध: DALR > ELR > MALR 3. तापीय व्युत्क्रमण (Inversion) • ऊँचाई बढ़ने पर तापमान बढ़ना (+dT/dz) • शर्तें: लंबी सर्द रात, साफ आकाश, शांत हवा • प्रकार: विकिरण, घाटी, अभिवहन, अवतलन • रामदास परत: मृदा से 10–50 cm ऊपर 4. कार्डिनल एवं आधार तापमान • 3 बिंदु: न्यूनतम (Tb), अनुकूलतम, अधिकतम • रबी फसलें (गेहूँ/सरसों/चना): Tb = 5.0°C • खरीफ फसलें (धान/मक्का/बाजरा): Tb = 10°C • मटर: Tb = 4°C | आलू कंद: 17–20°C 5. तापीय समय सूचकांक (Heat Units) • GDD = Σ [((Tmax + Tmin)/2) – Tb] • PTU = GDD × N (अधिकतम दिन की लंबाई) • HTU = GDD × n (वास्तविक धूप के घंटे) • HUE = उपज (kg/ha) ÷ संचित GDD 6. फसल एवं कीट मौसम कैलेंडर • निचला भाग (Bottom): फसल अवस्थाएँ • मध्य भाग (Middle): सामान्य अनुकूल मौसम • ऊपरी भाग (Top): मौसम चेतावनियाँ / कीट • कृषि परामर्श व पूर्वानुमान में उपयोग
माइंड मैप सारांश: यह विजुअल माइंड मैप व्याख्यान 08 के सभी छह प्रमुख खंडों—दैनिक तापमान चक्र, ताप ह्रास दरें (ELR, DALR, MALR), तापीय व्युत्क्रमण, कार्डिनल तापमान, तापीय समय सूचकांक (GDD, PTU, HTU, HUE) और फसल/कीट मौसम कैलेंडर को एक साथ पिरोता है।
SECTION 07

प्रवाह चार्ट एवं इन्फोग्राफिक्स (Flowcharts and Infographics)

तापीय समय अवधारणा (Thermal Time Concept) के अंतर्गत विभिन्न कृषि-जलवायु सूचकांकों की चरणबद्ध गणना का प्रवाह चार्ट नीचे दिया गया है:

चरण 01 (GDD)

ग्रोइंग डिग्री डेज (GDD)

दैनिक $\frac{T_{\max}+T_{\min}}{2}$ में से फसल का आधार तापमान ($T_b$) घटाकर बुवाई से कटाई तक जोड़ना $\rightarrow$ इकाई: $^\circ\text{C day}$।

चरण 02 (PTU)

फोटोथर्मल यूनिट (PTU)

दैनिक $\text{GDD}$ को उस अक्षांश की अधिकतम संभावित दिन की लंबाई ($N$ घंटे) से गुणा करना: $\text{PTU} = \text{GDD} \times N$।

चरण 03 (HTU)

हेलियोथर्मल यूनिट (HTU)

दैनिक $\text{GDD}$ को सनशाइन रिकॉर्डर से प्राप्त वास्तविक तेज धूप के घंटों ($n$) से गुणा करना: $\text{HTU} = \text{GDD} \times n$।

चरण 04 (HUE)

ताप उपयोग दक्षता (HUE)

प्राप्त कुल दाना या जैवभार उपज ($\text{kg ha}^{-1}$) में कुल संचित $\text{GDD}$ का भाग देना: $\text{HUE} = \frac{\text{Yield}}{\text{GDD}}$।

SECTION 08

तुलनात्मक सारणियाँ (Scientific Comparison Tables)

8.1 पर्यावरणीय/सामान्य ताप ह्रास दर (ELR), शुष्क रुद्धोष्म दर (DALR) एवं आर्द्र रुद्धोष्म दर (MALR) की तुलना

क्र.सं. तुलना का आधार (Basis) पर्यावरणीय / सामान्य ताप ह्रास दर (ELR) शुष्क रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (DALR) आर्द्र / संतृप्त रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (MALR / SALR)
1. वैज्ञानिक अर्थ (Meaning) स्थिर या शांत वायुमंडल में ऊँचाई बढ़ने के साथ तापमान घटने की वास्तविक दर। ऊपर उठते हुए असंतृप्त (शुष्क) वायु पार्सल के प्रसार के कारण ठंडा होने की दर। ऊपर उठते हुए संतृप्त ($100\%\text{ RH}$) वायु पार्सल के संघनन सहित ठंडा होने की दर।
2. मानक संख्यात्मक मान (Value) औसतन $6.5^\circ\text{C km}^{-1}$ ($1^\circ\text{C}$ प्रति $165\text{ m}$)। स्थिर मान: $9.8^\circ\text{C km}^{-1}$ ($\approx 10^\circ\text{C km}^{-1}$)। औसतन $4.0^\circ\text{C}\text{ से } 6.0^\circ\text{C km}^{-1}$ ($\approx 5^\circ\text{C km}^{-1}$)।
3. स्थिरता बनाम परिवर्तनशीलता यह स्थान, ऋतु और दिन-रात के अनुसार अत्यधिक परिवर्तनशील है (व्युत्क्रमण में ऋणात्मक भी हो जाती है)। यह एक भौतिक स्थिरांक (Physical Constant, $\Gamma_d = g / C_p$) है जो बदलती नहीं है। यह तापमान और जलवाष्प की मात्रा के अनुसार $4^\circ\text{C}$ से $9^\circ\text{C km}^{-1}$ के बीच बदलती है।
4. गुप्त ऊष्मा की भूमिका (Latent Heat) इसमें वायु ऊर्ध्वाधर गति नहीं करती। असंतृप्त होने से संघनन नहीं होता और गुप्त ऊष्मा मुक्त नहीं होती। जलवाष्प संघनन से गुप्त ऊष्मा मुक्त होने के कारण ठंडा होने की दर कम हो जाती है।

8.2 अधिकतम तापमापी (Maximum Thermometer) एवं न्यूनतम तापमापी (Minimum Thermometer) में अंतर

क्र.सं. तुलना का आधार (Basis) अधिकतम तापमापी (Maximum Thermometer) न्यूनतम तापमापी (Minimum Thermometer)
1. प्रयुक्त तापमापीय द्रव (Liquid Used) इसमें पारा (Mercury — $\text{Hg}$) भरा होता है (उच्च क्वथनांक $357^\circ\text{C}$)। इसमें रंगहीन एथिल अल्कोहल (Ethyl Alcohol) भरा होता है (अति निम्न हिमांक $-114^\circ\text{C}$)।
2. विशेष यांत्रिक युक्ति (Special Mechanism) बल्ब की गर्दन के पास केशनली में संकीर्णन (Constriction) बना होता है। केशनली के भीतर अल्कोहल में डूबा हुआ डंबल के आकार का सूचकांक (Dumbbell Index) होता है।
3. पठन बिंदु (Reading Point) पारे के स्तंभ के अंतिम सिरे को पढ़ा जाता है। अल्कोहल सिरे को नहीं, बल्कि डंबल सूचकांक के बल्ब से दूर वाले सिरे को पढ़ा जाता है।
4. रीसेट करने की विधि एवं समय प्रातः 07:00 LMT पर पढ़कर हाथ से झटक कर (Swinging) पारे को बल्ब में वापस भेजा जाता है। दोपहर 14:00 LMT (व प्रातः 07:00) पर पढ़कर बल्ब ऊपर की ओर झुकाकर (Tilting) डंबल को मेनिस्कस तक लाया जाता है।
SECTION 09

व्यावहारिक कृषि अनुप्रयोग एवं भारतीय/राजस्थान के उदाहरण (Practical Applications)

  • 1. राजस्थान में गेहूँ एवं सरसों में ‘टर्मिनल हीट स्ट्रेस’ (Terminal Heat Stress) और GDD: रबी की प्रमुख फसल गेहूँ को बुवाई से पकने तक लगभग $1600\text{ से } 1800\text{ }^\circ\text{C days}$ (GDD, $T_b = 5^\circ\text{C}$) और सरसों को लगभग $1400\text{ से } 1600\text{ }^\circ\text{C days}$ की आवश्यकता होती है। यदि किसान गेहूँ की बुवाई नवंबर के मध्य (इष्टतम तापमान $20^\circ\text{C}–22^\circ\text{C}$) के बजाय दिसंबर के अंत में करता है, तो फरवरी-मार्च में तापमान तेजी से बढ़ने पर आवश्यक GDD कम दिनों में ही पूरे हो जाते हैं। इससे दाना भरने की अवधि (Grain Filling Period) घट जाती है, दाने सिकुड़ जाते हैं और प्रति सप्ताह की देरी से उपज में $3–4\text{ क्विंटल/हेक्टेयर}$ की कमी आ जाती है।
  • 2. कीटों के प्रजनन और पूर्वानुमान में GDD (Degree-Days for Insect Pests): कीट असमतापी (Poikilothermic / Cold-blooded) जीव होते हैं जिनका जीवन चक्र पूर्णतः बाहरी तापमान (Thermal Time) पर निर्भर करता है। चने की फली छेदक इल्ली (Helicoverpa armigera) या सरसों के मोयला (Lipaphis erysimi) की अगली पीढ़ी कब निकलेगी, इसका सटीक पूर्वानुमान संचित डिग्री-डेज (GDD) से लगाकर ही कीटनाशक छिड़काव की सलाह दी जाती है।
  • 3. वसंतीकरण (Vernalization) और ताप-कालिता (Thermoperiodism): शीतकालीन गेहूँ, जौ, गाजर, पत्तागोभी और चुकंदर जैसी फसलों में पुष्पन प्रेरित करने के लिए प्रारंभिक अवस्था में कम तापमान ($0^\circ\text{C}–5^\circ\text{C}$) के उपचार को वसंतीकरण (Vernalization — लाइसेन्को, 1928) कहते हैं। इसी प्रकार टमाटर और आलू में अच्छी फलन/कंद निर्माण के लिए दिन का तापमान गर्म ($25^\circ\text{C}$) और रात का तापमान ठंडा ($15^\circ\text{C}–18^\circ\text{C}$) होना आवश्यक है, जिसे ताप-कालिता (Thermoperiodism — वेंट / F.W. Went) कहते हैं।
SECTION 10

प्रमुख सूत्र एवं हल किए गए संख्यात्मक प्रश्न (Formulas & Solved Numericals)

10.1 हल किए गए संख्यात्मक प्रश्न (Solved Numerical Problems — परीक्षा हेतु अति महत्त्वपूर्ण)

उदाहरण 1 (GDD, PTU एवं HTU की गणना): प्रश्न: जोबनेर में रबी गेहूँ की फसल ($T_b = 5.0^\circ\text{C}$) के लिए किसी दिन अधिकतम तापमान ($T_{\max}$) $26^\circ\text{C}$ तथा न्यूनतम तापमान ($T_{\min}$) $10^\circ\text{C}$ दर्ज किया गया। यदि उस दिन अधिकतम संभावित दिन की लंबाई ($N$) $11.0\text{ घंटे}$ तथा कैम्पबेल-स्टोक्स रिकॉर्डर से प्राप्त वास्तविक तेज धूप के घंटे ($n$) $8.5\text{ घंटे}$ हों, तो उस दिन के लिए (i) GDD, (ii) PTU तथा (iii) HTU की गणना कीजिए।

हल (Solution):
दिया गया है: $T_{\max} = 26^\circ\text{C}$, $T_{\min} = 10^\circ\text{C}$, $T_b = 5.0^\circ\text{C}$, $N = 11.0\text{ hrs}$, $n = 8.5\text{ hrs}$
दैनिक माध्य तापमान $(T_{\text{mean}}) = \frac{T_{\max} + T_{\min}}{2} = \frac{26 + 10}{2} = 18.0^\circ\text{C}$
(i) ग्रोइंग डिग्री डेज (GDD):
$$\text{GDD} = T_{\text{mean}} – T_b = 18.0 – 5.0 = \mathbf{13.0\text{ }^\circ\text{C day}}$$ (ii) फोटोथर्मल यूनिट (PTU):
$$\text{PTU} = \text{GDD} \times N = 13.0 \times 11.0 = \mathbf{143.0\text{ }^\circ\text{C day hours}}$$ (iii) हेलियोथर्मल यूनिट (HTU):
$$\text{HTU} = \text{GDD} \times n = 13.0 \times 8.5 = \mathbf{110.5\text{ }^\circ\text{C day hours}}$$
उदाहरण 2 (ताप उपयोग दक्षता — HUE की गणना): प्रश्न: सरसों की एक फसल ने बुवाई से लेकर कटाई तक कुल $1500\text{ }^\circ\text{C days}$ (GDD) का संचय किया और उससे $2250\text{ kg ha}^{-1}$ बीज उपज प्राप्त हुई। फसल की ताप उपयोग दक्षता (Heat Use Efficiency — HUE) ज्ञात कीजिए।

हल (Solution):
$$\text{HUE} = \frac{\text{Grain Yield } (\text{kg ha}^{-1})}{\text{Accumulated GDD } (^\circ\text{C day})} = \frac{2250}{1500} = \mathbf{1.50\text{ kg ha}^{-1}\text{ }^\circ\text{C}^{-1}\text{ day}^{-1}}$$
उदाहरण 3 (शुष्क रुद्धोष्म ताप ह्रास दर — DALR पर आधारित गणना): प्रश्न: भूसतह पर $35^\circ\text{C}$ तापमान वाला एक असंतृप्त (शुष्क) वायु पार्सल बिना संघनन हुए $2\text{ km}$ की ऊँचाई तक ऊपर उठता है। शुष्क रुद्धोष्म ताप ह्रास दर ($\text{DALR} = 9.8^\circ\text{C km}^{-1}$) के अनुसार $2\text{ km}$ ऊँचाई पर उस वायु पार्सल का तापमान क्या होगा?

हल (Solution):
$$T_z = T_0 – (\text{DALR} \times z) = 35^\circ\text{C} – (9.8^\circ\text{C km}^{-1} \times 2\text{ km}) = 35 – 19.6 = \mathbf{15.4^\circ\text{C}}$$
SECTION 11

त्वरित पुनरावलोकन (Quick Revision Points)

तापमान एवं ह्रास दरें:
  • दैनिक $T_{\max}$ समय: दोपहर $02:00–04:00\text{ PM}$।
  • दैनिक $T_{\min}$ समय: सूर्योदय से ठीक पूर्व।
  • सामान्य ह्रास दर (ELR): $6.5^\circ\text{C km}^{-1}$।
  • शुष्क रुद्धोष्म दर (DALR): $9.8^\circ\text{C km}^{-1}$ (स्थिर)।
  • आर्द्र रुद्धोष्म दर (MALR): $4.0–6.0^\circ\text{C km}^{-1}$।
तापीय व्युत्क्रमण (Inversion):
  • अर्थ: ऊँचाई के साथ तापमान बढ़ना (ऋणात्मक ह्रास दर)।
  • शर्तें: लंबी सर्द रात, साफ आकाश, शांत व शुष्क हवा।
  • रामदास परत: मृदा सतह से $10–50\text{ cm}$ ऊपर न्यूनतम ताप।
  • थर्मल बेल्ट: पाला-मुक्त मध्य पर्वतीय ढलान।
तापीय समय एवं आधार तापमान ($T_b$):
  • GDD सूत्र: $[(T_{\max}+T_{\min})/2] – T_b$।
  • गेहूँ, जौ, सरसों, चना का $T_b$: $5.0^\circ\text{C}$ (मटर: $4.0^\circ\text{C}$)।
  • धान, मक्का, बाजरा, ज्वार का $T_b$: $10.0^\circ\text{C}$।
  • PTU: $\text{GDD} \times N$; HTU: $\text{GDD} \times n$।
  • HUE: $\text{Yield} \div \text{Accumulated GDD}$।
फसल मौसम कैलेंडर के 3 भाग:
  • निचला भाग (Bottom): फसल की फेनोलॉजिकल अवस्थाएँ।
  • मध्य भाग (Middle): सामान्य अनुकूल मौसम आवश्यकताएँ।
  • ऊपरी भाग (Top): मौसम चेतावनियाँ / कीट प्रकोप शर्तें।
  • Max थर्मामीटर: पारा; Min थर्मामीटर: अल्कोहल।
SECTION 12A

बहुविकल्पीय प्रश्न (Multiple Choice Questions — 20 MCQs)

प्रश्न 1. शुष्क रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (Dry Adiabatic Lapse Rate — DALR) का मानक मान कितना होता है?
(A) 4.5°C प्रति किलोमीटर
(B) 6.5°C प्रति किलोमीटर
(C) 9.8°C प्रति किलोमीटर (लगभग 10°C/km)
(D) 12.5°C प्रति किलोमीटर
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (C) 9.8°C प्रति किलोमीटर (लगभग 10°C/km)
व्याख्या: असंतृप्त/शुष्क वायु के रुद्धोष्म प्रसार से ठंडा होने की दर ($\text{DALR} = g/C_p$) $9.8^\circ\text{C km}^{-1}$ होती है, जबकि सामान्य पर्यावरणीय ह्रास दर (ELR) $6.5^\circ\text{C km}^{-1}$ होती है।
प्रश्न 2. जब ऊँचाई बढ़ने के साथ वायुमंडल का तापमान घटने के बजाय बढ़ने लगता है, तो इस परिघटना को क्या कहते हैं?
(A) धनात्मक ताप ह्रास दर
(B) तापीय व्युत्क्रमण / तापमान प्रतिलोमन (Temperature Inversion)
(C) समतापीय अवस्था (Isothermal state)
(D) रुद्धोष्म शीतलन
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) तापीय व्युत्क्रमण / तापमान प्रतिलोमन (Temperature Inversion)
व्याख्या: नीचे ठंडी वायु और ऊपर गर्म वायु होने से ऊँचाई के साथ तापमान का बढ़ना तापीय व्युत्क्रमण या ऋणात्मक ताप ह्रास दर (Negative Lapse Rate) कहलाता है।
प्रश्न 3. धरातलीय या विकिरण तापीय व्युत्क्रमण (Radiation Inversion) बनने के लिए निम्नलिखित में से कौन-सी परिस्थिति अनुकूल नहीं है?
(A) शीत ऋतु की लंबी रातें
(B) मेघरहित साफ आकाश और शुष्क वायु
(C) शांत या अत्यंत मंद पवन
(D) तेज आंधी/पवन और घने बादलों से ढका आकाश (Strong wind and cloudy sky)
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (D) तेज आंधी/पवन और घने बादलों से ढका आकाश (Strong wind and cloudy sky)
व्याख्या: तेज पवन निचली और ऊपरी हवा को मिला देती है और घने बादल पार्थिव विकिरण को रोक देते हैं, जिससे तापीय व्युत्क्रमण नहीं बन पाता।
प्रश्न 4. दिन के 24 घंटों में वायु का अधिकतम तापमान ($T_{\max}$) और न्यूनतम तापमान ($T_{\min}$) सामान्यतः कब दर्ज किया जाता है?
(A) अधिकतम दोपहर 12:00 बजे तथा न्यूनतम मध्यरात्रि 12:00 बजे
(B) अधिकतम दोपहर 02:00–04:00 बजे तथा न्यूनतम सूर्योदय से ठीक पूर्व (Just before sunrise)
(C) अधिकतम प्रातः 10:00 बजे तथा न्यूनतम सायं 06:00 बजे
(D) अधिकतम सायं 05:00 बजे तथा न्यूनतम रात्रि 10:00 बजे
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) अधिकतम दोपहर 02:00–04:00 बजे तथा न्यूनतम सूर्योदय से ठीक पूर्व (Just before sunrise)
व्याख्या: तापीय पश्चता (Thermal Lag) के कारण उच्चतम तापमान दोपहर 2–4 बजे और न्यूनतम तापमान भोर में सूर्योदय से ठीक पहले होता है।
प्रश्न 5. रबी फसलों (जैसे गेहूँ, जौ, सरसों, चना) और खरीफ फसलों (जैसे धान, मक्का, बाजरा) के लिए ग्रोइंग डिग्री डेज (GDD) की गणना में मानक आधार तापमान (Base Temperature — $T_b$) क्रमशः कितना लिया जाता है?
(A) रबी: 0°C तथा खरीफ: 5°C
(B) रबी: 5.0°C (या 4.5°C) तथा खरीफ: 10.0°C
(C) रबी: 15°C तथा खरीफ: 25°C
(D) दोनों के लिए 10°C
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) रबी: 5.0°C (या 4.5°C) तथा खरीफ: 10.0°C
व्याख्या: शीतकालीन फसलों (गेहूँ, सरसों) के लिए आधार तापमान $4.5^\circ\text{C}–5.0^\circ\text{C}$ और ग्रीष्म/खरीफ फसलों (धान, मक्का, बाजरा) के लिए $10.0^\circ\text{C}$ मानक रूप से प्रयुक्त होता है।
प्रश्न 6. यदि किसी दिन मक्का की फसल ($T_b = 10^\circ\text{C}$) के लिए अधिकतम तापमान $34^\circ\text{C}$ और न्यूनतम तापमान $20^\circ\text{C}$ रहा हो, तो उस दिन का ग्रोइंग डिग्री डेज (GDD) कितना होगा?
(A) 27.0 °C day
(B) 17.0 °C day
(C) 14.0 °C day
(D) 24.0 °C day
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) 17.0 °C day
व्याख्या: सूत्र: $\text{GDD} = \left(\frac{T_{\max} + T_{\min}}{2}\right) – T_b = \left(\frac{34 + 20}{2}\right) – 10 = 27 – 10 = 17.0\text{ }^\circ\text{C day}$।
प्रश्न 7. मानक फसल मौसम कैलेंडर (Crop Weather Calendar) के तीनों भागों (निचला, मध्य एवं ऊपरी भाग) में क्रमशः क्या दर्शाया जाता है?
(A) निचला: मौसम चेतावनियाँ | मध्य: फसल अवस्थाएँ | ऊपरी: सामान्य मौसम
(B) निचला: फसल की फेनोलॉजिकल अवस्थाएँ | मध्य: सामान्य अनुकूल मौसम आवश्यकताएँ | ऊपरी: मौसम चेतावनियाँ (Warnings)
(C) निचला: मृदा प्रकार | मध्य: उर्वरक मात्रा | ऊपरी: बाजार भाव
(D) तीनों भागों में केवल वर्षा के आँकड़े
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) निचला: फसल की फेनोलॉजिकल अवस्थाएँ | मध्य: सामान्य अनुकूल मौसम आवश्यकताएँ | ऊपरी: मौसम चेतावनियाँ (Warnings)
व्याख्या: IMD के फसल मौसम कैलेंडर में नीचे फसल का जीवन चक्र, बीच में सामान्य मौसम और सबसे ऊपर प्रतिकूल मौसम चेतावनियाँ होती हैं।
प्रश्न 8. न्यूनतम तापमापी (Minimum Thermometer) में पारे के स्थान पर अल्कोहल (Alcohol) का उपयोग क्यों किया जाता है?
(A) अल्कोहल का हिमांक अत्यंत कम (-114°C) होता है और यह पारदर्शी होने से अंदर स्थित डंबल सूचकांक को स्पष्ट दिखाता है।
(B) अल्कोहल पारे से भारी होता है।
(C) अल्कोहल का क्वथनांक पारे से अधिक होता है।
(D) अल्कोहल काँच से चिपकता नहीं है।
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (A) अल्कोहल का हिमांक अत्यंत कम (-114°C) होता है और यह पारदर्शी होने से अंदर स्थित डंबल सूचकांक को स्पष्ट दिखाता है।
व्याख्या: पारा $-38.8^\circ\text{C}$ पर जम जाता है और अपारदर्शी होता है, जबकि अल्कोहल $-114^\circ\text{C}$ तक नहीं जमता और उसके मेनिस्कस में डंबल इंडेक्स आसानी से चलता व दिखता है।
प्रश्न 9. दैनिक ग्रोइंग डिग्री डेज (GDD) और उस दिन के ‘वास्तविक तेज धूप के घंटों’ (Actual Bright Sunshine Hours — $n$) के गुणनफल को क्या कहते हैं?
(A) फोटोथर्मल यूनिट (Photothermal Unit — PTU)
(B) हेलियोथर्मल यूनिट (Heliothermal Unit — HTU)
(C) ताप उपयोग दक्षता (Heat Use Efficiency — HUE)
(D) वाष्पन इकाई
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) हेलियोथर्मल यूनिट (Heliothermal Unit — HTU)
व्याख्या: $\text{HTU} = \text{GDD} \times n$ (Actual bright sunshine hours); जबकि $\text{PTU} = \text{GDD} \times N$ (Day length / maximum possible sunshine hours) होता है।
प्रश्न 10. आर्द्र रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (MALR: ~5°C/km) का मान शुष्क रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (DALR: 9.8°C/km) से कम क्यों होता है?
(A) क्योंकि संतृप्त वायु में जलवाष्प के संघनन से गुप्त ऊष्मा (Latent Heat of Condensation) मुक्त होती है जो ठंडा होने की दर को धीमा कर देती है।
(B) क्योंकि आर्द्र वायु ऊपर नहीं उठती।
(C) क्योंकि आर्द्र वायु में ऑक्सीजन कम होती है।
(D) क्योंकि बादल सूर्य की किरणों को सोख लेते हैं।
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (A) क्योंकि संतृप्त वायु में जलवाष्प के संघनन से गुप्त ऊष्मा (Latent Heat of Condensation) मुक्त होती है जो ठंडा होने की दर को धीमा कर देती है।
व्याख्या: संघनन की गुप्त ऊष्मा ($\approx 600\text{ cal g}^{-1}$) मुक्त होने से हवा का रुद्धोष्म शीतलन $9.8^\circ\text{C/km}$ से घटकर $4–6^\circ\text{C/km}$ रह जाता है।
प्रश्न 11. आलू (Potato) में कंद निर्माण (Tuberization) के लिए सबसे अनुकूलतम मृदा/वायु तापमान कितना होता है?
(A) 5°C से 8°C
(B) 17°C से 20°C
(C) 30°C से 35°C
(D) 40°C से 42°C
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) 17°C से 20°C
व्याख्या: आलू में कंद बनने के लिए $17^\circ\text{C}–20^\circ\text{C}$ सर्वोत्तम तापमान है; यदि तापमान $29^\circ\text{C}–30^\circ\text{C}$ से ऊपर चला जाए तो कार्बोहाइड्रेट श्वसन में खर्च हो जाता है और कंद बनना पूर्णतः रुक जाता है।
प्रश्न 12. किस तापमान पर सेल्सियस ($^\circ\text{C}$) और फारेनहाइट ($^\circ\text{F}$) दोनों तापमापियों का पाठ्यांक बिल्कुल समान होता है?
(A) 0°
(B) +40°
(C) -40° (-40°C = -40°F)
(D) -273°
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (C) -40° (-40°C = -40°F)
व्याख्या: $\frac{x}{5} = \frac{x-32}{9} \implies 9x = 5x – 160 \implies 4x = -160 \implies x = -40^\circ$।
प्रश्न 13. शांत और मेघरहित रात्रि में नंगी मृदा सतह से 10 से 50 cm की ऊँचाई पर न्यूनतम तापमान पाए जाने की परिघटना को किस भारतीय वैज्ञानिक के नाम पर जाना जाता है?
(A) रमन प्रभाव (Raman Effect)
(B) रामदास परत / रामदास परिघटना (Ramdas Layer / Lifted Minimum)
(C) स्वामीनाथन परत
(D) बोस परत
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) रामदास परत / रामदास परिघटना (Ramdas Layer / Lifted Minimum)
व्याख्या: डॉ. एल. ए. रामदास एवं एस. आत्मनाथन (1932) ने इस सूक्ष्म-जलवायु परिघटना की खोज की थी।
प्रश्न 14. अधिकतम तापमापी (Maximum Thermometer) में तापमान गिरने पर पारे के स्तंभ को वापस बल्ब में जाने से कौन रोकता है?
(A) डंबल के आकार का सूचकांक
(B) बल्ब के पास केशनली में बना संकीर्णन (Constriction)
(C) चुंबकीय वाल्व
(D) रबर की डाट
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) बल्ब के पास केशनली में बना संकीर्णन (Constriction)
व्याख्या: संकीर्णन (Constriction) तापमान घटने पर पारे के धागे को तोड़ देता है जिससे ऊपर गया पारा अधिकतम पाठ्यांक पर ही रुका रहता है।
प्रश्न 15. पौधों में पुष्पन को प्रेरित करने के लिए अंकुरित बीजों या नवजात पौधों को कृत्रिम रूप से कम तापमान ($0^\circ\text{C}–5^\circ\text{C}$) से उपचारित करने की प्रक्रिया क्या कहलाती है?
(A) दीप्तिकालिता (Photoperiodism)
(B) वसंतीकरण (Vernalization)
(C) स्तरीकरण (Stratification)
(D) खुरचना (Scarification)
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) वसंतीकरण (Vernalization)
व्याख्या: शीत उपचार द्वारा पुष्पन प्रेरण को वसंतीकरण (Vernalization) कहते हैं, जबकि शीत उपचार द्वारा बीज की सुषुप्तावस्था (Dormancy) तोड़ने को स्तरीकरण (Stratification) कहते हैं।
प्रश्न 16. निम्नलिखित तीनों ताप ह्रास दरों के मान का सही अवरोही क्रम (Descending Order) कौन-सा है?
(A) $\text{ELR} > \text{DALR} > \text{MALR}$
(B) $\text{DALR } (9.8) > \text{ELR } (6.5) > \text{MALR } (\approx 5.0)$
(C) $\text{MALR} > \text{ELR} > \text{DALR}$
(D) तीनों बराबर होती हैं
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) $\text{DALR } (9.8) > \text{ELR } (6.5) > \text{MALR } (\approx 5.0)$
व्याख्या: शुष्क रुद्धोष्म दर ($9.8^\circ\text{C/km}$) सर्वाधिक, सामान्य दर ($6.5^\circ\text{C/km}$) मध्य में और आर्द्र रुद्धोष्म दर ($4–6^\circ\text{C/km}$) सबसे कम होती है।
प्रश्न 17. गेहूँ (Wheat) की फसल की बुवाई (Sowing) और अंकुरण के लिए सर्वोत्तम औसत तापमान कितना माना जाता है?
(A) 10°C से 12°C
(B) 20°C से 22°C (अंकुरण हेतु 20–25°C)
(C) 32°C से 35°C
(D) 4°C से 5°C
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) 20°C से 22°C (अंकुरण हेतु 20–25°C)
व्याख्या: गेहूँ के अंकुरण के लिए $20–25^\circ\text{C}$, कल्ले फूटने (Tillering) के लिए $16–20^\circ\text{C}$ और दाना पकने के लिए $23–25^\circ\text{C}$ तापमान अनुकूलतम होता है।
प्रश्न 18. तापीय समय अवधारणा (Thermal Time / Heat Unit Concept) का प्रतिपादन सर्वप्रथम सन् 1735 में किस वैज्ञानिक ने किया था?
(A) रेउमर (Réaumur)
(B) नट्टनसन (Nuttonson)
(C) गार्नर एवं एलार्ड
(D) जूलियस वॉन सैक्स
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (A) रेउमर (Réaumur)
व्याख्या: रेउमर (1735) ने हीट यूनिट (GDD) की अवधारणा दी, जबकि नट्टनसन (1948) ने फोटोथर्मल यूनिट (PTU) दिया।
प्रश्न 19. प्रति इकाई संचित ऊष्मा (GDD) से उत्पादित फसल उपज या शुष्क पदार्थ की मात्रा को क्या कहते हैं और इसकी इकाई क्या है?
(A) जल उपयोग दक्षता (WUE — kg/ha-mm)
(B) ताप उपयोग दक्षता (Heat Use Efficiency — HUE: $\text{kg ha}^{-1}\text{ }^\circ\text{C}^{-1}\text{ day}^{-1}$)
(C) विकिरण उपयोग दक्षता (RUE — g/MJ)
(D) कटाई सूचकांक (Harvest Index — %)
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (B) ताप उपयोग दक्षता (Heat Use Efficiency — HUE: $\text{kg ha}^{-1}\text{ }^\circ\text{C}^{-1}\text{ day}^{-1}$)
व्याख्या: $\text{HUE} = \frac{\text{Yield (kg ha}^{-1}\text{)}}{\text{Accumulated GDD (}^\circ\text{C day)}}$।
प्रश्न 20. एक मानक कृषि मौसम वर्ष (Standard Year) को फसल मौसम कैलेंडर और कृषि-परामर्श कार्यों के लिए कुल कितने ‘मानक मौसम सप्ताहों’ (Standard Meteorological Weeks — SMW) में बाँटा जाता है?
(A) 12 सप्ताह
(B) 36 सप्ताह
(C) 52 मानक मौसम सप्ताह (1 जनवरी से प्रारंभ होकर 7-7 दिनों के 52 सप्ताह)
(D) 100 सप्ताह
उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें (Show Answer)
सही उत्तर: (C) 52 मानक मौसम सप्ताह (1 जनवरी से प्रारंभ होकर 7-7 दिनों के 52 सप्ताह)
व्याख्या: WMO एवं IMD मानकों के अनुसार वर्ष को 1 जनवरी से शुरू होने वाले 52 मानक मौसम सप्ताहों (SMW 1 से SMW 52) में विभाजित किया जाता है।
SECTION 12B

रिक्त स्थानों की पूर्ति कीजिए (Fill in the Blanks — 10 Questions)

  1. सामान्य या पर्यावरणीय ताप ह्रास दर (ELR) का मान ____________ $^\circ\text{C km}^{-1}$ तथा शुष्क रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (DALR) का मान ____________ $^\circ\text{C km}^{-1}$ होता है।
  2. अधिकतम सूर्यातप (दोपहर 12 बजे) और अधिकतम तापमान (दोपहर 2–4 बजे) के बीच के समय अंतराल को ________________________ (Thermal Lag) कहते हैं।
  3. न्यूनतम तापमापी में तापमान का पाठ्यांक डंबल सूचकांक के बल्ब से ____________ वाले सिरे से पढ़ा जाता है।
  4. धान, मक्का और बाजरा जैसी खरीफ फसलों के लिए आधार तापमान ($T_b$) ____________ डिग्री सेल्सियस होता है।
  5. फोटोथर्मल यूनिट (PTU) का सूत्र $\text{PTU} = \text{GDD} \times$ ____________ होता है।
  6. फसल मौसम कैलेंडर के सबसे ऊपरी भाग (Top Portion) में ________________________ दर्शाई जाती हैं।
  7. दिन और रात के तापमान में अंतर के प्रति पौधों की अनुक्रिया को ________________________ (Thermoperiodism) कहते हैं।
  8. वान्ट हॉफ के नियम के अनुसार प्रत्येक $10^\circ\text{C}$ तापमान वृद्धि पर जैव-रासायनिक अभिक्रियाओं की दर लगभग ____________ गुना ($Q_{10} = 2$) हो जाती है।
  9. मानव शरीर का सामान्य तापमान सेल्सियस में $37^\circ\text{C}$ और फारेनहाइट में ____________ $^\circ\text{F}$ होता है।
  10. तापीय व्युत्क्रमण की स्थिति में ताप ह्रास दर का चिह्न ____________ (Negative) हो जाता है।
रिक्त स्थानों की उत्तर कुंजी देखें (Show Fill in the Blanks Answer Key)
उत्तर कुंजी:
1. 6.5°C/km, 9.8°C/km | 2. तापीय पश्चता (Thermal Lag) | 3. दूर (Farthest from bulb / Right end) | 4. 10.0°C | 5. $N$ (अधिकतम संभावित दिन की लंबाई / Day length) | 6. मौसम चेतावनियाँ (Weather Warnings) | 7. ताप-कालिता | 8. दो (2) | 9. 98.6°F | 10. ऋणात्मक
SECTION 12C & 12D

अति लघु एवं लघु उत्तरीय प्रश्न (Very Short & Short Answer Questions)

C. अति लघु उत्तरीय प्रश्न (Very Short Answer Questions — 10 Questions)

1. ताप ह्रास दर (Lapse Rate) की परिभाषा लिखिए।

उत्तर: क्षोभमंडल में भूसतह से ऊँचाई बढ़ने के साथ प्रति इकाई ऊर्ध्वाधर दूरी (1 km) पर तापमान में होने वाली कमी की दर को ताप ह्रास दर कहते हैं।

2. तापीय व्युत्क्रमण (Temperature Inversion) किसे कहते हैं?

उत्तर: जब वायुमंडल में सामान्य नियम के विपरीत ऊँचाई बढ़ने के साथ तापमान घटने के बजाय बढ़ने लगता है (नीचे ठंडी हवा और ऊपर गर्म हवा), तो उसे तापीय व्युत्क्रमण कहते हैं।

3. कार्डिनल तापमान (Cardinal Temperatures) क्या हैं?

उत्तर: किसी फसल की वृद्धि के लिए तीन क्रांतिक तापमान बिंदु—न्यूनतम तापमान, अनुकूलतम तापमान और अधिकतम तापमान—संयुक्त रूप से कार्डिनल तापमान कहलाते हैं।

4. आधार तापमान (Base Temperature / Threshold Temperature — $T_b$) क्या है?

उत्तर: वह न्यूनतम तापमान जिसके नीचे किसी फसल की कार्यिकीय वृद्धि और विकास पूर्णतः रुक जाता है, आधार तापमान ($T_b$) कहलाता है।

5. ग्रोइंग डिग्री डेज (GDD) का सूत्र लिखिए।

उत्तर: $\text{GDD} = \sum \left[ \left(\frac{T_{\max} + T_{\min}}{2}\right) – T_b \right]\text{ (}^\circ\text{C day)}$।

6. ताप उपयोग दक्षता (Heat Use Efficiency — HUE) का सूत्र एवं इकाई लिखिए।

उत्तर: $\text{HUE} = \frac{\text{Crop Yield (kg ha}^{-1}\text{)}}{\text{Accumulated GDD (}^\circ\text{C day)}}$; इकाई: $\text{kg ha}^{-1}\text{ }^\circ\text{C}^{-1}\text{ day}^{-1}$।

7. समताप रेखाएँ (Isotherms) क्या हैं?

उत्तर: मौसम मानचित्र पर समुद्र तल के समतुल्य समान तापमान वाले स्थानों को जोड़ने वाली काल्पनिक रेखाओं को समताप रेखाएँ (Isotherms) कहते हैं।

8. दैनिक ताप परिसर (Diurnal Range of Temperature) और दैनिक माध्य तापमान क्या हैं?

उत्तर: किसी दिन के अधिकतम और न्यूनतम तापमान के अंतर ($T_{\max} – T_{\min}$) को दैनिक ताप परिसर तथा दोनों के औसत ($\frac{T_{\max} + T_{\min}}{2}$) को दैनिक माध्य तापमान कहते हैं।

9. फसल मौसम कैलेंडर (Crop Weather Calendar) के तीनों भागों के नाम लिखिए।

उत्तर: 1. निचला भाग (फसल अवस्थाएँ), 2. मध्य भाग (सामान्य अनुकूल मौसम आवश्यकताएँ), तथा 3. ऊपरी भाग (मौसम चेतावनियाँ)।

10. रामदास परत (Ramdas Layer) क्या है?

उत्तर: शांत व साफ रात में नंगी मृदा की सतह से $10–50\text{ cm}$ ऊपर स्थित वह वायु परत जहाँ न्यूनतम तापमान दर्ज होता है, रामदास परत कहलाती है।

D. लघु उत्तरीय प्रश्न (Short Answer Questions — 8 Questions, 2–5 अंकों हेतु आदर्श उत्तर)

प्रश्न 1. धरातलीय तापीय व्युत्क्रमण (Surface/Radiation Inversion) क्या है? इसके बनने के लिए आवश्यक चार अनुकूल परिस्थितियाँ लिखिए।
आदर्श उत्तर देखें (Show Model Answer)
जब रात्रि में धरातल के तेजी से ठंडा होने के कारण जमीन से सटी हुई वायु परत ठंडी हो जाती है और उसके ऊपर गर्म वायु की परत होती है (अर्थात् ऊँचाई के साथ तापमान बढ़ता है), तो इसे धरातलीय तापीय व्युत्क्रमण कहते हैं। इसके बनने की 4 आवश्यक शर्तें हैं:
1. शीत ऋतु की लंबी रातें (Long winter nights)।
2. मेघरहित साफ आकाश (Cloudless clear sky)।
3. शांत एवं स्थिर पवन (Calm wind — ताकि मिश्रण न हो)।
4. शुष्क वायु (Dry air / Low humidity)।
प्रश्न 2. कृषि में तापीय व्युत्क्रमण (Temperature Inversion) के महत्व एवं प्रभावों की व्याख्या कीजिए।
आदर्श उत्तर देखें (Show Model Answer)
1. पाला एवं कोहरा: तीव्र व्युत्क्रमण वाली रातों में भूसतह का तापमान हिमांक तक गिरने से फसलों को पाले (Frost) से नुकसान होता है और सुबह कोहरा छाता है।
2. धुआँ करके पाले से बचाव: व्युत्क्रमण परत गर्म हवा को ऊपर जाने से रोकती है (Lid effect), जिससे खेत में किया गया धुआँ फसल की ऊँचाई पर ही फैलकर तापमान को $2^\circ\text{C}–3^\circ\text{C}$ बढ़ा देता है।
3. उद्यानिकी स्थल चयन: घाटी व्युत्क्रमण के कारण फल के बागान घाटी की तली में न लगाकर मध्य ढलानों (Thermal belt) पर लगाए जाते हैं।
4. कीटनाशक छिड़काव: हल्के व्युत्क्रमण में ऊर्ध्वाधर संवहन न होने से स्प्रे की बूंदें ऊपर नहीं उड़तीं।
प्रश्न 3. तापीय समय अवधारणा (Thermal Time Concept / GDD) क्या है और सस्य विज्ञान में इसके क्या उपयोग हैं?
आदर्श उत्तर देखें (Show Model Answer)
किसी फसल को अपनी विभिन्न फेनोलॉजिकल अवस्थाओं को पूरा करने के लिए आधार तापमान ($T_b$) से ऊपर एक निश्चित मात्रा में संचित ऊष्मा इकाइयों की आवश्यकता होती है, जिसे तापीय समय या ग्रोइंग डिग्री डेज ($\text{GDD} = \sum [T_{\text{mean}} – T_b]$) कहते हैं। इसके उपयोग:
1. फसल में फूल आने और कटाई (Maturity date) की सटीक तिथि का पूर्वानुमान लगाना।
2. नए जलवायु क्षेत्र के लिए उपयुक्त फसल किस्म का चयन करना।
3. मटर, स्वीटकॉर्न आदि प्रसंस्करण फसलों में क्रमबद्ध बुवाई व कटाई (Staggered sowing) की योजना बनाना।
4. कीटों व रोगों के प्रकोप के समय का अनुमान लगाना।
प्रश्न 4. फसल मौसम कैलेंडर (Crop Weather Calendar) की संरचना और उपयोगिता समझाइए।
आदर्श उत्तर देखें (Show Model Answer)
फसल मौसम कैलेंडर में तीन भाग होते हैं—निचले भाग में मानक मौसम सप्ताहों के अनुसार फसल की बुवाई से कटाई तक की अवस्थाएँ, मध्य भाग में प्रत्येक अवस्था के लिए अनुकूल सामान्य मौसम मानक, तथा सबसे ऊपरी भाग में प्रतिकूल मौसम चेतावनियाँ होती हैं। यह मौसम वैज्ञानिकों को किसानों के लिए समय पर चेतावनी (Agro-advisory) जारी करने, सिंचाई व खाद का समय तय करने और फसल बीमा योजनाओं के संचालन में अत्यंत उपयोगी है।
प्रश्न 5. दोपहर 12 बजे अधिकतम धूप होने के बावजूद दिन का उच्चतम तापमान दोपहर 2 से 4 बजे के बीच क्यों होता है?
आदर्श उत्तर देखें (Show Model Answer)
धरातल का तापमान आवक सौर विकिरण ($S\downarrow$) और जावक पार्थिव विकिरण ($L\uparrow$) के संतुलन पर निर्भर करता है। यद्यपि आवक सौर विकिरण दोपहर 12 बजे अधिकतम होता है, किंतु दोपहर 12 बजे से अपराह्न 2–4 बजे तक भी आने वाली सौर ऊर्जा जाने वाली पार्थिव ऊर्जा से अधिक बनी रहती है ($S\downarrow > L\uparrow$), जिससे हवा का तापमान लगातार बढ़ता रहता है। दोपहर 2–4 बजे दोनों बराबर होते हैं और उच्चतम तापमान दर्ज होता है (तापीय पश्चता)।
प्रश्न 6. पौधों पर अत्यधिक उच्च तापमान (Heat Stress) और अत्यधिक निम्न तापमान (Chilling & Freezing Injury) के क्या प्रभाव पड़ते हैं?
आदर्श उत्तर देखें (Show Model Answer)
• अत्यधिक उच्च तापमान ($>40^\circ\text{C}–45^\circ\text{C}$): प्रकाश संश्लेषण की तुलना में श्वसन दर बहुत बढ़ जाती है, प्रोटीन व एंजाइम विकृत हो जाते हैं, परागकण बंध्या (Pollen sterility) हो जाते हैं, तने पर सनस्कॉल्ड होता है और दाने सिकुड़ जाते हैं।
• अत्यधिक निम्न तापमान: $0^\circ\text{C}–10^\circ\text{C}$ पर उष्णकटिबंधीय फसलों में ‘चिलिंग इंजरी’ होती है, और $0^\circ\text{C}$ से नीचे जाने पर अंतर-कोशिकीय जल जमकर बर्फ के क्रिस्टल बना लेता है जिससे कोशिका निर्जलीकरण और झिल्ली फटने से पौधा काला पड़कर मर जाता है (Frost injury)।
प्रश्न 7. कीट मौसम कैलेंडर (Pest Weather Calendar) पादप संरक्षण में कैसे मदद करता है?
आदर्श उत्तर देखें (Show Model Answer)
कीट मौसम कैलेंडर फसल की फेनोलॉजिकल अवस्था और कीट के जीवन चक्र को मौसम तत्वों से जोड़ता है। इसके ऊपरी भाग में कीट के महामारी रूप में पनपने की सटीक मौसम शर्तें (जैसे तापमान, सापेक्ष आर्द्रता, वर्षा और धूप के घंटे) लिखी होती हैं। जब मौसम पूर्वानुमान उन शर्तों से मेल खाता है, तो कृषि वैज्ञानिक किसानों को अनावश्यक अंधाधुंध छिड़काव से बचाते हुए ठीक सही समय पर निवारक छिड़काव (Prophylactic spray) की चेतावनी दे देते हैं।
प्रश्न 8. वसंतीकरण (Vernalization) और ताप-कालिता (Thermoperiodism) पर संक्षिप्त टिप्पणी लिखिए।
आदर्श उत्तर देखें (Show Model Answer)
• वसंतीकरण: शीतकालीन फसलों (जैसे शीतकालीन गेहूँ, जौ, गाजर, चुकंदर) में वानस्पतिक अवस्था से पुष्पन अवस्था में आने के लिए आवश्यक शीत उपचार ($0^\circ\text{C}–5^\circ\text{C}$) को वसंतीकरण कहते हैं।
• ताप-कालिता: दिन के उच्च तापमान (Thermophase) और रात के निम्न तापमान (Nyctophase) के दैनिक चक्र के प्रति पौधों की वृद्धि एवं फलन अनुक्रिया को ताप-कालिता कहते हैं (जैसे टमाटर और आलू में ठंडी रातें फल व कंद बनने के लिए अनिवार्य हैं)।
SECTION 12E, 12F & 12G

अंतर स्पष्ट कीजिए, व्याख्यात्मक एवं दीर्घ उत्तरीय प्रश्न

E. अंतर स्पष्ट कीजिए (Differentiate Between — 4 Questions)

  1. शुष्क रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (DALR) एवं आर्द्र रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (MALR) में अंतर स्पष्ट कीजिए। (देखें विस्तृत सारणी 8.1 — 4 बिंदु)।
  2. अधिकतम तापमापी (Maximum Thermometer) एवं न्यूनतम तापमापी (Minimum Thermometer) में अंतर लिखिए। (देखें विस्तृत सारणी 8.2 — 4 बिंदु)।
  3. ऊष्मा (Heat) एवं तापमान (Temperature) में अंतर स्पष्ट कीजिए:
    • ऊष्मा: पदार्थ के सभी अणुओं की कुल तापीय गतिज ऊर्जा है; यह कारण (Cause) है; इसकी इकाई कैलोरी या जूल है; यह कैलोरीमीटर से मापी जाती है।
    • तापमान: अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा (उष्णता की कोटि) है; यह ऊष्मा का परिणाम (Effect) है; इसकी इकाई $^\circ\text{C}, ^\circ\text{F}$ या $\text{K}$ है; यह थर्मामीटर से मापा जाता है।
  4. फोटोथर्मल यूनिट (PTU) एवं हेलियोथर्मल यूनिट (HTU) में अंतर बताइए:
    • फोटोथर्मल यूनिट (PTU): $\text{PTU} = \text{GDD} \times N$, जहाँ $N$ उस अक्षांश पर दिन की अधिकतम संभावित खगोलीय लंबाई (Day length) है।
    • हेलियोथर्मल यूनिट (HTU): $\text{HTU} = \text{GDD} \times n$, जहाँ $n$ उस दिन वास्तव में निकली तेज धूप के घंटे (Actual bright sunshine hours) हैं।

F. वैज्ञानिक कारण स्पष्ट कीजिए / व्याख्या कीजिए (Explain Why — 6 Questions)

1. वैज्ञानिक कारण बताइए: आर्द्र रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (MALR) का मान शुष्क रुद्धोष्म ताप ह्रास दर (DALR) से हमेशा कम क्यों होता है?
संरचित उत्तर देखें (Show Structured Answer)
जब शुष्क या असंतृप्त वायु ऊपर उठती है, तो उसमें कोई संघनन नहीं होता और वह केवल प्रसार के कारण $9.8^\circ\text{C/km}$ (DALR) की स्थिर दर से ठंडी होती है। किंतु जब संतृप्त (आर्द्र) वायु ऊपर उठकर ठंडी होती है, तो उसकी जलवाष्प संघनित होकर जल बूंदों में बदलने लगती है। इस संघनन प्रक्रिया में प्रति ग्राम जलवाष्प से लगभग $600\text{ कैलोरी}$ गुप्त ऊष्मा (Latent Heat of Condensation) मुक्त होकर उसी हवा में मिल जाती है, जो प्रसार से होने वाली ठंडक की आंशिक भरपाई कर देती है और तापमान घटने की दर घटकर $4–6^\circ\text{C/km}$ रह जाती है।
2. वैज्ञानिक कारण बताइए: न्यूनतम तापमापी में पारे के बजाय अल्कोहल और अधिकतम तापमापी में अल्कोहल के बजाय पारे का उपयोग क्यों किया जाता है?
संरचित उत्तर देखें (Show Structured Answer)
ठंडे प्रदेशों में तापमान $-40^\circ\text{C}$ से नीचे गिर सकता है; पारा $-38.8^\circ\text{C}$ पर ही जम जाता है जबकि अल्कोहल का हिमांक $-114^\circ\text{C}$ है और अल्कोहल पारदर्शी होने से उसके अंदर डूबा डंबल सूचकांक साफ दिखाई देता है, इसलिए न्यूनतम तापमापी में अल्कोहल लेते हैं। दूसरी ओर, अल्कोहल $78^\circ\text{C}$ पर ही उबलने/वाष्पित होने लगता है जबकि पारे का क्वथनांक $357^\circ\text{C}$ है, इसलिए उच्च तापमान मापने वाले अधिकतम तापमापी में पारा प्रयुक्त होता है।
3. वैज्ञानिक कारण बताइए: राजस्थान में देर से बोए गए गेहूँ (Late Sown Wheat) का दाना छोटा व सिकुड़ा हुआ क्यों रह जाता है?
संरचित उत्तर देखें (Show Structured Answer)
गेहूँ में दाना भरने (Grain filling / Milking stage) के लिए $20^\circ\text{C}–24^\circ\text{C}$ तापमान अनुकूलतम होता है। देर से (दिसंबर के अंत में) बोए गए गेहूँ में जब फरवरी के अंत और मार्च में दाना भरने की अवस्था आती है, तब राजस्थान में वायु का तापमान अचानक $32^\circ\text{C}–36^\circ\text{C}$ से ऊपर चला जाता है। उच्च तापमान के कारण आवश्यक GDD बहुत जल्दी पूरे हो जाते हैं, पत्तियाँ जल्दी सूख जाती हैं (Forced senescence), स्टार्च संश्लेषण रुक जाता है और दाना सिकुड़ जाता है।
4. वैज्ञानिक कारण बताइए: तटीय क्षेत्रों की तुलना में महाद्वीप के भीतरी एवं मरुस्थलीय भागों (जैसे जोबनेर/बीकानेर) में दैनिक और वार्षिक ताप परिसर (Temperature Range) अधिक क्यों होता है?
संरचित उत्तर देखें (Show Structured Answer)
समुद्र से दूर स्थित भीतरी भागों में समुद्र का समकारी प्रभाव (Maritime effect) नहीं पहुँचता, हवा शुष्क होती है और रेत/मिट्टी की विशिष्ट ऊष्मा कम ($0.2\text{ cal g}^{-1}\text{ }^\circ\text{C}^{-1}$) होती है। इसलिए दिन और गर्मियों में भूमि बहुत तेजी से गर्म होती है तथा रात और सर्दियों में बहुत तेजी से ठंडी हो जाती है, जिससे अधिकतम और न्यूनतम तापमान का अंतर (ताप परिसर) बहुत अधिक रहता है।
5. वैज्ञानिक कारण बताइए: पाले वाली रात में खेत में धुआँ करना केवल तभी क्यों कारगर होता है जब तापीय व्युत्क्रमण (Temperature Inversion) मौजूद हो?
संरचित उत्तर देखें (Show Structured Answer)
तापीय व्युत्क्रमण में जमीन से कुछ मीटर ऊपर गर्म हवा की एक स्थिर परत (Inversion Ceiling/Lid) मौजूद होती है। जब नीचे धुआँ किया जाता है, तो ऊपर उठता हुआ धुआँ उस गर्म परत से ऊपर नहीं जा पाता और फसल के ऊपर ही क्षैतिज रूप से फैलकर एक कृत्रिम बादल या छत बना लेता है जो पार्थिव विकिरण को रोकता है। यदि व्युत्क्रमण न हो, तो धुआँ सीधा ऊपरी आकाश में विलीन हो जाएगा।
6. वैज्ञानिक कारण बताइए: फसल परिपक्वता के पूर्वानुमान के लिए ‘कैलेंडर के दिनों’ (Calendar Days) की तुलना में ‘ग्रोइंग डिग्री डेज’ (GDD) अधिक सटीक क्यों हैं?
संरचित उत्तर देखें (Show Structured Answer)
फसल की वृद्धि समय (घड़ी के दिनों) से नहीं बल्कि तापमान द्वारा संचालित एंजाइम क्रियाओं से होती है। ठंडे वर्ष या ठंडे स्थान पर वही गेहूँ की किस्म पकने में $145\text{ दिन}$ ले सकती है, जबकि गर्म वर्ष या गर्म स्थान पर $115\text{ दिनों}$ में ही पक जाती है; किंतु दोनों ही स्थितियों में उसके द्वारा लिए गए संचित ग्रोइंग डिग्री डेज ($\approx 1650\text{ }^\circ\text{C days}$) लगभग स्थिर रहते हैं।

G. दीर्घ उत्तरीय प्रश्न (Long Answer Questions — 5 Questions, 8–15 अंकों हेतु विस्तृत रूपरेखा)

दीर्घ प्रश्न 1. वायुमंडलीय तापमान से आप क्या समझते हैं? तापमान के दैनिक एवं मौसमी परिवर्तनों (तापीय पश्चता सहित) तथा ऊर्ध्वाधर तापमान प्रोफाइल एवं विभिन्न ताप ह्रास दरों (ELR, DALR एवं MALR) का सचित्र वर्णन कीजिए।
विस्तृत आदर्श उत्तर संरचना देखें (Show Detailed Model Answer Framework)
1. ऊष्मा बनाम तापमान एवं पैमानों का रूपांतरण सूत्र।
2. दैनिक एवं मौसमी तापमान चक्र: आरेख 5.1 (भाग 2) बनाकर $T_{\max}$ (2–4 PM), $T_{\min}$ (सूर्योदय पूर्व) और तापीय पश्चता (Thermal Lag) की वैज्ञानिक व्याख्या।
3. ऊर्ध्वाधर तापमान प्रोफाइल एवं तीनों ताप ह्रास दरें: ELR ($6.5^\circ\text{C/km}$), DALR ($9.8^\circ\text{C/km}$) और MALR ($4–6^\circ\text{C/km}$) का वर्णन एवं सारणी 8.1 द्वारा तुलना।
4. अधिकतम एवं न्यूनतम तापमापी द्वारा मापन (आरेख 5.3)।
दीर्घ प्रश्न 2. तापीय व्युत्क्रमण (Temperature Inversion) को परिभाषित कीजिए। इसके बनने के लिए आवश्यक अनुकूल दशाओं, विभिन्न प्रकारों तथा कृषि एवं पर्यावरण में इसके व्यावहारिक महत्व का नामांकित आरेख सहित वर्णन कीजिए।
विस्तृत आदर्श उत्तर संरचना देखें (Show Detailed Model Answer Framework)
1. तापीय व्युत्क्रमण की परिभाषा एवं आरेख: आरेख 5.1 (भाग 1) बनाना।
2. अनुकूल परिस्थितियाँ: लंबी शीतकालीन रातें, साफ मेघरहित आकाश, शांत पवन एवं शुष्क वायु।
3. व्युत्क्रमण के प्रकार: विकिरण/धरातलीय, पर्वत-घाटी (Katabatic), अभिवहन, वाताग्री एवं अवतलन व्युत्क्रमण तथा रामदास परत।
4. कृषि में महत्त्व: पाला व कोहरा निर्माण, बागानों के लिए थर्मल बेल्ट चयन, धुएँ द्वारा पाला रक्षा एवं कीटनाशक स्प्रे नियम।
दीर्घ प्रश्न 3. तापीय समय अवधारणा (Thermal Time Concept) क्या है? ग्रोइंग डिग्री डेज (GDD), फोटोथर्मल यूनिट (PTU), हेलियोथर्मल यूनिट (HTU) एवं ताप उपयोग दक्षता (HUE) को सूत्रों एवं संख्यात्मक उदाहरणों सहित समझाइए तथा कृषि में इनके अनुप्रयोग लिखिए।
विस्तृत आदर्श उत्तर संरचना देखें (Show Detailed Model Answer Framework)
1. कार्डिनल एवं आधार तापमान ($T_b$) की अवधारणा: रबी ($5^\circ\text{C}$) बनाम खरीफ ($10^\circ\text{C}$) फसलों के मान।
2. चारों तापीय सूचकांकों के सूत्र व इकाइयाँ: GDD, PTU, HTU एवं HUE (Section 4.6 एवं प्रवाह चार्ट 7)।
3. हल किए गए संख्यात्मक उदाहरण: Section 10.1 के उदाहरण 1 एवं 2।
4. फसल फेनोलॉजी, कटाई पूर्वानुमान एवं कीट प्रबंधन में उपयोग।
दीर्घ प्रश्न 4. फसल मौसम कैलेंडर (Crop Weather Calendar) एवं कीट मौसम कैलेंडर (Pest Weather Calendar) से आप क्या समझते हैं? एक मानक फसल मौसम कैलेंडर के तीनों भागों की संरचना का सचित्र वर्णन कीजिए तथा कृषि विस्तार व किसानों के लिए इसकी उपयोगिता स्पष्ट कीजिए।
विस्तृत आदर्श उत्तर संरचना देखें (Show Detailed Model Answer Framework)
1. फसल एवं कीट मौसम कैलेंडर की परिभाषा एवं उद्देश्य।
2. त्रि-स्तरीय संरचना का नामांकित आरेख: आरेख 5.2 बनाना।
3. तीनों भागों का विस्तृत विवरण: निचला भाग (फेनोलॉजी व SMW), मध्य भाग (सामान्य अनुकूल मौसम मानक) एवं ऊपरी भाग (मौसम चेतावनियाँ / कीट महामारी ट्रिगर्स)।
4. किसानों, मौसम वैज्ञानिकों और फसल नियोजन में उपयोगिता।
दीर्घ प्रश्न 5. फसलों की वृद्धि एवं विकास पर वायु एवं मृदा तापमान के प्रभावों (कार्डिनल तापमान, वान्ट हॉफ नियम, ताप-कालिता, वसंतीकरण, उच्च एवं निम्न ताप क्षति) का विस्तृत वर्णन कीजिए।
विस्तृत आदर्श उत्तर संरचना देखें (Show Detailed Model Answer Framework)
1. जैव-रासायनिक क्रियाओं पर प्रभाव एवं $Q_{10}$ नियम।
2. कार्डिनल तापमान तालिका (Section 4.5)।
3. ताप-कालिता (Thermoperiodism) एवं वसंतीकरण (Vernalization)।
4. उच्च तापमान क्षति (Heat Injury: सनस्कॉल्ड, तना गर्डलिंग, पराग बंध्यता, टर्मिनल हीट स्ट्रेस)।
5. निम्न तापमान क्षति (Chilling Injury, Freezing/Frost Injury, Suffocation एवं Heaving) तथा बचाव के उपाय।
SECTION 12H

विश्वविद्यालयी परीक्षा पैटर्न अभ्यास प्रश्न (PYQ-Pattern Practice Questions)

पारदर्शिता सूचना (Verification Disclosure): चूँकि आपके द्वारा इस विषय के सत्यापित पुराने प्रश्न-पत्र संलग्न नहीं किए गए हैं, अतः किसी भी विश्वविद्यालय या वर्ष का काल्पनिक लेबल नहीं लगाया गया है। नीचे दिए गए प्रश्न SKNAU जोबनेर एवं ICAR Sixth Deans’ Committee के मानक सेमेस्टर परीक्षा पैटर्न पर आधारित उच्च-संभाव्यता वाले अभ्यास प्रश्न (PYQ-Pattern Practice Questions) हैं:
  1. [PYQ-Pattern — परिभाषा / 1 अंक]: तापीय व्युत्क्रमण (Temperature Inversion) एवं ताप ह्रास दर (Lapse Rate) को परिभाषित कीजिए।
  2. [PYQ-Pattern — परिभाषा / 1 अंक]: ग्रोइंग डिग्री डेज (GDD) एवं ताप उपयोग दक्षता (HUE) का सूत्र लिखिए।
  3. [PYQ-Pattern — अति लघु / 2 अंक]: कार्डिनल तापमान (Cardinal Temperatures) क्या हैं? गेहूँ और धान का आधार तापमान लिखिए।
  4. [PYQ-Pattern — अंतर / 3 अंक]: अधिकतम तापमापी और न्यूनतम तापमापी में अंतर स्पष्ट कीजिए।
  5. [PYQ-Pattern — लघु उत्तरीय / 5 अंक]: फसल मौसम कैलेंडर (Crop Weather Calendar) के तीनों भागों का सचित्र वर्णन कीजिए।
  6. [PYQ-Pattern — दीर्घ उत्तरीय / 10 अंक]: तापीय व्युत्क्रमण एवं विभिन्न ताप ह्रास दरों की व्याख्या कीजिए तथा कृषि में तापीय समय अवधारणा (GDD, PTU, HTU, HUE) के महत्व का सोदाहरण वर्णन कीजिए।
SECTION 13

समेकित उत्तर कुंजी (Consolidated Quick Answer Key)

A. बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQs 1 to 20) — त्वरित उत्तर तालिका

प्रश्न सं. उत्तर प्रश्न सं. उत्तर प्रश्न सं. उत्तर प्रश्न सं. उत्तर
1.(C) 9.8°C / km 6.(B) 17.0 °C day 11.(B) 17°C से 20°C 16.(B) DALR > ELR > MALR
2.(B) तापीय व्युत्क्रमण 7.(B) अवस्थाएँ, सामान्य व चेतावनी 12.(C) -40° 17.(B) 20°C से 22°C
3.(D) तेज पवन व घने बादल 8.(A) कम हिमांक (-114°C) 13.(B) रामदास परत 18.(A) रेउमर (1735)
4.(B) 2–4 PM व सूर्योदय पूर्व 9.(B) हेलियोथर्मल यूनिट (HTU) 14.(B) संकीर्णन (Constriction) 19.(B) ताप उपयोग दक्षता (HUE)
5.(B) 5.0°C एवं 10.0°C 10.(A) संघनन की गुप्त ऊष्मा 15.(B) वसंतीकरण 20.(C) 52 मानक मौसम सप्ताह

(नोट: सभी प्रश्नों की विस्तृत वैज्ञानिक व्याख्याएँ एवं मॉडल उत्तर ऊपर संबंधित प्रश्नों के साथ Collapsible बॉक्स में पूर्ण रूप से दिए गए हैं।)

AGRO PATH FINDER — Premium Interactive Digital Textbook

EDUCATION • RESEARCH • INNOVATION | B.Sc. (Hons.) Agriculture — AGMET 311 (Semester V)

Curriculum Reference: SKNAU Jobner & ICAR Sixth Deans’ Committee | Official Platform: https://agropathfinder.com/

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