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

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

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।

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)

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)

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।

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।

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।

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

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

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

• 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।

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

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।

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

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

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)

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

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।

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

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