عوامل محیطی خارجی در گلخانه

اقلیم محلی در وسعت زیاد تعیین کننده خصوصیات میکروکلیمای درون گلخانه و مدیریت آن در درازمدت است. بنابراین، دانستن اطلاعات عمومی در خصوص شرایط آب و هوایی قبل از طراحی و ساخت سازه گلخانه ضروری است. آب و هوای معین یک مکان نتیجه تبادلات تابش بین زمین وخورشید است. همچنین در گلخانه نیز مهم ترین عوامل اقلیمی عبارتند از :

1. تشعشعات خورشیدی
2. دما و میزان رطوبت هوا
3. باد
4. بارندگی

زمین و خورشید

محور سیاره ما که حول آن در حال گردش به دور خود است با حفظ شیب خود با مدار فرضی که به دور خورشید در حال گردش است رابطه ثابتی دارد که به این رابطه دایرة البروج (مسیرگردشی زمین به دور خورشید ) می گویند. محور زمین همچنین باعث حفظ جهت حرکت آن می شود و نیز این محور سبب قرار گرفتن موقعیت قطبین شده است. زاویه بین محور زمین و دایرة البروج۲۷ ۲۳ است که به آن انحراف زمین می گویند که به زاویه میل زمین نیز معروف است.

فصل

 حرکت زمین به دور خورشید تعیین کننده فصول مختلف سال است. زمانی که سطح افق زمین با مدار دایره البروج عمود شوند، گویای این است که محور زمین از مرکز خورشید عبور کرده است که این اتفاق دو بار در سال یکی در تابستان و دیگری در زمستان رخ می دهد. ما در بهار و پاییز اعتدالین را خواهیم داشت (روز و شب برابر). در این هنگام مرکز زمین با مرکز خورشید توسط یک خط فرضی متصل شده اند که همان عمود شدن نور خورشید به محور زمین است. در طول اعتدالین هیچ کدام از قطبین نسبت به خورشید انحرافی ندارند. انقلاب زمستانه در نیمکره شمالی همزمان با برابر است با انقلاب تابستانه در نیمکره جنوبی در انقلاب زمستانه در ظهر، خورشید به بالاترین میزان در حدود ۳۰ درجه جنوب اسپانیا (عرض جغرافیایی ۳۷ درجه شمالی) و ۹۰ درجه مناطق استوایی می رسد (برج جوی). در انقلاب تابستانی حداکثر بلندی خورشید در ۷۶ درجه با عرض جغرافیایی۳۷ درجه شمالی (جنوب اسپانیا) و ۹۰ درجه مناطق استوایی می رسد (برج سرطان).

طول روز

مدت طول روز طی روزهای سال تغییر می کند و درجه تغییر پذیری آن با عرض جغرافیایی تناسب دارد. طول روز مدت زمان بین طلوع و غروب خورشید است. طلوع خورشید لحظه ای است که هلال خورشید در افق ظاهر می شود و غروب آن لحظه ای است که هلال خورشید از افق ناپدید میشود. اختلافات بین طول روز در عرضهای جغرافیایی مختلف در زمستان بیشتر از تابستان است.

در اعتدالین طول روز و شب برای هر عرض جغرافیایی برابر است در حالی که، روشنایی بین شب و روز غلبه پیدا می کند. زمان بعد از غروب و قبل از طلوع که خورشید پایین تر از سطح افق است بیشتر از ۶ درجه نمی شود. طول مدت روز فتوپریودی برای عرضهای جغرافیایی متوسط برابر است با یک روز نجومی با افزایش ۴۰ دقیقه یا یک ساعت.

تابش خورشید

تمام اجسام از خود تشعشعی با طول موجهای مختلف ساطع می کنند که این طول موج بستگی به دمای آن جسم دارد. هرچه جسمی گرم تر باشد میزان انرژی ساطع شده از آن بیشتر بوده و طول موج آن کمتر خواهد بود. سطح خورشید بین ۵۵۰۰ تا ۶۰۰۰ درجه سلسیوس حرارت دارد که انرژی با طول موج کوتاه ساطع می کند (طول موج مرئی). خورشید بسیار شبیه یک جسم سیاه است که بطور کامل ساطع کننده و پذیرنده تشعشعات است. تابش خورشید به صورت امواج در فضا پخش می شوند، همچنین، این امواج بطور مجزا حامل مقداری انرژی هستند که فوتون نامیده می شوند. هر نوع امواج تابشی پخش شده در فواصل مختلف، طول موجهای متفاوتی با فرکانس معین (تعداد نوسان در ثانیه) دارند. مجموعه کاملی که از تمام طول موجها تشکیل شده طيف الكترومغناطیس را تشکیل می دهد. طول موج مشخص یک تابش و فرکانس آن به یکدیگر وابستگی دارند که مقداری ثابت است بدین گونه هرچه فرکانس بیشتر باشد طول موج کوتاه تر خواهد بود و برعکس.

تمامی محتوای انرژی موجود در طیف الکترومغناطیس با سرعت نور حرکت می کنند که در این حالت تابش نامیده می شود. این تابش شامل امواج کیهانی، اشعه گاما، اشعه X، ماورابنفش، نور مرئی (آبی، سبز، زرد، قرمز) مادون قرمز، امواج رادیویی است. انرژی خورشید خارج از اتمسفر زمین به طور ناچیزی تغییر می کند که این انرژی را ثابت خورشید می نامند، اما زمانی که این میزان تابش از عرض اتمسفر می گذرد مقداری از آن بازتاب می شود و میزانی جذب یا انتشار پیدا کرده که بصورت کمی یا کیفی قابل تغییر است. کاهش انرژی بستگی به ضخامت اتمسفر و خصوصیت آن دارد (میزان رطوبت و گازها، آلودگی، ابرناکی).

در بالاترین نقطه ای که خورشید در افق قرار دارد بیشترین انرژی به سطح زمین می رسد. بیشترین میزان انرژی در هنگام ظهر زمانی که خورشید در بالاترین ارتفاع قرار دارد و آسمان صاف است دریافت می شود. در آسمان صاف مقدار انرژی تابشی که به یک نقطه از زمین می رسد بستگی به موقعیت خورشید دارد که با عرض جغرافیایی، فصل، زمان معین در روز، تیرگی و ابرناکی تغییر می کند. موقعیت خورشید در هر زمان توسط مختصات آن گزارش می شود که شامل: بلندی خورشید (H) زاویه افق (θ). زاویه افق زاویه ای است بین ۰ تا ۳۶۰ درجه در یک جهت مشخص در سطح افق که از طرف جنوب محاسبه شده است (صفر درجه) و در جهت عقربه های ساعت حرکت می کند (جنوب، غرب، شمال، شرق).

نقشه حرکت قوس دار خورشید که در عملیات نقشه برداری کاربرد دارد زاویه اندازه گیری شده از طرف شمال در جهت عقربه های ساعت است. خط قائم (بالاترین نقطه در آسمان)، نقطه ای است در آسمان که به طور قائم از مرکز فرد مشاهده کننده (ناظر) که در یک نقطه مشخص قرار دارد می گذرد. زاویهθ زاویه ای است که خط ایجاد شده از تابش خورشید با خط عمود بر زمین می سازد. بنابراین ۹۰=θ+ H.

در عرضهای جغرافیایی متوسط حالت عمودی اشعه خورشید در تابستان نسبت به زمستان بیشتر می باشد که این موضوع حاکی از آن است که شدت تابش در تابستان بیشتر از زمستان است. گذشته از آن طول روز در تابستان بلندتر است. پس میزان کلی تابش خورشیدی رسیده به زمین در هر روز در تابستان بیشتر از زمستان است.  همانطور که منحنی خورشیدی میزان پوشش بیشتری دارد. اختلاف انرژی تابشی دریافتی بین مناطق مختلف زیاد است به ویژه اگر عرض جغرافیایی آنها با هم تفاوت زیاد داشته و در فصل زمستان باشد.

برای تولید محصولات گلخانه ای مهم ترین عوامل عبارتند از :

1. مجموع انرژی خورشیدی موجود
2. طول روز و شب
3. کیفیت تابش

چرا که این عوامل بر فتوسنتز و فتومورفوژنز گیاه تأثیر دارند.

تأثیرات تابش خورشیدی:

۱) تأثیر بر فتوسنتز گیاهان (شدت، کیفیت و مدت روشنایی)، فوتوپریودیسم یا نورگرایی (مربوط به نقش نور قرمز و آبی)، فتومورفوژنز (فتوپریود: مدت زمانی در طول هر روز که سبب سازماندهی می شود که این تشکیلات تحت تأثیر طول روز می باشند)، تعرق (باز شدن روزنه ها)

۲) موازنه انرژی در گلخانه، تأثیرگذاری بر دمای خاک، آب، هوا و گیاه و دیگر اجسامی که تابش خورشید را جذب می کنند.

کیفیت تابش خورشید

 تابش خورشیدی حاصل ترکیب تابش مستقیم، تابش چرخشی و تابش پراکنده است. تابش مستقیم به طور مستقیم از سطح خورشید به زمین می رسد، این تابش با توجه به عرض جغرافیایی، روز مشخص در سال، ساعت مشخص در طول روز تعیین می شود. تابش چرخشی نماینده تابشی است که از مناطق نزدیکتر به خورشید می آیند و تابش پراکنده از تمامی جهات آسمان می آیند که دلیل آن انعکاس، انحراف و پراکندگی ایجاد شده توسط ابرها، گازها، آئروسل ها است که در اتمسفر حضور دارند. مجموع تابش مستقیم، تابش چرخشی و تابش پراکنده انعکاسی بنام تابش جهانی خورشید خوانده می شود. جهت عدم تکرار، تابش چرخشی با تابش پراکنده مطرح می شود که دلیل آن شیوه اندازه گیری هر دوی آنها می باشد. ابرناکی، تیرگی (آلودگی) و شفافیت اتمسفر تأثیر بسزایی در تناسب تابش پراکنده مستقیم دارد که این تأثیر بخوبی اثر ارتفاع یا بلندی خورشید است. در روز آفتابی با اتمسفر صاف و درصد تابش مستقیم خورشید ممکن است به حداکثر میزان خود در محدوده ٪90 تابش جهانی خورشید برسد.

در محدوده مناطق شهری یا مناطق صنعتی زمانی که خورشید شفاف و مستقیم می تابد فقط زمانی که ارتفاع آن بیش از عرض جغرافیایی ۵۰ درجه باشد بر تعداد زیادی مناطق پوشش دارد که دلیل آن تأثیر تیرگی هوا بر آن است. در حالی که، در مناطق ساحلی این پوشش در عرض ۳۰ درجه جغرافیایی اتفاق می افتد و در ارتفاع ۳۰۰۰ متر این پوشش در عرض ۶ درجه رخ می دهد که دلیل آن شفافیت بسیار خوب هوا می باشد.

در روزهایی که هوا کاملا ابری و پوشیده است، درصد تابش مستقیم خورشیدی به تابش جهانی بستگی دارد که تقریبا مقداری ناچیز است. مشابه تمامی تابشهای الکترومغناطیسی تابش خورشید نیز به صورت موج منتشر می شود. کیفیت تابش خورشیدی با مشخصه طول موج شناخته می شود و به صورت نانومتر اندازه گیری شده است. همچنین می توان توسط فرکانس آن را مشخص کرد (که با طول موج رابطه دارد). نور مرئی تابشی است که حس بینایی را در چشمان انسان تحریک می کند (پاسخ به محرک نوری). این پاسخ در محدوده طول موج ۳۸۰ تا ۷۲۰ نانومتر بوده و حداکثر پاسخ در محدوده طول موج ۵۵۰ نانومتر است. رنگها که همان پاسخ رنگی چشم انسان هستند با طول موجهای متفاوتی دیده می شوند، مثلا طول موج ۴۰۰ تا ۵۰۰ نانومتر رنگ آبی، ۵۰۰ تا ۶۰۰ نانومتر رنگ سبز، ۶۰۰ تا۷۰۰ نانومتر رنگ قرمز، ۷۰۰ تا ۸۰۰ نانومتر قرمز دور در حداقل اتمسفر زمین محدوده طول موج ۲۰۰ تا نزدیکی ۵۰۰۰ نانومتر قرار دارد که حداکثر انتشار در ۴۷۰ نانومتر است. در مدتی که نور از اتمسفر ما عبور می کند حتی با شرایط آب و هوایی خوب (آسمان صاف) میزان تابش به دلیل حضور بخار آب، اکسید نیتروژن، لایه اوزون، اکسیژن و دیگر گازها تعدیل می شود که این عوامل از فاکتورهای بزرگ پراکنده کردن تابش هستند. میزان زیادی از انرژی جهانی خورشید که به سطح زمین می رسد (٪99) بین طول موج ۳۰۰ تا ۲۵۰۰ نانومتر قرار دارد که سه نوع تابش با توجه به طول موج آنها شکل می گیرد (طیف ترکیبی):

۱ـ تابش فرابنفش (UV) زیر ۳۸۰ نانومتر قرار دارد. این تابش هنگامی که خورشید در بالای سطح افق با فاصله کم قرار داشته باشد و در مناطقی با عرض جغرافیایی کم ناچیز است. در سواحل مدیترانه ای این تابش نقش مهمی در فرسودگی جنس های پلاستیک و نیز فتومورفوژنز گیاهان دارد. این تابش به میزان ۲ تا ۴ درصد انرژی تابشی جهانی است. تابش فرابنفش ممکن است به اجزای خود تبدیل شود که شامل: فرابنفش نوع (A) که بیشتر از ۳۲۰ نانومتر طول موج دارد این پرتو یکی از تابش هایی است که سبب تیرگی پوست می شود، فرابنفش نوع(B) با طول موج۲۹۰ تا ۳۲۰ نانومتر که عامل ایجاد کننده سرطان پوست است. فرابنفش نوع (C) ۲۰۰ تا ۲۹۰ نانومتر که دارای پتانسیل مخرب و خطرناک است که لایه اوزون قابلیت جذب کامل آن را دارد. محدوده تابشی که توسط چشم انسان قابل رویت است از ۳۸۰ (بنفش-آبی) تا ۷۸۰ (قرمز) نانومتر است. این فاصله شامل طیف فعال فتوسنتزی یا PAR است (مقدار آن حدود ۴۵-۵۰٪ تابش جهانی است.

۲ـ تابش مادون قرمز (IR) از ۵۰۰۰-۷۸۰ نانومتر می باشد که این مقدار حدود ۵۰٪ تابش جهانی است. شکست انرژی (برخه انرژی) در مقادیر ۵۰۰۰-۲۵۰۰ نانومتر بسیار ناچیز است. طول موج داخلی بین تابش مادون قرمز و تابش مادون قرمز نزدیک بین ۲۵۰۰-۷۶۰ نانومتر قرار دارد.

سابقا از واژه PAR جهت معرفی طول موجهای مفید برای فتوسنتز استفاده می کردند طول موج PAR در محدوده ۷۰۰-۴۰۰ نانومتر پذیرفته شده است، گرچه برخی از نویسندگان این مقدار را۳۵۰-۸۵۰ نانومتر می دانند. ترکیب تابشی با توجه به زمان تغییر می کند که علت آن تغییر ارتفاع خورشید از سطح زمین و ابرناکی است. زمانی که خورشید در ارتفاع کمتری در سطح افق قرار دارد. طول موجهای کوتاه کمتر می شوند (تابش فرابنفش کمتر و مادون قرمز بیشتر). ابرها میزان انرژی را کاهش می دهند و سبب کاهش زیاد تابش مادون قرمز نزدیک می شوند. نسبت PAR به میزان تابش جهانی بستگی دارد و با افزایش پراکندگی بیشتر می شود. این مقدار در آسمان صاف و در فصل تابستان کمتر است (۴۵-۴۸./).

مقدار تابش خورشید

ثابت خورشید (میزان تشعشعات خارج از اتمسفر زمین) در رنج ۱۳۶۰ تا ۱۳۹۵ وات بر متر مربع بطور متوسط محاسبه گردیده است که این میزان به صورت عمود بر سطح زمین می باشد.گرچه برخی اندازه گیری های دیگر میزان کمتری از این میزان را تخمین زده اند. بعضی از نویسندگان بیشتر به روشنایی توجه می کنند تا به شدت نور و هر دو میزان را در واحد سطح مشخص می کنند که همان میزان انرژی خورشید در واحد سطح است. میزان انرژی در واحد سطح عمدتا بر حسب وات بر متر مربع گزارش می شود. شدت روشنایی به میزان انحراف آن (شيب) با سطح بستگی دارد که مقدار موثر آن را تحت تأثیر قرار می دهد. اگر تابش بصورت عمودی باشد بیشترین مقدار انرژی در واحد سطح بدست می آید.

قانون کسینوس لامبرتز

I=I0 cosi

I: شدت روشنایی تابیده شده به سطح

I0: شدت روشنایی که عمود بر سطح می تابد

i : زاویه بین جهت تابش و سطح عمود

اگر سطح بطور افقی قرار داشته باشد i زاویه قائم است (θ). در سطح زمین به دلیل جذب و پراکندگی امواج نوری در اتمسفر شدت روشنایی کمتر از ثابت خورشیدی است که میزان آن در شرایط نرمال فراتر از ۷۵٪ ثابت خورشید نمی شود. میزان تابش جهانی بصورت قراردادی در سطح افق به عنوان یک قانون به میزان ۴۸٪ برآورد شده که به آن PAR می گویند. جهت تابش و میزان پراکندگی آن در شرایط مه آلود یا شفاف با ارتفاع خورشید تغییر می کنند. در طول روز اگر آسمان صاف باشد میزان شدت تابش مقداری منظم است اما در شرایط ابری میزان آن تغییرپذیر است. میزان تابش جهانی با عرض جغرافیایی با بیشترین اختلاف در زمستان نسبت به تابستان تغییر می کند. این مقدار نیز در طول سال متفاوت خواهد بود که بستگی به مدت طول روز دارد و در ماههای زمستان در حداقل می باشد. میزان تابش جهانی بر اساس شدت تابش یا تشعشع در واحد متر مربع برآورد می گردد. میزان تابش جهانی در یک دوره بر اساس مگاژول بر متر مربع گزارش می شود.

مقدار PAR (در محدوده ۷۰۰-۴۰۰ نانومتر) می تواند بر اساس میزان شدت آن در واحد انرژی یا تشعشع فتوسنتزی (وات بر متر مربع) یا در واحد فوتون (مول فوتون) اندازه گیری شود. یک وات بر متر مربع از PAR تقریبا با 57/4 (میکرو مول بر متر بر ثانیه) در یک روز صاف برابری می کند.  واحد نوری (فوتومتریک) که با دید انسان سازگار است مقدار ثابتی برابر با انرژی و واحد فوتون ندارد پس آنها غیرقابل استفاده هستند. واحد نور آنی لوکس نام دارد که برابر است با لومن بر متر مربع، در صورتی که منبع نوری ما خورشید باشد یک وات بر متر مربع از PAR برابر است با ۲۴۷ لوکس. در حالی که، همین مقدار PAR اگر منبع نوری ما لامپ کم فشار بخار سدیم باشد برابر با ۵۲۰ لوکس خواهد بود.

نسبت انرژی خورشیدی استفاده شده در سنتز مواد ارگانیک (آلی) یا در ریخت زایی در حداقل خود قرار دارد و مقدار ناچیزی در مطالعات انرژی می باشد. در مدیریت گلخانه پدیده های تبدیل انرژی بیشتر وابسته به تغییر حالت آب از مایع به بخار و برعکس اهمیت پیدا می کند. از مقدار تابش خورشیدی که به زمین می رسد مقداری از آن بازتاب می شود که به آن آلبيدو (نیروی بازتابش) می گویند که به تابش خورشیدی تابیده شده به سطح بستگی دارد و شامل تمامی طیف های نوری است. گرچه برخی نویسندگان آن را به عنوان نور مرئی گزارش می کنند. میزان آلبیدو در گیاهان علفی 25/0-15/0 است و محدوده آلبید و به طور کلی بین ۱-۰ تغییر می کند.

اندازه گیری میزان تشعشع

تشعشع در گیاهان بر مبنای کیفیت و کمیت (طول موج) که بر آنها تأثیر گذار است مشخص گردیده است. در اینجا فرض شده که برگها به عنوان گیرنده به صورت افقی قرار گرفته اند. اندازه گیری تابش توسط سنسورهایی با فیلتر انجام می شود که میزان بازتابش را زمانی که نور به صورت عمودی به سطح سنسور تابیده نمی شود را اصلاح می کنند. دو نوع معمول سنسورها فوتوالکتریک و ترموالکتریک هستند. بیشترین سنسور استفاده شده از نوع فتوالکتریک، فتودیود (فتودلتایک) است. زمانی که در معرض نور قابل درک قرار می گیرد میزان پتانسیل تولیدی آن با میزان نور دریافتی بطور نسبی اختلاف پیدا می کند. سنسور ترمودینامیک دارای بدنه سیاه رنگ است که میزان تشعشع تابیده شده و حرارت ایجاد شده را اندازه گیری می کند.

برای جلوگیری از تغییرات دمایی حاصل از جریان هوا سنسورها با پوشش پلاستیکی یا شیشه ای پوشیده می شوند که به عنوان فیلتر عمل کرده و طول موجهای مختلف کوتاه تابش را جهت اندازه گیری منتقل می کنند. این سنسورها کروی شکل می باشد (رادیومتر خالص) که میزان تابش (در قسمت بالایی آن) و میزان بازتابش (در قسمت پایین آن) را اندازه گیری می کنند و اختلاف بین این دو پارامتر تابش خالص را بدست می آورد. قسمت دشوار اندازه گیری مخصوصا در گذشته قیمت بالای سنسورها، ضروری بودن اندازه گیری میزان تابش جهانی که می بایست توسط محاسبه ساعات روشنایی در طول سال و در تمام عرض های جغرافیایی صورت گیرد و همچنین میزان ابرناکی است. میزان تابش با ساعات روشنایی خورشید در مدت ماه های پاییز و زمستان بصورت اطلاعات قابل اطمینان ارائه نشده به همین دلیل جهت برآورد از شاخص طبیعی سطح حفاظت شده (گلخانه) استفاده می شود.

تابش زمین

هر جسمی که درجه حرارت بالای ۲۷۳- درجه سانتی گراد (۲۷۳-کلوین، صفر مطلق) داشته باشد از خود تشعشع ساطع می کند. این تشعشع دارای طول موچی است که به درجه حرارت بستگی دارد، بنابراین سطح زمین از خود طول موج بلند ساطع می کند (قرمز دور) که تغییرات آن به سبب درجه حرارت آن است که بستگی به بافت خاک و پوشش سطح زمین دارد. به طور مشابهی ترکیبات اتمسفر نیز طول موج بلند (قرمز دور) از خود در تمام جهات منتشر می کنند که بستگی به خصوصیات مختلف اتمسفر دارد (رطوبت، تیرگی و …). طول موج این نوع

تابش در محدوده ۵۰۰۰ تا 000/100 نانومتر است که بیشترین میزان بازتابش در طول موج بین۸۰۰۰ تا ۱۳۰۰۰ نانومتر اتفاق می افتد در صورتی که درجه حرارت جسم ساطع کننده بین ۳۰-۰ درجه سانتی گراد (برابر با ۲۷۳ تا ۳۰۳ کلوین) است، این فاصله را دریچه اتمسفری مینامند. در این فاصله اگر آسمان صاف باشد میزان نفوذ پذیری اتمسفر در برابر تابش بالا است. طول موج بلند بین ۲۵۰۰ و ۲۵۰۰۰ نانومتر معمولا به عنوان طول موج متوسط در نظر گرفته میشود (MIR)، میزان تابش زمینی که بعضی از نویسندگان به آن تابش اتمسفری نیز می گویند در طول شب بصورت منفی است (تابش های بالا باعث سرکوب تابش پایین می شوند) و همچنین در صورتی که فقط طول موج بلند مد نظر باشد به صورت عمومی در طول روز نیز منفی است.

تابش خالص

میزان تابش خالص اختلاف بین اشعه دریافت شده در سطح زمین و اشعه ساطع شده از آن است که عامل انرژی در دسترس تمامی فعالیت های فیزیکی و بیولوژیکی است. تابش جهانی خورشید در طول روز همیشه مثبت و در طول شب صفر است. در حالی که تابش خالص در طول شب منفی است.

دما

دمای هوا

برای هر موقعیت با چرخش تابش خورشیدی دمای هوا با سیکل ۲۴ ساعته تغییر می کند که این تغییرات سبب شکل گیری فصول مختلف در سال می شود. متوسط درجه حرارت بطور مشخصی روزانه از چرخش تابش خورشید تبعیت می کند. برای مثال در مدت اعتدالین (طول روز و شب برابر باشد) در میزان تابش برابر، آخر مارچ (۱۰ فروردین) از آخر سپتامبر (۹ مهر ماه) سردتر است. اندازه گیری متوسط درجه حرارت هوای خارج گلخانه در شرایط نرمال با جدول هواشناسی انجام می گیرد و برای این منظور اندازه گیری در هوای آزاد و در ارتفاع ۲- 5/1 متر از سطح زمین به عنوان مرجع انجام می شود. محدوده حداقل درجه حرارت در زمان طلوع آفتاب و حداکثر آن در ساعت ۲-۱ بعدازظهر است. درجه حرارت بطور عمومی با واحد سلسیوس یا سانتی گراد گزارش می شود. در واحد کلوین درجه حرارت با کلوين گزارش می شود.

رابطه کلوین و سلسيوس                                                   273 T(c)= T (k) -درجه حرارت فارنهایت که کمتر مورد استفاده قرار می گیرد و در آن دما با فارنهایت گزارش می شود (F)

فرمول تبدیل دمای آن:                                                     ۳۲+ T(c)5/9T(F)=

۳۲- T(F)9/5T(c)=                                                                  

اندازه گیری درجه حرارت خارج گلخانه معمولا در بالای پوشش آن انجام می گیرد (در ارتفاعات بالاتر از پوشش) که نماینده تغییرات با اندازه گیری نرمال است. با ارتفاع گرفتن از سطح زمین بطور متوسط با هر ۱۰۰ متر ارتفاع 6/0 درجه کاهش دما داریم. شاخص اکتینودرمال با قرار گرفتن ترمومتر آن در هوای بیرون به صورت افقی نشان دهنده دمای شب است. این شرایط اجازه تغییرات تابشی را بدون هیچ گونه محدودیتی را به ما می دهد در هوای خشک و آسمان صاف و بدون باد شاخص اکتینودرمال در طول شب به کمترین میزان خود نسبت به هوای بالاترمی رسد، این شاخص بیشتر نماینده دمای گیاه است تا دمای هوا.

دمای خاک

دمای خاک تعیین کننده دمای اندام های زیر خاک است. سطح خارجی خاک به عنوان پوسته حرارتی و فصلی عمل می کند، گرم شدن و سرد شدن آن بسیار کندتر از هوای اطراف است. نوسانات دمای خاک در طول سال با افزایش عمق کاهش می یابد. در اعماق پایین خاک درجه حرارت در طول سال ثابت باقی می ماند. درجه حرارت کمتر از ۱۴ درجه خاک باعث محدودیت در رشد برخی از محصولات می شود و واضح است که درجه حرارت خاک در گلخانه بالاتر از درجه حرارت خاک بیرون از آن است.

رابطه بین تابش خورشید و دمای هوا

میزان تابش جهانی و دمای هوا از یک ماه تا ماه دیگر تغییر می کند میزان آنها تابعی سینوسی است (منحنی دما با منحنی تابش). اگر دما و تابش بصورت نمودار با مولفه های X و Y به ترتیب نشان داده شوند، میزان ماهانه نمودارهای آب و هوا بصورت بیضی شکل نمایان می شوند. اختلاف روزانه بین درجه حرارت و تابش زیاد است مخصوصا بين روزهای ابری و صاف این اختلاف بیشتر می شود.

باد

 باد اصلی ترین عامل جابجایی افقی هوا است. باد با دو مشخصه جهت و سرعت شناسایی می شود. اگر در ارتفاعات مختلف (بصورت استاندارد) اندازه گیری شود سرعت آن می تواند بصورت متوسطی از ارتفاع محاسبه شود. جهت آن با بادنما مشخص میشود و بصورت زاویه ای بین شمال و جهت باد گزارش می شود. باد نیروی اصلی است که باید در زمان طراحی گلخانه به آن توجه نمود. جهت و تکرار آن زمانی اهمیت پیدا می کند که سیستم تهویه ثابت گلخانه طراحی می شود. سرعت آن بستگی به جابجایی هوا دارد و حتی زمانی که گلخانه بسته است میزان انرژی رو به کاهش می گذارد. الگوی میزان سرعت و جهت باد در یک نقطه مشخص کم و بیش قابل پیش بینی است. برای مثال در سواحل آلمریا حداکثر سرعت باد بین ساعات ۱۷-۱۰ (ساعات روشنایی) در ماه های مارچ تا جولای ۲ متر بر ثانیه است. جهت باد غالب از سمت غرب (غرب و جنوب غربی) به سمت شرق است.

ترکیبات اتمسفری

میزان بخار آب

جهت تولید محصولات کشاورزی بخار آب یکی از مهم ترین پارامترهای اتمسفری است. فاز آبی در حال تغییر است (جامد، مایع، گاز) که برای تغییر آن میزان زیادی انرژی مبادله می شود که محصولات و هوای اطراف را تحت تأثیر قرار می دهد. میزان رطوبت اتمسفر و میزان آب موجود در آن با هم و با دیگر عوامل تعیین کننده میزان تعرق یک گیاه است. میزان رطوبت اتمسفر هیچ گاه به صفر نمی رسد و همیشه حامل مقداری رطوبت به شکل بخار آب است، این مقدار رطوبت در هوا می تواند به شکل هایی گزارش شود:

1. به صورت غلظت آن: که میزان رطوبت مطلق هوا است (AH) و به صورت کیلوگرم بخار آب در کیلوگرم هوای خشک گزارش می شود.
2. توسط فشار بخار آب (ea) که با واحد فشار گزارش می شود. زمانی که میزان تبخیر با میزان برگشت بخار آب به شکل مایع برابر شوند گفته می شود که اتمسفر در حالت اشباع قرار دارد، در این لحظه فشار بخار آب به میزان اشباع رسیده است.
3. توسط رطوبت نسبی هوا (RH): که به صورت درصدی از فشار بخار آب با نسبت میزان اشباع بخار آب در شرایط معین گزارش می شود که با میزان درجه حرارت تغییر می کند.
4. (ea/es)100RH=
5. توسط کمبود فشار بخار آب یا کاهش میزان اشباع: نشان دهنده میزان آبی است که هوا در یک درجه حرارت معین می تواند جذب کند تا به درجه اشباع برسد.

میزان دی اکسیدکربن

 میزان غلظت دی اکسید کربن در هوا بطور قابل ملاحظه ای در نیمه دوم قرن بیستم از میزان۳۰۰ تا ۳۵۰ پی پی ام تغییر کرده است. امروزه این مقدار دی اکسید کربن هر ساله به میزان یک پی پی ام افزایش می یابد. در ابتدای قرن ۲۱ میزان استاندارد دی اکسید کربن در هوا ۳۶۰ پی پی ام بود. این افزایش در میزان دی اکسید کربن بصورت جهانی روی اتمسفر گلخانه ها تأثیرگذار بوده است. معروف ترین واحد اندازه گیری غلظت دی اکسید کربن، vpm (حجم در میلیون) یا ppm (قسمت در میلیون) است، گرچه می توان آن را به صورت بخشی از فشار دی اکسید کربن در هوا یا درصد دی اکسید کربن در هوا گزارش نمود (مثلا ppm ۳۶۰ برابر است با ۳۶ کیلوپاسکال یا 036/0 درصد دی اکسید کربن)

آلودگی اتمسفری

آلودگی اتمسفر به دلیل وجود گازهای مضری همچون سولفور دی اکسید (SO2)، نیتروژن اکسید (NO) و اوزون است، که توسط بخش صنعتی در اطراف شهرها تولید شده که باعث خوردگی ساختمانها و نیز اثرات زیانبار بر محصولات کشاورزی می شود. آلودگی هوا نیز سبب افزایش پراکندگی تابش خورشید می شود.

بارندگی

آلودگی اتمسفر به دلیل وجود گازهای مضری همچون سولفور دی اکسید (SO2)، نیتروژن اکسید(NO) و اوزون است که توسط بخش صنعتی در اطراف شهرها تولید شده که باعث خوردگی ساختمانها و نیز اثرات زیانبار بر محصولات کشاورزی می شود. آلودگی هوا نیز سبب افزایش پراکندگی تابش خورشید می شود.

ارتفاع و پستی و بلندی (توپوگرافی)

بلندی و ارتفاع بر فشار تأثیرگذار است به طوری که با افزایش ارتفاع فشار کاهش می یابد. با افزایش ارتفاع دما نیز کاهش می یابد که میزان آن تقریبا برابر با 6/0 درجه در افزایش هر ۱۰۰ متر ارتفاع می باشد. میزان تابش با افزایش ارتفاع زیاد شده که دلیل آن کاهش نسبت انتشار در روزهای صاف است. بصورت کلی بارندگی در ارتفاعات بیشتر است. نقشه های توپوگرافی به عنوان یک عامل مناسب و اصلی در تعین میکروکلیمای محلی به دلیل تأثیرات آن در باد، باران، تابش و دما در نظر گرفته می شوند. اهمیت ویژه آن تأثیر پستی و بلندی های زمین بر میزان تابش، به دلیل ایجاد سایه، سرعت باد و تغییرات دمایی است.

• اقلیم مشخص کننده میکروکلیمای گلخانه و مدیریت آن است، بنابراین باید اهمیت خاصی جهت دستیابی و انتخاب محل ایجاد گلخانه به آن داد.
• در مفهوم گلخانه میزان تابش موجود و کیفیت آن در کنار میزان طول روز و شب از عناصر اولیه اقلیم هستند.
• نقش کیفیت تابش خورشید به ویژه پراکندگی و مستقیم بودن آن در گلخانه اهمیت دارند.
• تابش خورشید یا تابش جهانی خورشید به طور کلی از موارد زیر ترکیب شده است:
• اشعه فرابنفش : که به میزان ۴-۲ درصد کل انرژی خورشیدی است.
• تابش فعال فتوسنتزی که به میزان ۵۰-۴۵ درصد کل انرژی خورشیدی است که برای انجام فتوسنتز ضروری است.
• تابش مادون قرمز که به میزان ۵۰ درصد باقی مانده انرژی تابش خورشیدی است.
• ثابت خورشیدی همان شدت تابش جهانی خورشید است که به خارج اتمسفر زمین می رسد و میزان آن بین ۱۳۹۵ تا ۱۳۶۰ وات بر متر مربع است. در سطح زمین میزان شدت تابش حدود ۷۵ درصد ثابت خورشیدی است که دلیل آن جذب، پراکندگی و انعکاس تابش خورشید توسط لایه اتمسفر زمین است.
• میزان تابش به طور زیادی با عرض جغرافیایی تغییر می کند که این میزان تغییر در طول سال بسته به فصل می تواند در زمستان حداقل و در تابستان حداکثر باشد.