Simulation der Auswirkungen von Eisstürmen auf Waldökosysteme

Eisstürme sind schwierig zu studieren, weil es schwierig ist vorherzusagen, wann und wo sie auftreten werden. Dieses Protokoll skizziert eine neuartige Methode zur Simulation natürlicher Eisstürme. Der beschriebene experimentelle Ansatz bietet den Vorteil der Kontrolle über den Zeitpunkt und die Menge des aufgebrachten Eises, so dass Eisstürme unterschiedlicher Häufigkeit und Intensität erzeugt werden können.

Wir haben diese Methode in einem Waldökosystem getestet, aber sie kann auch auf unterschiedliche Weise angewendet werden, z. B. um die Auswirkungen von Eislasten auf Versorgungsleitungen und andere Infrastrukturen zu bewerten. Wählen Sie einen Ort in einem Gebiet aus, in dem im Winter Zugang zu einer Wasserquelle besteht, und stellen Sie sicher, dass die Wasserversorgung für die Eisanwendung auf der Grundlage der Pumpenleistung und anderer Faktoren wie Schlauchdurchmesser, Schlauchlänge, verwendeter Düse und Wasserdruck ausreichend ist. Richten Sie eine Versorgungspumpe an der Wasserquelle ein und schließen Sie einen Saugschlauch an.

Schließen Sie dann ein Sieb an das Ende des Saugschlauchs an, um Schmutz aus den Leitungen herauszuhalten. Durchbrechen Sie jedes Oberflächeneis und tauchen Sie das Sieb vollständig unter. Die Mindesttiefe der Wasserversorgung sollte etwa 20 Zentimeter betragen.

Legen Sie eine Boosterpumpe in das Bett des Einsatzfahrzeugs, um den Wasserdruck zu verbessern. In einigen Fällen kann eine Boosterpumpe nicht notwendig sein, vor allem für niedrige Statur Vegetation. Führen Sie einen Löschschlauch von der Zufuhrpumpe zur Boosterpumpe.

Verwenden Sie einen Brandbekämpfungsmonitor, der auf der Rückseite eines Nutzfahrzeugs montiert ist, um eine sichere manuelle Kontrolle über den Hochdruckschlauch zu ermöglichen. Der Monitor kann auch freistehend sein. Achten Sie darauf, Unterbrechungen des Wasserflusses zu vermeiden, wie z. B. Knicke im Schlauch, Wasserentnahme an der Versorgungsquelle oder Auslaufen des Benzins für die Pumpen.

Erzeugen Sie Eis, indem Sie Wasser vertikal durch Lücken im Vordach sprühen. Stellen Sie sicher, dass sich das Wasser über die Höhe des Vordachs erstreckt, so dass es sich vertikal ablagert und bei Kontakt mit Untergefrierflächen gefriert. Vermeiden Sie es, Beim Sprühen Äste und Rinde von Bäumen zu entfernen.

Gleichmäßig Sprühen über das Walddach verteilen, indem sie das Einsatzfahrzeug langsam am Rand des Anwendungsbereichs hin und her fahren. Wenn freistehende Monitore verwendet werden, bewegen Sie diese manuell, um sicherzustellen, dass die Abdeckung gleichmäßig ist. Führen Sie bodenbasierte Sättelmessungen der radialen Eisdicke an Ästen oder Zweigen auf niedrigerer Ebene in der Nähe des Rands des Anwendungsbereichs durch, um die Eisakkretion zu überwachen und zu bestimmen, wann die Zieldicke erreicht wurde.

Erhalten Sie genauere Schätzungen der Eisakkretion mit passiven Eiskollektoren nach der Anwendung. Die passiven Eiskollektoren sind aus 30 mal 2,54 Zentimeter großen Dübeln gefertigt, die mit einem Sechs-Wege-Stahlverbinder verbunden sind. Um die Eisakkretion zu messen, verwenden Sie ein Laubenwerfer-Wurfgewicht, um eine Fallschirmschnur über stabile Äste zu spannen, die der Eislast standhalten können.

Befestigen Sie die passiven Eiskollektoren an der Schnur und heben Sie sie in das Vordach. Sobald die Anwendung abgeschlossen ist, senken Sie die Kollektoren auf den Boden, achten Sie darauf, kein Eis vom Kollektor zu verlieren. Nehmen Sie vertikale und horizontale Messungen der Eisdicke mit Sätteln an mehreren Stellen auf dem Kollektor vor und unmittelbar nach der Eisanwendung vor.

Um die Eisdicke mit der Wasservolumenmethode zu bestimmen, verwenden Sie eine Hubsäge, um jeden Dübel zu schneiden. Nachdem sie die Dübel zu einem beheizten Gebäude gebracht und das Eis abschmelzen, messen Sie das Volumen des Schmelzwassers mit einem abgestuften Zylinder. Eine Eissturmsimulation wurde in einem 70 bis 100 Jahre alten Waldstand im Hubbard Brook Experimental Forest in Central New Hampshire durchgeführt.

Die Eisakkretion wurde an passiven Eiskollektoren sowohl mit einem Bremssattel als auch mit Wasservolumenmethoden gemessen. Die durchschnittliche Eisakkretion einzelner Kollektoren deutete auf eine starke positive Beziehung zwischen Sättel- und Wasservolumenmessmethoden hin. Messungen mit der Wasservolumenmethode übertrafen Messungen mit der Bremssattelmethode, wenn es mehr als acht Millimeter Eis gab.

Es bestand ein signifikanter positiver Zusammenhang zwischen Sprühzeit und Eisakkretion, gemessen mit der Wasservolumenmethode und der Bremssattelmethode. Die durchschnittliche Eisaufnahme lag zwischen 1,4 und 4,2 Millimeter pro Stunde über Parzellen hinweg. Es bestand ein geringfügig signifikanter umgekehrter Zusammenhang zwischen Lufttemperatur und Eisakkretion, gemessen mit der Wasservolumenmethode, und es bestand kein signifikanter Zusammenhang mit der Bremssattelmethode.

Die Daten über die Abdeckung von Dächern zeigten keine signifikanten Unterschiede in den Vorbehandlungserhebungen. Während nach der Behandlung untersuchungen signifikant ein Rückgang der Überdachung in der Mitteleisbehandlung, der zweimal versprühten Mitteleisbehandlung und der Hocheisbehandlung im Verhältnis zur Kontrolle zeigen. Die Auswirkungen der simulierten Eisstürme auf die Oberflächentemperaturen wurden bei der Probenahme untersucht.

Böden in den behandelten Parzellen, wo deutlich wärmer als die Kontrollflächen in beiden Tiefen, wo alle drei Ebenen ausgewertet. Bei dieser Methode ist es wichtig, dass das Spray über die höchsten Bäume reicht und dass das Wasser gleichmäßig über das Walddach verteilt wird. Die Eissturmsimulationstechnik hat es ermöglicht, kritische Schwellenwerte in Waldökosystemen zu identifizieren, was für die Vorhersage und Vorbereitung auf Eissturmeinschläge wichtig ist.