Las tormentas de hielo son eventos meteorológicos importantes que son difíciles de estudiar debido a las dificultades para predecir su ocurrencia. Aquí, describimos un método novedoso para simular tormentas de hielo que consiste en rociar agua sobre un dosel del bosque durante las condiciones de subcongelación.
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Artículo de método
Simulación de impactos de tormentas de hielo en los ecosistemas forestales
En este artículo
Resumen
Resumen
Las tormentas de hielo pueden tener efectos profundos y duraderos en la estructura y función de los ecosistemas forestales en regiones que experimentan condiciones de congelación. Los modelos actuales sugieren que la frecuencia y la intensidad de las tormentas de hielo podrían aumentar en las próximas décadas en respuesta a los cambios climáticos, lo que aumenta el interés en comprender sus impactos. Debido a la naturaleza estocástica de las tormentas de hielo y las dificultades para predecir cuándo y dónde ocurrirán, la mayoría de las investigaciones anteriores sobre los efectos ecológicos de las tormentas de hielo se han basado en estudios de caso después de tormentas importantes. Dado que las intensas tormentas de hielo son eventos extremadamente raros, no es práctico estudiarlas esperando su ocurrencia natural. Aquí presentamos un novedoso enfoque experimental alternativo, que implica la simulación de eventos de hielo glaseado en parcelas forestales en condiciones de campo. Con este método, el agua se bombea desde un arroyo o lago y se rocía por encima del dosel del bosque cuando las temperaturas del aire están por debajo de la congelación. El agua llueve y se congela al contacto con superficies frías. A medida que el hielo se acumula en los árboles, los boles y las ramas se doblan y se rompen; daños que pueden cuantificarse mediante comparaciones con soportes de referencia no tratados. El enfoque experimental descrito es ventajoso porque permite controlar el tiempo y la cantidad de hielo aplicado. La creación de tormentas de hielo de diferente frecuencia e intensidad permite identificar los umbrales ecológicos críticos necesarios para predecir y prepararse para los impactos de tormentas de hielo.
Introducción
Las tormentas de hielo son una perturbación natural importante que puede tener impactos tanto a corto como a largo plazo en el medio ambiente y la sociedad. Las intensas tormentas de hielo son problemáticas porque dañan árboles y cultivos, interrumpen los servicios públicos y deterioran las carreteras y otras infraestructuras1,,2. Las condiciones peligrosas que crean las tormentas de hielo pueden causar accidentes que resultan en lesiones y muertes2. Las tormentas de hielo son costosas; pérdidas financieras promedio $313 millones por año en los Estados Unidos (EE.UU.)3....
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Protocolo
1. Desarrollar el diseño experimental
- Determinar la intensidad y frecuencia de la formación de hielo en función de valores realistas.
- Determine el tamaño y la forma de los trazados.
- Si el objetivo es evaluar las respuestas de los árboles, seleccione un tamaño de parcela lo suficientemente grande como para incluir varios árboles y la mayoría de sus sistemas raíz, que varía en función de factores como las especies de árboles y la edad.
- Por motivos de seguridad, diseñe las parcelas para que toda el área de parcela se pueda rociar desde fuera del límite.
- El espacio se traza lo suficientemente separado (por ejemplo, 10 m) p....
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Resultados
Una simulación de tormenta de hielo se llevó a cabo en un bosque de madera dura del norte de 70 u2012100 años de edad en el bosque experimental de Hubbard Brook en el centro de New Hampshire (43 s 56o N, 71o 45o W). La altura del soporte es de aproximadamente 20 m y las especies arbóreas dominantes en el área de la aplicación de hielo son haya americana (Fagus grandifolia), arce de azúcar (Acer saccharum), arce rojo (Acer rubrum) y abedul amarillo (Betula alleghaniensis). Se establecie.......
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Discusión
Es fundamental realizar simulaciones experimentales de tormentas de hielo en condiciones climáticas adecuadas para garantizar su éxito. En un estudio anterior30, encontramos que las condiciones óptimas para la pulverización son cuando las temperaturas del aire están por debajo de -4 oC y las velocidades del viento son inferiores a 5 m/s. Las tormentas de hielo naturales ocurren con mayor frecuencia cuando las temperaturas del aire son ligeramente inferiores a la congelación (-1 a 0 oC), y aunque l.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar. La referencia en este documento a cualquier producto, proceso o servicio comercial específico por nombre comercial, marca comercial, fabricante o de otra manera, no necesariamente constituye ni implica su respaldo, recomendación o favorecimiento por parte del Gobierno de los Estados Unidos. Las opiniones y opiniones de los autores expresadas en el presente documento no necesariamente expresan ni reflejan las del Gobierno de los Estados Unidos, y no se utilizarán con fines publicitarios o de respaldo de productos.
Agradecimientos
La financiación de esta investigación fue proporcionada por la Fundación Nacional de Ciencias (DEB-1457675). Agradecemos a los muchos participantes en el Experimento Tormenta de Hielo (ISE) que ayudaron con la aplicación de hielo y el trabajo de campo y laboratorio asociado, especialmente Geoff Schwaner, Gabe Winant y Brendan Leonardi. Este manuscrito es una contribución del Estudio del Ecosistema Hubbard Brook. Hubbard Brook es parte de la red de Investigación Ecológica a Largo Plazo (LTER), que cuenta con el apoyo de la National Science Foundation (DEB-1633026). El bosque experimental Hubbard Brook es operado y mantenido por el Servicio Forestal del USDA, Northern R....
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Bomba de aumento de presión | Waterax | BB-4-23P | 401 L min-1 caudal máximo; 30,3 bar Presión máxima |
| Manguera de extinción de incendios | ATI Forest Products | Forest-Lite G55H1F50N | 3,8 cm de diámetro, poliéster, chaqueta individual |
| Monitor (colocación en el suelo) | Consejos de la Fuerza de Tarea | Blitzfire XX111A | 2000 L min-1 caudal máximo; Se adapta a mangueras de |
| 3,8 cmMonitor (montaje UTV) | Potter Roemer | Fire Pro FP1S-125 | 1325 L min-1 caudal máximo; se adapta a manguera de 3,8 cm |
| Boquilla | Crestar | ST2675 | Diámetro liso; doble apilado; Entrada de 3,8 cm; Orificio de 1,3 cm |
| Colador | Northern Tool | 107902 | Racor de manguera de 7,6 cm, diámetro exterior de 17,6 cm |
| Manguera de aspiración | JGB Enterprises | A007-0489-1615 | 7,6 cm de diámetro; Bomba de agua de 4,6 m de largo |
| NorthStar | 106471E | 665 L min-1; para manguera de 7,6 cm |
Referencias
- Zhou, B., et al. The Great 2008 Chinese Ice Storm: Its socioeconomic–ecological impact and sustainability lessons learned. Bulletin of the American Meteorological Society. 92 (1), 47-60 (2011).
- Call, D. A.
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Reimpresiones y permisos
