Simulación de impactos de tormentas de hielo en los ecosistemas forestales

Las tormentas de hielo son difíciles de estudiar porque es difícil predecir cuándo y dónde ocurrirán. Este protocolo describe un método novedoso para simular tormentas de hielo naturales. El enfoque experimental descrito ofrece la ventaja del control sobre el tiempo y la cantidad de hielo aplicado, lo que permite crear tormentas de hielo de diferente frecuencia e intensidad.

Probamos este método en un ecosistema forestal, pero también se puede aplicar de diferentes maneras, como evaluar los impactos de las cargas de hielo en las líneas de servicios públicos y otras infraestructuras. Seleccione un lugar en un área donde haya acceso a una fuente de agua durante el invierno, asegurándose de que el suministro de agua es adecuado para la aplicación de hielo en función de la velocidad de la bomba y otros factores como el diámetro de la manguera, la longitud de la manguera, la boquilla utilizada y la presión del agua. Configure una bomba de suministro en la fuente de agua y conecte una manguera de aspiración.

A continuación, conecte un colador al extremo de la manguera de aspiración para mantener los residuos fuera de las líneas. Atraviesa cualquier hielo superficial y sumerge completamente el colador. La profundidad mínima del suministro de agua debe ser de unos 20 centímetros.

Coloque una bomba de refuerzo en el lecho del vehículo de tarea para mejorar la presión del agua. En algunos casos, una bomba de refuerzo puede no ser necesaria, especialmente para la vegetación de baja estatura. Ejecute una manguera de extinción de incendios desde la bomba de suministro hasta la bomba de refuerzo.

Utilice un monitor de lucha contra incendios montado en la parte posterior de un vehículo de tarea utilitario para permitir un control manual seguro sobre la manguera de alta presión. El monitor también puede ser independiente. Tenga cuidado de evitar interrupciones en el flujo del agua, como torceduras en la manguera, extracción de agua en la fuente de suministro o quedarse sin gasolina para las bombas.

Cree hielo rociando agua verticalmente a través de huecos en el dosel. Asegúrese de que el agua se extiende por encima de la altura del dosel para que se deposite verticalmente y se congele en contacto con superficies de subcongelación. Evite despojar las ramas y la corteza de los árboles mientras rocía.

Distribuya uniformemente el spray sobre el dosel del bosque conduciendo lentamente el vehículo de tarea utilitario de un lado a otro a lo largo del borde del área de aplicación. Si se utilizan monitores independientes, muévalos manualmente para asegurarse de que la cobertura es uniforme. Realice mediciones de pinzas basadas en tierra del espesor radial de hielo en ramas de nivel inferior o ramas cerca del borde del área de aplicación para monitorear la acreción de hielo y determinar cuándo se ha alcanzado el espesor objetivo.

Obtenga estimaciones más precisas de la acreción de hielo con colectores pasivos de hielo después de la aplicación. Los colectores pasivos de hielo están construidos a partir de tacos de 30 por 2,54 centímetros unidos con un conector de acero de seis vías. Para medir la acreción de hielo, utilice un peso de lanzamiento arborista para encadenar un cable de paracaídas sobre ramas robustas que puedan soportar la carga de hielo.

Fije los colectores pasivos de hielo al cable y elójelos en el dosel. Una vez completada la aplicación bajar los colectores al suelo, teniendo cuidado de no perder ningún hielo del colector. Realice mediciones verticales y horizontales del espesor del hielo con pinzas en múltiples ubicaciones en el colector antes e inmediatamente después de la aplicación de hielo.

Para determinar el espesor del hielo con el método de volumen de agua, utilice una sierra recíproca para cortar cada espiga. Después de llevar los tacos a un edificio calentado y derretir el hielo medir el volumen del agua derretida con un cilindro graduado. Una simulación de tormenta de hielo se realizó en un stand forestal de 70 a 100 años de edad en el bosque experimental Hubbard Brook en el centro de New Hampshire.

La acreción de hielo se midió en colectores pasivos de hielo utilizando métodos de calibre y volumen de agua. La acreción media de hielo en colectores individuales indicó una fuerte relación positiva entre los métodos de medición del volumen de agua y la pinza. Las mediciones utilizando el método de volumen de agua excedieron las mediciones con el método de pinza cuando había más de ocho milímetros de hielo.

Hubo una relación positiva significativa entre el tiempo de pulverización y la acreción de hielo medida con el método de volumen de agua y el método de la pinza. La tasa media de acreción de hielo osciló entre 1,4 y 4,2 milímetros por hora en todas las parcelas. Hubo una relación inversa marginalmente significativa entre la temperatura del aire y la acreción del hielo medida con el método de volumen de agua y ninguna relación significativa con el método de la pinza.

Los datos de la cubierta del dosel no mostraron diferencias significativas en las encuestas previas al tratamiento. Mientras que, las encuestas posteriores al tratamiento indican disminuciones significativas en la cubierta del dosel en el tratamiento de hielo medio, el tratamiento de hielo medio que se roció dos veces y el tratamiento con alto contenido de hielo en relación con el control. Los efectos de las tormentas de hielo simuladas en las temperaturas superficiales del suelo se evaluaron durante el muestreo.

Suelos en las parcelas tratadas donde significativamente más cálido que las parcelas de control a ambas profundidades donde se evalúan los tres niveles. Con este método es importante que el aerosol llegue por encima de los árboles más altos y que el agua se distribuya uniformemente sobre el dosel del bosque. La técnica de simulación de tormentas de hielo ha hecho posible identificar umbrales críticos en los ecosistemas forestales, que es importante para predecir y prepararse para los impactos de tormentas de hielo.