Le tempeste di ghiaccio sono eventi meteorologici importanti che sono difficili da studiare a causa delle difficoltà nel prevedere il loro verificarsi. Qui, descriviamo un nuovo metodo per simulare tempeste di ghiaccio che comporta l'spruzzo di acqua su un baldacchino della foresta durante le condizioni di sottocongelamento.
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Articolo metodologico
Simulazione degli impatti delle tempeste di ghiaccio sugli ecosistemi forestali
In questo articolo
Sommario
Abstract
Le tempeste di ghiaccio possono avere effetti profondi e duraturi sulla struttura e sulla funzione degli ecosistemi forestali nelle regioni che sorprendono condizioni di congelamento. I modelli attuali suggeriscono che la frequenza e l'intensità delle tempeste di ghiaccio potrebbero aumentare nei prossimi decenni in risposta ai cambiamenti climatici, aumentando l'interesse per la comprensione del loro impatto. A causa della natura stocastica delle tempeste di ghiaccio e delle difficoltà nel prevedere quando e dove si verificheranno, la maggior parte delle indagini passate sugli effetti ecologici delle tempeste di ghiaccio si sono basate su studi di casi a seguito di forti tempeste. Poiché le intense tempeste di ghiaccio sono eventi estremamente rari, è poco pratico studiarli in attesa del loro verificarsi naturale. Qui presentiamo un nuovo approccio sperimentale alternativo, che coinvolge la simulazione di eventi di ghiaccio smalto su appezzamenti forestali in condizioni di campo. Con questo metodo, l'acqua viene pompata da un ruscello o da un lago e spruzzata sopra il baldacchino della foresta quando le temperature dell'aria sono al di sotto dello zero. L'acqua piove e congela a contatto con superfici fredde. Mentre il ghiaccio si accumula sugli alberi, i boli e i rami si piegano e si rompono; che possono essere quantificati attraverso confronti con supporti di riferimento non trattati. L'approccio sperimentale descritto è vantaggioso perché consente il controllo sulla tempistica e la quantità di ghiaccio applicato. La creazione di tempeste di ghiaccio di diversa frequenza e intensità consente di identificare le soglie ecologiche critiche necessarie per prevedere e preparare gli impatti delle tempeste di ghiaccio.
Introduzione
Le tempeste di ghiaccio sono un importante disturbo naturale che può avere un impatto sia a breve che a lungo termine sull'ambiente e sulla società. Le intense tempeste di ghiaccio sono problematiche perché danneggiano alberi e colture, interrompono le utenze e danneggiano le strade e altre infrastrutture1,,2. Le condizioni pericolose che le tempeste di ghiaccio creano possono causare incidenti con conseguenti lesioni e morti2. Le tempeste di ghiaccio sono costose; perdite finanziarie in media 313 milioni di dollari all'anno negli Stati Uniti (USA)3, con alcune t....
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Protocollo
1. Sviluppare il progetto sperimentale
- Determinare l'intensità e la frequenza della glassa in base a valori realistici.
- Determinare le dimensioni e la forma dei grafici.
- Se l'obiettivo è valutare le risposte degli alberi, selezionare una dimensione del tracciato sufficientemente grande da includere più alberi e la maggior parte dei loro sistemi di radici, che varia a seconda di fattori come le specie di alberi e l'età.
- Per motivi di sicurezza, progettare i lotti in modo che l'intera area del tracciato possa essere spruzzata dall'esterno del contorno.
- Lo spazio trame abbastanza distanti tra loro (ad esempio, 10 m) in mo....
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Risultati
Una simulazione di tempesta di ghiaccio è stata eseguita in una foresta di boscheggi settentrionali di 70-u2012100 anni presso l'Hubbard Brook Experimental Forest nel new hampshire centrale (43'56'56'N', 71'45'W). L'altezza del supporto è di circa 20 m e le specie arboree dominanti nell'area dell'applicazione del ghiaccio sono faggio americano (Fagusfoli grandia), acero di zucchero (Acer saccharum), acero rosso (Acer rubrum) e betulla gialla (Betula alleghaniensis). Sono stati stabilit.......
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Discussione
È fondamentale eseguire simulazioni sperimentali di tempeste di ghiaccio in condizioni meteorologiche appropriate per garantirne il successo. In uno studio precedente30, abbiamo scoperto che le condizioni ottimali per l'irrorazione sono quando le temperature dell'aria sono inferiori a -4 gradi centigradi e le velocità del vento sono inferiori a 5 m/s. Le tempeste di ghiaccio naturali si verificano più comunemente quando le temperature dell'aria sono leggermente inferiori al congelamento (-1 a 0 gr.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare. Il presente riferimento a qualsiasi prodotto commerciale, processo o servizio specifico per nome commerciale, marchio, produttore o altro, non costituisce necessariamente o implica la sua approvazione, raccomandazione o favore da parte del governo degli Stati Uniti. Le opinioni e le opinioni degli autori qui espresse non indicano necessariamente o riflettono quelle del governo degli Stati Uniti e non devono essere utilizzate a fini pubblicitari o di approvazione dei prodotti.
Ringraziamenti
I finanziamenti per questa ricerca sono stati forniti dalla National Science Foundation (DEB-1457675). Ringraziamo i molti partecipanti all'Ice Storm Experiment (ISE) che hanno contribuito con l'applicazione del ghiaccio e il lavoro sul campo e in laboratorio associato, in particolare Geoff Schwaner, Gabe Winant e Brendan Leonardi. Questo manoscritto è un contributo dell'Hubbard Brook Ecosystem Study. Hubbard Brook fa parte della rete di ricerca ecologica a lungo termine (LTER), supportata dalla National Science Foundation (DEB-1633026). L'Hubbard Brook Experimental Forest è gestita e gestita dall'USDA Forest Service, Northern Research Station, Madison, WI. Video e im....
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Pompa booster | Waterax | BB-4-23P | 401 L min-1 portata massima; pressione massima 30,3 bar |
| Tubo antincendio | ATI Forest Products | Forest-Lite G55H1F50N | diametro 3,8 cm, poliestere, giacca singola |
| Monitor (posizionamento a terra) | Task Force Tips | Blitzfire XX111A | 2000 L min-1 portata massima; adatto per tubo flessibile |
| da 3,8 cmMonitor (montaggio UTV) | Potter Roemer | Fire Pro FP1S-125 | 1325 L min-1 flusso massimo; adatto a tubo flessibile da 3,8 cm |
| Ugello | Crestar | ST2675 | Foro liscio; doppio impilato; aspirazione da 3,8 cm; orifizio da 1,3 cm |
| Filtro | Northern Tool | 107902 | raccordo per tubo flessibile da 7,6 cm, diametro esterno 17,6 cm |
| Tubo di aspirazione | JGB Enterprises | A007-0489-1615 | diametro 7,6 cm; Pompa dell'acqua lunga 4,6 m |
| NorthStar | 106471E | 665 L min-1; adatta a tubo flessibile da 7,6 cm |
Riferimenti
- 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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