Name: Simulazione degli impatti delle tempeste di ghiaccio sugli ecosistemi forestali (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-30T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 27 s
Description: Esplora un metodo innovativo per simulare tempeste di ghiaccio spruzzando acqua sui rami durante condizioni sottozero. Questa tecnica consente di controllare tempi e quantità di ghiaccio per studiare gli impatti ecologici sugli ecosistemi forestali.

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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 immagini sono di Jim Surette e Joe Klementovich, per gentile concessione della Hubbard Brook Research Foundation.

1. Sviluppare il progetto sperimentale
<ol><li>Determinare l'intensità e la frequenza della glassa in base a valori realistici.</li>
	<li>Determinare le dimensioni e la forma dei grafici.<ol>
<li>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.</li>
		<li>Per motivi di sicurezza, progettare i lotti in modo che l'intera area del tracciato possa essere spruzzata dall'esterno del contorno.</li>
		<li>Lo spazio trame abbastanza distanti tra loro (ad esempio, 10 m) in modo che un trattamento in un grafico non influisca su un altro.</li>
		<li>Stabilire una zona cuscinetto (ad esempio, 5 m) intorno ai terreni per ridurre gli effetti del bordo e garantire una distribuzione più uniforme della copertura del ghiaccio.</li>
		<li>Stabilire sottotrame all'interno dei grafici più grandi per esigenze di campionamento specifiche.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Decidere il numero di grafici replicati.</li>
</ol>2. Selezionare e stabilire un luogo di studio
<ol><li>Selezionare un supporto forestale omogeneo con caratteristiche simili, come la composizione delle specie arboree, terreni, litologia e idrologia.</li>
	<li>Selezionare una posizione per l'applicazione in un'area in cui è possibile accedere a una fonte d'acqua durante l'inverno.</li>
	<li>Assicurarsi che l'approvvigionamento idrico sia adeguato per l'applicazione del ghiaccio in base al tasso di pompaggio e ad altri fattori quali il diametro del tubo flessibile, la lunghezza del tubo, l'ugello utilizzato e la pressione dell'acqua.</li>
	<li>Contrassegnare il limite dei grafici, della zona cuscinetto e delle sottotrame.</li>
	<li>Conduci un inventario completo della foresta con descrizioni delle condizioni di salute degli alberi, incluse le valutazioni degli alberi morti, morenti e danneggiati. Inoltre, registrare eventuali fattori di stress potenziali (ad esempio, prove di danni da insetti o malattie) per aiutare a interpretare la risposta al trattamento del ghiaccio.</li>
	<li>Se si utilizzano UTV per spruzzare acqua, creare sentieri percorribili lungo i lati dei lotti, facendo attenzione a ridurre al minimo i disturbi.</li>
	<li>Una volta che i lotti sono stabiliti, assegnare casualmente un trattamento a ogni trama e tipo di campionamento che sarà condotto in ogni sottotrama (ad esempio, detriti di legno grossolano, lettiera fine, campioni di suolo).</li>
</ol>3. Tempistica dell'applicazione
<ol><li>Selezionare un intervallo di tempo appropriato per eseguire l'irrorazione.</li>
	<li>Eseguire l'esperimento quando le condizioni atmosferiche sono favorevoli (ad esempio, quando la temperatura dell'aria è inferiore a -4 gradi centigradi e la velocità del vento è inferiore a 5 m/s).</li>
	<li>Se si spruzza di notte, distribuire luci ad alta potenza intorno al bordo dei terreni ed eseguirle sui generatori se l'elettricità non è disponibile.</li>
</ol>4. Impostare l'approvvigionamento idrico
<ol><li>Impostare una pompa di alimentazione presso la fonte d'acqua e collegare un tubo di aspirazione.</li>
	<li>Collegare un colino alla fine del tubo di aspirazione per tenere i detriti fuori dalle linee.</li>
	<li>Sfondare qualsiasi ghiaccio di superficie e sommergere completamente il colino. La profondità minima dell'approvvigionamento idrico deve essere di circa 20 cm.</li>
	<li>Posizionare una pompa di richiamo nel letto di un UTV per migliorare la pressione dell'acqua. In alcuni casi, una pompa di richiamo potrebbe non essere necessario, soprattutto per la vegetazione a bassa statura.</li>
	<li>Eseguire un tubo antincendio dalla pompa di alimentazione alla pompa di richiamo.</li>
	<li>Utilizzare un monitor antincendio per consentire un controllo sicuro e manuale sul tubo ad alta pressione. Il monitor può essere libero in piedi o montato sul retro di un UTV.</li>
	<li>Evitare situazioni che possono interrompere il flusso di acqua come pieghe nel tubo, prelievo di acqua alla fonte di alimentazione, e l'esaurimento della benzina per le pompe.</li>
</ol>5. Creare il ghiaccio
<ol><li>Creare ghiaccio spruzzando acqua verticalmente attraverso le fessure del baldacchino. Assicurarsi che l'acqua si estenda sopra l'altezza del baldacchino in modo che si depositi verticalmente e si congeli a contatto con superfici sub-congelanti. Evitare di rimuovere rami e corteccia dagli alberi come l'acqua viene spruzzata verso l'alto.</li>
	<li>Distribuisci uniformemente lo spray sul baldacchino della foresta guidando lentamente l'UTV avanti e indietro lungo il bordo dell'area di applicazione. Se si utilizzano monitor indipendenti, spostarli manualmente per assicurarsi che la copertura sia uniforme.</li>
	<li>Tenere traccia dei tempi dell'applicazione per aiutare a determinare fattori come le condizioni meteorologiche durante l'applicazione e il volume di acqua spruzzata.</li>
</ol>6. Misurare l'accrescimento del ghiaccio
<ol><li>Effettuare misurazioni di calibro a terra dello spessore del ghiaccio radiale su rami o ramoscelli di livello inferiore vicino al bordo dell'area di applicazione per monitorare l'accrescimento del ghiaccio durante l'applicazione e determinare quando lo spessore di destinazione è stato raggiunto.</li>
	<li>Ottenere stime più accurate dell'accrescimento del ghiaccio con i raccoglitori di ghiaccio passivi dopo l'applicazione (Figura 1).<ol>
<li>Prima dell'applicazione, costruire raccoglitori di ghiaccio passivi con due tasselle orientati su tre assi cardinali30 per creare collettori con sei bracci componenti.</li>
		<li>Tagliare 2,54 cm dowels ad una lunghezza di 30 cm.</li>
		<li>Unire gli wels con un connettore in acciaio a 6 vie.</li>
		<li>Utilizzare un arborista gettare peso per corda cavo paracadute su rami robusti che possono sopportare il carico di ghiaccio.</li>
		<li>Attaccare i raccoglitori di ghiaccio passivi al cavo e sollevarli nel baldacchino.</li>
		<li>Una volta completata l'applicazione, abbassare i collettori a terra, facendo attenzione a non perdere ghiaccio dal collettore.</li>
		<li>Effettuare misurazioni verticali e orizzontali dello spessore del ghiaccio con pinze in più posizioni sul collettore (ad esempio, tre misure verticali e tre orizzontali in tre posizioni lungo ciascun braccio) prima e subito dopo l'applicazione del ghiaccio.</li>
		<li>Calcolare lo spessore del ghiaccio su ogni collettore come differenza tra le misurazioni prima e dopo l'applicazione.</li>
		<li>Per determinare lo spessore del ghiaccio con il metodo del volume d'acqua, utilizzare una sega reciproca per tagliare ogni wel.</li>
		<li>Portare gli orditi in un edificio riscaldato, metterli in secchi e lasciare che il ghiaccio si sciolga a temperatura ambiente.</li>
		<li>Misurare il volume dell'acqua di disgelo con un cilindro graduato.</li>
		<li>Calcolare lo spessore del ghiaccio in base al volume dell'acqua e alla densità del ghiaccio31.</li>
	</ol>
</li>
</ol>7. Considerazioni sulla sicurezza
<ol><li>Rimanere ben al di fuori dell'area di trattamento del ghiaccio durante l'irrorazione perché i carichi di ghiaccio possono causare la rottura e la caduta di rami e arti.</li>
	<li>Indossare cappelli duri o caschi per fornire protezione durante l'applicazione del ghiaccio e durante qualsiasi campionamento che si verifica nell'area trattata dopo l'applicazione.</li>
	<li>Utilizzare un monitor per stabilizzare il tubo durante l'irrorazione.</li>
	<li>Vestirsi in modo appropriato per condizioni pericolose e condizioni congelanti. Indossare abiti luminosi e visibili. Preparatevi a trascorrere lunghi periodi in condizioni umide e fredde indossando attrezzi da pioggia e strati di vestiti caldi. Portare più cambi di vestiti, soprattutto per il personale che sono designati per spruzzare.</li>
	<li>Se si lavora in una posizione remota, impostare una tenda riscaldante temporanea dotata di un riscaldatore portatile.</li>
	<li>Consentire al personale di avere un tempo adeguato per le pause, il cambio di vestiti bagnati, e affrontare i problemi che sorgono con le attrezzature, ecc.</li>
	<li>Utilizzare le radio per comunicare tra il personale durante l'esperimento. Mantenere il contatto con il personale di una stazione base.</li>
	<li>Sviluppare un piano di sicurezza in caso di emergenze mediche. Disporre di personale medico (ad esempio, tecnici medici di emergenza) e attrezzature e forniture di emergenza in loco durante l'esperimento.</li>
</ol>

<ol><li>Zhou, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Great+2008+Chinese+Ice+Storm%3A+Its+socioeconomic%E2%80%93ecological+impact+and+sustainability+lessons+learned%5BTitle%5D)+AND+%22Bulletin+of+the+American+Meteorological+Society%22%5BJournal%5D)">The Great 2008 Chinese Ice Storm: Its socioeconomic–ecological impact and sustainability lessons learned.</a> Bulletin of the American Meteorological Society. 92 (1), 47-60 (2011).</li>
<li>Call, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+ice+storm+impacts+over+time%3A+1886-2000%5BTitle%5D)+AND+%22Weather%2C+Climate%2C+and+Society%22%5BJournal%5D)">Changes in ice storm impacts over time: 1886-2000.</a> Weather, Climate, and Society. 2 (1), 23-35 (2010).</li>
<li>Zarnani, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+to+predict+ice+accretion+on+electric+power+lines%5BTitle%5D)+AND+%22Engineering+Applications+of+Artificial+Intelligence%22%5BJournal%5D)">Learning to predict ice accretion on electric power lines.</a> Engineering Applications of Artificial Intelligence. 25 (3), 609-617 (2012).</li>
<li>Smith, A. B., Katz, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((US+billion-dollar+weather+and+climate+disasters%3A+data+sources%2C+trends%2C+accuracy+and+biases%5BTitle%5D)+AND+%22Natural+Hazards%22%5BJournal%5D)">US billion-dollar weather and climate disasters: data sources, trends, accuracy and biases.</a> Natural Hazards. 67 (2), 387-410 (2013).</li>
<li>Lafon, C. W., Speer, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+dendrochronology+to+identify+major+ice+storm+events+in+oak+forests+of+southwestern+Virginia%5BTitle%5D)+AND+%22Climate+Research%22%5BJournal%5D)">Using dendrochronology to identify major ice storm events in oak forests of southwestern Virginia.</a> Climate Research. 20 (1), 41-54 (2002).</li>
<li>Smith, K. T., Shortle, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radial+growth+of+hardwoods+following+the+1998+ice+storm+in+New+Hampshire+and+Maine%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Forest+Research%22%5BJournal%5D)">Radial growth of hardwoods following the 1998 ice storm in New Hampshire and Maine.</a> Canadian Journal of Forest Research. 33 (2), 325-329 (2003).</li>
<li>Duguay, S. M., Arii, K., Hooper, M., Lechowicz, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+storm+damage+and+early+recovery+in+an+old-growth+forest%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Monitoring+and+Assessment%22%5BJournal%5D)">Ice storm damage and early recovery in an old-growth forest.</a> Environmental Monitoring and Assessment. 67 (1), 97-108 (2001).</li>
<li>Irland, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+storms+and+forest+impacts%5BTitle%5D)+AND+%22The+Science+of+the+Total+Environment%22%5BJournal%5D)">Ice storms and forest impacts.</a> The Science of the Total Environment. 262 (3), 231-242 (2000).</li>
<li>Dale, V. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Climate+change+and+forest+disturbances%5BTitle%5D)+AND+%22BioScience%22%5BJournal%5D)">Climate change and forest disturbances.</a> BioScience. 51 (9), 723-734 (2001).</li>
<li>de Groot, M., Ogris, N., Kobler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+a+large-scale+ice+storm+event+on+the+drivers+of+bark+beetle+outbreaks+and+associated+management+practices%5BTitle%5D)+AND+%22Forest+Ecology+and+Management%22%5BJournal%5D)">The effects of a large-scale ice storm event on the drivers of bark beetle outbreaks and associated management practices.</a> Forest Ecology and Management. 408, 195-201 (2018).</li>
<li>Faccio, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+ice+storm-created+gaps+on+forest+breeding+bird+communities+in+central+Vermont%5BTitle%5D)+AND+%22Forest+Ecology+and+Management%22%5BJournal%5D)">Effects of ice storm-created gaps on forest breeding bird communities in central Vermont.</a> Forest Ecology and Management. 186 (1), 133-145 (2003).</li>
<li>Degelia, S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+overview+of+ice+storms+and+their+impact+in+the+United+States%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Climatology%22%5BJournal%5D)">An overview of ice storms and their impact in the United States.</a> International Journal of Climatology. 36 (8), 2811-2822 (2016).</li>
<li>Rauber, R. M., Olthoff, L. S., Ramamurthy, M. K., Miller, D., Kunkel, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+synoptic+weather+pattern+and+sounding-based+climatology+of+freezing+precipitation+in+the+United+States+east+of+the+Rocky+Mountains%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Meteorology%22%5BJournal%5D)">A synoptic weather pattern and sounding-based climatology of freezing precipitation in the United States east of the Rocky Mountains.</a> Journal of Applied Meteorology. 40 (10), 1724-1747 (2001).</li>
<li>Bell, G. D., Bosart, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Appalachian+cold-air+damming%5BTitle%5D)+AND+%22Monthly+Weather+Review%22%5BJournal%5D)">Appalachian cold-air damming.</a> Monthly Weather Review. 116 (1), 137-161 (1988).</li>
<li>Rackley, J. A., Knox, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+climatology+of+southern+Appalachian+cold-air+damming%5BTitle%5D)+AND+%22Weather+and+Forecasting%22%5BJournal%5D)">A climatology of southern Appalachian cold-air damming.</a> Weather and Forecasting. 31 (2), 419-432 (2015).</li>
<li>Cortinas, J. V., Bernstein, B. C., Robbins, C. C., Strapp, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+analysis+of+freezing+rain%2C+freezing+drizzle%2C+and+ice+pellets+across+the+United+States+and+Canada%3A+1976-90%5BTitle%5D)+AND+%22Weather+and+Forecasting%22%5BJournal%5D)">An analysis of freezing rain, freezing drizzle, and ice pellets across the United States and Canada: 1976-90.</a> Weather and Forecasting. 19 (2), 377-390 (2004).</li>
<li>Changnon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+of+ice+storms+in+the+United+States%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Meteorology%22%5BJournal%5D)">Characteristics of ice storms in the United States.</a> Journal of Applied Meteorology. 42 (5), 630-639 (2003).</li>
<li>Jones, K., Thorkildson, R., Lott, N. The development of a U.S. climatology of extreme ice loads. Technical Report 2002-01. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJones%2C+K+%22National+Climatic+Data+Center%22">National Climatic Data Center</a>. , Asheville, NC. 23(2002).</li>
<li>Kovacik, C., Kloesel, K. Changes in ice storm frequency across the United States. Southern Climate Impacts Planning Program. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.southernclimate.org/documents/Ice_Storm_Frequency.pdf">http://www.southernclimate.org/documents/Ice_Storm_Frequency.pdf</a> (2014).</li>
<li>Groisman, P. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+changes+in+the+frequency+of+freezing+precipitation+in+North+America+and+Northern+Eurasia%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Research+Letters%22%5BJournal%5D)">Recent changes in the frequency of freezing precipitation in North America and Northern Eurasia.</a> Environmental Research Letters. 11 (4), 045007(2016).</li>
<li>Klima, K., Morgan, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+storm+frequencies+in+a+warmer+climate%5BTitle%5D)+AND+%22Climatic+Change%22%5BJournal%5D)">Ice storm frequencies in a warmer climate.</a> Climatic Change. 133 (2), 209-222 (2015).</li>
<li>Cheng, C., Auld, H., Li, G., Klaassen, J., Li, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Possible+impacts+of+climate+change+on+freezing+rain+in+south-central+Canada+using+downscaled+future+climate+scenarios%5BTitle%5D)+AND+%22Natural+Hazards+and+Earth+Systems+Sciences%22%5BJournal%5D)">Possible impacts of climate change on freezing rain in south-central Canada using downscaled future climate scenarios.</a> Natural Hazards and Earth Systems Sciences. 7 (1), 71-87 (2007).</li>
<li>Cheng, C. S., Li, G., Auld, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Possible+impacts+of+climate+change+on+freezing+rain+using+downscaled+future+climate+ccenarios%3A+Updated+for+eastern+Canada%5BTitle%5D)+AND+%22Atmosphere-Ocean%22%5BJournal%5D)">Possible impacts of climate change on freezing rain using downscaled future climate ccenarios: Updated for eastern Canada.</a> Atmosphere-Ocean. 49 (1), 8-21 (2011).</li>
<li>Kunkel, K. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+and+understanding+trends+in+extreme+storms%3A+State+of+knowledge%5BTitle%5D)+AND+%22Bulletin+of+the+American+Meteorological+Society%22%5BJournal%5D)">Monitoring and understanding trends in extreme storms: State of knowledge.</a> Bulletin of the American Meteorological Society. 94 (4), 499-514 (2013).</li>
<li>Dipesh, K. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+simulated+ice+storm+damage+on+midrotation+loblolly+pine+stands%5BTitle%5D)+AND+%22Forest+Science%22%5BJournal%5D)">Effects of simulated ice storm damage on midrotation loblolly pine stands.</a> Forest Science. 61 (4), 774-779 (2015).</li>
<li>Collins, B. S., Pickett, S. T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Demographic+responses+of+herb+layer+species+to+experimental+canopy+gaps+in+a+northern+hardwoods+forest%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Ecology%22%5BJournal%5D)">Demographic responses of herb layer species to experimental canopy gaps in a northern hardwoods forest.</a> Journal of Ecology. 76 (2), 437-450 (1988).</li>
<li>Yorks, T. E., Leopold, D. J., Raynal, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+Tsuga+canadensis+mortality+on+soil+water+chemistry+and+understory+vegetation%3A+possible+consequences+of+an+invasive+insect+herbivore%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Forest+Research%22%5BJournal%5D)">Effects of Tsuga canadensis mortality on soil water chemistry and understory vegetation: possible consequences of an invasive insect herbivore.</a> Canadian Journal of Forest Research. 33 (8), 1525-1537 (2003).</li>
<li>Zimmerman, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Seven-year+responses+of+trees+to+experimental+hurricane+effects+in+a+tropical+rainforest%2C+Puerto+Rico%5BTitle%5D)+AND+%22Forest+Ecology+and+Management%22%5BJournal%5D)">Seven-year responses of trees to experimental hurricane effects in a tropical rainforest, Puerto Rico.</a> Forest Ecology and Management. 332, 64-74 (2014).</li>
<li>Cooper-Ellis, S., Foster, D. R., Carlton, G., Lezberg, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Forest+response+to+catastrophic+wind%3A+Rusults+from+an+experimental+hurricane%5BTitle%5D)+AND+%22Ecology%22%5BJournal%5D)">Forest response to catastrophic wind: Rusults from an experimental hurricane.</a> Ecology. 80 (8), 2683-2696 (1999).</li>
<li>Rustad, L. E., Campbell, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+ice+storm+manipulation+experiment+in+a+northern+hardwood+forest%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Forest+Research%22%5BJournal%5D)">A novel ice storm manipulation experiment in a northern hardwood forest.</a> Canadian Journal of Forest Research. 42 (10), 1810-1818 (2012).</li>
<li>Jones, K. F., Mulherin, N. D. An evaluation of the severity of the January 1998 ice storm in northern New England. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJones%2C+KF+%22U.S.+Army+Cold+Regions+Research+and+Engineering+Laboratory%2C+Snow+and+Ice+Division%22">U.S. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Snow and Ice Division</a>. , Hanover, NH. 66(1998).</li>
<li>Rhoads, A. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+an+intense+ice+storm+on+the+structure+of+a+northern+hardwood+forest%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Forest+Research%22%5BJournal%5D)">Effects of an intense ice storm on the structure of a northern hardwood forest.</a> Canadian Journal of Forest Research. 32 (10), 1763-1775 (2002).</li>
<li>James, F. C., Shugart, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+quantitative+method+of+habitat+description%5BTitle%5D)+AND+%22Audubon+Field+Notes%22%5BJournal%5D)">A quantitative method of habitat description.</a> Audubon Field Notes. 24 (6), 727-736 (1970).</li>
<li>Lemmon, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+spherical+densiometer+for+estimating+forest+overstory+density%5BTitle%5D)+AND+%22Forest+Science%22%5BJournal%5D)">A spherical densiometer for estimating forest overstory density.</a> Forest Science. 2 (4), 314-320 (1956).</li>
<li>Korhonen, L., Korhonen, K., Rautiainen, M., Stenberg, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+forest+canopy+cover%3A+a+comparison+of+field+measurement+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Silva+Fennica%22%5BJournal%5D)">Estimation of forest canopy cover: a comparison of field measurement techniques.</a> Silva Fennica. 40 (4), 577-588 (2006).</li>
<li>Fiala, A. C. S., Garman, S. L., Gray, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+five+canopy+cover+estimation+techniques+in+the+western+Oregon+Cascades%5BTitle%5D)+AND+%22Forest+Ecology+and+Management%22%5BJournal%5D)">Comparison of five canopy cover estimation techniques in the western Oregon Cascades.</a> Forest Ecology and Management. 232 (1), 188-197 (2006).</li>
<li>Fahey, R. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+an+experimental+ice+storm+on+forest+canopy+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Forest+Research%22%5BJournal%5D)">Effects of an experimental ice storm on forest canopy structure.</a> Canadian Journal of Forest Research. 50 (2), 136-145 (2020).</li>
<li>Weitzman, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ecosystem+nitrogen+response+to+a+simulated+ice+storm+in+a+northern+hardwood+forest%5BTitle%5D)+AND+%22Ecosystems%22%5BJournal%5D)">Ecosystem nitrogen response to a simulated ice storm in a northern hardwood forest.</a> Ecosystems. , (2020).</li>
<li>Houlton, B. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitrogen+dynamics+in+ice+storm-damaged+forest+ecosystems%3A+implications+for+nitrogen+limitation+theory%5BTitle%5D)+AND+%22Ecosystems%22%5BJournal%5D)">Nitrogen dynamics in ice storm-damaged forest ecosystems: implications for nitrogen limitation theory.</a> Ecosystems. 6 (5), 431-443 (2003).</li>
<li>Groffman, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitrogen+oligotrophication+in+northern+hardwood+forests%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeochemistry%22%5BJournal%5D)">Nitrogen oligotrophication in northern hardwood forests.</a> Biogeochemistry. 141 (3), 523-539 (2018).</li>
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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.

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...

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 tempeste individuali superiori a 1 miliardo di dollari4. Negli ecosistemi forestali, le tempeste di ghiaccio possono avere conseguenze negative, tra cui la riduzione della crescita e la mortalità degli alberi5,6,7, aumento del rischio di incendio e la proliferazione di parassiti e patogeni8,9,10. Possono anche avere effetti positivi sulle foreste, come una maggiore crescita degli alberi sopravvissuti5 e una maggiore biodiversità11. Migliorare la nostra capacità di prevedere gli impatti delle tempeste di ghiaccio ci permetterà di prepararci e rispondere meglio a questi eventi.
Le tempeste di ghiaccio si verificano quando uno strato di aria umida, che è al di sopra del congelamento, prevale su uno strato di aria sottogelante più vicina al suolo. La pioggia che cade dallo strato più caldo di aria supercools come passa attraverso lo strato freddo, formando ghiaccio smalto quando depositato su superfici sub-congelamento. Negli Stati Uniti, questa stratificazione termica può derivare da modelli meteorologici sinottici che sono caratteristici di regioni specifiche12,13. Il congelamento della pioggia è più comunemente causato dai fronti artici che si muovono verso sud-est attraverso gli Stati Uniti davanti ai forti anticicloni13. In alcune regioni, la topografia contribuisce alle condizioni atmosferiche necessarie per le tempeste di ghiaccio attraverso la diga dell'aria fredda, un fenomeno meteorologico che si verifica quando l'aria calda di una tempesta in arrivo prevale sull'aria fredda che si radica lungo una catena montuosa14,15.
Negli Stati Uniti, le tempeste di ghiaccio sono più comuni nella "cintura di ghiaccio" che si estende dal Maine al Texas occidentale16,17. Tempeste di ghiaccio si verificano anche in una regione relativamente piccola del Pacifico nord-occidentale, specialmente intorno al bacino del fiume Columbia di Washington e Oregon. Gran parte degli Stati Uniti sperimenta almeno qualche pioggia gelida, con la maggior quantità nel nord-est dove la maggior parte delle aree soggette a ghiaccio hanno una mediana di sette o più giorni di pioggia gelata (giorni durante i quali si è verificata almeno un'osservazione oraria della pioggia gelata) ogni anno16. Molte di queste tempeste sono relativamente minori, anche se si verificano tempeste di ghiaccio più intense, anche se con intervalli di recidiva molto più lunghi. Ad esempio, nel New England, l'intervallo nello spessore del ghiaccio radiale è compreso tra 19 e 32 mm per le tempeste con un intervallo di ricorrenza di 50 anni18. Le prove empiriche indicano che le tempeste di ghiaccio stanno diventando più frequenti alle latitudini settentrionali e meno frequenti a sud19,20,21. Questa tendenza dovrebbe continuare sulla base di simulazioni al computer utilizzando le future proiezioni sui cambiamenti climatici22,23. Tuttavia, la mancanza di dati e la comprensione fisica rendono più difficile individuare e proiettare le tendenze nelle tempeste di ghiaccio rispetto ad altri tipi di eventi estremi24.
Poiché le grandi tempeste di ghiaccio sono relativamente rare, sono difficili da studiare. È difficile prevedere quando e dove si verificheranno, ed è generalmente impraticabile "inseguire" le tempeste per scopi di ricerca. Di conseguenza, la maggior parte degli studi sulle tempeste di ghiaccio sono state valutazioni post-hoc non pianificate che si sono verificate in seguito a grandi tempeste. Questo approccio di ricerca non è ideale a causa dell'incapacità di raccogliere dati di base prima di una tempesta. Inoltre, può essere difficile trovare aree non interessate per il confronto con le aree danneggiate quando le tempeste di ghiaccio coprono una grande estensione geografica. Invece di aspettare che si verifichino tempeste naturali, gli approcci sperimentali possono offrire vantaggi perché consentono uno stretto controllo sulla tempistica e l'intensità degli eventi di ghiaccio e consentono condizioni di riferimento adeguate per valutare chiaramente gli effetti.
Anche gli approcci sperimentali pongono sfide, soprattutto negli ecosistemi forestali. L'altezza e la larghezza degli alberi e del baldacchino li rende difficili da manipolare sperimentalmente, rispetto alle praterie o agli arbusti di bassa statura. Inoltre, il disturbo da tempeste di ghiaccio è diffuso, sia verticalmente attraverso il baldacchino della foresta e attraverso il paesaggio, che è difficile da simulare. Conosciamo solo un altro studio che ha tentato di simulare gli impatti delle tempeste di ghiaccio in un ecosistemaforestale 25. In questo caso, un fucile è stato utilizzato per rimuovere fino al 52% della corona in un chiosco di pino loblolly in Oklahoma. Anche se questo metodo ha prodotto risultati che sono caratteristici delle tempeste di ghiaccio, non è efficace a rimuovere rami più grandi e non causa gli alberi a piegarsi, che è comune con le tempeste di ghiaccio naturali. Anche se non sono stati utilizzati altri metodi sperimentali per studiare specificamente le tempeste di ghiaccio, ci sono alcuni parallelismi tra il nostro approccio e altri tipi di manipolazioni per disturbo forestale. Ad esempio, le dinamiche di gap sono state studiate abbattendo singoli alberi26, invasioni di parassiti forestali da alberi cintura27, e gli uragani da potatura28 o tirando giù interi alberi con un verricello e cavo29. Di questi approcci, la potatura imita più da vicino gli impatti delle tempeste di ghiaccio, ma è laboriosa e costosa. Gli altri approcci causano la mortalità di alberi interi, piuttosto che la rottura parziale di arti e rami che è tipica delle tempeste di ghiaccio naturali.
Il protocollo descritto in questo documento è utile per imitare da vicino le tempeste di ghiaccio naturali e prevede l'spruzzo di acqua sul baldacchino della foresta durante le condizioni di sub-congelamento per simulare gli eventi di ghiaccio smaltato. Il metodo offre vantaggi rispetto ad altri mezzi perché i danni possono essere distribuiti in modo relativamente uniforme in tutte le foreste su una vasta area con meno sforzo rispetto alla potatura o all'abbattimento di alberi interi. Inoltre, la quantità di accrescimento del ghiaccio può essere regolata attraverso il volume di acqua applicata e selezionando un tempo per spruzzare quando le condizioni atmosferiche sono favorevoli per la formazione ottimale del ghiaccio. Questo nuovo e relativamente poco costoso approccio sperimentale consente di controllare l'intensità e la frequenza della formazione di ghiaccio, che è essenziale per identificare le soglie ecologiche critiche negli ecosistemi forestali.

<table><tbody><tr><td>Pompa booster</td><td>Waterax</td><td>BB-4-23P</td><td>401 L min-1 portata massima; pressione massima 30,3 bar</td></tr><tr><td>Tubo antincendio</td><td>ATI Forest Products</td><td>Forest-Lite G55H1F50N</td><td>diametro 3,8 cm, poliestere, giacca singola</td></tr><tr><td>Monitor (posizionamento a terra)</td><td>Task Force Tips</td><td>Blitzfire XX111A</td><td>2000 L min-1 portata massima; adatto per tubo flessibile</td></tr> <tr><td>da 3,8 cmMonitor (montaggio UTV)</td><td>Potter Roemer</td><td>Fire Pro FP1S-125</td><td>1325 L min-1 flusso massimo; adatto a tubo flessibile da 3,8 cm</td></tr><tr><td>Ugello</td><td>Crestar</td><td>ST2675</td><td>Foro liscio; doppio impilato; aspirazione da 3,8 cm; orifizio da 1,3 cm</td></tr><tr><td>Filtro</td><td>Northern Tool</td><td>107902</td><td>raccordo per tubo flessibile da 7,6 cm, diametro esterno 17,6 cm</td></tr><tr><td>Tubo di aspirazione</td><td>JGB Enterprises</td><td>A007-0489-1615</td><td>diametro 7,6 cm; Pompa dell'acqua lunga 4,6 m</td></tr><tr><td></td><td>NorthStar</td><td>106471E</td><td>665 L min-1; adatta a tubo flessibile da 7,6 cm</td></tr></tbody></table>

simulazione degli impatti delle tempeste di ghiaccio sugli ecosistemi forestali

Simulating Impacts of Ice Storms on Forest Ecosystems

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.

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...

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.

Simulazione degli impatti delle tempeste di ghiaccio sugli ecosistemi forestali

Ice storms can have profound and lasting effects on the structure and function of forest ecosystems in regions that experience freezing conditions. ...

Le tempeste di ghiaccio sono difficili da studiare perché è difficile prevedere quando e dove si verificheranno. Questo protocollo delinea un nuovo metodo per simulare tempeste di ghiaccio naturali. L'approccio sperimentale descritto offre il vantaggio di controllare i tempi e la quantità di ghiaccio applicati rendendo possibile la creazione di tempeste di ghiaccio di diversa frequenza e intensità.Abbiamo testato questo metodo in un ecosistema forestale, ma può anche essere applicato in diversi modi, ad esempio per valutare l'impatto dei carichi di ghiaccio sulle linee di utilità e su altre infrastrutture. Selezionare una posizione in un'area in cui vi sia accesso a una fonte d'acqua durante l'inverno, assicurandosi che l'approvvigionamento idrico sia adeguato per l'applicazione del ghiaccio in base alla velocità della pompa e ad altri fattori come il diametro del tubo, la lunghezza del tubo, l'ugello utilizzato e la pressione dell'acqua. Impostare una pompa di alimentazione alla fonte d'acqua e collegare un tubo di aspirazione.Quindi collegare un colino all'estremità del tubo di aspirazione per tenere i detriti fuori dalle linee. Rompere attraverso qualsiasi ghiaccio di superficie

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L&#39;integrazione di Remote Sensing con specie modelli di distribuzione; Mappatura Tamerici invasioni Utilizzo del software per Assisted Habitat Modeling (SAHM)

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