Tempestades de gelo são eventos climáticos importantes que são desafiadores de estudar devido às dificuldades em prever sua ocorrência. Aqui, descrevemos um novo método para simular tempestades de gelo que envolve pulverizar água sobre um dossel florestal durante condições de subcongelamento.
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Artigo de método
Simulando impactos de tempestades de gelo em ecossistemas florestais
Neste artigo
Resumo
Resumo
Tempestades de gelo podem ter efeitos profundos e duradouros na estrutura e função dos ecossistemas florestais em regiões que experimentam condições de congelamento. Os modelos atuais sugerem que a frequência e a intensidade das tempestades de gelo podem aumentar nas próximas décadas em resposta às mudanças climáticas, aumentando o interesse em entender seus impactos. Devido à natureza estocástica das tempestades de gelo e às dificuldades em prever quando e onde ocorrerão, a maioria das investigações passadas dos efeitos ecológicos das tempestades de gelo foram baseadas em estudos de caso após grandes tempestades. Uma vez que tempestades de gelo intensas são eventos extremamente raros, é impraticável estudá-las esperando por sua ocorrência natural. Aqui apresentamos uma nova abordagem experimental alternativa, envolvendo a simulação de eventos de gelo de esmalte em parcelas florestais em condições de campo. Com este método, a água é bombeada de um córrego ou lago e pulverizada acima do dossel da floresta quando as temperaturas do ar estão abaixo de zero. A água chove e congela após contato com superfícies frias. À medida que o gelo se acumula sobre árvores, as boles e galhos dobram e quebram; danos que podem ser quantificados através de comparações com estandes de referência não tratados. A abordagem experimental descrita é vantajosa porque permite o controle sobre o tempo e a quantidade de gelo aplicado. A criação de tempestades de gelo de diferentes frequências e intensidades permite identificar limiares ecológicos críticos necessários para prever e se preparar para impactos de tempestades de gelo.
Introdução
As tempestades de gelo são uma importante perturbação natural que pode ter impactos de curto e longo prazo no meio ambiente e na sociedade. Tempestades de gelo intensas são problemáticas porque danificam árvores e culturas, interrompem as concessionárias e prejudicam estradas e outras infraestruturas1,2. As condições perigosas que as tempestades de gelo criam podem causar acidentes resultando em ferimentos e fatalidades2. Tempestades de gelo são caras; perdas financeiras médias de US $ 313 milhões por ano nos Estados Unidos (EUA)3, com algumas tempestades individ....
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Protocolo
1. Desenvolva o design experimental
- Determine a intensidade e a frequência do glacê com base em valores realistas.
- Determine o tamanho e a forma das parcelas.
- Se o objetivo é avaliar as respostas das árvores, selecione um tamanho de enredo que seja grande o suficiente para incluir várias árvores e a maioria de seus sistemas radiculares, que varia dependendo de fatores como espécies de árvores e idade.
- Para fins de segurança, projete as parcelas para que toda a área do lote possa ser pulverizada fora do limite.
- Parcelas espaciais distantes o suficiente (por exemplo, 10 m) para que um tratamento em uma trama não afete ou....
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Resultados
Uma simulação de tempestade de gelo foi realizada em uma floresta de madeira do norte de 70\u2012100 anos na Floresta Experimental hubbard Brook, no centro de New Hampshire (43° 56′ N, 71° 45′ W). A altura do suporte é de aproximadamente 20 m e as espécies de árvores dominantes na área da aplicação do gelo são faia americana(Fagus grandifolia),bordo de açúcar(acer sacarum),bordo vermelho(rubrum de Acer) e bétula amarela(Betula alleghaniensis). Dez parcelas de 20 m x 30 m foram estabele.......
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Discussão
É fundamental realizar simulações experimentais de tempestades de gelo em condições climáticas apropriadas para garantir seu sucesso. Em um estudo anterior30,descobrimos que as condições ideais para pulverização são quando as temperaturas do ar estão abaixo de -4 °C e as velocidades do vento são inferiores a 5 m/s. Tempestades de gelo naturais ocorrem mais comumente quando as temperaturas do ar são ligeiramente menos do que congelamento (-1 a 0 °C), e embora as temperaturas ideais para simulações .......
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Divulgações
Os autores não têm nada a revelar. A referência aqui a quaisquer produtos comerciais, processos ou serviços comerciais específicos por nome comercial, marca comercial, fabricante ou de outra forma, não constitui necessariamente ou implica seu endosso, recomendação ou favorecimento pelo Governo dos Estados Unidos. As opiniões e opiniões dos autores aqui expressas não necessariamente declaram ou refletem as do Governo dos Estados Unidos, e não devem ser usadas para fins publicitários ou de endosso de produtos.
Agradecimentos
O financiamento para esta pesquisa foi fornecido pela Fundação Nacional de Ciência (DEB-1457675). Agradecemos aos muitos participantes do Ice Storm Experiment (ISE) que ajudaram com a aplicação do gelo e o trabalho de campo e laboratório associado, especialmente Geoff Schwaner, Gabe Winant e Brendan Leonardi. Este manuscrito é uma contribuição do Estudo do Ecossistema hubbard Brook. Hubbard Brook faz parte da rede de Pesquisa Ecológica de Longo Prazo (LTER), que é apoiada pela National Science Foundation (DEB-1633026). A Floresta Experimental hubbard Brook é operada e mantida pelo Serviço Florestal do USDA, Estação de Pesquisa do Norte, Madison, WI. Vídeo e imagens sã....
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Bomba de reforço | Waterax | BB-4-23P | 401 L min-1 fluxo máximo; pressão máxima de 30,3 bar |
| Mangueira de combate a incêndios | ATI Forest Products | Forest-Lite G55H1F50N | 3,8 cm de diâmetro, poliéster, jaqueta simples |
| Monitor (colocação no solo) | Task Force Tips | Blitzfire XX111A | 2000 L min-1 fluxo máximo; se encaixa em mangueira de |
| 3,8 cmMonitor (montagem UTV) | Potter Roemer | Fire Pro FP1S-125 | 1325 L min-1 fluxo máximo; se encaixa em mangueira de 3,8 cm |
| Bico | Crestar | ST2675 | Furo liso; empilhado duplo; entrada de 3,8 cm; orifício de 1,3 cm |
| Filtro | Northern Tool | 107902 | Encaixe de mangueira de 7,6 cm, diâmetro externo de 17,6 cm |
| Mangueira de sucção | JGB Enterprises | A007-0489-1615 | Diâmetro de 7,6 cm; |
| Bomba de água | NorthStar | 106471E | 665 L min-1; se encaixa em mangueira de 7,6 cm |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
