العواصف الجليدية هي الأحداث الجوية الهامة التي تشكل تحديا للدراسة بسبب صعوبات في التنبؤ بوقوعها. هنا، نصف طريقة جديدة لمحاكاة العواصف الجليدية التي تنطوي على رش المياه على مظلة الغابات خلال ظروف تحت التجمد.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
محاكاة آثار العواصف الجليدية على النظم الإيكولوجية للغابات
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
ويمكن أن يكون للعواصف الجليدية آثار عميقة ودائمة على هيكل ووظائف النظم الإيكولوجية للغابات في المناطق التي تعاني من ظروف التجمد. وتشير النماذج الحالية إلى أن تواتر العواصف الجليدية وشدتها يمكن أن تزداد خلال العقود المقبلة استجابة للتغيرات المناخية، مما يزيد من الاهتمام بفهم آثارها. وبسبب الطبيعة العشوائية للعواصف الجليدية والصعوبات في التنبؤ بموعد ومكان حدوثها، استندت معظم التحقيقات السابقة للآثار الإيكولوجية للعواصف الجليدية إلى دراسات حالة عقب العواصف الكبرى. منذ العواصف الثلجية الشديدة هي أحداث نادرة للغاية من غير العملي لدراستها عن طريق انتظار حدوثها الطبيعي. هنا نقدم نهجا تجريبيا بديلا جديدا، ينطوي على محاكاة الأحداث الجليدية الصقيل على قطع أراضي الغابات في ظل الظروف الميدانية. مع هذه الطريقة، يتم ضخ المياه من مجرى أو بحيرة ورش فوق مظلة الغابات عندما تكون درجات حرارة الهواء أقل من التجمد. تمطر المياه وتتجمد عند ملامسة الأسطح الباردة. كما يتراكم الجليد على الأشجار، وboles فروع الانحناء وكسر. الضرر الذي يمكن أن يكون كميا من خلال مقارنات مع مواقف مرجعية غير المعالجة. النهج التجريبي الموصوف مفيد لأنه يتيح التحكم في توقيت وكمية الجليد المطبقة. إن خلق عواصف جليدية مختلفة التردد والكثافة يجعل من الممكن تحديد العتبات الإيكولوجية الحرجة اللازمة للتنبؤ بالآثار الناجمة عن العواصف الجليدية والاستعداد لها.
المقدمة
العواصف الجليدية هي اضطراب طبيعي مهم يمكن أن يكون له آثار قصيرة وطويلة الأجل على البيئة والمجتمع. العواصف الثلجية الشديدة هي إشكالية لأنها تلحق الضرر بالأشجار والمحاصيل، وتعطيل المرافق، وإعاقة الطرق وغيرها من البنية التحتية1،2. الظروف الخطرة التي تخلقها العواصف الثلجية يمكن أن تسبب الحوادث التي تؤدي إلى إصابات ووفيات2. فالعواصف الجليدية باهظة التكلفة؛ خسائر مالية متوسط 313 مليون دولار سنويا في الولايات المتحدة (الولايات المتحدة)3, مع بعض العواصف الفردية تتجاوز 1 مليار دولار4. في النظم الإيكولوجية للغابات، يمكن أن يكون للعواصف الجليدية عواق....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. تطوير التصميم التجريبي
- تحديد كثافة وتواتر الجليد على أساس القيم واقعية.
- تحديد حجم وشكل المؤامرات.
- إذا كان الهدف هو تقييم استجابات الشجرة، حدد حجم قطعة الأرض التي هي كبيرة بما يكفي لتشمل الأشجار المتعددة ومعظم النظم الجذرية الخاصة بهم، والتي تختلف تبعا لعوامل مثل أنواع الأشجار والعمر.
- لأغراض السلامة، تصميم المؤامرات بحيث يمكن رش منطقة مؤامرة بأكملها من خارج الحدود.
- مساحات بعيدة بما فيه الكفاية عن بعضها البعض (على سبيل المثال، 10 م) بحيث لا يؤثر العلاج في مؤامرة واحدة على آخر.
- إنشاء منطقة عازلة (على سبيل المثال، 5 م) حول قطع الأرض للحد من آثار حافة وضمان توزيع أكثر اتّقاصا من الغطاء الجليدي.
- إنشا....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
تم إجراء محاكاة عاصفة الجليد في 70\u2012100 سنة الغابة الصلبة الشمالية في غابة هوبارد بروك التجريبية في وسط نيو هامبشاير (43° 56′ N, 71° 45′ W). ارتفاع حامل هو ما يقرب من 20 م والأنواع شجرة المهيمنة في مجال تطبيق الجليد هي الزان الأمريكية (Fagus grandifolia, القيقب السكر (Acer saccharum) القيقب الأحمر (Acer rubrum) والبتولا الصفراء (Betula alleghaniensis). تم إنشاء 20 م × 30 متر قطع الأرض و عشوائياً تم تعيين العلاج. وقد حدثت معظم العينات داخل قطعة أرض داخلية 10 أمتار × 20 متراً للسماح .......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
ومن الأهمية بمكان إجراء عمليات محاكاة تجريبية للعواصف الجليدية في ظل الظروف الجوية المناسبة لضمان نجاحها. في دراسة سابقة30، وجدنا أن الظروف المثلى للرش هي عندما تكون درجات حرارة الهواء أقل من -4 درجة مئوية وسرعة الرياح أقل من 5 م / س. تحدث العواصف الجليدية الطبيعية الأكثر شيوعًا عندما تكون درجات حرارة الهواء أقل قليلاً من التجمد (-1 إلى 0 درجة مئوية)، وعلى الرغم من أن درجات الحرارة المثالية لمحاكاة العواصف الجليدية أكثر برودة، إلا أنها لا تزال ضمن نطاق درجة حرارة أحداث المطر المتجمدة الملاحظة -15 .......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه. إن الإشارة إلى أي منتجات تجارية محددة أو عملية أو خدمة محددة حسب الاسم التجاري أو العلامة التجارية أو الشركة المصنعة أو غير ذلك، لا تشكل بالضرورة أو تنطوي على تأييد أو توصية أو تفضيل من قبل حكومة الولايات المتحدة. إن آراء وآراء المؤلفين الواردة في هذه الوثيقة لا تشير بالضرورة إلى آراء وآراء حكومة الولايات المتحدة الأمريكية ولا تعكسها، ولا يجوز استخدامها لأغراض الإعلان أو تأييد المنتج.
شكر وتقدير
وقد تم تمويل هذا البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم (DEB-1457675). نشكر العديد من المشاركين في تجربة عاصفة الجليد (ISE) الذين ساعدوا في تطبيق الجليد والأعمال الميدانية والمختبرية المرتبطة بها ، وخاصة جيف شوانر وغاب وينانت وبريندان ليوناردي. هذه المخطوطة هي مساهمة من دراسة النظام البيئي هابارد بروك. هوبارد بروك هو جزء من شبكة الأبحاث البيئية طويلة الأجل (LTER)، التي تدعمها المؤسسة الوطنية للعلوم (DEB-1633026). يتم تشغيل الغابات التجريبية هوبارد بروك وصيانتها من قبل دائرة الغابات وزارة الزراعة، محطة البحوث الشمالية، ماديسون، WI. الفيديو والصور هي من قبل جيم سوريت وجو كليمنتوفيتش، مجاملة من مؤسسة هيبارد بروك للبحوث.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مضخة معززة | Waterax | BB-4-23P | 401 لتر دقيقة -1< / sup> الحد الأقصى للتدفق ؛ 30.3 بار |
| خرطوم مكافحة الحرائق | ATI Forest Products | Forest-Lite G55H1F50N | قطر 3.8 سم ، بوليستر ، سترة واحدة |
| شاشة (وضع الأرض) نصائح | فريق العمل | Blitzfire XX111A | 2000 لتر دقيقة -1< / sup> الحد الأقصى للتدفق ؛ يناسب خرطوم |
| 3.8 سمشاشة (حامل UTV) | بوتر رومر | فاير برو FP1S-125 | 1325 لتر دقيقة < سوب > -1 < / سوپ > أقصى تدفق ؛ يناسب خرطوم 3.8 سم |
| فوهة | Crestar | ST2675 | تجويف أملس ؛ مزدوج مكدس ؛ 3.8 سم مدخول ؛ فتحة 1.3 سم |
| مصفاة | أداة شمالية | 107902 | تركيب خرطوم 7.6 سم ، خرطوم شفط بقطر خارجي 17.6 سم |
| JGB Enterprises | A007-0489-1615 | 7.6 سم ؛ مضخة مياه بطول 4.6 متر | |
| NorthStar | 106471E | 665 لتر دقيقة < سوب > -1 < / سوپ > ؛ يناسب خرطوم 7.6 سم |
المراجع
- 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.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
