Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

محاكاة آثار العواصف الجليدية على النظم الإيكولوجية للغابات

Published: June 30, 2020 doi: 10.3791/61492
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 4, 5, 6,7, 8, 9, 10
1Northern Research Station, U.S. Forest Service, Durham, NH, 2Department of Civil and Environmental Engineering, Syracuse University, 3Northern Research Station, U.S. Forest Service, North Woodstock, NH, 4Department of Natural Resources, Cornell University, 5Department of Civil and Environmental Engineering, Southern Illinois University, 6Advanced Science Research Center at the Graduate Center, City University of New York, 7Cary Institute of Ecosystem Studies, 8Rubenstein School of Environment and Natural Resources, University of Vermont, 9Department of Forestry and Natural Resources, University of Kentucky, 10Northern Research Station, U.S. Forest Service, Burlington, VT

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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 عواقب سلبية بما في ذلك انخفاض النمو ووفيات الأشجار5،6،7، زيادة خطر الحريق ، وانتشار الآفات ومسببات الأمراض8،9،10. ويمكن أن يكون لها أيضا آثار إيجابية على الغابات، مثل تعزيز نمو الأشجار الباقية على قيد الحياة5 وزيادة التنوع البيولوجي11. إن تحسين قدرتنا على التنبؤ بالآثار الناجمة عن العواصف الجليدية سيمكننا من الاستعداد بشكل أفضل لهذه الأحداث والاستجابة لها.

تحدث العواصف الجليدية عندما طبقة من الهواء الرطب، وهذا هو فوق التجمد، يتجاوز طبقة من الهواء تحت التجمد أقرب إلى الأرض. المطر يسقط من الطبقة الأكثر دفئا من التبريد الفائقة الهواء لأنها تمر عبر طبقة باردة، وتشكيل الجليد الصقيل عندما تترسب على الأسطح دون تجميد. في الولايات المتحدة، يمكن أن تنتج هذه الطبقات الحرارية من أنماط الطقس المتشابكة التي تتميز بها مناطق محددة12،13. الامطار المتجمدة هي الأكثر شيوعا بسبب الجبهات القطبية التي تتحرك جنوب شرقا عبر الولايات المتحدة قبل مضادة للدراجات الهوائية القوية13. في بعض المناطق، تساهم التضاريس في الظروف الجوية اللازمة للعواصف الجليدية من خلال سد الهواء البارد، وهي ظاهرة الأرصاد الجوية التي تحدث عندما يتجاوز الهواء الدافئ من عاصفة واردة الهواء البارد الذي يصبح مترسخًا إلى جانب سلسلة جبال14،15.

في الولايات المتحدة ، والعواصف الجليدية هي الأكثر شيوعا في "الحزام الجليدي" الذي يمتد من ولاية ماين إلى غربتكساس 16،17. كما تحدث العواصف الجليدية في منطقة صغيرة نسبياً في شمال غرب المحيط الهادئ، وخاصة حول حوض نهر كولومبيا في واشنطن وأوريغون. الكثير من التجارب في الولايات المتحدة على الأقل بعض الأمطار المتجمدة ، مع أكبر كميات في الشمال الشرقي حيث معظم المناطق المعرضة للجليد لديها متوسط سبعة أو أكثر من أيام الأمطار المتجمدة (أيام خلالها حدث ما لا يقل عن ساعة واحدة من الامطار المتجمدة) سنويا16. العديد من هذه العواصف طفيفة نسبيا، على الرغم من أن العواصف الجليدية أكثر كثافة تحدث، وإن كان مع فترات تكرار أطول بكثير. على سبيل المثال، في نيو إنجلاند، يتراوح النطاق في سمك الجليد الشعاعي من 19 إلى 32 مم للعواصف التي يبلغ عدد مرات تكرارها 50 سنة18. وتشير الأدلة التجريبية إلى أن العواصف الجليدية أصبحت أكثر تواترا في خطوط العرض الشمالية وأقل تواترا إلى الجنوب19،20،21. ومن المتوقع أن يستمر هذا الاتجاه استنادا إلى المحاكاة الحاسوبية باستخدام توقعات تغير المناخ في المستقبل22،23. ومع ذلك، فإن نقص البيانات والفهم المادي يجعل من الصعب اكتشاف الاتجاهات في العواصف الجليدية وتوقّعها أكثر من الأنواع الأخرى من الأحداث المتطرفة24.

وبما أن العواصف الجليدية الكبرى نادرة نسبياً، فإنها تشكل تحدياً للدراسة. ومن الصعب التنبؤ بموعد ومكان حدوثها، ومن غير العملي عموماً "مطاردة" العواصف لأغراض البحث. ونتيجة لذلك، كانت معظم دراسات العواصف الجليدية تقييمات غير مخطط لها بعد الحوادث التي جرت في أعقاب العواصف الكبرى. هذا النهج البحثي ليس مثاليا بسبب عدم القدرة على جمع البيانات الأساسية قبل العاصفة. وبالإضافة إلى ذلك، قد يكون من الصعب العثور على مناطق غير متأثرة للمقارنة مع المناطق المتضررة عندما تغطي العواصف الجليدية نطاقًا جغرافيًا كبيرًا. وبدلا من انتظار حدوث العواصف الطبيعية، قد توفر النُهج التجريبية مزايا لأنها تتيح التحكم الوثيق في توقيت وكثافة أحداث الجليد وتسمح بالشروط المرجعية المناسبة لتقييم الآثار بوضوح.

كما أن النُهج التجريبية تطرح تحديات، لا سيما في النظم الإيكولوجية الحرجية. ارتفاع وعرض الأشجار والمظلة يجعلها من الصعب التلاعب تجريبيا، بالمقارنة مع المراعي أقل مكانة أو الشجيرات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الاضطراب الناجم عن العواصف الثلجية منتشر ، سواء عموديًا من خلال مظلة الغابة وعبر المناظر الطبيعية ، وهو أمر يصعب محاكاته. ونحن نعرف من دراسة واحدة أخرى فقط التي حاولت محاكاة آثار العواصف الجليدية في النظام الإيكولوجي للغابات25. في هذه الحالة، تم استخدام بندقية لإزالة ما يصل إلى 52٪ من التاج في موقف الصنوبر لوبلولي في أوكلاهوما. على الرغم من أن هذه الطريقة أسفرت عن نتائج مميزة للعواصف الثلجية ، إلا أنها ليست فعالة في إزالة الفروع الأكبر ولا تتسبب في ثني الأشجار ، وهو أمر شائع مع العواصف الجليدية الطبيعية. وفي حين لم تستخدم أي طرق تجريبية أخرى لدراسة العواصف الجليدية على وجه التحديد، هناك بعض أوجه التشابه بين نهجنا وأنواع أخرى من التلاعب بالاضطرابات الحرجية. على سبيل المثال، تمت دراسة ديناميات الفجوة عن طريق قطع الأشجار الفردية26، غزوات آفات الغابات بواسطة الأشجار27، والأعاصير عن طريقتقليم 28 أو سحب الأشجار كلها مع ونش وكابل29. ومن بين هذه النهج، يقلد التقليم عن كثب آثار العواصف الجليدية ولكنه كثيف العمالة ومكلف. الأساليب الأخرى تسبب وفيات الأشجار كلها، بدلا من الكسر الجزئي للأطراف والفروع التي هي نموذجية من العواصف الجليدية الطبيعية.

البروتوكول الموصوف في هذه الورقة مفيد لمحاكاة العواصف الجليدية الطبيعية عن كثب وينطوي على رش المياه فوق مظلة الغابة خلال ظروف التجمد دون التجمد لمحاكاة أحداث الجليد الصقيل. وتوفر هذه الطريقة مزايا على الوسائل الأخرى لأن الضرر يمكن توزيعه بالتساوي نسبيا في جميع أنحاء الغابات على مساحة كبيرة مع جهد أقل من تقليم أو إسقاط الأشجار كاملة. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تنظيم كمية تراكم الجليد من خلال حجم المياه المطبقة وعن طريق اختيار وقت للرش عندما تكون الظروف الجوية مواتية لتشكيل الجليد الأمثل. وهذا النهج التجريبي الجديد وغير المكلف نسبيا يتيح التحكم في كثافة الجليد وتواتره، وهو أمر ضروري لتحديد العتبات الإيكولوجية الحرجة في النظم الإيكولوجية للغابات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. تطوير التصميم التجريبي

  1. تحديد كثافة وتواتر الجليد على أساس القيم واقعية.
  2. تحديد حجم وشكل المؤامرات.
    1. 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.
    2. لأغراض السلامة، تصميم المؤامرات بحيث يمكن رش منطقة مؤامرة بأكملها من خارج الحدود.
    3. مساحات بعيدة بما فيه الكفاية عن بعضها البعض (على سبيل المثال، 10 م) بحيث لا يؤثر العلاج في مؤامرة واحدة على آخر.
    4. إنشاء منطقة عازلة (على سبيل المثال، 5 م) حول قطع الأرض للحد من آثار حافة وضمان توزيع أكثر اتّقاصا من الغطاء الجليدي.
    5. إنشاء مخططات فرعية داخل الأراضي الأكبر حجماً لاحتياجات محددة لأخذ العينات.
  3. البت في عدد من مخططات النسخ المتماثل.

2. اختيار وتحديد موقع الدراسة

  1. حدد موقف غابة متجانسة ذات سمات مماثلة، مثل تكوين أنواع الأشجار، والتربة، وعلم الأراضي الحجرية، والهيدرولوجيا.
  2. حدد موقعًا للتطبيق في منطقة حيث يوجد وصول إلى مصدر مياه خلال فصل الشتاء.
  3. ضمان أن إمدادات المياه كافية لتطبيق الجليد على أساس معدل الضخ وعوامل أخرى مثل قطر خرطوم، وطول خرطوم، فوهة المستخدمة، وضغط المياه.
  4. وضع علامة على حدود المخططات والمنطقة العازلة والأراضي الفرعية.
  5. إجراء جرد كامل للغابات مع وصف الظروف الصحية لالأشجار بما في ذلك تقييمات للأشجار الميتة والميتة والمتضررة. بالإضافة إلى ذلك، تسجيل أي ضغوطات محتملة (على سبيل المثال، أدلة على ضرر الحشرات أو المرض) للمساعدة في تفسير الاستجابة لعلاج الجليد.
  6. إذا كان استخدام UTVs لرش المياه، وخلق مسارات يمكن تمريرها على طول جانبي المؤامرات مع الحرص على تقليل الاضطرابات.
  7. وبمجرد إنشاء الأراضي، يتم تعيين معالجة عشوائية لكل قطعة أرض ونوع من أنواع العينات التي ستجرى في كل قطعة فرعية (مثل الحطام الخشبي الخشن، القمامة الدقيقة، عينات التربة).

3- توقيت تقديم الطلب

  1. حدد نافذة مناسبة من الوقت لتنفيذ الرش.
  2. إجراء التجربة عندما تكون الظروف الجوية مواتية (على سبيل المثال، عندما تكون درجة حرارة الهواء أقل من -4 درجة مئوية وسرعة الرياح أقل من 5 م/س).
  3. إذا الرش في الليل، نشر أضواء عالية الطاقة حول حافة المؤامرات وتشغيلها على المولدات الكهربائية إذا لم تكن الكهرباء متوفرة.

4. إعداد إمدادات المياه

  1. قم بإعداد مضخة إمداد في مصدر المياه وربط خرطوم شفط.
  2. توصيل مصفاة إلى نهاية خرطوم الشفط للحفاظ على الحطام خارج الخطوط.
  3. اختراق أي جليد السطح وغمر تماما مصفاة. يجب أن يكون الحد الأدنى للعمق من إمدادات المياه حوالي 20 سم.
  4. ضع مضخة معززة في سرير UTV لتحسين ضغط المياه. في بعض الحالات، قد لا يكون من الضروري مضخة معززة، وخاصة بالنسبة للنباتات منخفضة القامة.
  5. تشغيل خرطوم مكافحة الحرائق من مضخة الإمداد إلى مضخة التعزيز.
  6. استخدم جهاز مراقبة مكافحة الحرائق لتمكين التحكم اليدوي والآمن في خرطوم الضغط العالي. يمكن أن تكون الشاشة حرة دائمة أو مثبتة على الجزء الخلفي من UTV.
  7. تجنب الحالات التي قد توقف تدفق المياه مثل مكامن الخلل في خرطوم، وسحب المياه في مصدر العرض، ونفاد البنزين للمضخات.

5. خلق الجليد

  1. إنشاء الجليد عن طريق رش المياه عموديا من خلال الثغرات في المظلة. تأكد من أن الماء يمتد فوق ارتفاع المظلة بحيث يتم إيداعها عموديا وتجميد على اتصال مع الأسطح دون تجميد. تجنب تجريد الفروع واللحاء من الأشجار كما يتم رش الماء صعودا.
  2. توزيع بالتساوي رذاذ على مظلة الغابات عن طريق قيادة ببطء UTV ذهابا وإيابا على طول حافة منطقة التطبيق. إذا تم استخدام أجهزة العرض القائمة بذاتها، فانقل هذه الشاشات يدويًا للتأكد من أن التغطية متكافئة.
  3. تتبع توقيت التطبيق للمساعدة في تحديد عوامل مثل الظروف الجوية أثناء التطبيق وحجم المياه رش.

6. قياس تراكم الجليد

  1. إجراء قياسات الفرجار الأرضية لسمك الجليد الشعاعي على فروع أو أغصان أقل مستوى بالقرب من حافة منطقة التطبيق لمراقبة تراكم الجليد أثناء التطبيق وتحديد متى تم تحقيق سمك الهدف.
  2. الحصول على تقديرات أكثر دقة من تراكم الجليد مع جامعي الجليد السلبي بعد تطبيق (الشكل 1).
    1. قبل التطبيق، وبناء جامعي الجليد السلبي مع اثنين من المسامير الموجهة على ثلاثة محاور الكاردينال30 لإنشاء جامعي مع ستة الأسلحة المكونة.
    2. قطع 2.54 سم المسامير على طول 30 سم.
    3. انضم إلى المسامير مع موصل من الصلب 6-way.
    4. استخدام الأربوريست رمي الوزن إلى حبل المظلة سلسلة على فروع قوي التي يمكن أن تحمل حمولة الجليد.
    5. نعلق جامعي الجليد السلبي إلى الحبل ورفعها حتى في المظلة.
    6. بمجرد الانتهاء من التطبيق، وخفض جامعي على الأرض، مع الحرص على عدم فقدان أي الجليد من جامع.
    7. إجراء قياسات رأسية وأفقية لسمك الجليد مع الفرجار في مواقع متعددة على جامع (على سبيل المثال، ثلاثة قياسات عمودية وثلاثة أفقية في ثلاثة مواقع على طول كل ذراع) قبل وبعد تطبيق الجليد مباشرة.
    8. حساب سمك الجليد على كل جامع كفرق بين القياسات قبل وبعد التطبيق.
    9. لتحديد سمك الجليد مع طريقة حجم الماء، واستخدام منشار الترددية لخفض كل دوول.
    10. جلب المسامير إلى مبنى ساخن، ووضعها في الدلاء، والسماح للجليد تذوب في درجة حرارة الغرفة.
    11. قياس حجم المياه المذابة مع اسطوانة تخرج.
    12. حساب سمك الجليد على أساس حجم المياه وكثافة الجليد31.

7 - اعتبارات السلامة

  1. البقاء خارج منطقة معالجة الجليد أثناء الرش لأن الأحمال الجليد يمكن أن يسبب الفروع والأطراف لكسر والسقوط.
  2. ارتداء القبعات الصلبة أو الخوذات لتوفير الحماية أثناء تطبيق الجليد وخلال أي أخذ العينات التي تحدث في المنطقة المعالجة بعد التطبيق.
  3. استخدم جهاز مراقبة لتثبيت الخرطوم أثناء الرش.
  4. اللباس المناسب للظروف الخطرة والطقس تحت التجمد. ارتداء ملابس زاهية ومرئية. كن مستعدًا لقضاء فترات طويلة في ظروف رطبة وباردة من خلال ارتداء معدات المطر وطبقات من الملابس الدافئة. جلب تغييرات متعددة من الملابس، وخاصة بالنسبة للموظفين الذين تم تعيينهم لرش.
  5. إذا كان يعمل في مكان بعيد، اقامة خيمة الاحترار مؤقت مجهزة سخان المحمولة.
  6. السماح للموظفين بالحصول على الوقت الكافي للاستراحة، وتغيير الملابس الرطبة، ومعالجة المشاكل التي تنشأ مع المعدات، وما إلى ذلك.
  7. استخدام أجهزة الراديو للتواصل بين الموظفين أثناء التجربة. الحفاظ على الاتصال مع الموظفين في محطة القاعدة.
  8. وضع خطة سلامة في حالات الطوارئ الطبية. يكون لدينا موظفون طبيون (على سبيل المثال، فنيو الطوارئ الطبية) ومعدات وإمدادات الطوارئ في الموقع أثناء التجربة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

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 بحاجز 5 أمتار. تم تقسيم المؤامرة الداخلية إلى ثمانية 5 متر × 5 متر subplots المخصصة لأنواع مختلفة من أخذ العينات. كان هناك مخططان متماثلان لكل من العلاجات الخمسة ، والتي تتكون من التحكم (بدون جليد) وثلاثة مستويات مستهدفة من تراكم الجليد الشعاعي: منخفضة (6.4 مم) ، في منتصف (12.7 ملم) ، وارتفاع (19.0 ملم). تم بناء اثنين من قطع أراضي العلاج المتوسطة المستوى (midx2) في سنوات متتالية لتقييم آثار العواصف المتتالية. وقد حدث الرش خلال شتاء 2016 (18 يناير، 27\u20128 و11 فبراير) و2017 (14 يناير). تم ضخ المياه من الفرع الرئيسي لهبارد بروك، الذي كان مغطى بالثلج وكانت درجات الحرارة في تيار بالقرب من التجمد. وتراوحت درجات حرارة الهواء السطحي في وقت الاستخدامات من -13 إلى -4 درجة مئوية وكانت سرعة الرياح أقل من 2 م/س.

تم قياس تراكم الجليد على جامعي الجليد السلبي (أربعة لكل مؤامرة) باستخدام كل من الفرجار والمياه الأساليب الحجم على النحو المبين أعلاه (البروتوكول القسم 6; الشكل 1). وكان متوسط سمك الجليد أقل من القيم المستهدفة في علاجات الجليد المتوسطة والعالية (4.3 مم و5.8 ملم أقل على التوالي). وكان سمك الجليد في منخفضة، midx2 y1، و midx2 y2 العلاجات ضمن 2 ملم من القيم المستهدفة(الجدول 1). وعلى الرغم من بعض الاختلافات عن القيم المستهدفة، وفرت العلاجات مجموعة من سمك الجليد الشعاعي (0\u201216.4 ملم) لتقييم آثار النظام الإيكولوجي. وكان هذا النطاق مماثلة ل0\u201214.4 ملم من الجليد الشعاعي سجلت في غابة بروك التجريبية هوبارد بعد العاصفة الجليدية من 199832. ويشير متوسط تراكم الجليد على فرادى جامعي الحمولة إلى وجود علاقة إيجابية قوية بين الفرجار وطرق قياس حجم المياه (R2 = 0.95؛ P < 0.01؛ الشكل 2). تجاوزت القياسات باستخدام طريقة حجم الماء القياسات باستخدام طريقة الفرجر عندما كان هناك أكثر من 8 مم من الجليد(الشكل 2). ويرجع هذا الاختلاف إلى وجود الثلج، والتي تشكل كما يتراكم الجليد، ويتم القبض على أكثر فعالية مع طريقة حجم المياه. عندما كان تراكم الجليد أقل من 8 ملم، كانت القياسات من طريقة حجم الماء أقل قليلا من القياسات من طريقة الفرجار، والتي تعزى إلى كثافة الجليد. قمنا بحساب سمك الجليد مع طريقة حجم الماء باستخدام كثافة الجليد الصقيل (0.92 ز / سم3); ومع ذلك، كان الجليد في العلاج فقاعات الهواء وعلى الأرجح كان كثافة أقل من هذه القيمة النظرية.

بلغ متوسط عدد مرات الرش (ساعات / خرطوم) 2 ساعة 20 دقيقة للقلّة، 4 ساعات و50 دقيقة لمنتصف، و8 ساعات لعلاجات الجليد العالية. وكان الوقت الفعلي الذي يقضيه في الرش في الميدان حوالي نصف هذه الأوقات الإجمالية، حيث تم استخدام خرطومين في وقت واحد لرش كل قطعة أرض. كانت هناك علاقة إيجابية كبيرة بين وقت الرش والتراكم الجليد تقاس مع طريقة حجم المياه (R2 = 0.46 ؛ p = 0.03؛ الشكل 3أ) وطريقة الفرجر (R2 = 0.56؛ p = 0.01). وتراوح متوسط معدل تراكم الجليد بين 1.4 و 4.2 مم/ساعة عبر قطع الأرض. وكانت هناك علاقة عكسية ذات أهمية هامشية بين درجة حرارة الهواء وتراكم الجليد تقاس بطريقة حجم الماء (R2 = 0.40؛ p = 0.05؛ الشكل 3ب) ولا توجد علاقة كبيرة مع طريقة الفرجر (R2 = 0.15؛ p = 0.27).

تم إجراء تقييمات سريعة لغطاء المظلة خلال الصيف قبل (2015) وبعد تطبيق الجليد (2016). لم يتم جمع البيانات في السنة الثانية بعد العلاج (2017)؛ ولذلك، تم تقييم العلاج midx2 فقط بعد أن تم رشه في البداية. تم استخدام أنبوب العين لتسجيل وجود أو عدم وجود غطاء المظلة مباشرة على طول transects في المؤامرات33. وفي حين أن هذه الطريقة فعالة في تقدير غطاء المظلة، فإنها تتطلب أخذ عينات مكثفة، والتي يمكن أن تستغرق وقتا طويلا ومكلفة. قياسات أرضية مع مساحة أكبر من الرؤية، مثل34densiometers المظلة، توفير مقياس لإغلاق المظلة وتتطلب أقل أخذ العينات ويكون أقل مستوى الموقف التقلبات35،36. ومع ذلك، يجب توخي الحذر لضمان زاوية عرض لا التقاط الغطاء النباتي خارج المؤامرة المعالجة.

تم تحليل بيانات غطاء المظلة باستخدام نموذج مختلط خطي مع توزيع ثنائية. تم تضمين معالجة الجليد كـ تأثير ثابت ومؤامرة كأثر عشوائي. وأظهرت النتائج لا توجد اختلافات كبيرة بين 10 المؤامرات في الدراسات الاستقصائية قبل العلاج(الشكل 4A)، في حين أن الدراسات الاستقصائية بعد العلاج تشير إلى انخفاض كبير في غطاء المظلة في منتصف، midx2، وارتفاع علاجات الجليد نسبة إلى السيطرة(الشكل 4B). هذه الانخفاضات العامة في غطاء المظلة مع زيادة دعم تراكم الجليد ينتج عن تحليل أكثر صرامة أجراه فاهي وآخرون37 الذي أظهر تغييرات هيكلية كبيرة في مظلة الغابة تتناسب مع كمية الجليد المطبقة.

تم تقييم آثار العواصف الجليدية المحاكاة على درجات حرارة التربة السطحية أثناء أخذ العينات في أغسطس 2017 (أي موسمين لزراعة الأرض بعد أن تم ثلج جميع المؤامرات مرة واحدة ، وموسم النمو بعد قطع الأراضي midx2 قد تم ثلج مرتين). وقد أجريت القياسات في فترة ما بعد الظهر بين الساعة 12:30 ظهراً والساعة 2:00 بعد الظهر، وتم قياس درجات حرارة التربة يدوياً باستخدام مسبارات درجة حرارة التربة في أوكتون (دقة 0.5 درجة مئوية) التي تم إدخالها في الأرض على عمق 2 سم و5 سم. وقد أجريت قياسات على شبكة 2.5 متر في وقت واحد في مؤامرة المعالجة ومؤامرة التحكم المقترنة. ولم تُجرى قياسات في قطع قطع المعالجة المنخفضة لأنها أظهرت الحد الأدنى من آثار الجليد على النباتات. وأظهرت نتائج درجة حرارة التربة أن التربة في الأراضي المعالجة كانت أكثر دفئاً بكثير من قطع الأراضي التي يتم التحكم فيها في كل من الأعماق (2 سم و5 سم) بالنسبة للمستويات الثلاثة التي تم تقييمها (منتصف، منتصف 2، مرتفع؛ الشكل 5ألف وباء). وكانت درجات الحرارة أكثر دفئاً قليلاً في التربة الضحلة مقارنة بالتربة العميقة، وكانت آثار العلاج أكبر. وكانت المؤامرات المعالجة 0.4-1.5 درجة مئوية أكثر دفئا من الضوابط لعمق 2 سم و 0.2 إلى 0.5 درجة مئوية أكثر دفئا لعمق 5 سم. فتحت المعالجات بوضوح مظلة الغابة ، مما تسبب في المزيد من الضوء للوصول إلى أرضية الغابة ، مما أدى إلى ارتفاع درجات حرارة التربة.

Figure 1
الشكل 1: مجمّع جليد سلبي لقياس تراكم الجليد الشعاعي. (أ) منظر جامع الثلج في مظلة الغابة قبل تطبيق الثلج. (ب) صنع قياسات الفرجر من تراكم الجليد على جامعي بعد خفضها من المظلة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: مقارنة طريقتين لقياس تراكم الجليد الشعاعي. طريقة الفرجر ينطوي على قياسات الجليد على المسامير. وتنطوي طريقة حجم المياه على قياس حجم المياه الذائبة من المسامير وحساب سمك الجليد الشعاعي باستخدام كثافة الجليد المفترضة. وتظهر ثلاثة مستويات للتراكم الجليدي (منخفضة = 6.4 ملم، وسط = 12.7 ملم، عالية = 19 مم) والخط المتقطع هو خط 1:1. وتمثل كل نقطة جامعاً للجليد سلبياً واحداً وهي عبارة عن متوسط ستة قياسات لكل من الأذرع المكونة الستة (أي 36 قياساً لكل جامع). الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: معدلات تراكم الجليد. (أ) العلاقة بين وقت الرش وتراكم الجليد الكلي. (B) العلاقة بين متوسط درجة حرارة الهواء أثناء التطبيق ومعدل تراكم الجليد. وتظهر ثلاثة مستويات للتراكم الجليدي (منخفضة = 6.4 ملم، وسط = 12.7 ملم، ارتفاع = 19 ملم). تم تحديد قيم تراكم الجليد المعروضة باستخدام طريقة حجم الماء. كل نقطة تمثل مؤامرة واحدة، مع نقاط مختلفة عن كل سنة من العلاج midx2. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: تغطية المظلة المقدرة بأنابيب العين. (أ) قبل العلاج غطاء مظلة لعلاج الجليد المختلفة. (ب)قيم غطاء المظلة التي تم الحصول عليها خلال موسم النمو الأول بعد تطبيق الجليد. تم تحليل البيانات باستخدام نموذج خطي مختلط مع توزيع ثنائية. تشير أشرطة الخطأ إلى فاصل الثقة 95% والأحرف الصغيرة تمثل اختلافات كبيرة عند α = 0.05. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: آثار معالجة الجليد على درجة حرارة التربة. (أ)درجة حرارة التربة تقاس بعمق 2 سم. (ب)درجة حرارة التربة تقاس بعمق 5 سم. تم تحليل البيانات باستخدام نموذج خطي عام. تشير أشرطة الخطأ إلى فاصل الثقة بنسبة 95% وتشير العلامات النجمية إلى اختلافات كبيرة بين التحكم والمعالجة عند α = 0.05. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الاسلوب منخفضه منتصف منتصف x 2 y1 منتصف x 2 y2 عاليه
الهدف 6.4 12.7 12.7 12.7 19.1
حجم المياه 5.7 (0.2)ج 8.5 (1.3)ق م 14.6 (2.2)أ 13.2 (0.1)ab 16.4 (1.1)أ
الفرجار 6.3 (0.3)ج 8.4 (1.1)ق م 11.0 (1.6)ab 11.3 (0.2)ab 13.3 (1.2)أ

الجدول 1: استهداف قيم تراكم الجليد مقارنة بالقيم الفعلية التي تقاس على جامعي الخامل باستخدام كل من حجم المياه وطرق الفرجار. الوحدات هي ميليمتر ويتم الإشارة إلى الخطأ القياسي بين قوسين. الحروف الفوقية تشير إلى اختلافات كبيرة بين العلاجات كما تحدد مع نموذج مختلط خطي معمم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

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 إلى 0 درجة مئوية16. لأن هناك حاجة إلى درجات حرارة مستدامة أقل من التجمد ، يقتصر هذا النهج التجريبي على مواقع أكثر شمالًا ، ويمكن أن يكون تحديًا لأداء حتى في مواقع باردة نسبيًا مثل غابة Hubbard Brook التجريبية ، حيث يبلغ متوسط درجة حرارة الهواء المنخفض شهريًا -9 درجة مئوية في يناير ، ولكنه يتقلب بانتظام فوق التجمد. الرش في الليل يمكن أن يكون مفيدا لأنه عندما تكون درجات حرارة الهواء عادة أبرد، وآثار الإشعاع الشمسي لا تذكر.

هناك العديد من التحديات مع تجارب محاكاة العواصف الجليدية. في الغابات مع المظلات طويل القامة، يمكن أن يكون من الصعب رش قمم الأشجار. تؤثر العديد من العوامل على ارتفاع الرذاذ، بما في ذلك معدل الضخ والمسافة بين مصدر المياه ومنطقة التطبيق. وبما أن عمليات التحاليل الخاصة بارتفاع الرش معقدة ومحددة للموقع والمعدات المستخدمة، فمن المفيد إجراء اختبارات الرش قبل التجربة حتى يمكن إجراء التعديلات المناسبة. وثمة تحد آخر يتمثل في تحديد متى تتوقف عن الرش لأن من الصعب الحصول على قياسات سمك الجليد أثناء المحاكاة. يمكن استخدام جامعي الجليد السلبي لهذا الغرض ولكن تتطلب فروع قوي داخل المؤامرات للحصول على الدعم. العديد من هواة جمع ركبت نحن تضررت أو سقطت خلال التجربة. من أجل السلامة، وضعنا جامعي قريبة من حافة المؤامرات لتجنب الاضطرار إلى دخول المنطقة التجريبية، والتي قد ساهمت في التقليل من تراكم الجليد في بعض المؤامرات (الجدول 1). يمكن أن يكون مضيعة للوقت ويصعب على انخفاض جامعي وإجراء القياسات أثناء التطبيق. ويمكن أن تساعد القياسات الأرضية في هذا الصدد ولكنها قد لا تمثل على أفضل نحو تراكم الجليد في المظلة العليا. كانت كثافة الجليد في محاكاة العاصفة الجليدية أقل إلى حد ما من الجليد الذي يتشكل خلال عاصفة جليدية طبيعية. وقد دعم هذا الاختلاف قياسات الجليد على جامعي وكان واضحا بصريا، في أن الجليد كان أكثر غموضا من الجليد الصقيل الذي يشكل في العواصف الطبيعية. وعلى الرغم من هذه الاختلافات في كثافة الجليد، أدت العاصفة الجليدية المحاكاة إلى اضطراب كان منتشراً وتسبب في ثني الأشجار والأطراف وكسرها، مثل عاصفة ثلجية طبيعية. وهكذا، فإن هذه الطريقة تعكس بشكل أوثق آثار العواصف الجليدية مقارنة بالطرق المحتملة الأخرى، مثل إطلاق النار، أو الغلق، أو تقليم الأشجار أو سحبها.

وعلى الرغم من أن الأراضي كانت كبيرة نسبياً لتجربة مناورة (20 متراً × 30 م)، فإن زيادة حجم القطع من شأنها أن تقلل من تأثير الأشجار غير المتأثرة خارج قطع الأرض. وحتى مع وجود حاجز، يمكن للأشجار العالية المحيطة بقطع الأراضي أن تؤثر على الاستجابات مثل سقوط القمامة وتوافر الضوء ودرجة حرارة التربة. بالإضافة إلى ذلك، لا شك أن الأراضي تحتوي على جذور من خارج الحدود التي كان يمكن أن تغير العمليات تحت الأرض. الكتلة الحيوية الميكروبية والنشاط، نتروجين التربة، تمعدن النيتروجين والتناسخ، وخسائر الملوثات العضوية في مياه التربة أظهرت جميعها أي آثار كبيرة من تطبيقات الجليد38 على الرغم من اضطراب كبير فوق الأرض37. وكان عدم وجود استجابة تحت الأرض غير متوقع، ولا سيما بالنسبة ونض النترات، التي تبين أنها حساسة لاضطرابات العواصف الجليدية في أعقاب العاصفة الجليدية الطبيعية التي ضربت هوبارد بروك في عام 1998. وقد لوحظت خسائر كبيرة من النترات في التربة حل بعد تلك العاصفة وعزت إلى انخفاض امتصاص بسبب التيجان شجرة التالفة39. ويمكن أن يكون عدم استجابة النيتروجين في محاكاة العواصف الجليدية نتيجة لامتصاص الجذور من الأشجار السليمة خارج الأراضي؛ ومع ذلك، كانت الأضرار والثغرات في المظلة كبيرة بما يكفي أن بعض الاستجابة المتوقعة. ومن التفسيرات الأكثر احتمالاً لعدم وجود استجابة تحت الأرض هو الانخفاضات الطويلة الأجل في النيتروجين المتاح التي لوحظت في الموقع، مما أدى إلى تشديد عام لدورة النيتروجين، مع الحد الأدنى من النترات الرشح38،40.

وقد أثبتت طريقة محاكاة العاصفة الجليدية نجاحها في الغابة الخشبية الشمالية في غابة هوبارد بروك التجريبية وساعدت على تحديد استجابات النظام البيئي وتحديد العتبات الحرجة37،38. وفي الدراسات المقبلة، سيكون من المفيد تطبيق هذا النهج في أنواع أخرى من الغابات وفي ظل ظروف مختلفة. فعلى سبيل المثال، يمكن أن يؤدي تأثير الرياح على الأشجار المحملة بالجليد إلى تكثيف الآثار ولم يتم تقييمها بعد في تجربة خاضعة للرقابة. وبالإضافة إلى ذلك، تتيح هذه الطريقة فرصة مثالية لتحديد الآثار الناجمة عن عوامل الإجهاد المركبة الشائعة في النظم الإيكولوجية للغابات (مثل تفشي الحشرات، ومسببات الأمراض، والجفاف، والملوثات، وتجميد التربة). ومن شأن تطبيق هذه الطريقة في تصميم متعدد العوامل أن يتيح اتباع نهج دقيق إحصائيا لتقييم الآثار التفاعلية التي لن تظهر من خلال تقييم آثار العواصف الجليدية وحدها، وتشبه إلى حد كبير الظروف الطبيعية. وعلى الرغم من أننا لم نُقيِّم الردود إلا في السنوات القليلة الأولى بعد تقديم الطلبات، سيكون من المفيد تتبع تدهور الغابات أو انتعاشها على المدى الطويل. وفي حين أن تركيز محاكاة العواصف الجليدية كان في المقام الأول على النظم الإيكولوجية للغابات، يمكن تطبيق هذه الطريقة بطرق أخرى، مثل تقييم آثار الأحمال الجليدية على خطوط المرافق وغيرها من الهياكل الأساسية. وعلى الرغم من بعض القيود، فإن هذا النهج فعال للغاية في محاكاة العواصف الجليدية الطبيعية وهو تحسن على الطرق البديلة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

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.

Acknowledgments

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.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Booster pump Waterax BB-4-23P 401 L min-1 maximum flow; 30.3 bar maximum pressure
Firefighting hose ATI Forest Products Forest-Lite G55H1F50N 3.8 cm diameter, polyester, single jacket
Monitor (ground placement) Task Force Tips Blitzfire XX111A 2000 L min-1 maximum flow; fits 3.8 cm hose
Monitor (UTV mount) Potter Roemer Fire Pro FP1S-125 1325 L min-1 maximum flow; fits 3.8 cm hose
Nozzle Crestar ST2675 Smooth bore; double stacked; 3.8 cm intake; 1.3 cm orifice
Strainer Northern Tool 107902 7.6 cm hose fitting, 17.6 cm outside diameter
Suction hose JGB Enterprises A007-0489-1615 7.6 cm diameter; 4.6 m long
Water pump NorthStar 106471E 665 L min-1; fits 7.6 cm hose

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

هذا الشهر في JoVE، العدد 160، تغير المناخ، اضطراب، إيكولوجيا النظام الإيكولوجي، الحدث الشديد، الغابات، الامطار المتجمدة، هوبارد بروك الغابات التجريبية، عاصفة ثلجية، هطول الأمطار
محاكاة آثار العواصف الجليدية على النظم الإيكولوجية للغابات
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Campbell, J. L., Rustad, L. E.,… More

Campbell, J. L., Rustad, L. E., Driscoll, C. T., Halm, I., Fahey, T. J., Fakhraei, H., Groffman, P. M., Hawley, G. J., Leuenberger, W., Schaberg, P. G. Simulating Impacts of Ice Storms on Forest Ecosystems. J. Vis. Exp. (160), e61492, doi:10.3791/61492 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter