أعلى الصفحة 8 دور الحزام في تعديل المناخ المحلي
تلقي هذه المقالة الضوء على الأدوار الثمانية العليا لحزام الحماية في تعديل المناخ المحلي. الأدوار هي: 1. الحد من سرعة الرياح 2. تعديل درجة حرارة التربة 3. زيادة درجة حرارة ورقة 4. درجة حرارة الهواء أكبر 5. الحد من التبخر 6. الحد من الإشعاع 7. زيادة في الرطوبة النسبية 8. انخفاض في التمثيل الضوئي.
دور الحزام:
- تخفيض سرعة الرياح
- تعديل درجة حرارة التربة
- زيادة درجة حرارة الأوراق
- درجة حرارة الهواء العظمى
- تقليل التبخر
- الحد من الإشعاع
- زيادة في الرطوبة النسبية
- انخفاض في التمثيل الضوئي
الدور # 1. الحد من سرعة الرياح:
الهدف من الحزام هو تقليل قوة الرياح في المنطقة المحمية. تعتمد كفاءة كسر الرياح في الحقل على تصميم حزام المأوى. يمكن وصف طول المنطقة المحمية من حيث ارتفاع (h) حزام المسكن.
تشير النتائج التي قدمها فان إيمران (1964) إلى أن حزام المأوى الكثيفة يمكن أن يحمي منطقة حوالي 10-15 ساعة على جانب مضيء من حزام المأوى. يمكن زيادة تأثير الريح إلى 20-25 ساعة بزيادة المسامية حتى 50٪.
فعالية حزام الأمان لخفض سرعة الرياح على جانب الإعصار:
أنا. المسامية،
ثانيا. ارتفاع،
ثالثا. الشكل ، و
د. عرض shelterbelt.
الحزام مع نفاذية عالية الكثافة أقل فعالية بالمقارنة مع حزام الأمان مع كثافة معتدلة. ويرجع ذلك إلى سبب حدوث اضطراب قوي خلف حاجز الحماية عندما ينساب تدفق الهواء فجأة إلى سطح الأرض.
يتم تقليل سرعة الرياح بالقرب من الحزام ذي النفاذية المنخفضة ، ولكن لديه ميل للزيادة على الفور. تصبح المنطقة المحمية محمية بشكل ضئيل على الجانب المقابل للريح ، عندما تكون النفاذية عالية جدًا.
يتم توفير أقصى قدر من الحماية عندما تقوم الرياح بضرب حزام الأمان بشكل عمودي. تنخفض المساحة المحمية عندما تهب الرياح بزاوية أقل من 90 درجة. درس Skidmore و Hagen (1970) تأثير توجيه حزام الأمان على مساحة المنطقة المحمية.
ولوحظ أنه عند مسافة 25 ساعة على الجانب الأمامي من حاجز الحماية مع نفاذية بنسبة 47 في المائة ، انخفض متوسط سرعة الرياح إلى 54 و 63 و 81 و 95 في المائة مع انحراف الريح عن المعدل الطبيعي بمقدار 0 ° ، 25 ° و 50 درجة و 75 درجة على التوالي. تم تخفيض سرعة الرياح بشكل كبير حتى مسافة h ، عندما أصبحت الرياح موازية لحزام المأوى.
لا تملك Shelterbelts أي تأثير تراكمي. لا يزيد انخفاض سرعة الرياح من حزام الأمان الأول إلى الحزام الثاني. الحد من الرياح على الجانب الأمامي للحزام الثاني هو أقل.
يعود هذا الانخفاض الطفيف في فعالية الحزام الثاني إلى زيادة الاضطراب الناجم عن الحزام الأول. ولكن لأغراض عملية ، يمكن افتراض أن فعالية الحزام هي نفسها ، سواء كان هناك حزام واحد أم أنه ضمن نظام متوازن من الأحزمة المتوازية.
وقد وجد أن سرعة الرياح انخفضت بنسبة 68 في المائة على مسافة 4 ساعات من مأوى الغوار بمسامية معتدلة. من هذه النقطة ، زادت سرعة الرياح إلى 8 ساعات ثم انخفضت إلى 50 في المائة من سرعتها المفتوحة بسبب تأثير الحاجز التالي.
وقد أظهرت العديد من التجارب أن المناخ المحلي السائد في الجانب الأمامي من حزام المأوى أكثر اعتدالا من ذلك الموجود في منطقة غير محمية. عادة ما ينتج عن Shelterbelt الحد من الانتشار العمودي واختلاط الهواء. هذا يؤدي إلى ارتفاع اليوم وانخفاض درجة الحرارة ليلا. يمنع Shelterbelt التبخر أيضًا ، ومن ثم تتوفر طاقة إضافية أثناء النهار لتوليد حرارة معقولة.
الحد من الرياح هو وظيفة الموقع في منطقة محمية وكذلك الارتفاع فوق النباتات. وقد وصف براون وروزنبرج (1971) نمط سرعة الرياح في درجة من الاختلاط المضطرب الذي يحدث في المنطقة المحمية. خلال النهار ، تراوحت نسبة سرعة الرياح في الذرة بنجر السكر إلى ذرة في الفتح تراوحت بين 0.8 و 0.9.
في ظل ظروف الاستقرار الحراري المختلفة ، قد يختلف اختزال سرعة الرياح من 25 إلى 40 في المائة عند ساعتين ، بينما يمكن ملاحظة انخفاض سرعة الرياح بنسبة 15 إلى 25 في المائة عند 8 ساعات من حزام المأوى (Miller et al، 1975)
دور # 2. تعديل درجة حرارة التربة:
يتم تعديل درجة حرارة التربة من قبل shelterbelt. وجد العديد من العاملين في مجال البحوث أن درجة حرارة التربة في المنطقة المحمية أعلى في النهار وأقل خلال ساعات الليل.
بما أن الحزام يعدل تدفق الهواء والاضطراب في الهواء ، قد يتم تعديل درجة حرارة التربة بشكل طفيف. درجة حرارة التربة أعلى قليلا في المناطق المحمية. كانت الزيادة في درجة حرارة التربة أكثر عندما كانت التربة عارية وجافة وأقل عندما كانت مغطاة بالنباتات.
دور # 3. زيادة درجة حرارة ورقة:
لوحظ أن Shelterbelt لزيادة درجة الحرارة ورقة أو مظلة على الجانب الأمامي. تنخفض درجة حرارة الأوراق قليلا في المنطقة المحمية بسبب التبريد الإشعاعي أثناء الليل. قد يحدث الصقيع بسبب التبريد الإشعاعي. لكن انخفاض درجة الحرارة يساعد في تقليل خسائر التنفس.
دور # 4. درجة حرارة الهواء أكبر:
ويلاحظ عادة في الأيام الصافية أن درجات حرارة الهواء في النهار تكون أكبر في المأوى منها في الحقول المفتوحة. ويرجع ذلك إلى الحد من الاختلاط المضطرب وبالتالي انخفاض معدل تدفق الحرارة المعقولة المتولدة على النبات أو سطح التربة.
إذا تم أيضًا كبت التبخر في المأوى ، تتوفر طاقة إضافية لتوليد الحرارة المعقولة أيضًا. عندما يكون الاضطراب مقيدًا ، تزداد مقاومة الانتشار الجوي (r a ) ويتم تكثيف تدرجات درجة الحرارة.
لاحظت هاجن وسكيدمور (1971) الظروف التي كانت فيها درجة حرارة الهواء على الجانب الأمامي من الملجأ أقل مما كانت عليه في العراء. قد يحدث مثل هذا التأثير ، إذا كانت التربة في المنطقة المحمية تحتوي على مياه أكثر من التربة الموجودة في الهواء الطلق.
يؤدي التبخر العالي في المنطقة المحمية إلى تقليل الحرارة المعقولة ، مما يؤدي إلى خفض درجة حرارة الهواء. تتطور انقلابات درجة الحرارة عادة في الليل في المناطق المحمية وغير المحمية ، ثم تصبح أسطح النباتات والتربة بالوعة بدلاً من مصدر الحرارة. الرياح يمزج طبقة انعكاس درجة الحرارة.
إن الحد من الرياح والاضطراب في المأوى يعني أن انحرافات درجات الحرارة ستكون عادة أكثر كثافة. ما لم تسود ظروف الهدوء ، يكون الهواء عادة أكثر برودة في الليل في الملجأ منه في الحقول المفتوحة.
ويعني ارتفاع وقت النهار ودرجات الحرارة المنخفضة في الليل في المأوى زيادة اتساع موجة الحرارة اليومية. لذلك ، قد يؤدي انخفاض درجات الحرارة في الليل في الملجأ إلى تلف المحاصيل الحساسة.
دور # 5. الحد من التبخر:
انخفاض التبخر هو واحد من التعديلات الهامة المرتبطة بشبكة المأوى. وكثيرا ما تستخدم الأحزمة الساحلية للحد من التبخر. يزيد من زيادة التبخر مع سرعة الرياح. عند سرعة رياح عالية تزيد عن 24 كم في الساعة ، يتم تقليل التبخر إلى ثلثي قيمة الحقل المكشوف بقدر عشرة أضعاف ارتفاع الشجرة في الريح.
وقد قدر أن درجة حرارة الهواء على جانب الرياح يمكن التنبؤ بها على أساس زيادة / نقصان البخران الناتج عن التبخر. في معدل أعلى من التبخر ، سيتم استهلاك المزيد من الطاقة المتاحة ، مما يؤدي إلى توفير توازن أقل كمكون حساس للحرارة لتدفئة الهواء مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الهواء. يمكن ملاحظة التأثير العكسي عندما ينخفض معدل التبخر.
يلعب حزام المأوى دورا هاما في الحد من التبخر في المناطق القاحلة وشبه القاحلة. في المناطق القاحلة وشبه القاحلة ، حيث يتجاوز التبخر هطول الأمطار ، يمكن أن يقلل استخدام حزام الأمان من معدل التبخر بسبب انخفاض سرعة الرياح. بسبب تراكم أبخرة المياه في المنطقة المحمية ، يتم تخفيض تدرج ضغط البخار مما يؤدي إلى انخفاض في التبخر.
وقد لوحظ أن التبخر اتبع نفس الاتجاه مثل سرعة الرياح على الجانب الأمامي من حزام المأوى. تم العثور على حوالي 20 في المائة تخفيض في التبخر في 4 ساعات. خلال دورة الحياة الكاملة لمحصول الفول السوداني ، كان مجموع التبخر الناتج 384 ملم في المنطقة المحمية مقابل 422 ملم في المحصول غير المحمي.
دور # 6. الحد من الإشعاع:
قد يتم تخفيض الإشعاع الشمسي والصافي بشكل ملحوظ في المناطق المظللة بمصدات الرياح. لم يتبين أن لهذا التأثير أهمية كبيرة في أنظمة مصدات الرياح الموجهة من الشمال إلى الجنوب ، حيث أن المناطق الصغيرة فقط تظل مظللة لفترات قصيرة فقط خلال موسم النمو عندما تكون الشمس مرتفعة.
على أساس يوم كامل ، قد يكون الفرق في التوازن الإشعاعي بين المناطق القريبة والمناطق النائية من الحاجز لا يكاد يذكر. وبما أن المنطقة ، المظللة في الصباح بفعل مصدات الرياح إلى الشرق ، ستتلقى بعض الطاقة الإضافية المنعكسة من مصدات الرياح في وقت متأخر من بعد الظهر.
من ناحية أخرى ، فإن مصدات الرياح الموجهة من الشرق إلى الغرب قد يكون لها تأثير أكبر. ستظل المناطق إلى الشمال ، خاصة خلال الفترات التي تكون فيها الشمس منخفضة ، مظللة لساعات طويلة. ستخضع المناطق في الجنوب للتأثر بسلسلة الرياح على مدار اليوم.
دور # 7. زيادة في الرطوبة النسبية:
كما يزداد معدل الرطوبة وتدرجات ضغط البخار في المأوى. لا يتم نقل بخار الماء المرتحل والمبخر بعيدًا عن المصدر ، أي سطح التبخير ، كما هو الحال في الحقل غير الملوث. يظل ضغط البخار أعلى في المأوى طوال الليل.
وبما أن سطح المحصول يبقى عادة مصدر البخار ، باستثناء فترات ترسب الندى. الرطوبة النسبية أعلى في المأوى مقارنة بالمنطقة المفتوحة لأن درجات حرارة الهواء أقل في المأوى منها في العراء أثناء الليل.
على الرغم من ارتفاع درجة الحرارة ، تبقى الرطوبة النسبية أعلى خلال النهار في الملجأ. ولكن في فترات الجفاف ، تكون الرطوبة النسبية أقل في الغالب في المأوى منها في المناطق المفتوحة بسبب زيادة درجة الحرارة وتبخر صغير جدًا من التربة الجافة.
دور # 8. انخفاض في التمثيل الضوئي:
عادة ما يكون نمو النبات وعائده أكبر في المنطقة المحمية. يعتمد معدل التمثيل الضوئي للأوراق الفردية مباشرة على تركيز ثاني أكسيد الكربون ، الذي يتراوح بين 280 و 500 جزء في المليون. إذا قللت حاجز الحماية من تدفق ثاني أكسيد الكربون بسبب انخفاض حركة الهواء ، فإن معدل التمثيل الضوئي في المحصول المحمي قد يتأثر سلبًا خلال النهار.
هذا من شأنه أن يقلل من معدل التمثيل الضوئي. التركيز الإضافي لثاني أكسيد الكربون في الليل أعلى من المعدل الطبيعي في الملجأ. سيتم استهلاك ثاني أكسيد الكربون المتراكم وتفريقه في الصباح.
قد تكون مدة نشاط التمثيل الضوئي أطول في الملجأ. وقد لوحظ أن مقاومة الثغور لانتشار ثاني أكسيد الكربون عادة ما تكون أقل في المأوى. درجات الحرارة في النهار هي عادة أعلى في المأوى. التمثيل الضوئي يتأثر قليلا بفوارق درجات الحرارة هذه.
ومع ذلك ، يتأثر photorespiration من الاختلافات في درجة الحرارة الصغيرة. خلال النهار ، تصبح درجة حرارة التربة أعلى ، مما يؤدي إلى تنفس سريع للجذور. قد يسبب زيادة إطلاق ثاني أكسيد الكربون من التربة.
على الرغم من أن تأثير الحزام على المناخ المحلي متنوع ومعقد ، إلا أنه عادة ما يكون مفيدًا لنمو النباتات ، خاصة في مناطق الرياح القوية. وبالطبع ، فإن التأثير الكلي على محصول المحاصيل سيختلف تبعا لانتشار الرياح القوية ، وتوزيع الأمطار ، ونظام درجة الحرارة ونوع المحاصيل ، فضلا عن هيكل حزام المأوى.
ومن بين المحاصيل ذات الاستجابة المنخفضة نسبياً لحماية الرياح ، هناك الحبوب الصغيرة ذات الجفاف والذرة التي تزرع في ظروف الزراعة الجافة في المناخات شبه الرطبة إلى المناخات شبه القاحلة.
يستجيب محاصيل الأرز والمحاصيل العلفية مثل الفصفصة ، الترمس ، البرسيم وبذرة أعشاب القمح. من بين المحاصيل الأكثر استجابة لحماية المآوي محاصيل الحدائق ، بما في ذلك العدس ، والبطاطا ، والطماطم ، والخيار ، والبنجر ، والفراولة ، والبطيخ ، والفاكهة النفضية والحمضيات ، ومحاصيل أخرى طرية مثل التبغ والشاي.
في استعراض آخر ، يعتبر 20 ٪ كمعدل معقول لزيادة الغلة الناجمة عن حزام مأوى في مناطق الرياح القوية. وهذا من شأنه أن يمثل ربحًا صافًٍا لا يقل عن 15٪ حتى عندما يتم تخصيص الأرض التي تشغلها الأحزمة نفسها.
