8 vai trò hàng đầu của Shelterbelt trong điều chỉnh vi khí hậu

Bài viết này đưa ra ánh sáng về tám vai trò hàng đầu của nơi trú ẩn trong sửa đổi vi khí hậu. Các vai trò là: 1. Giảm tốc độ gió 2. Điều chỉnh nhiệt độ đất 3. Tăng nhiệt độ của lá 4. Nhiệt độ không khí lớn hơn 5. Giảm bay hơi 6. Giảm bức xạ 7. Tăng độ ẩm tương đối 8. Giảm quang hợp.

Vai trò của Shelterbelt:


  1. Giảm tốc độ gió
  2. Điều chỉnh nhiệt độ đất
  3. Tăng nhiệt độ của lá
  4. Nhiệt độ không khí lớn hơn
  5. Giảm bay hơi
  6. Giảm bức xạ
  7. Tăng độ ẩm tương đối
  8. Giảm quang hợp


Vai trò # 1. Giảm tốc độ gió:

Mục tiêu của nơi trú ẩn là giảm lực gió trong khu vực được che chở. Hiệu quả của việc chắn gió trên cánh đồng phụ thuộc vào thiết kế của vành đai trú ẩn. Chiều dài của khu vực có mái che có thể được mô tả theo chiều cao (h) của vành đai trú ẩn.

Các kết quả được đưa ra bởi Van Eimran (1964) chỉ ra rằng vành đai trú ẩn dày đặc có thể bảo vệ một khu vực khoảng 10-15 h ở phía bên dưới của vành đai trú ẩn. Ảnh hưởng của gió ngược có thể tăng lên 20-25 giờ bằng cách tăng độ xốp lên tới 50%.

Hiệu quả của một nơi trú ẩn để giảm tốc độ gió ở phía phụ thuộc của leeward:

tôi. Độ xốp,

ii. Chiều cao,

iii. Hình dạng, và

iv. Chiều rộng của nơi trú ẩn.

Nơi trú ẩn với tính thấm của mật độ cao ít hiệu quả hơn so với nơi trú ẩn với mật độ vừa phải. Điều này là do lý do mà nhiễu loạn mạnh xảy ra đằng sau nơi trú ẩn khi luồng không khí đột ngột rơi xuống mặt đất.

Tốc độ gió được giảm xuống gần nơi trú ẩn có độ thấm thấp, nhưng nó có xu hướng tăng ngay lập tức. Khu vực được che chở trở nên không đáng kể ở phía bên leeward, khi độ thấm rất cao.

Bảo vệ tối đa được cung cấp khi gió tấn công che chở vuông góc. Khu vực được bảo vệ bị giảm, khi gió thổi vào một góc nhỏ hơn 90 độ. Skidmore và Hagen (1970) đã nghiên cứu ảnh hưởng của định hướng của nơi trú ẩn trên phạm vi khu vực được bảo vệ.

Nó đã được quan sát thấy rằng ở khoảng cách 25 h ở phía bên của một nơi trú ẩn với độ thấm 47 phần trăm, tốc độ gió trung bình đã giảm xuống 54, 63, 81 và 95 phần trăm khi gió lệch khỏi mức bình thường 0 °, 25 °, 50 ° và 75 °, tương ứng. Tốc độ gió đã giảm đáng kể đến một khoảng cách h, khi gió trở nên song song với nơi trú ẩn.

Mái ấm không có bất kỳ hiệu ứng tích lũy. Việc giảm tốc độ gió không tăng từ nơi trú ẩn thứ nhất đến vành đai thứ hai. Việc giảm gió ở phía leeward của vành đai thứ hai là ít hơn.

Sự giảm nhỏ về hiệu quả của vành đai thứ hai là do sự nhiễu loạn gia tăng do nơi trú ẩn thứ nhất gây ra. Nhưng đối với các mục đích thực tế, hiệu quả của đai có thể được coi là như nhau, cho dù có một đai duy nhất hay nó nằm trong một hệ thống so le của các đai song song.

Người ta đã phát hiện ra rằng tốc độ gió giảm 68% ở khoảng cách 4 giờ từ nơi trú ẩn của guar với độ xốp vừa phải. Từ thời điểm này, tốc độ gió tăng lên tới 8 giờ và sau đó giảm xuống 50% tốc độ mở do ảnh hưởng của rào cản tiếp theo.

Nhiều thí nghiệm đã chỉ ra rằng vi khí hậu chiếm ưu thế ở phía leeward của nơi trú ẩn là vừa phải hơn so với trên khu vực không được che chở. Shelterbelt thường dẫn đến giảm khuếch tán dọc và trộn không khí. Điều này dẫn đến nhiệt độ ban ngày cao hơn và đêm thấp hơn. Shelterbelt cũng ngăn chặn sự bốc hơi, và sau đó năng lượng bổ sung có sẵn trong ngày để tạo ra nhiệt lượng hợp lý.

Giảm gió là một chức năng của vị trí trong khu vực có mái che cũng như chiều cao trên cây. Brown và Rosenberg (1971) đã mô tả mô hình tốc độ gió theo mức độ hỗn loạn hỗn loạn xảy ra trong khu vực có mái che. Vào ban ngày, tỷ lệ của tốc độ gió trong củ cải đường được che chở bằng ngô so với ở ngoài trời dao động trong khoảng 0, 8 đến 0, 9.

Trong các điều kiện ổn định nhiệt khác nhau, việc giảm tốc độ gió có thể thay đổi từ 25 đến 40% lúc 2 giờ, trong khi đó, tốc độ gió giảm 15-25% có thể được nhận thấy ở 8 giờ từ vành đai trú ẩn (Miller et al, 1975)


Vai trò # 2. Sửa đổi nhiệt độ đất:

Nhiệt độ đất được điều chỉnh bởi nơi trú ẩn. Nhiều nhân viên nghiên cứu nhận thấy rằng nhiệt độ đất trong khu vực có mái che cao hơn vào ban ngày và thấp hơn vào ban đêm.

Khi nơi trú ẩn sửa đổi thông lượng không khí và nhiễu loạn, nhiệt độ của đất có thể được điều chỉnh một chút. Nhiệt độ đất cao hơn một chút ở những nơi có mái che. Nhiệt độ đất tăng nhiều hơn khi đất trống và khô và ít hơn khi được bao phủ bởi thảm thực vật.


Vai trò # 3. Tăng nhiệt độ của lá:

Shelterbelt đã được quan sát thấy để tăng nhiệt độ của lá hoặc tán ở phía bên leeward. Nhiệt độ của lá giảm nhẹ ở khu vực có mái che vì làm mát bức xạ trong thời gian ban đêm. Sương giá có thể xảy ra do làm mát bức xạ. Nhưng nhiệt độ giảm giúp giảm tổn thất hô hấp.


Vai trò # 4. Nhiệt độ không khí lớn hơn:

Nó thường được quan sát vào những ngày rõ ràng rằng nhiệt độ không khí ban ngày ở nơi trú ẩn lớn hơn trong các lĩnh vực mở. Điều này là do giảm hỗn hợp hỗn loạn và do đó làm giảm tốc độ dòng nhiệt cảm nhận được tạo ra tại nhà máy hoặc bề mặt đất.

Nếu sự bốc hơi cũng bị triệt tiêu trong nơi trú ẩn, năng lượng bổ sung cũng có sẵn để tạo nhiệt hợp lý. Khi nhiễu loạn bị hạn chế, điện trở khuếch tán trên không (r a ) tăng lên và độ dốc nhiệt độ được tăng cường.

Hagen và Skidmore (1971) đã quan sát các điều kiện trong đó nhiệt độ không khí ở phía bên của nơi trú ẩn thấp hơn so với ngoài trời. Một hiệu ứng như vậy có thể xảy ra, nếu đất trong khu vực có mái che chứa nhiều nước hơn so với đất ở ngoài trời.

Sự thoát hơi nước cao hơn ở khu vực được che chở sẽ làm giảm nhiệt độ hợp lý, dẫn đến giảm nhiệt độ không khí. Sự đảo ngược nhiệt độ thường phát triển vào ban đêm ở những khu vực được che chở và không được che chắn, sau đó bề mặt của cây và đất trở nên chìm hơn là nguồn nhiệt. Windiness trộn các lớp đảo ngược nhiệt độ.

Việc giảm gió và nhiễu loạn trong nơi trú ẩn có nghĩa là sự đảo ngược nhiệt độ thường sẽ dữ dội hơn. Trừ khi điều kiện bình tĩnh chiếm ưu thế, không khí thường sẽ lạnh hơn vào ban đêm trong nơi trú ẩn hơn là trên các cánh đồng mở.

Thời gian ban ngày cao hơn và nhiệt độ ban đêm thấp hơn trong nơi trú ẩn có nghĩa là biên độ của sóng nhiệt độ hàng ngày được tăng lên. Do đó, nhiệt độ ban đêm thấp hơn trong nơi trú ẩn có thể làm hỏng cây trồng nhạy cảm.


Vai trò # 5. Giảm bay hơi:

Giảm bay hơi là một trong những sửa đổi quan trọng liên quan đến nơi trú ẩn. Mái ấm thường được sử dụng để giảm bay hơi. Giảm bốc hơi tăng theo tốc độ gió. Ở tốc độ gió cao hơn 24 km mỗi giờ, lượng bốc hơi giảm xuống còn hai phần ba giá trị trường mở, gấp mười lần chiều cao của cây trong đường dẫn.

Người ta đã ước tính rằng nhiệt độ không khí ở phía leeward có thể được dự đoán trên cơ sở tăng / giảm thoát hơi nước. Ở tốc độ thoát hơi nước cao hơn, nhiều năng lượng có sẵn sẽ được tiêu thụ để lại sự cân bằng ít hơn vì thành phần hợp lý của nhiệt để làm ấm không khí dẫn đến nhiệt độ không khí thấp hơn. Hiệu ứng ngược có thể được nhìn thấy khi tốc độ thoát hơi nước giảm.

Vành đai trú ẩn đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm bay hơi ở khu vực khô cằn và bán khô cằn. Ở những vùng khô cằn và bán khô cằn, nơi bốc hơi vượt quá lượng mưa, việc sử dụng nơi trú ẩn có thể làm giảm tốc độ bay hơi do giảm tốc độ gió. Do sự tích tụ của hơi nước trong khu vực có mái che, độ dốc áp suất hơi bị giảm dẫn đến giảm thoát hơi nước.

Nó đã được quan sát thấy rằng sự bốc hơi theo xu hướng tương tự như tốc độ gió ở phía bên của nơi trú ẩn. Khoảng 20 phần trăm giảm bay hơi đã được tìm thấy lúc 4 giờ. Trong toàn bộ vòng đời của cây lạc, tổng lượng thoát hơi nước là 388mm ở khu vực có mái che so với 422mm trong vụ mùa không được che chở.


Vai trò # 6. Giảm bức xạ:

Bức xạ mặt trời và mạng có thể giảm đáng kể ở những khu vực bị che khuất bởi những cơn gió. Hiệu ứng này chưa được tìm thấy có tầm quan trọng lớn trong các hệ thống chắn gió theo hướng bắc-nam, vì chỉ những khu vực nhỏ bị che khuất trong thời gian ngắn trong mùa phát triển khi mặt trời lên cao.

Trên cơ sở cả ngày, sự khác biệt trong cân bằng bức xạ giữa các khu vực gần và khu vực xa hàng rào có thể là không đáng kể. Kể từ khi một khu vực, được che chắn vào buổi sáng bởi một cơn gió về phía đông sẽ nhận được một số năng lượng phản xạ bổ sung từ việc chắn gió vào cuối buổi chiều.

Mặt khác, những chiếc áo gió định hướng đông tây có thể có tác dụng lớn hơn. Các khu vực ở phía bắc, đặc biệt là trong thời kỳ mặt trời thấp, sẽ bị bóng mờ trong nhiều giờ. Các khu vực ở phía nam sẽ phải chịu sự phản chiếu của gió trong suốt cả ngày.


Vai trò # 7. Tăng độ ẩm tương đối:

Độ ẩm và độ dốc áp suất hơi cũng được tăng lên trong nơi trú ẩn. Hơi nước bốc hơi và bốc hơi không dễ dàng được vận chuyển ra khỏi nguồn, bề mặt bay hơi, như trong một trường không được che chắn. Áp suất hơi vẫn cao hơn trong nơi trú ẩn suốt đêm.

Vì bề mặt cây trồng thường vẫn là nguồn hơi, ngoại trừ trong thời gian lắng đọng sương. Độ ẩm tương đối cao hơn trong nơi trú ẩn so với khu vực mở vì nhiệt độ không khí trong nơi trú ẩn thấp hơn so với ngoài trời vào ban đêm.

Mặc dù nhiệt độ tăng, độ ẩm tương đối vẫn cao hơn vào ban ngày trong nơi trú ẩn. Nhưng trong thời kỳ khô hạn, độ ẩm tương đối thường ở nơi trú ẩn thấp hơn so với các khu vực mở do nhiệt độ tăng và bốc hơi rất nhỏ từ đất khô.


Vai trò # 8. Giảm quang hợp:

Sự tăng trưởng và năng suất của cây thường lớn hơn ở khu vực có mái che. Tốc độ quang hợp của từng lá phụ thuộc trực tiếp vào nồng độ carbon dioxide, dao động trong khoảng từ 280 đến 500 ppm. Nếu nơi trú ẩn làm giảm việc cung cấp carbon dioxide do giảm sự chuyển động của không khí, tốc độ quang hợp trong cây trồng được che chở có thể bị ảnh hưởng bất lợi vào ban ngày.

Điều này sẽ làm giảm tỷ lệ quang hợp. Nồng độ carbon dioxide bổ sung vào ban đêm cao hơn bình thường trong nơi trú ẩn. Carbon dioxide tích lũy sẽ được tiêu thụ và phân tán vào buổi sáng.

Thời gian của hoạt động quang hợp có thể dài hơn trong nơi trú ẩn. Nó đã được quan sát thấy rằng sức đề kháng khí khổng đối với khuếch tán carbon dioxide thường thấp hơn trong nơi trú ẩn. Nhiệt độ ban ngày thường cao hơn trong nơi trú ẩn. Quang hợp ít bị ảnh hưởng bởi sự khác biệt nhiệt độ như vậy.

Tuy nhiên, hiện tượng quang dẫn bị ảnh hưởng bởi chênh lệch nhiệt độ nhỏ. Vào ban ngày, nhiệt độ đất trở nên cao hơn, dẫn đến hô hấp rễ nhanh. Nó có thể gây ra sự giải phóng lớn hơn carbon dioxide từ đất.

Mặc dù ảnh hưởng của nơi trú ẩn đối với vi khí hậu rất đa dạng và phức tạp, nhưng nó thường có lợi cho sự phát triển của thực vật, đặc biệt là ở những khu vực có gió mạnh. Tất nhiên, ảnh hưởng của tất cả đến năng suất cây trồng sẽ thay đổi tùy theo mức độ phổ biến của gió mạnh, phân bố lượng mưa, chế độ nhiệt độ và loại cây trồng cũng như cấu trúc của vành đai trú ẩn.

Trong số các loại cây trồng có khả năng đáp ứng tương đối thấp để bảo vệ gió là các loại hạt nhỏ và ngô chịu hạn hán được trồng trong điều kiện canh tác khô ở vùng khí hậu ẩm đến khô hạn.

Đáp ứng vừa phải là cây lúa và cây thức ăn gia súc như cỏ linh lăng, lupin, cỏ ba lá và hạt cỏ lúa mì. Trong số các loại cây trồng nhạy cảm nhất với việc bảo vệ nơi trú ẩn là cây trồng trong vườn, bao gồm đậu lăng, khoai tây, cà chua, dưa chuột, củ cải đường, dâu tây, dưa hấu, trái cây rụng lá và cam quýt, và các loại cây trồng khác như thuốc lá và trà.

Trong một đánh giá khác, 20% được coi là mức trung bình hợp lý để tăng năng suất do nơi trú ẩn trong khu vực có gió mạnh. Điều này sẽ thể hiện mức tăng ròng ít nhất 15% ngay cả khi trợ cấp được thực hiện cho vùng đất bị chiếm giữ bởi chính vành đai.