محاكاة آثار العواصف الجليدية على النظم الإيكولوجية للغابات

John L. Campbell; Lindsey  E. Rustad; Charles  T. Driscoll; Ian Halm; Timothy  J. Fahey; Habibollah Fakhraei; Peter  M. Groffman; Gary  J. Hawley; Wendy Leuenberger; Paul  G. Schaberg

doi:10.3791/61492

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

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 غرب^{تكساس 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 طريق^{تقليم 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.

Protocol

1. تطوير التصميم التجريبي

تحديد كثافة وتواتر الجليد على أساس القيم واقعية.
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.
البت في عدد من مخططات النسخ المتماثل.

2. اختيار وتحديد موقع الدراسة

حدد موقف غابة متجانسة ذات سمات مماثلة، مثل تكوين أنواع الأشجار، والتربة، وعلم الأراضي الحجرية، والهيدرولوجيا.
حدد موقعًا للتطبيق في منطقة حيث يوجد وصول إلى مصدر مياه خلال فصل الشتاء.
ضمان أن إمدادات المياه كافية لتطبيق الجليد على أساس معدل الضخ وعوامل أخرى مثل قطر خرطوم، وطول خرطوم، فوهة المستخدمة، وضغط المياه.
وضع علامة على حدود المخططات والمنطقة العازلة والأراضي الفرعية.
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.
إذا كان استخدام UTVs لرش المياه، وخلق مسارات يمكن تمريرها على طول جانبي المؤامرات مع الحرص على تقليل الاضطرابات.
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

حدد نافذة مناسبة من الوقت لتنفيذ الرش.
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).
إذا الرش في الليل، نشر أضواء عالية الطاقة حول حافة المؤامرات وتشغيلها على المولدات الكهربائية إذا لم تكن الكهرباء متوفرة.

4. إعداد إمدادات المياه

قم بإعداد مضخة إمداد في مصدر المياه وربط خرطوم شفط.
توصيل مصفاة إلى نهاية خرطوم الشفط للحفاظ على الحطام خارج الخطوط.
اختراق أي جليد السطح وغمر تماما مصفاة. يجب أن يكون الحد الأدنى للعمق من إمدادات المياه حوالي 20 سم.
ضع مضخة معززة في سرير UTV لتحسين ضغط المياه. في بعض الحالات، قد لا يكون من الضروري مضخة معززة، وخاصة بالنسبة للنباتات منخفضة القامة.
تشغيل خرطوم مكافحة الحرائق من مضخة الإمداد إلى مضخة التعزيز.
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.
تجنب الحالات التي قد توقف تدفق المياه مثل مكامن الخلل في خرطوم، وسحب المياه في مصدر العرض، ونفاد البنزين للمضخات.

5. خلق الجليد

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.
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.
تتبع توقيت التطبيق للمساعدة في تحديد عوامل مثل الظروف الجوية أثناء التطبيق وحجم المياه رش.

6. قياس تراكم الجليد

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.
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 الجليد^31.

7 - اعتبارات السلامة

البقاء خارج منطقة معالجة الجليد أثناء الرش لأن الأحمال الجليد يمكن أن يسبب الفروع والأطراف لكسر والسقوط.
ارتداء القبعات الصلبة أو الخوذات لتوفير الحماية أثناء تطبيق الجليد وخلال أي أخذ العينات التي تحدث في المنطقة المعالجة بعد التطبيق.
استخدم جهاز مراقبة لتثبيت الخرطوم أثناء الرش.
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.
إذا كان يعمل في مكان بعيد، اقامة خيمة الاحترار مؤقت مجهزة سخان المحمولة.
السماح للموظفين بالحصول على الوقت الكافي للاستراحة، وتغيير الملابس الرطبة، ومعالجة المشاكل التي تنشأ مع المعدات، وما إلى ذلك.
استخدام أجهزة الراديو للتواصل بين الموظفين أثناء التجربة. الحفاظ على الاتصال مع الموظفين في محطة القاعدة.
وضع خطة سلامة في حالات الطوارئ الطبية. يكون لدينا موظفون طبيون (على سبيل المثال، فنيو الطوارئ الطبية) ومعدات وإمدادات الطوارئ في الموقع أثناء التجربة.

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 ru...

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...

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.

Acknowledgements

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

References

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. Changes in ice storm impacts over time: 1886-2000. Weather, Climate, and Society. 2 (1), 23-35 (2010).
Zarnani, A., et al. Learning to predict ice accretion on electric power lines. Engineering Applications of Artificial Intelligence. 25 (3), 609-617 (2012).
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).
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).
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).
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).
Irland, L. C. Ice storms and forest impacts. The Science of the Total Environment. 262 (3), 231-242 (2000).
Dale, V. H., et al. Climate change and forest disturbances. BioScience. 51 (9), 723-734 (2001).
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).
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).
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).
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).
Bell, G. D., Bosart, L. F. Appalachian cold-air damming. Monthly Weather Review. 116 (1), 137-161 (1988).
Rackley, J. A., Knox, J. A. A climatology of southern Appalachian cold-air damming. Weather and Forecasting. 31 (2), 419-432 (2015).
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).
Changnon, S. Characteristics of ice storms in the United States. Journal of Applied Meteorology. 42 (5), 630-639 (2003).
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. , 23 (2002).
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).
Klima, K., Morgan, M. G. Ice storm frequencies in a warmer climate. Climatic Change. 133 (2), 209-222 (2015).
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).
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).
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).
Dipesh, K. C., et al. Effects of simulated ice storm damage on midrotation loblolly pine stands. Forest Science. 61 (4), 774-779 (2015).
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).
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).
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).
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).
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).
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. , 66 (1998).
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).
James, F. C., Shugart, H. H. A quantitative method of habitat description. Audubon Field Notes. 24 (6), 727-736 (1970).
Lemmon, P. E. A spherical densiometer for estimating forest overstory density. Forest Science. 2 (4), 314-320 (1956).
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).
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).
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).
Weitzman, J. N., et al. Ecosystem nitrogen response to a simulated ice storm in a northern hardwood forest. Ecosystems. , (2020).
Houlton, B. Z., et al. Nitrogen dynamics in ice storm-damaged forest ecosystems: implications for nitrogen limitation theory. Ecosystems. 6 (5), 431-443 (2003).
Groffman, P. M., et al. Nitrogen oligotrophication in northern hardwood forests. Biogeochemistry. 141 (3), 523-539 (2018).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

JoVE 160

This article has been published

Video Coming Soon

Keep me updated: