Ветровые эффекты
Вогель (1981 г.) отмечает, что с ростом скорости ветра, листья и ветви дерева деформируются, так, что дерево постоянно сокращает размеры листьев, подверженные воздействию ветра. В период очень сильных ветров (свыше 32 м/с) улавливание света, продуктивное использование воды, рассеивание конвективной теплоты, всё это отходит на второй план при выживании.
Вогель также отмечает, что очень массивные и крепкие деревья широко простирают свою корневую сеть, и могут полностью полагаться только на собственный вес при сильных ветрах, без какой-либо дополнительной опоры, за исключением основной, которая оберегает от перекоса, в то время как корни других деревьев извиваясь проникают глубоко в землю по расщелинам, которые в буквальном смысле служат якорем в земле.
Лесные деревья сгибаются и покачиваются, каждый вид имеет свою собственную амплитуду. У дерева имеются специальные древесные клетки, созданные для того, чтобы переносить натяжение и сжатие, деревья на краю леса толстые и крепкие. Если мы обвяжем дерево посреди ствола, то ниже места перевязки оно прекратит утолщаться и будет расти в диаметре выше этого места. Некоторые листья сворачиваются и выгибают белую часть листа, подставляя её ветру, таким образом, отражая световую энергию и заменяя её на кинетическую или ветровую энергию. В большинстве случаев эти заметно светлые листья обнаруживаются на деревьях, растущих по краю леса и отсутствуют или довольно редки для деревьев внутри леса.
Поскольку линии воздушных потоков сходятся над деревьями и холмами, скорость воздуха возрастает. Плотность и теплота возрастают, что приводит к быстрому образованию воздуха низкого давления. С подветренной стороны преграды эти воздушные потоки расходятся, в результате чего могут возникнуть области замедленных потоков, более высокого давления и холодного воздуха. Даже если выпал дождь в результате компрессии воздушных потоков, при испарении воздуха выделяется скрытое тепло и этот более сухой воздух может быть теплее воздушных масс, возвышающихся над препятствием. Перепады давления, вызванные подъёмом или снижением воздушных масс, могут оказывать влияние на процесс испарения, так же как и иссушающий ветер или тепло.
Помимо влаги ветер может переносить ещё и увесистые частички льда, пыли или песка. Прибрежные деревья (пальмы, сосны и казуарины) имеют прочный ствол или толстую кору, для того чтобы выдержать порывы ветра с различными частицами. Даже группы многолетних трав замедляют ветер и способствуют оседанию пыли. По краю леса и вдоль побережий у деревьев могут создаваться наносы из разносимых частичек в пределах полога. Лес очищает воздушные потоки от мелких частичек пыли и промышленных аэрозолей на расстоянии нескольких сотен метров.
Леса обеспечивают питательную сеть веществ, разносимых ветром или собранных птицами, которые питаются на границах леса. Мигрирующий лосось погибает в верхних водах рек после нереста, и тысячи тонн рыбных останков переносятся птицами и другими хищниками в леса вокруг этих рек. Являясь источниками питательных веществ, деревья также разрывают горные породы и проникают в почву с целью получения минеральных веществ.
Воздействие ветра на деревья оценивается по шкале Григгса и Путнама (Таблица 6.1), сопутствующим деформациям формы кроны и роста дерева (определяемым по стволу) присваивается свой индекс, соответствующий скорости ветра с точностью до 17%.
Такая шкала и полевые индикаторы очень полезны в дизайне. Когда мы идём на любой участок, мы можем оценить состояние старых деревьев, которые являются хорошим индикатором воздействия ветров. Деревья указывают местное направление ветров и их интенсивность, согласно этим индикаторам мы можем высаживать ветроломы, чтобы сократить потери тепла в домах, избежать ущерба от катастрофически сильных ветров и направить ветер в правильно размещённые ветрогенераторы.
Energy and gasses enter and are changed – ЭНЕРГИЯ И ГАЗЫ ПОСТУПАЮТ И ПРЕОБРАЗУЮТСЯ The guild supplies complex protection and support – ГИЛЬДИЯ ОБЕСПЕЧИВАЕТ КОМПЛЕКСНУЮ ЗАЩИТУ И ПОДДЕРЖКУ Materials leave in a changed form – ВЕЩЕСТВА УХОДЯТ В ПРЕОБРАЗОВАННОЙ ФОРМЕ Energy and gasses leave in a changed form – ЭНЕРГИЯ И ГАЗЫ УХОДЯТ В ПРЕОБРАЗОВАННОЙ ФОРМЕ Guild – ГИЛЬДИЯ Each branch can be an individual – КАЖДАЯ ВЕТКА МОЖЕТ БЫТЬ УНИКАЛЬНОЙ Family – СЕМЕЙСТВО Birds are messengers, distributors of seed, and distributors of nutrients – ПТИЦЫ ПОСЛАННИКИ, РАСПРОСТРАНИТЕЛИ СЕМЯН И ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ Cooperative – ОБЪЕДИНЕНИЕ Manufacturer – ПРОИЗВОДИТЕЛЬ Insects give sugar to roots – НАСЕКОМЫЕ ОБЕСПЕЧИВАЮТ САХАР КОРНЯМ Translator – ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Store – СКЛАД Interactor – ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ Messenger – ПОСЛАННИК Same species respond to messages – ТЕ ЖЕ ВИДЫ РЕАГИРУЮТ НА ПОСЛАНИЯ System acts as a teacher – СИСТЕМА ВЫСТУПАЕТ В РОЛИ УЧИТЕЛЯ Lessons are learned – ОСВОЕНИЕ УРОКОВ Trader – ОБМЕНИВАТЕЛЬ Different species trade materials – РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ ОБМЕНИВАЮТСЯ МАТЕРИАЛАМИ Soils cooperative community – ПОЧВЕННОЕ КООПЕРАТИВНОЕ СООБЩЕСТВО Mycorrhiza trade nutrients – МИКОРИЗА ОБМЕНИВАЕТСЯ ПИТАТЕЛЬНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ Legumes and other species fix and supply nutrients – БОБОВЫЕ И ДРУГИЕ ВИДЫ ФИКСИРУЮТ И ОБЕСПЕЧИВАЮТ ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА Each root can be an individual – КАЖДЫЙ КОРЕНЬ МОЖЕТ БЫТЬ УНИКАЛЬНЫМ Materials enter and are changed – ВЕЩЕСТВА ПОСТУПАЮТ И ПРЕОБРАЗУЮТСЯ Animals are interactors and messengers and distributors of nutrients – ЖИВОТНЫЕ, ВЗАИМОДЕСТВУЮЩИЕ С ДЕРЕВОМ, ЭТО ЕГО ПОСЛАННИКИ И РАСПРОСТРАНИТЕЛИ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ Guild is a community of plants and animals, tree controls health and breeding of browsers – ГИЛЬДИЯ ЭТО СООБЩЕСТВО РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ, ДЕРЕВО ВЛИЯЕТ НА ЗДОРОВЬЕ И РАЗМНОЖЕНИЕ ПОЕДАЮЩИХ ЖИВОТНЫХ Chemical messages to the same and other species – ПЕРЕДАЧА ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ТЕМ ЖЕ САМЫМ И ДРУГИМ ВИДАМ.
РИСУНОК 6.1 ДЕРЕВЬЯ ВО ВСЕЙ СИСТЕМЕ Само дерево это совместное объединение, зависящее от гильдии, оно является частью семейства как вид растений и участвует в создании сложных молекул из органических и неорганических элементов, преобразователь газов, жидкостей и твёрдых веществ.
|
Wind - ВЕТЕР Conifers and casuarinas – ХВОЙНЫЕ И КАЗУАРИНЫ Broadleaves and shrubs – ШИРОКОЛИСТВЕННЫЕ И КУСТЫ 0 ОТСУТСТВИЕ ЭФФЕКТА Ветки не деформируются 1 ЩЕТИНИСТОСТЬ Ветки или хвоя слабо отогнуты из-за преобладающих ветров. Крона слегка деформирована. 2 ЛЁГКОЕ ОТКЛОНЕНИЕ Мелкие ветки слегка отогнуты. Дерево заметно ассиметрично. 3 УМЕРЕННОЕ ОТКЛОНЕНИЕ Большие ветки отогнуты из-за ветра. 4 СИЛЬНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ Все ветки отогнуты в подветренную сторону. Дерево – «флаг» 5 ЧАСТИЧНЫЙ ВЫГИБ Верхняя часть ствола отогнута в подветренную сторону, а та, что ближе к земле вертикальна. 6 ПОЛНЫЙ ВЫГИБ Почти весь ствол отогнут в подветренную сторону. 7 ГОРИЗОНТАЛЬНОСТЬ Дерево отогнуто вдоль уровня кустов и растёт горизонтально. The above effects... – ВЫШЕПРИВЕДЁННЫЕ ЭФФЕКТЫ ДАНЫ ДЛЯ ОБЫЧНЫХ ДЕРЕВЬЕВ, НЕ ПОДВЕРГШИХСЯ ВОЗДЕЙСТВИЮ СОЛИ, ЛЬДА, ЗАВАЛИВАНИЮ СНЕГОМ Tension wood – НАТЯЖЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ Compression wood – СЖАТИЕ ДРЕВЕСИНЫ Prevailing wind – ПРЕОБЛАДАЮЩИЙ ВЕТЕР Stem section from an area of strong wind – СЕЧЕНИЕ СТВОЛА ДЕРЕВА, РАСТУЩЕГО В ОБЛАСТИ СИЛЬНЫХ ВЕТРОВ
РИСУНОК 6.2 ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЕТРА НА ДЕРЕВЬЯ По мере прохождения ветров через линии деревьев, они отклоняются в новом направлении. Деревья деформируются или уподобляются «флагу» при преобладающих сильных ветрах и по ним можно оценить силу воздействия таких ветров; они обеспечивают ветровые данные на участке. |
ТАБЛИЦА 6.1 СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ИНДЕКСАМИ ГРИГГСА И ПУТНАМА (Г) И ГОДОВОЙ СРЕДНЕЙ СКОРОСТЬЮ ВЕТРА (V) В м/сек. |
||
Г |
V (м/сек.) |
миль/ч |
0 1 2 3 4 5 6 7 |
‹ 3.3 3.3-4.2 4.3-5.1 5.2- 6.2 6.3-7.5 7.6-8.5 8.6-11 › 11 |
‹ 7.5 7.5-9.5 9.6-11.5 11.6- 14 14-17 17-19 19-24 › 24 |
[Из книги «Деревья как индикаторы потенциала ветровой энергии» Уэйд, Джон Э. и Уэндель Хьюсон, кафедра наук об атмосфере, Орегонский государственный университет] |
||
6.4