ΑΣΚΗΣΗ Πυκνότητα και πορώδες χιονιού. Ποια είναι η σχέση των δυο; Αρνητική ή Θετική; Δείξτε τη σχέση γραφικά, χ άξονας πυκνότητα, ψ άξονας πορώδες Για πιο λόγο είναι η σχέση είναι Θετική ή Αρνητική (δικαιολογήστε την απάντηση σας)
Απαντήσεις Πυκνότητα του χιονιού (Χιονοπυκνότητα) (ρ) μέση πυκνότητα του μείγματος πάγου, αέρα νερού και ξένων υλικών. Χιονοπορώδες (n ρ )%, ο λόγος του όγκου του αέρα του χιονιού προς το συνολικό όγκο του χιονιού
Απαντήσεις Μείωση του Χιονοπορώδες (n ρ )% οφείλεται στη μείωση του αέριου όγκου του χιονιού. Μείωση του αέριου όγκου σημαίνει ότι αυξάνονται οι άλλοι όγκοι που έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα.
ΣΧΕΣΕΙΣ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΧΙΟΝΙΟΥ Και ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΔΑΣΩΝ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Δρ. Γ. Ζαΐμης
Εισαγωγή Τα δένδρα επηρεάζουν τη συσσώρευση και το λιώσιμο του χιονιού Ως αποτέλεσμα αλλάζοντας την πυκνότητα τους δάσους μπορούμε να επηρεάσουμε τη συσσώρευση και το λιώσιμο του χιονιού
Εισαγωγή Η μεγαλύτερη επιφανειακή απορροή από το λιώσιμο του χιονιού στις εύκρατες ζώνες του πλανήτη προέρχονται από δασικές περιοχές σε μεγάλα υψόμετρα Το γεγονός αυτό συνιστά ότι οι δυνατότητες διαχείρισης του δάσους με διαφορές μεθόδους για να αυξήσουμε την επιφανειακή απορροή κατά το λιώσιμο του χιονιού
Εισαγωγή Παράδειγμα Salt-Verde λεκάνη απορροής της κεντρικής Arizona συσσωρεύονται κατά το χειμώνα 3-6 δισεκατομμύρια m 3 νερού ως χιόνι. Αύξηση της ποσότητας νερού από το λιώσιμο του χιονιού κατά 10% σημαίνει 300-600 m 3 περισσότερο νερό.
Εισαγωγή Η δυνατότητα αύξησης παραγωγής νερού σε δασικά οικοσυστήματα είναι μεγαλύτερη από την απόθεση χιονιού παρά από τη βροχόπτωση. ΓΙΑΤΙ: χιόνι μένει περισσότερο χρόνο και υπάρχουν καλύτερες δυνατότητες διαχείρισης για αποθήκευση του νερού.
Εισαγωγή Προβλήματα που πρέπει να επιλυθούν είναι: 1. Η αύξηση της επιφανειακής απορροής από το λιώσιμο του χιονιού μπορεί να προκαλέσει τις πιθανότητες πλημμυρών 2. Οι μέθοδοι διαχείρισης χιονιού είναι συμβατές με άλλες χρήσεις του δάσους όπως: παραγωγή ξύλου, βόσκηση, πανίδα και τουρισμό
Εισαγωγή Το χιόνι συσσωρεύετε κατά τους χειμερινούς μήνες στις δασικές περιοχές, και μπορεί να δώσει σημαντικές ποσότητες νερού που θα αποταμιευθούν πίσω από τα φράγματα την άνοιξη και να χρησιμοποιηθούν για διαφορές χρήσεις.
Αύξηση Παραγωγής Νερού Η αύξηση παραγωγής νερού σε δασικά οικοσυστήματα μπορεί να γίνει με τη μείωση της δασική πυκνότητα: 1. Αραίωση 2. Αποξήλωση Πρόβλημα: Βρούμε ποια η πιο κατάλληλη μέθοδο που θα είναι συμβατή με τις άλλες χρήσεις του δάσους
Αύξηση Παραγωγής Νερού Σε δάση με μικρές πυκνότητες ή μικρά ανοίγματα γίνεται μεγαλύτερη συσσώρευση χιονιού από ότι σε κωνοφόρα δάση με μεγάλες πυκνότητες. Μεγαλύτερη συσσώρευση οδηγεί σε μεγαλύτερη απορροή κάτω από κατάλληλες συνθήκες όπως αν το έδαφος έχει ήδη μεγάλη υγρασία.
Αύξηση Παραγωγής Νερού Η Αραίωση του δάσους αυξάνει τη συσσώρευση του χιονιού αλλά τα αποτελέσματα είναι πιο μεταβλητά από την Αποξήλωση. Μετά την αραίωση η δασική συστάδα συνήθως έχει ανομοιόμορφα, μικρά, τυχαία ανοίγματα. Τα ανοίγματα αυτά αυξάνουν τη συσσώρευση χιονιού αλλά αυτό δεν σημαίνει αύξηση της παραγωγής νερού για τη λεκάνη απορροής.
Αύξηση Παραγωγής Νερού Η Αποξήλωση είναι πιο αποτελεσματική. Η αύξηση της παραγωγής νερού για τη λεκάνη απορροής εξαρτάται από το μέγεθος, το σχήμα και τον προσανατολισμό των ανοιγμάτων.
Αύξηση Παραγωγής Νερού Η διαδικασία απόθεσης και αναδιανομής του χιονιού δίπλα στα ανοίγματα περιλαμβάνει τουλάχιστον τρεις παράγοντες: 1. Περισσότερα χιόνια συγκεντρώνονται σε ανοίγματα παρά κάτω από δασοσυστάδα κατά τη διάρκεια της χιονόπτωσης λόγω των στροβίλων ανεμών που δημιουργούνται στα ανοιγματα
Αύξηση Παραγωγής Νερού 2. Τα χιονοστρώματα των ανοιγμάτων μπορούν να αυξήσουν τον όγκο κατά και μετά τη χιονόπτωση από χιόνι δίπλα από τις δασοσυστάδες λόγου του ανέμου. 3. Στα ανοίγματα σχεδόν καθόλου χιόνι δεν συγκρατείτε από τη κώμη των δένδρων.
Αύξηση Παραγωγής Νερού Το λιώσιμο και η εξάτμιση είναι παράγοντες που επηρεάζουν το χιονοστρώμα και εξαρτώνται από το είδος της ηλιακής ακτινοβολίας Μικρά μήκη κύματος Μεγάλα μήκη κύματος Μέρη του ανοίγματος που σκιάζονται κατά τη διάρκεια της ημέρας όπως είναι φυσικό λαμβάνουν λιγότερη ακτινοβολία.
Αύξηση Παραγωγής Νερού Μελέτες βρήκαν ότι το λιώσιμο και η εξάτμιση χιονιού είναι μεγαλύτερη στη βόρεια πλευρά ανοιγμάτων που είναι εκτείνονται ανατολικά προς τα δυτικά. ΓΙΑΤΙ όχι στο κέντρο του ανοίγματος Λαμβάνουν ακτινοβολία (μεγάλου μήκους) από τα γειτονικά δένδρα.
Αύξηση Παραγωγής Νερού Παράδειγμα 1 Lodgepole Pine (Pinus contorta), Colorado: Ανοίγματα που είναι μακριές λουρίδες επηρεάζουν τους ανέμους, τη συσσώρευση και λιώσιμο του χιονιού. Όταν το πλάτος 1-5 φορές του ύψους των δένδρων αύξηση συσσώρευσης 15-35% σε σχέση με περιοχές με δασοκάλυψη.
Αύξηση Παραγωγής Νερού Παράδειγμα 1 Lodgepole Pine (Pinus contorta), Colorado: 30 χρόνια μετά ακόμη αύξηση παραγωγής νερού στο δάσος με ανοίγματα κατά 9%. Βέβαια η παραγωγή νερού έχει μειωθεί λόγω της αναγέννησης του δάσους. Αύξηση παραγωγής νερού από συσσώρευση (1/3) και μείωση εξατμισοδιαπνοής (2/3).
Αύξηση Παραγωγής Νερού Παράδειγμα 2 Ponderosa Pine (Pinus ponderosa), Colorado: Το πλάτος του ανοίγματος ίδιο με του ύψους των δένδρων αύξηση συσσώρευσης 60% σε σχέση με περιοχές με δασοκάλυψη. Το πλάτος του ανοίγματος 2 φορές του ύψους των δένδρων αύξηση παραγωγής νερού κατά 3 cm και η αποτελεσματικότητα της μεθόδου διήρκησε για τα επόμενα 5 χρονιά.
Συντελεστής Χιονοαπορροής Η ποσότητα του νερού από το λιώσιμο του χιονιού που θα γίνει απορροή εξαρτάται από τη συσσώρευση του χιονιού και το λιώσιμο και από το συντελεστή χιονοαπορροής Συντελεστής Χιονοαπορροής είναι η ποσότητα του χιονοστρώματος που γίνεται επιφανειακή απορροή.
Συντελεστής Χιονοαπορροής Ο συντελεστής μπορεί να διαφέρει: Από τη μια λεκάνη απορροής στην άλλη. Οι διαφορές οφείλονται στις διαφορετικά φυσιογραφικά χαρακτηριστικά. Μπορεί να είναι από 25-85%. Από χρόνο σε χρόνο λόγω κλιματικών συνθηκών Κατά τη διάρκεια του χρόνου. Μπορεί να είναι από 25-45%. Αυτό οφείλεται στην ποσότητα του χιονιού στρώματος και την περίοδο που λιώνει το χιονιού
Συντελεστής Χιονοαπορροής Παράγοντες που επηρεάζουν: 1. Κλίση της λεκάνης απορροής 2. Βάθος εδάφους 3. Υφή και δομή του εδάφους 4. Χαρακτηριστικά της βλάστησης 5. Η παρουσία παγωμένου εδάφους 6. Συνθήκες υγρασίας πριν πέσει το χιόνι 7. Μέγιστη χιονοσυσσώρευση 8. Διάρκεια απορροής χιονιού
Συντελεστής Χιονοαπορροής Μεγαλύτερη Απορροή: 1. Η παρουσία παγωμένου εδάφους 2. Μεγάλες κλίσεις 3. Πολλά κατακρημνίσματα πριν αρχίσει να πέφτει το χιόνι. 4. Μεγάλη συσσώρευση χιονιού 5. Πολλές βροχές κατά τη διάρκεια απορροής χιονιού
Αποτελέσματα Αραίωση και αποξήλωση μπορούν να προκαλέσουν την αύξηση της απορροής από το χιόνι. ΕΡΩΤΗΣΗ Τι άλλο μπορεί να σημαίνει αυτό (θυμηθείτε τον υδρολογικό κύκλο)
Αποτελέσματα Αν θα έχουμε πλημμύρες εξαρτάται από: 1. Τη συνολική κατάσταση της λεκάνης απορροής 2. Χαρακτηριστικά της λεκάνης που επηρεάζουν το χρόνο και πορεία που ακολουθεί η απορροή
Αποτελέσματα Μέγιστες υδατοπαροχές αυξάνονται μετά από αραίωση και αποξήλωση. Εξαίρεση: Oregon, ΗΠΑ όπου μείωση κατά 32%. Λόγος η εξάτμιση είναι πιο γρήγορη στις κώμες των δένδρων παρά στο έδαφος. Πλημμύρες οφείλονται όταν η βροχή πέφτει πάνω στο χιόνι
Αποτελέσματα Πλημμύρες οφείλονται όταν βροχή πέφτει πάνω στο χιόνι, ειδικά όταν οι θερμοκρασία χιονιού είναι κοντά στο 0 o C κατά το χειμώνα. Τυπικό φαινόμενο στη Βορειοδυτική ΗΠΑ οπού έρχονται θερμοί άνεμοι από τον Ειρηνικό στις ορεινές περιοχές. Αυτές οι συνθήκες μπορούν να προκαλέσουν και γεωλισθήσεις
Αποτελέσματα Επιρροές δασικής κάλυψης στο χιονοστρώμα όταν βροχή πέφτει πάνω στο χιόνι: 1. Κοντά σε 0 o C έχουμε περισσότερη παραγωγή νερού από το χιονι που βρίσκεται στην κώμη των δένδρων παρά το έδαφος γιατί μεγαλύτερη επιφάνεια χιονιού είναι εκτεθειμένη στο ήλιο. 2. Όταν η βροχή > 5 mm/s τότε αποξηλωμένες περιοχές έχουν μεγαλύτερη παραγωγή νερού
Αποτελέσματα Τα αντιφατικά αυτά αποτελέσματα προβάλουν δίλημμα και κάνουν δύσκολη τη διαχείριση χιονιού για τους δασοπόνους που προσπαθούν να αποφύγουν πλημμύρες και γεωλισθήσεις. Η πιο κατάλληλη διαχείριση γιατί εξαρτάται από τις κλιματικές συνθήκες που δεν μπορούμε να τις κοντρολάρουμε. Η πιο λογική διαχείριση είναι να έχουμε μια ποικιλία αποξηλωμένων περιοχών και περιοχές με δασική κάλυψη στη λεκάνη απορροής.
Αποτελέσματα Το κλειδί για αποφυγή πλημμυρών, να γίνουν αλλαγές (αποσυγχρονίσεις) στην περίοδο που λιώνει το χιόνι στα διάφορα τμήματα της λεκάνης απορροής Minnesota, Aspen (Populus tremuloides) όταν 50% αποξήλωση μειώνονται οι μέγιστες υδατοπαροχές όταν 70% διπλάσιες μέγιστες υδατοπαροχές. Το κρίσιμο 60% Το ίδια ισχύουν και για άλλες περιοχές με παρόμοιο κλίμα, τοπογραφία, βλάστηση.
Αποτελέσματα Σημείωση Η αραίωση και η αποξήλωση δεν έχουν την ίδια επιτυχία σε ορεινές λεκάνες απορροής ΛΟΓΟΣ : Η απορροή και οι πλυμμυρικές αιχμές επηρεάζονται από υψομετρικές διαφορές, διαφορές στις κλίσεις και εκθεσεις.
Αποτελέσματα Και άλλο κλειδί για αποφυγή πλημμυρών, να μην παγώνει η επιφάνεια του εδάφους. Μεγάλες επιφάνειες με αποξήλωση μπορούν να παγώσουν το έδαφος και σε μεγαλύτερο βάθος και το ίδιο ισχύει όταν δασικές περιοχές που γίνονται γεωργικές.
Συμπεράσματα Δάση με χαμηλή πυκνότητα και ανοίγματα έχουν μεγαλύτερη συσσώρευση χιονιού από γειτονικά δάση με μεγάλη πυκνότητα. Άρα η αραίωση και αποξήλωση δασών μπορεί να επηρεάσει τη συσσώρευση χιονιού Και οι δυο μέθοδοι χρησιμοποιούνται τακτικά στη Δασοκομική.
Συμπεράσματα Τα χιονοστρώματά λιώνουν πιο γρήγορα σε δάση με χαμηλή πυκνότητα και ανοίγματα και έχουν μεγαλύτερη συσσώρευση χιονιού από γειτονικά δάση με πιο μεγάλη πυκνότητα. Αυτό οφείλεται στην καλύτερη κυκλοφορία του αέρα και μεγαλύτερη ηλιακή ακτινοβολία. Σε συνδυασμό με το γεγονός της μεγαλύτερης χιονοσυσσώρευσης οδηγεί σε μεγαλύτερες υδατοπαροχές Αυτό επηρεάζει τη διάβρωση και το νερό που φτάνει στα πεδινά. Σε πολλές περιπτώσεις προκαλεί και πλημμύρες.
Συμπεράσματα Τα χιονοστρώματά λιώνουν πιο γρήγορα σε δάση με χαμηλή πυκνότητα και ανοίγματα έχουν μεγαλύτερη συσσώρευση χιονιού από γειτονικά δάση με μεγάλη πυκνότητα. Αυτό οφείλεται στην καλύτερη κυκλοφορία του αέρα και μεγαλύτερη ηλιακή ακτινοβολία. Σε συνδυασμό με το γεγονός της μεγαλύτερης χιονοσυσσώρευσης οδηγεί σε μεγαλύτερες υδατοπαροχές Αυτό επηρεάζει τη διάβρωση και το νερό που φτάνει στα πεδινά. Σε πολλές περιπτώσεις προκαλεί πλημμύρες.
Συμπεράσματα Προβλήματα με πλημμύρες προκύπτουν όταν: 1. Όταν βροχή πέφτει στα χιονοστρώματα 2. Όταν υπάρχουν η δημιουργούνται αστικές περιοχές που έχει ως αποτέλεσμα τα χιόνια να λιώνουν και πιο νωρίς.
ΑΣΚΗΣΗ Υπάρχει ένα φράγμα που παρέχει νερό για άρδευση και ύδρευση στη γειτονική κοινότητα. Τα τελευταία χρόνια η στάθμη του νερού του φράγματος έχει πέσει σημαντικά. Ξέροντας ότι το ψηλότερο σημείο της λεκάνης του ποταμού είναι ~2,500 μ, τι διαχειριστικά μέτρα μπορούμε να πάρουμε για την αύξηση της στάθμης του νερού του φράγματος; Τι προβλήματα μπορούν να προκαλέσουν τα διαχειριστικά μέτρα σας.