Anglicky: Relationships between shelter effects and optical porosity: A meta-analysis for tree windbreaks
Zdroj: Wu, T., Zhang, P., Zhang, L.,Wang, J., Yu, M., Zhou, X., Wang, G. G. 2018. Relationships between shelter effects and optical porosity: A meta-analysis for tree windbreaks. Agricultural and Forest Meteorology 259, 75–81.
Klíčová slova: "struktura větrolamu, funkce větrolamu, optická porozita, rychlost větru, vzdálenost větrolamů"
Dostupný z: www.elsevier.com/locate/agrformet
Větrolamy jsou navrhovány z mnoha důvodů, včetně ochrany proti vodní a větrné erozi, jako zásněžky, kvůli chovu dobytka a ochrany obydlí. Větrolamy, navrhované jako ochrana proti větrné a vodní erozi jsou jedeny z nejdůležitějších typů, a vztahy mezi jejich strukturou a účinností jsou široce studovány. Porozita, definovaná jako procento volného prostoru větrolamu k jeho celkovému objemu, je obecný ukazatel pro určení struktury větrolamu. je často vyjadřován jako optická porozita ( procento volného prostoru viděného v kolmém směru k větrolamu. Účinnost větrolamů je obvykle vyjadřována jako redukce rychlosti větru na závětrné straně (např. minimální rychlost větru, redukce rychlosti větru) a vzdálenost větrolamů (např. efektivní vzdálenost). V předchozích studiích byly kvantifikovány vztahy mezi účinností větrolamů a porozitou a bylo zjištěno, že tyto vztahy jsou dost variabilní a pravděpodobně závislé na typu větrolamu (lesní, plotový, umělé modely a zábrany) a metodě studie (polní měření, matematická simulace, větrné tunely…). V mnoha studiích bylo zjištěno, že vztahy mezi větrolamy a porozitou závisely od typu větrolamu. Pro ochranné ploty, modely nebo bariéry, s nevýznamnou velikostí jejich šířky byla optická porozita úspěšně použita pro předpověď profilu větru a jejich účinnosti. Pro stromové větrolamy s nerovnoměrnou šířkou i vertikální strukturou je optickou porozitu kvantifikovat mnohem komplikovanější a její vztahy k účinnosti větrolamů se stávají vysoce variabilní a obtížně predikovatelné.
Byla sestavena globální datová sada o větrolamech a optické porositě zahrnující 299 referenčních vzorků následujících proměnných: externí charakteristiky (šířka, počet řad, výška, lesní typ), porozita (optická porozita) a účinnost větrolamu (minimální relativní rychlost větru, průměrná redukce relativní rychlosti větru, efektivní vzdálenost větrolamů a absolutní efektivní vzdálenost větrolamů). Data byla získána z 49 publikovaných polních studií větrolamů, které byly vybrány ze světových publikačních databází a z monografií. Pro testování vztahů mezi otickou porozitou a účinností větrolamů byla použita regresní analýza. Větrolamy byly separovány do skupin podle počtu řad: jedno a víceřadé; výšky: ‹ 15 m a ≥ 15 m.; lesního typu: listnatý, jehličnatý a smíšený. Výška 15 m byla stanovena jako prahová, protože v křivce závislosti mezi průměrnou redukcí rychlosti větru a výškou je inflexní bod. Všechny analýzy byly prováděny pomocí R statistické platformy 3.3.0(R development core team). Bylo shledáno, že efekt větrolamů, zahrnující minimální relativní rychlosti větru (Um / U0), průměrné snížení relativní rychlosti větru (R) a efektivní vzdálenosti větrolamu (D70), vykazovaly dobrou lineární souvislost s optickou porozitou. Externí charakteristiky větrolamů (šířka, počet řádků, výška a typ lesa) významně ovlivňují optickou porozitu, i když vysvětlují pouze 31,6 % celkové variability. Optimální optická porozita (φ = 20-40%) s nejlepší účinností větrolamu byla zjištěna u větrolamu s jednou řadou, což by mělo poskytnout praktické pokyny pro konstrukci větrolamu. Neúspěch v určení optimální optické porozity větrolamu s větším počtem řad indikuje, že by měly být vyvinuty ukazatele ( matematické vztahy), které by mohly vyjadřovat 3-D strukturu, a měly by být použity pro širší větrolamy. Tato studie za použití globální datové sady analyzuje vztahy mezi větrolamem a optickou porozitou větrolamů, měla by sloužit k rozvoji chápání struktury a funkce větrolamu.
Celkové shrnutí:
Účinnost větrolamu vykazovala závislost na optické porozitě, ale tato závislost se měnila s různými externími charakteristikami větrolamů. U jednořadých větrolamů byla shledána nelineární závislost mezi účinností větrolamu a optickou porozitou, nejlepší účinnost větrolamu je při porozitě v rozmezí 20-40%. Závislost mezi účinností větrolamu a optickou porozitou se také mění mezi dvěma výškovými skupinami a mezi typy dřevin. Optická porozita se nejlépe hodí pro vyjádření efektu jednořadých větrolamů. U širších větrolamů by bylo vhodné vyvinout ukazatele pro vyjádření 3D struktury.
