مقدمه ای بر شناخت یخبندان و سرمازدگی- بخش اول-مقدمه و انواع یخبندان
از دیدگاه هواشناسی وقتی دمای حداقل هوا به کمتر از صفر درجه سلسیوس کاهش یابد، گیاهان حساس تحت تأثیر قرار گرفته، آسیب دیده و این آسیب باعث کاهش محصول آنها خواهد شد. بنابراین رخداد پدیده یخبندان و سرمازدگی اثرات مخربی بر اقتصاد بخش شاورزی میگذارد. از طرف دیگر وقوع این پدیده تنها بر بخش کشاورزی اثرات سوء نمیگذارد بلکه بر سایر بخشها از جمله حمل و نقل، محیط زیست، منابع آب و . . . نیز تاثیرگذار است ولی تاثیر آن بر بخش کشاورزی به ویژه باغبانی ملموستر میباشد.
۱-۱-چکیده
از دیدگاه هواشناسی وقتی دمای حداقل هوا به کمتر از صفر درجه سلسیوس کاهش یابد، گیاهان حساس تحت تأثیر قرار گرفته، آسیب دیده و این آسیب باعث کاهش محصول آنها خواهد شد. بنابراین رخداد پدیده یخبندان و سرمازدگی اثرات مخربی بر اقتصاد بخش کشاورزی میگذارد. از طرف دیگر وقوع این پدیده تنها بر بخش کشاورزی اثرات سوء نمیگذارد بلکه بر سایر بخشها از جمله حمل و نقل، محیط زیست، منابع آب و . . . نیز تاثیرگذار است ولی تاثیر آن بر بخش کشاورزی به ویژه باغبانی ملموستر میباشد. با وجود بدیهی بودن اهمیت موضوع، آگاهی درباره چگونگی حفاظت گیاهان از یخبندان و سرمازدگی تا حدود نسبتاً زیادی محدود است. به این دلیل نیاز به منابع اطلاعاتی سادهای است که با استفاده از آن بتوان مشکلات متعدد کشاورزان در این زمینه را برطرف نمود. در این فصل ابتدا تعریفی از پدیده یخبندان و سرمازدگی ارائه شده است و انواع یخبندان از دیدگاه هواشناسی معرفی گردیده است. سپس وضعیت یخبندان و سرمازدگی در نقاط مختلف جهان بررسی شده است. در ادامه خلاصهای مفید از روشهای مبارزه با یخبندان ارائه گردیده و در نهایت عوامل موثر بر وقوع و تشدید یخبندان و سرمازدگی معرفی شدهاند.
۱-۲- تعریف سرمازدگی و یخبندان
کلمه یخبندان (Frost) بیان کننده نوعی پدیده هواشناسی است که در اثر آن محصولات زراعی و دیگر گیاهان، در معرض خسارت قرار میگیرند. کشاورزان از کلمه یخبندان و سرمازدگی (Chilling) با یک تعریف نامشخص و مبهم که به صورت “دمای هوای کمتر یا برابر با صفر درجه سلسیوس” میباشد، استفاده میکنند ولی بطور علمی میتوان آن را در قالب سه تعریف زیر ارائه نمود :
– پدیده حرارتی کمتر یا مساوی صفر درجه سلسیوس در جعبه استیونسن در ارتفاع ۱/۲۵ تا ۲ متری.
– وقوع دمایی کمتر از صفر درجه سلسیوس بدون تعریف ارتفاع و جعبه هواشناسی.
– کاهش دمای هوا به کمتر از صفر درجه سلسیوس بدون اشاره به تشکیل بلور یخ که باعث خسارت یا مرگ گیاه شود.
محققان هواشناسی یخبندان را در اصل به دو صورت یخبندان فرارفتی و تابشی تقسیم میکنند ولی در برخی موارد نوع سوم آن که ترکیبی از هر دو نوع یخبنان تابشی و فرارفتی میباشد نیز وجود دارد که به یخبندان مختلط معروف است. در یخبندان فرارفتی پدیدههایی از قبیل ورود توده هوای سرد بزرگ مقیاس، باد شدید و دمای زیر صفر درجه حتی در ساعات روز وجود دارد. در یخبندانهای تابشی یخبندانی که به وجود میآید به دلیل اتلاف انرژی از طریق تبادل تابشی در شبهای صاف، بدون باد و وارونگی دمایی (افزایش دما با ارتفاع) میباشد و در نهایت در بعضی حالات ترکیبی از این دو نوع یخبندان نیز روی میدهد. بر اساس منابع موجود یخبندان در دمای هوای صفر درجه سلسیوس یا کمتر رخ میدهد که در ارتفاع بین ۱/۲۵ تا ۲ متری بالای سطح خاک و در درون ایستگاههای هواشناسی اندازهگیری میشود. در این حالت یخ زدن یا نزدن آب فضای بین سلولی در گیاه بستگی به چندین عامل مهم از جمله فوق تبریدی و غلظت باکتریهای مولّد هسته یخی بستگی دارد. سرمازدگی وقتی روی میدهد که آب فضای بین سلولی درون گیاه یخ بزند (تغییر از فاز مایع به جامد). یخبندان وقتی تبدیل به سرمازدگی میشود که یخ زدگی فضای بین سلولی در درون گیاهان ایجاد گردد. خسارت یخزدگی وقتی ایجاد میشود که دمای بافت گیاه به زیر مقدار دمای آستانه برسد که از لحاظ فیزیولوژی غیرقابل برگشت بوده و باعث مرگ سلولهای گیاهی میشود. این دمای خسارت زننده به بافت گیاه با دمای هوایی که دماهای بحرانی نامیده میشود همبستگی داشته و در پناهگاههای استاندارد اندازهگیری میشود.
۱-۳- انواع یخبندان
۱-۳-۱- یخبندان تابشی
شایعترین نوع یخبندان، یخبندان تابشی میباشد. یخبندان تابشی بنا به ماهیت خود تحت شرایط هوای پایدار و شبهای صاف به وجود میآید. در این حالت، سطح خاک و گیاه در اثر تشعشع و از دست دادن حرارت سرد شده و هوای مجاور سطح زمین نیز در اثر برخورد با این سطوح، سردتر شده و به علت سنگین بودن در سطح زمین باقی میماند. از ویژگیهای بارز یخبندان تابشی میتوان به آسمانی صاف، هوایی بدون باد شدید، وارونگی دمایی، دمای نقطه شبنم پایین، دمای هوای زیر صفر درجه در شب و بالای صفر درجه سلسیوس در روز اشاره نمود. وقوع این پدیده در اقلیمهای قارهای که رخداد دمای زیر صفر درجه امری عادی است طبیعی میباشد. در شبهایی که آسمان کاملاً صاف است گرمای خروجی از سطح زمین نسبت به گرمای دریافتی بیشتر شده و دما کاهش مییابد. اُفت سریعتر دما در نزدیک سطح تابش کننده موجب ایجاد وارونگی دمایی میشود. عمق و ارتفاع وارونگی دمایی متغیر بوده و به توپوگرافی و شرایط آبوهوایی محل بستگی دارد ولی معمولاً دامنه آن ۹ تا ۶۰ متر میباشد. اگر دمای هوا در یک ارتفاع مناسب از سطح خاک اندازهگیری شود به نقطهای میرسیم که دما با ارتفاع کم میشود (اُفتاهنگ). ترازی که نیمرخ دما از شرایط وارونگی به شرایط اُفتاهنگ تغییر میکند را سقف میگویند. وارونگی ضعیف (بیشینه ارتفاع) وقتی رخ میدهد که دمای ارتفاعات بالاتر تا حدودی بیشتر از نزدیک سطح زمین باشد و وارونگی شدید (حداقل ارتفاع) هم وقتی اتفاق میاُفتد که دما نسبت به ارتفاع سریعتر افزایش مییابد. روشهای حفاظت مبتنی بر تجمع انرژی در شرایطی که وارونگی دمایی شدید و حداقل ارتفاع وجود دارد مؤثر خواهد بود. یخبندانهای تابشی به دو گروه یخبندان سفید و یخبندان سیاه طبقه بندی میشوند. ژاله یا یخبندان سفید موقعی روی میدهد که بخار آب بر روی سطوح قرار گرفته و تشکیل پوششی سفید از یخ دهد که معمولاً یخبندان نامیده میشود. نوع دوم یخبندان تابشی یخبندان سیاه بوده و وقتی رخ میدهد که دما سریعاً به زیر صفر درجه سلسیوس اُفت کرده و هیچ پوشش یخی بر روی سطوح تشکیل نشود. اگر رطوبت کم باشد در آن صورت حرارت سطح به دمای نقطه یخی نرسیده و پوشش یخی نیز تشکیل نخواهد شد، اما وقتی رطوبت به اندازه کافی باشد به احتمال زیاد یخ رسوب کرده و میتواند یخبندان سفید تشکیل شود. به دلیل اینکه در طی فرآیند یخزدگی گرما آزاد میگردد یخبندانهای سفید معمولاً باعث خسارت کمتری نسبت به یخبندان سیاه میشوند. از ویژگی بارز دمای هوا در شبهایی که یخبندان تابشی به وجود میآید اُفت دما در چند ساعت نزدیک طلوع آفتاب است یعنی زمانی که تابش خالص سطح زمین سریعاً از مثبت به منفی تغییر میکند. این تغییر سریع در تابش خالص به این دلیل است که تابش بیشینه خورشید در هنگام ظهر به کمترین مقدار خود در زمان طلوع آفتاب رسیده و تابش خالص خورشیدی با طول موج بلند همیشه منفی میگردد.
۱-۳-۲- یخبندان فرارفتی
یخبندان فرارفتی زمانی رخ میدهد که جبهه هوای سرد از یک منطقه عبور نماید. تودههای هوایی که از مناطق سرد منشاء میگیرند هنگام عبور از روی یک ناحیه باعث کاهش دما، ایجاد یخبندان و تشدید سرما میگردند. مدت زمان و برودت سرمای ناشی از ورود توده هوای سرد به یک منطقه، به سرعت باد، شدت اُفت دما و دمای توده هوا بستگی دارد. یکی از مشخصههای بارز یخبندان فرارفتی، وزش باد است که به شدت سرما میافزاید. علاوه بر این یخبندان فرارفتی با شرایط ابری، بدون وارونگی دمایی و رطوبت کم همراه بوده و در اغلب موارد به کمتر از نقطه انجماد افت نموده و در تمام طول روز ثابت باقی میماند. همانگونه که پیشتر بیان شد به علت وزش بادهای سرد در این نوع یخبندان، گیاهان به سرعت حرارت خود را از دست داده و خسارت وارده بر آنها افزایش مییابد. چون بیشتر روشهای حفاظت از یخبندان در جایی که وارونگی دما وجود دارد بیشترین تأثیر را دارند لذا مبارزه با یخبندان فرارفتی مشکل است. نکته مهم وقوع دورهای یخبندانهای فرارفتی است در حالی که یخبندانهای تابشی در اغلب موارد رخ میدهند.
۱-۳-۳- یخبندان مختلط
در یخبندانهای مختلط هر دو نوع یخبندان تابشی و فرارفتی متوالیاً مشاهده میشوند. در این وضعیت، یخبندانهای تابشی معمولاً پس از عبور یک جبهه سرد رخ میدهند. یخبندان فرارفتی ممکن است در طول روز یا شب اتفاق افتد اما یخبندان تابشی لزوماً به هنگام شب به وقوع میپیوندد. این پدیده معمولاً با یک مرکز پرفشار و هوای سرد و خشک و پایدار همراه خواهد بود. تفکیک یخبندان مختلط از سایر یخبندانها بسیار مشکل میباشد اما انتظار میرود که اغلب در شب اتفاق افتد (آهرنس، ۲۰۰۹).
بسیار عالی بود
در مورد پارامترهای موثر بر سرمازدگی و روش های پیش بینی آن اگر ممکن است منبع معرفی کنید و توضیح بیشتری بدهید.
نویسنده: جلیل هلالی