مقدمه ای بر شناخت یخبندان و سرمازدگی- تاریخچه حفاظت از یخبندان و سرمازدگی
همان گونه که در بخشهای قبل در زمینه یخبندان بحث گردید این پدیده یکی از عوامل اصلی در کاهش محصولات کشاورزی و باغبانی است که هر ساله خسارت سنگینی وارد می کند. مبارزه با این پدیده زیانبار اقلیمی از دیرباز رایج بوده و در کشورهای مختلف به این امر مبادرت می کنند.
خسارت ناشی از یخبندان از زمان کشت و کار گیاهان توسط انسان وجود داشته است. حتی اگر تمام جنبههای حفاظت از یخبندان مدیریت گردد، وقوع یک شب با دماهای یخبندانی میتواند منجر به تخریب کامل محصول گردد. معمولاً در اقلیمهای جنب حارهای با حرکت آرام تودههای هوای سرد ممکن است ۲ تا ۴ شب به مدت ۸ تا ۱۰ ساعت دما در زیر نقطه انجماد باقی بماند. در اقلیم دریایی و غربی قارهای، رخداد یخبندان با شرایط آرام و وارونگیهای شدید همراه است. رخدادهای خسارتبار یخبندان در ابتدا با فرارفت هوای سرد شروع و چندین شب با یخبندان تابشی ادامه پیدا میکند. در اقلیمهای معتدله دورههای یخبندان تداوم کوتاهی داشته و با تکرار بیشتری نسبت به سایر اقلیمها رخ میدهند . خسارت ناشی از یخبندان برای درختان میوه برگریز در پاییز و برای خشکبار عموماً در بهار و در بعضی مواقع در پاییز نیز رخ میدهند. برای درختان میوه نیمه گرمسیری خسارت به محصولات، بیشتر در فصل زمستان روی میدهد. در اقلیمهای حارهای به جز در ارتفاعات، هیچ یخبندانی وجود ندارد. بنابراین وقتی محصولات حارهای از سرما خسارت میبینند دما عموماً بالای صفر درجه است. در اقلیمهای معتدله خسارت به محصولات میتواند در قبل از پنجهزنی در یخبندانهای شدید و حتی در گلدهی در یخبندانهای ملایم رخ دهد. برای کشاورزان اقدام اساسی, کشت گیاهان یا ارقامی است که استعداد کمتری به خسارت دارند (کشت گندم بهاره نسبت به کشت گندم پاییزه ارجح است) یا عدم کشت گیاهان حساس در مناطقی است که خسارت ناشی از یخبندان به فراوانی رخ میدهد. در هر حالتی باید تاریخ کشت با محصول، رقم و خُرد اقلیم منطقه تنظیم شود. مثال خوب برای این موضوع انتقال و حرکت صنایع مرکبات به جنوب فلوریدا در واکنش به یخبندانهای شدید در دهههای ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ بوده است . در عین حال به علت وجود دماهای مساعدتر صنعت زیتون به طرف شمال ایتالیا کشیده میشود که دارای شرایط اقلیمی و خاک مناسب برای تولید با کیفیت روغن زیتون هستند. همچنین این امر ناشی از افزایش خسارت حاصل از یخبندان به زیتون در سالهای ۱۹۵۸، ۱۹۹۱ و ۱۹۹۶ نیز بوده است . همان طور که گفته شد زمان وقوع آخرین سرمای دیررس بهاره و اولین سرمای زودرس پاییزه هستند که تعیین کننده کشت یک گیاه مشخص در یک منطقه خواهند بود. برای نمونه بیشتر درختان خشکبار و درختان میوه خزان کننده تمایل به کشت در اقلیمهای مدیترانهای دارند زیرا احتمال خسارت ناشی از یخبندان به این گیاهان نسبت به اقلیمهای قارهای کمتر است. آگاهی درباره حفاظت از یخبندان و مقابله با وقوع خسارت متناوب در اقلیمهای نسبتاً مستعد مورد بررسی قرار گرفته است. اگر خسارت ناشی از یخبندان به طور منظم اتفاق بیافتد بهترین راهکار، کشت محصول در جای دیگر و در منطقه مناسبتر میباشد. در برخی موارد تغییر مناطق کشت در واکنش به تغییر اقلیم است. برای نمونه آتاوی (۱۹۹۷) بیان نموده که قبل از ۱۸۳۵ درختان مرکبات عموماً در جنوب کارولینا، جورجیا و شمال فلوریدا کشت میشده است که به علت تلفات ناشی از یخبندان، مردم به دلایل اقتصادی به تولید مرکبات در این مناطق نمیپردازند. وی چندین نمونه از باغهای نیمه گرمسیری را که تا حدود سال ۱۸۳۵ وجود داشتهاند و خسارت شدید یخبندان در آنها روی داده بود را ذکر کرده است. در واقع شواهد نشان میدهند که میوههای کشت شده در مناطق جنب حارهای در جنوب غرب آمریکا برای رقابت با تولید کنندگان میوههای تولید شده در کشورهای مدیترانهای اروپا کشت میشده است. با اقلیم کنونی، تولید میوههای نیمه گرمسیری در این مناطق امکانپذیر نیست.
با توجه به اطلاعات موجود، تاریخ نشان داده که خسارت یخبندان در اقلیم مدیترانهای کالیفرنیا تناوبی است. خسارتهای اصلی از زمانی به زمان دیگر متفاوت بودهاند ولی تنوع محصولات و زمان یخبندانها اثر کمتری بر کالیفرنیا داشته است. اخیراً کالیفرنیا دو خسارت مخرب از یخبندان را تجربه کرده که بر صنعت مرکبات تأثیر خسارت باری گذاشته است. یکی از این یخبندانها در دسامبر ۱۹۹۰ و دیگری در دسامبر ۱۹۹۸ روی داده است. خسارت ناشی از یخبندان ۱۹۹۰ نسبت به یخبندانهایی که در سالهای ۱۹۱۳ و ۱۹۳۷ روی داده بود تأثیر بیشتری بر مرکبات گذاشت . به شکل باور نکردنی بعضی مناطق خسارت کمتری دیدند در حالی که بقیه مناطق خسارت سنگینی دیده بودند. آتاوی (۱۹۹۷) بیان کرده است با اینکه خسارت به میوهها قابل ملاحظه بوده ولی بیشتر درختان در شرایط نسبتاً بهتری بوده و دماهایی که درختان فلوریدا را از بین برده است را تحمل کردهاند. یخبندان دسامبر سال ۲۰۰۰ نمونه خوبی از این سخن بوده که میتوان جهت جلوگیری از خسارت یخبندان از آن استفاده کرد. در فلوریدا قبل از عبور یک جبهه سرد و سقوط دما به زیر نقطه صفر درجه سلسیوس، یک هوای نسبتاً گرم قبل از یخبندان شدید به وجود میآید. در نتیجه خسارت درختان نسبت به دو یخبندان کالیفرنیا کمتر بوده است. آتاوی (۱۹۹۷) به طبیعت متناقض خسارت یخبندان که در ادامه یخبندان دیگر به وجود میآید تأکید کرده است. برای مثال در یک منطقه نسبتاً کوچک تلفات ناشی از یخبندان به مرکبات را ۷۰ تا ۸۰ درصد در دره اوجای، ۶۰ تا ۷۰ درصد در سانتا پائولو کانیون و تنها ۲۰ درصد در دره سانتا کارلا که نسبتا به هم نزدیک هستند برآورد کرده است. این موضوع نشان میدهد که طبیعت خاص منطقه به ویژه در مناطق کوهستانی و تپهای مثل شهرستان ونتورا در کالیفرنیا نیز بر خسارت یخبندان تأثیر دارد. اگر چه یخبندان سال ۱۹۹۸ برای صنایع مرکبات کالیفرنیا به اندازه یخبندان ۱۹۹۰ نبوده ولی یکی از یخبندانهای اصلی قرن بیستم به شمار میآید. اگر چه در این یخبندان خسارت اقتصادی بالا بوده ولی به اندازه یخبندان سال ۱۹۹۰ نبوده است به طوری که بیشتر تولید کنندگان قادر به جبران خسارت وارده بودهاند (تیفن باکر و همکاران، ۲۰۰۰). آنها ذکر کردهاند که رابطه نسبتاً آشکاری بین عرض جغرافیایی و خسارت یخبندان و عرض جغرافیایی و نتیجه اولیه یخبندان وجود دارد. آنها پی بردند که بیشتر باغهای شمالی خسارت یخبندان را بیشتر تحمل کردهاند ولی زودتر از اولین یخبندان برداشت شده بودند که به آنها این امکان را داده از یخبندان خسارت کمتری ببینند. آنها رابطهای بین طول جغرافیایی، سن و اندازه باغها که با ارتفاع نیز رابطه داشت پیدا نمودند. در دره سان جان کاوین باغهای با عمر زیادتر در طرف شرقی ارتفاعات و باغهای با عمر کمتر در ارتفاعات پایین دره در طرف غربی قرار داشتند. این محققان توصیه کردند که باید مدلهای میکرو اقلیمی با دادههای مدل ارتفاعی رقومی و اطلاعات جزئیتر خسارت یخبندان ترکیب شوند تا بتوانند کمک شایانی در ترسیم و طراحی الگوهای مکانی خطر خسارت یخبندان نماید. تیفن باکر و همکاران (۲۰۰۰) مشاهده کردهاند که تولید کنندگان بزرگ تلفات بیشتری را در محصول داشتهاند در حالی که تولید کنندگان کوچکتر و اعضای تعاونی تلفات کمتری داشتهاند. این موضوع به این واقعیت بر میگردد که بین شرکتهای تعاونی ارتباط وجود داشته است و بیشتر تولید کنندگان کوچک قبل از وقوع یخبندان محصولات خود را برداشت کرده بودند. بعد از یخبندان ۱۹۹۰ بیشتر کشاورزان شروع به درخواست بیمه محصولات کشاورزی کردند و آنهایی که این بیمه را دریافت کرده بودند مقداری از خسارت ناشی از یخبندان را جبران نمودند. زیرا بیشتر باغهای آنها در معرض خسارت بودهاند و یا به جهت بیمه محصولاتشان تلاش کمتری برای استفاده از روشهای حفاظت داشتهاند که مشخص نیست. علاوه بر این، تیفن باکر و همکاران (۲۰۰۰) ذکر کردهاند که کمک دولت در این وقایع ممکن است بر فعالیتهای مبارزه با یخبندان توسط کشاورزان مؤثر باشد. در هر دو سال ۱۹۹۰ و ۱۹۹۸ دولت برای کمک به کشاورزان به جهت جبران خسارتها اقدام به کمک میکرد. هر چند این کمکها برای کشاورزان مفید است ولی ممکن است باعث دلسرد کردن آنها به استفاده از روشهای حفاظت از یخبندان و موجب توسعه این صنایع به مناطقی که ریسک خسارت یخبندان بالاتر است، نیز گردد (تیفن باکر و همکاران، ۲۰۰۰).
مدت زمان استفاده از بخاریها در حفاظت گیاهان از یخبندان به بیش از ۲۰۰۰ سال میرسد (پاول و هیمرلیک، ۲۰۰۰). در آغاز اکثر بخاریها از نوع باز بودهاند هر چند اخیراً اِلمنتهای فلزی نیز برای بهتر باقی ماندن حرارت برای تابش و همرفت محصول نیز استفاده شده است. پاول و هیمرلیک (۲۰۰۰) گزارش کردهاند که حدود ۷۵ درصد انرژی خارج شده از بخاریها مستقیماً برای گرم کردن هوا استفاده میشود که بعداً با همرفت شدن بر روی محصول بطور مستقیم و غیر مستقیم با استفاده از اختلاط لایه وارونگی به گرم شدن بیشتر هوا کمک میکنند. آنها نشان دادند که ۲۵ درصد انرژی باقیمانده به صورت انتقال از بخاریها به گیاهان به صورت تابش مستقیم صورت میگیرد که حتی در طی یخبندانهای فرارفتی نیز مؤثر است. اولین اِلمنتهای فلزی معروف بخاریها برای مبارزه با یخبندان به وسیله دبلیو سی چو در ۱۹۰۷ در گراند جاکشن کلرادو امریکا ارائه شد. وی یک وسیله روغن سوز برای گرم کردن ابداع کرد که مؤثرتر از آتش روباز بود که بعداً به بخاریهای باغی معروف شد که به وسیله کارخانه چو ساخته میشد و امروزه در بخاریهای قابل حمل نیز استفاده میشود. حتی قبل از بخاریهای باغی نیز کشاورزان از حاملهای فلزی سادهتر استفاده میکردند که با روغن سنگین و لاستیکها و خاک اره میسوختند. این آتشها دودهای روغنی زیادی تولید میکردند که برای مدت طولانی باقی میماند و با استفاده از بلوکه کردن تابشهای انعکاسی از سطح زمین، حفاظت از یخبندان را بیشتر میکرد. در حالی که امروزه معلوم شده که با اضافه کردن ذرات بخار و دود به بخاریهای باغی حفاظت کمتری از باغ صورت میگیرد (می و بارتولیک، ۱۹۷۹). استفاده از بخاریهای باغی در بعضی از مناطق جهان روش استانداردی است ولی باعث آلودگی نیز میشود که امروزه به دلیل ایجاد مشکلات زیست محیطی و بهداشتی متعدد در امریکا و همچنین انتقاد عمومی، استفاده از این روش محدود شده است.
در ایالات متحده کشاورزان طی چندین سال تلاشهای زیادی برای کشف روشی که دارای آلودگی کمتری از نظر زیست محیطی باشد، انجام دادهاند. اخیراً بخاریهای برگشتی که بخار و دود را در مسیری جریان میدهد بیشتر توسعه یافته و مورد استفاده قرار میگیرند (لئونارد، ۱۹۵۱). امروزه در بسیاری از مناطق، استفاده از بخاریهای برگشتی و بخاریهای پاک سوز با سوخت پروپان مرسوم شده است، ولی با این حال قوانین محلی نیز باید مد نظر قرار گیرند. به هر حال آگاهی از افزایش قیمت سوخت و بحث آلودگی در طی اواسط دهه ۱۹۹۰ منجر به استفاده کمتر از بخاریهای مذکور شده است. در طی دهه ۱۹۵۰ استفاده از ماشینهای مولّد باد، جایگزین بخاریها به عنوان روش پیشنهادی برای حفاظت از یخبندان مطرح شد. اگر چه هزینه خرید این ماشینها گرانتر بود ولی هزینههای عملیاتی و نیروی کار کمتری نیاز داشتند. در دهه ۱۹۷۰ استفاده از بخاریها به منظور مبارزه با یخبندان در کالیفرنیا چندان معمول نبود. سوختهای کوچکتر و بخاریهایی با سوخت جامد هنوز در بخشهای کوچکی از جهان مورد استفاده قرار میگیرد. به هر حال میتوان از همه روشها استفاده کرد ولی استفاده از بخاریهای نیازمند سوخت، نهایتاً متوقف خواهد شد.
نویسنده: جلیل هلالی