Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2008, 56(4), 281-288 | DOI: 10.11118/actaun200856040281

Účinnost větrolamů na základě měření větrného pole a optické porozity

Tomáš Středa1, Petra Malenová2, Hana Pokladníková2, Jaroslav Rožnovský2
1 Ústav pěstování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika
2 Český hydrometeorologický ústav, pobočka Brno, Kroftova 43, 616 67 Brno, Česká republika

V práci je posouzen vliv ochranných lesních pásů odlišné druhové skladby, stáří a konstrukce na rychlost a směr proudění vzduchu. Hodnoceny byly parametry dvou větrolamů v oblastech jižní Moravy ohrožených větrnou erozí. Horizontální pole větru v blízkosti větrolamu bylo monitorováno prostřednictvím ambulantních měření mobilní sestavou anemometrů. Měření byla prováděna v období, kdy jsou pozemky větrnou erozí ohroženy nejvíce, tj. mimo hlavní vegetační období polních plodin a v různých fenologických fázích větrolamu. Efekt větrolamu na horizontální pole větru byl sledován ve vzdálenostech 50, 100, 150 a 200 m od větrolamu ve výšce 2 m nad povrchem při pětisekundové frekvenci měření. Snížení průměrné rychlosti větru na závětrné straně ve vzdálenosti 50 m za větrolamem oproti kontrolnímu čidlu umístěném 150 m před větrolamem dosahovalo až 64 %. Vliv větrolamu na proudění vzduchu se projevoval i v době, kdy jeho hlavní dřeviny nebyly ještě olistěné, ovšem se sníženou účinností (především u dvouřadého větrolamu v katastru obce Suchá Loz). V Micmanicích se výrazný vliv větrolamu oproti předpokladům (jedná se o nízký větrolam) projevoval i ve vzdálenosti 200 m za větrolamem. Pro zhodnocení účinnosti větrolamu v různých fázích vegetace byla také stanovena optická porozita větrolamů.

větrolam, optická porozita, větrná eroze, rychlost větru, cirkulace vzduchu, fenologické fáze

The efficiency of windbreaks on the basis of wind field and optical porosity measurement

Windbreaks have been used for many years to reduce wind speed as a wind-erosion control measure. To assessment of windbreak efficiency two main parameters are using: height of windbreak (H) and aerodynamic porosity. In South Moravian Region the total area of windbreaks is approximately 1200 ha. For purposes of horizontal profile measurement of wind speed and wind direction windbreaks with various spices composition, age and construction in cadastral territory Suchá Loz and Micmanice were chosen. Windbreak influence on horizontal wind profile was found out in distance of 50, 100, 150 and 200 m in front and behind windbreak in two-meter height above surface. For the optical porosity measurement the ImageTool program was used. The wind field measurement results of windbreak in Suchá Loz cadastral shows limited effect of windbreak on wind speed. The windbreak is created mainly by Canadian poplars (Populus × canadensis). In dependence on main species foliage stage the effect of windbreak was obvious on leeward side to distance of 100-150 m (c. 5-7 H). Average optical porosity of windbreak in Suchá Loz was 50% (April). Reduction of average wind speed was about 17% maximally in this stage. Optical porosity was 20% and wind speed reduction was about 37% during second measurement (October). The second monitored windbreak (Micmanice) had a significant influence on wind speed even to the maximal measured distance (200 m, c. 14 H). This windbreak created mainly by Acer sp. and Fraxinus excelsior reduced the wind speed about 64%. During first measurement (May) the optical porosity of 20% and maximal wind speed reduction of 64% were assessed. For optical porosity of 21% (October) the wind speed reduction was about 55%. Close relation between optical porosity and wind speed reduction was found out by statistical evaluation. Correlation coefficient regardless locality for distance of 50 m was -0.80, 100 m -0.92, 150 m -0.76 and for distance of 200 m -0.63.

Keywords: windbreak, optical porosity, wind erosion, wind speed, air circulation, phenological phases
Grants and funding:

This article could be written thanks to support from Grant of Ministry of Agriculture of the Czech Republic: "Possibilities of Shelterbelts Functions Optimalization in Landscape planning", number 1R44027.

Received: March 12, 2008; Published: November 8, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Středa, T., Malenová, P., Pokladníková, H., & Rožnovský, J. (2008). The efficiency of windbreaks on the basis of wind field and optical porosity measurement. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 56(4), 281-288. doi: 10.11118/actaun200856040281
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. ABEL, N. et al., 1997: Design principles for farm forestry: A guide to assist farmers to decide where to place trees and farm plantations on farms. BARTON, A. C. T.: Rural Industries Research and Development Corporation, Canberra, 102 p. ISBN 0642246556.
    2. BRANDLE, J. R., HODGES, L., ZHOU, X. H., 2004: Windbreaks in North American agricultural systems. Agroforestry Systems, vol. 61-62, No. 1, p. 65-78. DOI: 10.1023/B:AGFO.0000028990.31801.62 Go to original source...
    3. CORNELIS, W. M. et al., 2000: The efficiency of vegetative windbreaks in combating with erosion: Simulation and scaling. Science et changements planétaires / Sécheresse, vol. 11, No. 1, p. 52-57.
    4. CORNELIS, W. M., GABRIELS, D., 2005: Optimal windbreak design for wind-erosion control. Journal of Arid Environments, vol. 61, No. 2, p. 315-332. DOI: 10.1016/j.jaridenv.2004.10.005 Go to original source...
    5. HERMAN, D. E., STANGE, C. M., QUAM, V. C., 1996: North Dakota Tree Handbook. North Dakota State Soil Conservation Committee, Bismarck, North Dakota, 225 p.
    6. HEISLER, G. M., DEWALLE, D. R., 1988: Effects of windbreak structure on wind flow. Agriculture, Ecosystems and Environment, vol. 22-23, p. 41-69. DOI: 10.1016/0167-8809(88)90007-2 Go to original source...
    7. LI, F. R. et al., 2003: Pedoecological effects of a sand-fixing poplar (Populus simonii Carr.) forest in a desertified sandy land of Inner Mongolia, China. Plant and Soil, vol. 256, No. 2, p. 431-442. DOI: 10.1023/A:1026124915454 Go to original source...
    8. LITSCHMANN, T., ROŽNOVSKÝ, J., 2004: Vliv větrolamu na proudění vzduchu. In: Transport vody, chemikálií a energie v systéme pôda - rastlina - atmosféra. Bratislava, SAV. CD ROM.
    9. LOEFFLER, A. E., GORDON, A. M., GILLESPIE, T. J., 1992: Optical porosity and windspeed reduction by coniferous windbreaks in southern Ontario. Agroforestry Systems, vol. 17, No. 2, p. 119-133. DOI: 10.1007/BF00053117 Go to original source...
    10. PODHRÁZSKÁ, J. et al., 2007: Závěrečná zpráva z řešení projektu 1R44027: Možnosti optimalizace funkcí větrolamů v krajině, jejich využití v komplexních pozemkových úpravách. Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i., Praha, 2007.
    11. SOBÍŠEK, B. et al., 1993: Meteorologický slovník, výkladový a terminologický. 1. vyd. Praha: vyd. Academia, 594 s. ISBN 80-85368-45-5.
    12. SUDMEYER, R. A. et al., 2002: Broadacre crop yield in the lee of windbreaks in the medium and low rainfall areas of south-western Australia. Australian Journal of Experimental Agriculture, vol. 42, No. 6, p. 739-750. DOI: 10.1071/EA02011 Go to original source...
    13. TRNKA, P., 2000: Chvála větrolamů. Úroda, vol. 48, No. 11, p. 18-19.
    14. VIGIAK, O. et al., 2003: Spatial modeling of wind speed around windbreaks. Catena, vol. 52, No. 3, p. 273-288. DOI: 10.1016/S0341-8162(03)00018-3 Go to original source...
    15. WAN-MENG et al., 2005: Application of the digitized measurement on windbreak porosity of farmland shelter-forests. Arid Land Geography, vol. 28, No. 1, p. 120-123.
    16. ZHANG, H. et al., 2003: Evaluation of ecological services of Populus simonii forest on Heerqin sandy land. Yingyong Shengtai Xuebao, vol. 14, No. 10, p. 1591-1596.

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content