理解灾难性风干扰21概念

尽管之前有大量的工作灾难性的风扰动及其对生态的影响，目前尚无风扰动的具体定义。定义灾难性风干扰是困难的，因为在事件内部或事件之间，风在强度、大小和频率上是不同的。在本文中，我们将灾害性风干扰包括强风事件，主要包括飓风、龙卷风、下暴、大风和强风暴风这可能会导致大量树木受损或死亡。在大多数情况下，我们在这个综合中关注的灾难性风干扰代表了一种大的、罕见的干扰(LID)形式，如Turner和其他人(1998)所描述的“空间范围大，发生频率低”的自然灾难性事件。灾难性的风干扰可以从它们的高风强度和极端最大阵风中识别出来(Foster & Boose, 1995;Everham & Brokaw, 1996;彼得森,2000;卢戈,2008)。最强的风(最大风速约125米/秒，平均风速约100米/秒)是龙卷风的特征。飓风是风速超过35米/秒的热带风暴，典型的飓风有一个平均风速大风(平均风速约为50米/秒)和强烈风暴(平均风速约为3050米/秒)通常只产生中等强度的风，但在某些情况下，它们可以产生与龙卷风一样具有破坏性的风。下暴是由对流雷阵雨和雷暴底部的小尺度强下沉气流引起的超过17米/秒的直向灾难性地面风(Fujita, 1985)，可超过50米/秒(甚至75米/秒)，造成类似龙卷风的破坏。

位置	森林类型	风暴类型	参考
亚洲
台湾	硬木	台风	Lin et al.， 2003
中国	北部森林	风和雪	朱等，2005
日本	亚热带森林	台风	徐等，2003b, 2004
澳洲
新西兰
澳大利亚	澳大利亚热带雨林	飓风	贝灵汉,2008
新西兰	种植森林	暴风	摩尔和奎因，2003年
欧洲
曼联	云杉森林	风暴	奎因,2003
王国
芬兰	北方森林	风雪损害	Pellikka &Jarvenpaa, 2003
北美
加拿大	北方森林	风暴	米切尔等人，2001年
美国
阿拉斯加	沿海温带雨林	严重的暴风雨	克雷默等人，2001
科罗拉多州	云杉-冷杉-松树亚高山林	严重的暴风雨	Veblen等人，2001;Lidemann & Baker, 2002
麻萨诸塞州	硬木	飓风	威尔逊等人，2005年
密歇根	硬木	暴风	伍兹，2000,2001
明尼苏达州	硬木	严重的暴风雨	彼得森,2004
新英格兰	硬木	飓风	Boose等人，2001年
威斯康辛州	hemlock-north硬木	严重的暴风雨	舒尔特和Mladenoff, 2005
纽约	硬木混交林	严重的暴风雨	麦克马斯特,2005
宾西法尼亚	hemlock-hardwood森林	龙卷风	彼得森,2000
北卡罗莱纳	皮埃蒙特松-	飓风&	埃利奥特等人，2002年;西
	硬木,阿巴拉契亚	下击暴流	等，2008a, 2008b
	硬木
佛罗里达	稀树大草原;mixed-hardwoods	飓风	Platt等人，2000,2002;巴蒂斯塔和普拉特，2003年
德州	南方混交林	飓风及强风暴	Harcombe等人，2002年

表1。1998年以来温带森林灾难性风暴的案例研究，按地理位置、森林类型和风暴类型划分

表1。1998年以来温带森林灾难性风暴的案例研究，按地理位置、森林类型和风暴类型划分

特大风事件发生的频率和返回时间因风暴类型和地点的不同而有很大差异。飓风是热带地区的大风事件，在近海岸热带地区很常见，但在内陆热带地区不太常见。灾难性飓风(萨菲尔-辛普森定义为4级或5级)平均每20-60年在热带海岸的某一特定地区再次发生(Brokaw, 1991)。飓风的频率从热带海岸到内陆温带地区逐渐减少。大型飓风只是偶尔在温带地区登陆，很少到达内陆温带地区(Webb, 1999)。

温带森林中主要飓风的再次出现间隔时间在全球范围内小于20年美国东南部沿海地区(Gresham et al.， 1991;柯南道尔,1997;1938年的飓风(5级)给美国东北部的森林造成了灾难性的破坏，这种风暴通常一个世纪才在该地区发生一次。在温带地区的一个特定地点，在地质时间尺度上主要飓风的重复发生率可能更长。一项用于量化阿拉巴马州沿海谢尔比湖地区飓风活动的沉积物岩心研究表明，在过去5000年里，灾难性飓风的复发间隔约为300年，在过去10000年里约为600年(Liu & Fearn, 1993)。与飓风相比，温带地区其他类型的灾难性风事件(例如龙卷风、大风、下暴流和强烈风暴)的频率变化很大。龙卷风在北美温带地区被广泛报道，尤其是在美国中部的大平原，那里的龙卷风尤其猛烈。在龙卷风通道地区(美国俄克拉何马州-堪萨斯州)，每年龙卷风的数量可达38次/ 100平方公里(Fujita, 1985)。下暴比龙卷风更频繁，但由于它们的孤立性和突发性(持续几分钟到半小时)，它们的复发率在文献中很少报道。 To date, few studies have reported the occurrences of gales, although Gallagher (1974) and Fraser (1971) reported 34 years and 75 years for return times in forest regions of Ireland and Scotland respectively. For windthrow, Zhang and others (1999) reported the average rotation period over the Upper Peninsula of Michigan to be 541 years. In the northern temperate forests of Wisconsin, severe windstorm return periods vary greatly with estimates ranging from 450 to 1200 years (Canham & Loucks, 1984; Schulte & Mladeoff, 2005).

灾难性风扰动的空间范围或强度可表示为每个扰动事件的平均受影响面积，在不同类型的风暴中差异显著。飓风的规模通常很大。飓风眼的直径通常为30-60公里，其影响往往延伸到其路径上直径300-500公里的区域(Baldwin, 1995年)。1989年的“雨果”飓风是美国历史上最具灾难性的风暴之一，严重破坏了南卡罗来纳州超过18210平方公里的林地(Sheffield & Thompson, 1992)。在其途经的北卡罗来纳州，雨果破坏了超过10,926平方公里的森林，几乎完全破坏了275平方公里的森林(Barnes, 2001)。另一个例子是1938年的飓风，它吹倒了新英格兰中部2400多平方公里的林地(Spurr, 1956)。相比之下，龙卷风通常只在其狭长的路径上造成重大破坏。典型的龙卷风路径通常是几十到几百米宽，15-20公里长(Ruffner & Bair, 1984)。龙卷风实际破坏的表面可能比其路径要小得多，这是由于龙卷风跳过地表的方式(Peterson, 2000)。

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