don - Frost

Donma noktasının altında (mavi, sağ alt); en son güneş ışığına maruz kalan şerit (beyaz, orta); ve don olmayan bir bölge: burada, önceki don, güneş ışığına daha uzun süre maruz kalmaktan erimiştir (yeşil, sol üst).

Frost ince bir tabakası olan buz bir ilgili katı gelen, yüzeyin, su buharı , bir yukarıda içinde donma atmosfer sıcaklığı donma altında katı bir yüzey ile temas halinde olacak biçimde ve sonuçlanan faz değişimi su buharı (a gelen gaz için) buz (katı) su buharı donma noktasına ulaştığında . Gelen ılıman iklimlerde , en yaygın olarak kırılgan beyaz bir yere yakın yüzeyler üzerinde görünür kristaller ; soğuk iklimlerde, daha çeşitli şekillerde ortaya çıkar. Kristal oluşumunun yayılması çekirdeklenme süreci ile gerçekleşir .

Buz kristalleri sonucu don formunun fraktal süreç geliştirme. Don kristallerinin derinliği, biriktikleri süreye ve su buharının konsantrasyonuna ( nem ) bağlı olarak değişir . Frost kristalleri görünmez (siyah), berrak ( yarı saydam ) veya beyaz olabilir; bir don kristali kütlesi ışığı her yöne saçarsa, donun kaplaması beyaz görünür.

Don türleri arasında düşük nemli havadaki su buharının birikmesinden kaynaklanan kristal don ( kırağı don veya radyasyon donu), nemli koşullarda beyaz don , cam yüzeylerde pencere donu , soğuk yüzeyler üzerinde soğuk rüzgardan adveksiyon donu , görünür buz olmadan siyah don bulunur. düşük sıcaklıklarda ve çok düşük nem ve en kırağı altında aşırı soğutulmuş ıslak koşullarda.

Daha sıcak iklimlerde gelişen bitkiler, sıcaklık , bitki dokusunu oluşturan hücrelerdeki suyu donduracak kadar düştüğünde zarar görür . Bu işlemden kaynaklanan doku hasarı "don hasarı" olarak bilinir. Don hasarının mahsullerini etkilediği bilinen bölgelerdeki çiftçiler , mahsullerini bu tür hasarlardan korumak için genellikle önemli araçlara yatırım yaparlar.

oluşum

Frost Venezuela yüksek kasabasında , Apartaderos : Çünkü bir in konumu Alpin çayırlar ekosistem denilen Páramo , günlük dondurma-and-çözülme döngüsü, bazen "her gece, her gün ve kış yaz" olarak tanımlanan, bulunmaktadır.

Katı bir yüzey, çevreleyen nemli havanın çiy noktasının altında soğutulursa ve yüzeyin kendisi donmaktan daha soğuksa, üzerinde buz oluşur. Su, daha sonra donan bir sıvı olarak birikirse, türüne bağlı olarak camsı, opak veya kristal gibi görünebilen bir kaplama oluşturur. Bağlama bağlı olarak, bu süreç atmosferik buzlanma olarak da adlandırılabilir . Ürettiği buz, üzerinde büyüdükleri katı yüzeyden tipik olarak çıkıntı yapan buz spiküllerinden oluşan kristal dondan bazı yönlerden farklıdır.

Buz kaplamaları ve don spikülleri arasındaki temel fark, kristalin spiküllerin doğrudan havadaki su buharının desüblimasyonundan büyümesi ve desüblimasyonun donan yüzeylerin buzlanmasında bir faktör olmaması nedeniyle ortaya çıkar . Desüblimasyonun devam etmesi için yüzey , havanın donma noktasının altında olmalıdır , yani sıvı fazdan geçmeden buzun oluşması için yeterince soğuk olmalıdır . Hava nemli olmalı, ancak sıvı suyun yoğunlaşmasına izin verecek kadar nemli olmamalıdır, aksi takdirde süblimleşme yerine buzlanma meydana gelir. Kristallerin boyutu büyük ölçüde sıcaklığa, mevcut su buharı miktarına ve ne kadar süredir bozulmadan büyüdüklerine bağlıdır.

Kural olarak, havada aşırı soğutulmuş damlacıkların bulunduğu durumlar dışında, yalnızca çökelme yüzeyi çevreleyen havadan daha soğuksa don oluşacaktır. Örneğin, soğuk ahşap kaldırımlardaki çatlakların çevresinde, alttaki daha sıcak zeminden nemli hava kaçtığında don görülebilir. Üzerinde donun yaygın olarak oluştuğu diğer nesneler, kararmış metaller gibi düşük özgül ısıya veya yüksek termal emisyona sahip olanlardır , bu nedenle paslı çivilerin başlarında don birikmesi.

Bitişik bölgelerdeki don olayının görünüşte düzensiz oluşu, kısmen yükseklik farklılıklarından kaynaklanmaktadır, sakin gecelerde daha düşük alanlar daha soğuk hale gelir. Rüzgarın olmadığı bir yerde statik havanın bir yerin üzerine yerleştiği yerde, yerin emiciliği ve özgül ısısı, sıkışan havanın ulaştığı sıcaklığı büyük ölçüde etkiler.

Türler

kırağı don

Hava kırağı donuyla kaplı bir örümcek ağı
Kar üzerinde kırağı don
Optik (solda) ve taramalı elektron (sağda) mikroskopi ile görüntülenen derinlik kırağı

Kırağı don , ayrıca kırağı , radyasyon donu veya pruina , zeminde biriken veya teller veya yapraklar gibi açıkta kalan nesnelere gevşek bir şekilde bağlanmış beyaz buz kristallerini ifade eder. Soğuk ve açık gecelerde, ısının rüzgar veya sıcak nesneler gibi yakındaki kaynaklardan değiştirilebileceğinden daha hızlı bir şekilde açık havaya yayıldığı koşullarda oluşurlar . Uygun koşullar altında, amaçları aşağıda soğumaya donma noktasının de suyun donma noktasının altında, çevredeki havanın. Bu tür donma, sel donma veya donma cebi gibi etkilerle desteklenebilir . Bunlar, yer seviyesindeki radyasyon soğuk havayı yokuş aşağı akana kadar kaybettiğinde ve vadilerde ve oyuklarda çok soğuk hava ceplerinde biriktiğinde meydana gelir. Yerden birkaç fit yükseklikteki hava sıcaklığı donma noktasının oldukça üzerinde olduğunda bile, bu tür alçak soğuk havada kırağı donabilir.

"Hoar" kelimesi, " yaşlılık belirtileri gösteren" anlamına gelen Eski İngilizce bir sıfattan gelir. Bu bağlamda ağaçların ve çalıların beyaz saç gibi görünmesini sağlayan dona atıfta bulunur.

Kırağı don oluştuğu yere göre farklı isimler alabilir:

  • Hava kırağı, ağaç dalları, bitki gövdeleri ve teller gibi yüzeyin üzerindeki nesneler üzerinde bir kırağı don birikimidir.
  • Yüzey kırağı , doğrudan kar, buz veya zaten donmuş yüzeyler üzerinde biriken eğrelti otu benzeri buz kristallerini ifade eder.
  • Yarık kırağı , sakin hava koşullarında su buharının birikebileceği buzul yarıklarında oluşan kristallerden oluşur.
  • Derinlik kırağı , kuru kar kıyılarının yüzeyinin altındaki boşluklarda yavaş yavaş büyüyen yönlü kristalleri ifade eder. Derinlik kırağı kristalleri, komşu daha küçük kristaller pahasına sürekli olarak büyür, bu nedenle tipik olarak gözle görülür şekilde basamaklıdır ve yönlü oyuklara sahiptir.

Yüzey kırağı eğimli kar yığınlarını kapladığında, don kristalleri tabakası çığ riski oluşturabilir ; yoğun yeni kar katmanları soğuk yüzeyi kapladığında, eski kardan çıkan tüylü kristaller, düşen pulları tutar ve yeni kar katmanlarının alttaki eski karla güçlü bir şekilde yapışmasını önleyen bir boşluk tabakası oluşturur. Kırağının kar üzerinde oluşması için ideal koşullar, don kristallerinin büyümesi için nemi doğru oranda ileten çok hafif, soğuk hava akımlarının olduğu soğuk, açık gecelerdir. Çok kuvvetli veya sıcak rüzgar tüylü kristalleri yok eder ve böylece eski ve yeni kar katmanları arasında daha güçlü bir bağ oluşmasına izin verebilir. Bununla birlikte, eğer rüzgarlar kristalleri düz ve kuru bırakacak kadar güçlü ve soğuksa, karı soğuk, gevşek kristallerle, onları sökmeden veya tahrip etmeden veya ısınmasına ve yapışkan hale getirmesine izin vermeden halıyla kaplarsa, kar katmanları arasındaki don ara yüzü olabilir. hala çığ tehlikesi vardır, çünkü don kristallerinin dokusu kar dokusundan farklıdır ve kuru kristaller taze kar üzerine yapışmaz. Bu tür koşullar kar katmanları arasında güçlü bir bağ oluşmasını engeller.

Kabarık yüzey kırağı kristallerinin daha sonra karla kaplanmadan oluştuğu çok düşük sıcaklıklarda, kuvvetli rüzgarlar onları kırabilir ve buz parçacıkları tozu oluşturarak yüzeyin üzerine üfleyebilir. Buz tozu daha sonra , Antarktika'nın bazı bölgelerinde gözlemlendiği gibi, toz tavşanları ve benzer yapıların oluşumuna benzer bir süreçte yukimarimo oluşturabilir .

Yapraklarının uçlarında adveksiyon donu olan bir çiçeğin fotoğrafı.
Yapraklarının kenarlarında adveksiyon donu olan bir çiçek

Kırağı ve beyaz don , dondurucular veya endüstriyel soğuk depolama tesisleri gibi insan yapımı ortamlarda da meydana gelir . Bu tür soğuk mekanlar veya bunlara hizmet eden borular iyi yalıtılmamışsa ve ortam nemine maruz kalırsa, dondurucu sıcaklığına bağlı olarak nem anında donacaktır. Don, boruları kısmen yalıtarak kalın bir şekilde kaplayabilir, ancak bu tür verimsiz yalıtım yine de bir ısı kaybı kaynağıdır.

Adveksiyon don

Advection frost ( rüzgar donu da denir ), ağaç dalları, direkler ve diğer yüzeyler üzerinde çok soğuk rüzgar estiğinde oluşan küçük buz sivri uçlarını ifade eder . Çiçeklerin ve yaprakların kenarlarında çevrelenmiş gibi görünür ve genellikle rüzgarın yönünün tersine oluşur . Herhangi bir saatte, gündüz veya gece meydana gelebilir.

Pencere don

Pencere donu ( eğreltiotu donu veya buz çiçekleri olarak da adlandırılır ), bir cam bölmenin dış tarafı çok soğuk havaya ve iç tarafı daha sıcak, orta derecede nemli havaya maruz kaldığında oluşur. Bölme kötü bir yalıtkansa (örneğin, tek bölmeli bir pencereyse), su buharı camın üzerinde yoğunlaşarak buzlanma desenleri oluşturur. Dış ortam çok düşük sıcaklıklarda, iki cam arasındaki hava konveksiyonu, cam ünitesinin alt kısmının üst kısımdan daha soğuk olmasını sağladığından, enerji tasarruflu çift camlı pencerelerde bile pencerenin alt kısmında buzlanma görülebilir. Isıtmasız motorlu araçlarda, buz genellikle önce camın dış yüzeyinde oluşur. Cam yüzey kristallerin şeklini etkiler, bu nedenle kusurlar, çizikler veya toz buzun çekirdeklenme şeklini değiştirebilir . Pencere don şeklinde desenleri fraktal bir fraktal boyutu bir daha büyük, ancak en az iki. Bu, çekirdeklenme sürecinin, benzer bir süreçle şekillenen, ancak üç boyutta oluşan ve ikiden büyük bir fraktal boyutu olan bir kar tanesinin aksine, iki boyutta açılmaya zorlanmasının bir sonucudur.

İç ortam havası orta derecede değil de çok nemliyse, su önce küçük damlacıklar halinde yoğunlaşır ve sonra donarak berrak buza dönüşür .

Diğer düz dikey yüzeylerde benzer donma kalıpları meydana gelebilir, ancak bunlar nadiren şeffaf camdaki kadar belirgin veya göz alıcıdır.

Kırağı

Beyaz don , doğrudan havada bulunan su buharından oluşan katı bir buz birikimidir .

Beyaz don formları nispi nem% 90 üzerinde olduğu ve sıcaklık altında -8 ° C (18 ° F) ve bu gelen hava, çünkü rüzgar yönüne karşı yetişen rüzgara rüzgar altı havadan daha yüksek bir nem oranına sahiptir, ancak rüzgar olmamalıdır güçlü olun, aksi takdirde oluşmaya başlayan hassas buzlu yapılara zarar verir. Beyaz don, genellikle iğne şeklinde, büyük, birbirine kenetlenen kristallerle ağır bir kırağı don kaplamasına benzer.

kırağı

Kırağı , genellikle aşırı nemli ve rüzgarlı koşullar altında hızla meydana gelen bir tür buz birikimidir . Teknik olarak konuşursak, bir tür don değildir, çünkü su buharının yavaş ve doğrudan desüblimleştiği kırağı oluşumunun aksine, genellikle aşırı soğutulmuş su damlaları söz konusudur. Arktik denizlerinden geçen gemiler, arma üzerinde büyük miktarlarda kırağı biriktirebilir. Kırağı tüylü bir görünüme sahip olan kırağının aksine genellikle buzlu, katı bir görünüme sahiptir.

Kara kış

Uri Kış Fırtınası sırasında Kuzey Meksika'daki bir arka bahçede donma sıcaklıklarının altında ölü bitki bırakır .

Kara don (veya "don öldürücü don") kesinlikle don değildir, çünkü ekinlerde don oluşması için nemin çok düşük olduğu, ancak sıcaklığın o kadar düşük olduğu ve bitki dokularının donup öldüğü zaman görülen durumdur. kararmış, bu nedenle "kara don" terimi. Siyah dona genellikle "öldürücü don" denir, çünkü beyaz don daha az soğuk olma eğilimindedir, kısmen de suyun donma gizli ısısı sıcaklık düşüşünü azaltır.

Bitkiler üzerindeki etkisi

Hasar

Kasım ayında halka açık bir parkın çimlerinde don
Ohio'da "Ohio Coğrafyası" 1923'ten ortalama ilk ölüm donunun haritası

Birçok bitki donma sıcaklıkları veya don nedeniyle zarar görebilir veya ölebilir. Bu, bitkinin türüne, maruz kalan dokuya ve sıcaklıkların ne kadar düşük olduğuna göre değişir; -2 ila 0 °C (28 ila 32 °F) arasındaki bir "hafif don", -2 °C'nin (28 °F) altındaki "sert don"dan daha az bitki türüne zarar verir.

Hafif bir dondan bile zarar görmesi muhtemel bitkiler arasında fasulye, üzüm, kabak, kavun gibi asmalar ile domates, patlıcan ve biber gibi itüzümü olan bitkiler bulunur . Donları tolere edebilen (hatta bundan faydalanabilen) bitkiler şunları içerir:

  • kök sebzeler (örneğin pancar, havuç, yaban havucu, soğan)
  • yapraklı yeşillikler (örneğin marul, ıspanak, pazı, salatalık)
  • turpgillerden sebzeler (örneğin lahana, karnabahar, Çin lahanası, brokoli, Brüksel lahanası, turp, lahana, kara lahana, hardal, şalgam, şalgam)

Donmaya tahammül eden bitkiler bile, sıcaklıklar daha da düştüğünde (-4 °C veya 25 °F'nin altında) zarar görebilir. Hosta gibi dayanıklı uzun ömürlü bitkiler, ilk donlardan sonra uykuda kalır ve bahar geldiğinde yeniden büyür. Görünen bitkinin tamamı bahar sıcaklığına kadar tamamen kahverengiye dönebilir veya tüm yapraklarını ve çiçeklerini bırakarak sadece gövde ve sapı bırakabilir. Çam ağaçları gibi yaprak dökmeyen bitkiler, büyümelerinin tamamı veya çoğu dursa da dona karşı dayanıklıdır. Don çatlağı , düşük sıcaklıklar ve kış güneşinden gelen ısının birleşiminden kaynaklanan bir kabuk kusurudur.

Yaprak sıcaklıkları hücre içeriklerinin donma noktasının altına düştüğünde bitki örtüsü mutlaka zarar görmez. Buz kristallerinin oluşumunu çekirdeklendiren bir alanın yokluğunda , yapraklar aşırı soğutulmuş sıvı halde kalır ve -4 ila -12 °C (25 ila 10 °F) sıcaklıklara güvenli bir şekilde ulaşır. Bununla birlikte, bir kez don oluştuğunda, yaprak hücreleri keskin buz kristallerinden zarar görebilir. Sertleştirme , bir bitkinin düşük sıcaklıklara toleranslı hale geldiği süreçtir. Ayrıca bkz . Kriyobiyoloji .

Bazı bakteriler , özellikle Pseudomonas syringae , çekirdeklenme sıcaklığını yaklaşık -2 °C'ye (28 °F) yükselterek don oluşumunu tetiklemede özellikle etkilidir. Buz çekirdeklenme- aktif proteinleri ( buz eksi bakteriler ) içermeyen bakteriler , don hasarının büyük ölçüde azalmasına neden olur.

Koruma yöntemleri

Donmaya karşı korumalı güller - Volksgarten, Viyana
Curitiba ( Güney Brezilya ) en soğuk olan Brezilya bireyin durumu harflerle ; Sera içinde Curitiba Botanik Bahçesi duyarlı bitkileri korur.

Donmayı önlemek veya şiddetini azaltmak için tipik önlemler aşağıdakilerden birini veya birkaçını içerir:

  • rüzgarı simüle etmek için güçlü üfleyiciler kullanmak, böylece soğuk hava birikimlerinin oluşmasını önlemek. Bu temada varyasyonlar var. Bir çeşidi, neredeyse yatay olarak hava üfleyen dikey bir direğe monte edilmiş motor tahrikli bir pervane olan rüzgar makinesidir. Rüzgar makineleri 1920'lerde Kaliforniya'da dondan korunma yöntemi olarak tanıtıldı, ancak 1940'lara ve 1950'lere kadar geniş çapta kabul görmediler. Şimdi, dünyanın birçok yerinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bir diğeri ise, yerden soğuk havayı çekerek ve bir bacadan üfleyerek donmayı önleyen bir cihaz olan seçici ters çevrilmiş lavabodur. İlk olarak Uruguay'daki narenciye meyvelerinin dondan zarar görmesini önlemek için geliştirilmiştir . Yeni Zelanda'da, özellikle Marlborough gibi bağ bölgelerinde helikopterler benzer şekilde kullanılmaktadır . Alçaktan uçan helikopterler , inversiyon katmanlarından daha sıcak havayı aşağı çekerek ve daha soğuk havanın zeminde birikmesini önleyerek meyve tomurcuklarının zarar görmesini engelliyor. Operasyonlar gece yapıldığından ve geçmişte bir bölgede gece başına 130'a kadar uçak katıldığından, güvenlik kuralları katıdır. Özel bir yöntem olmasa da, rüzgar türbinleri , farklı sıcaklıktaki hava katmanlarını dikey olarak karıştırmanın benzer (küçük) etkisine sahiptir.
  • Yüksek değerli mahsuller için, çiftçiler ağaçları sarabilir ve mahsulleri kaplayabilir.
  • Küçük alanlarda yetiştirilen yüksek değerli mahsuller dışında, sıcaklıktaki düşüşü yavaşlatmak için ısıtma pratik değildir.
  • Radyasyonla soğutmayı azaltmak için duman üretimi
  • Ekinlere bir su tabakası püskürtmek, gizli ısıyı serbest bırakır ve kapladığı bitkilerin dokularının zararlı donmasını önler.

Bu tür önlemlerin sağduyu ile uygulanması gerekir, çünkü yarardan çok zarar verebilirler; örneğin bitkilere su püskürtmek, bitkiler aşırı buzla dolarsa hasara neden olabilir. Küçük mahsul çiftlikleri ve fidanlıklar için etkili, düşük maliyetli bir yöntem, gizli donma ısısından yararlanır . Darbeli bir sulama zamanlayıcısı, -5 °C'ye (23 °F) kadar düşen donlarla mücadele etmek için düşük hacimlerde mevcut baş üstü sprinklerlerden su sağlar. Su donarsa, gizli ısısını verir ve yaprakların sıcaklığının sıfırın çok altına düşmesini engeller.

Donmayan alanlar

Frost içermeyen alanlar , ekvator yakınında yaklaşık 3.000 metre veya 9.800 fit'in üzerindeki irtifalar ve tropik bölgelerdeki yarı kurak alanlarda yaklaşık 2.000 metre veya 6.600 fit hariç, neredeyse tüm arazileri kapladıkları ova tropiklerinde bulunur. Subtropiklerin okyanus kenarlarındaki bazı alanlar, rüzgarlı kıyılara yakın yüksek okyanuslu alanlar gibi dondan da etkilenmez. En kutuplu don olmayan alanlar Azor Adaları , Île Amsterdam , Île Saint-Paul ve Tristan da Cunha'nın alçak rakımlarıdır .

In ABD , etrafında güney Florida Miami Beach ve Florida Keys sadece güvenilir don-free alanlarının yanı Kanal Adaları olarak kapalı sahili olan California . Bu bölgelerdeki sertlik bölgeleri 11a ve 11b'dir.

kişileştirmeler

Frost, Rus kültüründe Ded Moroz olarak kişileştirilmiştir . Mordvinler gibi Rusya'nın yerli halklarının kendi don tanrıları gelenekleri vardır.

İngiliz folklor geleneği , soğuk sabahlarda pencerelerde bulunan tüylü don desenlerinden elfish bir yaratık olan Jack Frost'un sorumlu olduğunu kabul eder.

Galeri

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar