为什么树打破在同一风速?

Question

几个人都独立地向我提到树打破在同一风速。这种现象是独立的类型和大小的树。据说,伽利略已经描述这种现象之一他的书。我认为风速度是150公里/小时。我只是不明白是什么导致了这种行为是有效的对所有大小和类型的树木。

Answer 1

为什么树打破在同一风速?

图片来源:维基共享

注意,在上面的图片中,几乎所有的树顶折断。这种说法是关于树的拍两个,不是关于树木跌倒或被连根拔起。

这种说法大约是有效的对许多种类的树木。显然橡树可以承受更高的风速比松树。这种说法并不适用于non-woody树如手掌。也不是真的木本树已经进化的物种生活在风的地方偶尔超过42米/秒(相当于两级飓风)。

我只是不明白是什么导致了这种行为是有效的对所有大小和类型的树木。

最近的一篇论文的作者在这个问题上属性进化。而风经常超过30米/秒(126千米/时),他们很少超过50米/秒(180千米/时)在大多数地方。甜点在树之间维持风这些限制的能力。树太脆弱的会被沉重的盖尔拍摄,不会活到成熟,不会产生后代。太坚固的树是浪费宝贵的能源建设不必要的结构。

至于为什么和如何,重要的是异速生长。树生长在周长为年龄和增加他们的树冠。树异速生长调查之间的关系树周长在胸部高度和其他功能的树高、树冠面积等。腰围和树冠面积之间的关系接近线性的。

另一个因素是缺陷,树的地方最有可能提前在两个。这些缺陷的程度还与大小尺度。小树失去小分支;最终生长在这些年轻的树,离开小缺陷深埋在这棵树的年龄。老树失去大分支,留下一个潜在的更大的缺陷。

引用:

临界风速的树木。

树木,无论大小,都在同一风速。这是为什么。

城市树数据库和异速生长的方程。

Answer 2

正如其他答案指出的那样,这很有可能一个平衡坚固与不必要的过度设计的进化适应。从物理的角度看,树的相对稳定强度有关异速生长,这是关系树的生长比例。一个年轻的树是短而薄,强度相对较小,但它不需要承受很大的风切变由于其小尺寸。随着树的树冠大,必须从大风承受更大的力量,但能够这样做,因为它的厚的躯干和四肢。因为树的力量随着部队需要承受的大小,事实证明,需要打破风速树或多或少不变的树木不同尺寸/类型。两倍的树可能会觉得风切变的两倍,但它也是强大的两倍。

Answer 3

一般说法似乎是不正确的:

这种现象是独立的类型和大小的树。

基于其他的答案,在这个似乎声称树的规模并不重要。例如sciencemag.org文章中引用大卫Hammon的回答谈到实验在不同厚度的木头:

作为一个可能直觉,他们发现,固定长度,增加直径的棒强……这解释树直径大小等参数之间的关系和高度吗

所以树的大小往往并不重要。然而,这篇文章说什么关于木材的成分需要一个完全不同类型的实验。此外,主要观点是:

树木,不管他们的直径,高度,或弹性,不会休息,直到风速达到42米/秒(94英里/小时)。

请注意,这并不是说没有树木,可以容忍速度上面,没有折断,只是这是下界。

这景观美化网站公司总部位于佛罗里达棕榈滩有一个广泛的树种和大风的宽容。它有一个长串的引用但经常提到这个特殊的研究:风和树:安德鲁飓风后房主的调查

在这有许多确诊病例树木幸存风速超过每小时94英里。有些记录幸存风速高达每小时150英里。注意,尽管生存比主干断裂不同,我想我们可以安全地假定如果一棵树幸存下来,树干没有了。除非有人能产生的证据表明,这个大学的研究在某种程度上是有缺陷的,我认为我们可以很好地说,不同的树种有不同的拍摄公差为风。

可能是真的,在温带地区高风速是非常罕见的,所有的树木可以容忍大致相同的速度和树的大小并不重要。但如果你看看hurricane-level风更常见的地区和本地植物已经适应了这些风暴,这一说法似乎分崩离析的证据。

这里有特定摘录的上述研究,明确反驳索赔,所有树种树干折断了每小时94英里的风速:

树木的街道,在公园里,在后院的分支,连根拔起或者折断145英里每小时风速

(强调我的)

我想我们都能同意,持续风速为每小时145英里不是约94英里。这根本不是近了。

原生树木。本地树种在飓风比外来植物;卡方分析显示,34%的外来树种仍然站在飓风而66%的原生树木站(n21/1 p < 0.0001)

本文也有资格站/下降意味着什么:

树木秋天怎么样?当树木倒下时,他们要么被连根拔起,破碎在树干或两者(表2)。

我认为“站”意味着“不破主干”。这似乎证实了后特别注意槲树:

槲树被风阻力列表的顶部等发达后,飓风卡米尔弗雷德里克(1969)和(1979)(1,6)。槲是众所周知的非常强烈和弹性木材(1)。在我们的研究中一些槲失败我们[r] e连根拔起阀杆不破碎。

(强调我的)

它甚至质疑断言大小不是一个因素,指出这在其他的研究已经发现:

大的树在一个物种比些小规模树更有可能下降。例如,皇家棕榈下降的平均身高是15米,站的高度皇家手掌10 m。削减松树下降平均直径20米高,53厘米而站在松树17 m和45厘米。一些例外大小失败关系我们[r] e槲树和粉色小号。其他在森林的研究已经表明,三大直径和高度更有可能被飓风损坏

最后本文给出了一个假说,为什么有些树木可以容忍更高的风速:

本机双子叶植物比超级跑车更加宽容的大风。这并不奇怪,因为南佛罗里达原生树木一直受到飓风,提供一个自然选择风的阻力。

Answer 4

一些优秀的答案已经可用,但他们都是孤立地研究一棵树,好像把一棵树风洞是否快照。这不是每一个树木物种如何处理风。

在纬度我习惯,这是欧洲的气候温和,最快的风吹在高架地形经常不断的森林。和森林里的树木保护彼此对风的影响;巨大的空地或其他非自然森林的边缘可以作为漏洞。

风肯定的影响不仅取决于风速、风向上也相对于地形特征和各种漏洞包括空地,不适合有人栽了树品种比他们更高的海拔高度进化,或者一些灾难性的疾病。极快的风可以提前任何树木不稳定,我不知道有任何有意义的研究阵风速度实际上开始拍摄在森林;我们只知道一般风速小时期间,在区域森林被毁。

我的观点是:一旦许多树开始拍摄任何理由,其他附近的树木,和任何顺风树,开始失去平时的实物保护风。这意味着本地更快的狂风,逐步扩展到大森林面积的毁灭。一些异常强大的树木会生存下来,但如果树种是适应茂密的森林,它将很少生存毁灭的森林100年大风。

树种之间有差异。擦洗松树可以为任何直立的风速是不可想象的。

您可以执行一个实验。植物的苹果树和梳理的一行或多或少接触花园和计算了树木在接下来的100年。替换任何树死于年龄和疾病。(梳理喜欢保护一片森林。苹果树喜欢阳光。建议实验是对云杉从一开始就有偏见;但梳理也将很快超过苹果树,获得更多的博览会风,偏压进一步实验。)我有初步结果,虽然我还没有完成第一个100年,也没有得出任何程度的统计学意义,表明暴露梳理似乎提前更多暴露的苹果树。

的必须通过这个实验带给我这个结论。树的发展条件,他们通常能够承受风一生。如果需要森林,很好,他们将在森林。如果偶尔特殊风整个森林,树种最终能够重新填充区域,但只要他们的竞争对手已经被拆除,所以它值得留在一些接近这些竞争对手的耐久性。

Answer 5

额外的一个重要因素是,压力和伤害并不是线性的。一个非常基本的想法是,能量是速度的平方。但Prahl等。2008包括一些审查从风和损伤理论的两个典型的理论:

1. 风载,大约与施加的压力成正比,因此,对风速的平方(例如Simiu和斯坎兰,1996);
2. 比例的概念之间的结构性破坏,风的动能耗散率尺度与风速的三次方(最近:伊曼纽尔,2005;鲍威尔和莱因霍尔德,2007;Kantha, 2008)。

然后补充说:

特别是立方的概念关系是由实证分析保险记录,这似乎表现出三次或四次的行为取决于审查下的风暴(慕尼黑再保险、1993、2001)。然而,最近的文献提供了证据,更增加了保险与风速度风暴损失(黄et al ., 2001;Heneka皱,2008)。对于我们雇佣保险数据集,Prahl et al .(2012)发现与地区不同幂律指数大约8 - 12之间。

不管确切的关系,显然是有基本的物理原因的影响加大更迅速比直接数字本身的暗示,所以考虑150公里(93英里)vs 140公里(85英里)100公里(62英里)一样vs 90公里(56英里)是一个缺陷我们经常面临…和更有意义会有一个相对狭窄的临界点,很像,例如,疾病暴发,正如我们所看到的与COVID感染比较来自不同地区、国家。