Top 8 Rôle des brise-vent dans la modification du microclimat

Cet article met en lumière les huit principaux rôles du brise-vent dans la modification du microclimat. Les rôles sont les suivants: 1. Réduction de la vitesse du vent 2. Modification de la température du sol 3. Augmentation de la température des feuilles 4. Augmentation de la température de l'air 5. Réduction de l'évaporation 6. Réduction du rayonnement 7. Augmentation de l'humidité relative 8. Réduction de la photosynthèse.

Rôle des brise-vent:

Réduction de la vitesse du vent
Modification de la température du sol
Augmentation de la température des feuilles
Plus grande température de l'air
Réduction de l'évaporation
Réduction du rayonnement
Augmentation de l'humidité relative
Diminution de la photosynthèse

Rôle # 1. Réduction de la vitesse du vent:

L'objectif du brise-vent est de réduire la force du vent dans la zone protégée. L'efficacité du vent dans le champ dépend de la conception de la ceinture de protection. La longueur de la zone protégée peut être décrite en termes de hauteur (h) de la ceinture de protection.

Les résultats fournis par Van Eimran (1964) indiquent qu'une ceinture d'abris dense peut protéger une zone d'environ 10 à 15 h du côté sous le vent de la ceinture. L'influence sous le vent peut être augmentée jusqu'à 20-25 h en augmentant la porosité jusqu'à 50%.

L'efficacité d'un brise-vent pour réduire la vitesse du vent du côté sous le vent dépend:

je. Porosité,

ii. La taille,

iii. Forme, et

iv. Largeur du brise-vent.

Le brise-vent à perméabilité de forte densité est moins efficace que le brise-vent à densité modérée. Cela est dû au fait que de fortes turbulences se produisent derrière les brise-vent lorsque le flux d’air descend brusquement à la surface du sol.

La vitesse du vent est réduite près du brise-vent de faible perméabilité, mais elle a tendance à augmenter immédiatement. La zone protégée devient négligeable du côté sous le vent, lorsque la perméabilité est très élevée.

Une protection maximale est fournie lorsque le vent frappe brise-vent perpendiculairement. La zone protégée est réduite lorsque le vent frappe à un angle inférieur à 90 degrés. Skidmore et Hagen (1970) ont étudié l'effet de l'orientation du brise-vent sur l'étendue de la zone protégée.

On a observé qu’à 25 heures de distance sous le vent d’un brise-vent avec une perméabilité de 47%, la vitesse moyenne du vent était réduite à 54, 63, 81 et 95%, le vent s’écartant de 0 à 25 ° C par rapport à la normale, 50 ° et 75 °, respectivement. La vitesse du vent a été considérablement réduite jusqu'à une distance de h, lorsque le vent est devenu parallèle au brise-vent.

Les brise-vent n'ont aucun effet cumulatif. La réduction de la vitesse du vent n'augmente pas du premier brise-vent à la deuxième ceinture. La réduction du vent du côté sous le vent de la deuxième ceinture est moindre.

Cette légère diminution de l'efficacité de la deuxième ceinture est due à la turbulence accrue causée par le premier brise-vent. Mais pour des raisons pratiques, on peut supposer que l'efficacité de la courroie est la même, qu'il s'agisse d'une courroie unique ou d'un système échelonné de courroies parallèles.

Il a été constaté que la vitesse du vent avait diminué de 68% à une distance de 4 heures du brise-vent du guar à porosité modérée. À partir de ce moment, la vitesse du vent a augmenté jusqu'à 8 h, puis a chuté à 50% de sa vitesse à l'état ouvert à cause de l'influence de la prochaine barrière.

De nombreuses expériences ont montré que le microclimat régnant du côté sous le vent des brise-vent est plus modéré que celui des zones non protégées. Les brise-vent entraînent généralement une réduction de la diffusion verticale et du mélange de l'air. Cela conduit à des températures diurnes et nocturnes plus élevées. La brise-vent supprime également l'évaporation, puis de l'énergie supplémentaire est disponible pendant la journée pour générer de la chaleur sensible.

La réduction du vent est fonction de l'emplacement dans la zone protégée ainsi que de la hauteur au-dessus des plantes. Brown et Rosenberg (1971) ont décrit l'évolution de la vitesse du vent en fonction du degré de mélange turbulent qui se produit dans la zone protégée. Pendant la journée, le rapport entre la vitesse du vent dans la betterave à sucre protégée du maïs et celle à l'air libre variait entre 0, 8 et 0, 9.

Sous différentes conditions de stabilité thermique, la réduction de la vitesse du vent peut varier de 25 à 40% à 2 h, alors qu'une réduction de 15 à 25% de la vitesse du vent peut être constatée à 8 h de la ceinture de protection (Miller et al, 1975).

Rôle n ° 2. Modification de la température du sol:

La température du sol est modifiée par le brise-vent. De nombreux chercheurs ont constaté que la température du sol dans les zones abritées est plus élevée le jour et plus basse la nuit.

Comme le brise-vent modifie le flux d'air sous le vent et la turbulence, la température du sol peut être légèrement modifiée. La température du sol est légèrement plus élevée dans les zones abritées. L'augmentation de la température du sol était plus importante lorsque le sol était nu et sec et moins lorsqu'elle était recouverte de végétation.

Rôle n ° 3. Augmentation de la température des feuilles:

On a observé que les brise-vent augmentaient la température des feuilles ou du couvert forestier du côté sous le vent. La température des feuilles diminue légèrement dans la zone protégée à cause du refroidissement par radiation pendant la nuit. Le refroidissement par radiation peut provoquer du givre. Mais une température réduite aide à réduire les pertes de respiration.

Rôle 4. Température de l'air supérieure:

Il est généralement observé, par temps clair, que la température de l'air pendant la journée est plus élevée à l'abri que dans les champs ouverts. Ceci est dû à la réduction des mélanges turbulents et par conséquent à la réduction du flux de chaleur sensible générée à la surface de la plante ou du sol.

Si l'évaporation est également supprimée dans les abris, de l'énergie supplémentaire est également disponible pour la production de chaleur sensible. Lorsque la turbulence est réduite, la résistance de diffusion aérienne (ra) augmente et les gradients de température s'intensifient.

Hagen et Skidmore (1971) ont observé des conditions dans lesquelles la température de l'air du côté sous le vent de l'abri était inférieure à celle à l'air libre. Un tel effet pourrait se produire si les sols de la zone protégée contiennent plus d’eau que les sols à l’air libre.

Une évapotranspiration plus élevée dans la zone protégée diminuerait la chaleur sensible, ce qui entraînerait une baisse de la température de l'air. Les inversions de température se développent normalement la nuit dans les zones abritées et non protégées, puis les surfaces de la plante et du sol s’enfoncent au lieu de devenir une source de chaleur. Windiness mélange la couche d'inversion de température.

La réduction du vent et de la turbulence dans l’abri signifie que les inversions de température seront normalement plus intenses. À moins que le calme règne, l’air sera généralement plus froid la nuit à l’abri que dans les champs découverts.

L'augmentation de l'heure du jour et la baisse des températures nocturnes dans les abris signifient que l'amplitude de l'onde de température quotidienne augmente. Par conséquent, des températures nocturnes plus basses dans l'abri peuvent endommager les cultures sensibles.

Rôle n ° 5. Réduction de l'évaporation:

L'évaporation réduite est l'une des modifications importantes associées aux brise-vent. Les brise-vent sont fréquemment utilisés pour réduire l'évaporation. La réduction de l'évaporation augmente avec la vitesse du vent. Lorsque le vent souffle fort et dépasse 24 km à l'heure, l'évaporation est réduite aux deux tiers de la valeur à l'air libre, jusqu'à dix fois la hauteur de l'arbre sous le vent.

Il a été estimé que la température de l'air du côté sous le vent peut être prédite sur la base d'une augmentation / diminution de l'évapotranspiration. À une vitesse d'évapotranspiration plus élevée, une plus grande quantité d'énergie disponible sera consommée, ce qui laissera moins d'équilibre en tant que composant sensible de la chaleur permettant de réchauffer l'air, ce qui entraînera une baisse de la température de l'air. Un effet inverse peut être observé lorsque le taux d'évapotranspiration est réduit.

La ceinture d’abris joue un rôle important dans la réduction de l’évaporation dans les zones arides et semi-arides. Dans les régions arides et semi-arides, où l'évaporation est supérieure aux précipitations, l'utilisation de brise-vent peut réduire le taux d'évaporation en raison de la réduction de la vitesse du vent. En raison de l'accumulation de vapeurs d'eau dans la zone protégée, le gradient de pression de vapeur est réduit, ce qui entraîne une réduction de l'évapotranspiration.

Il a été observé que l'évaporation suivait la même tendance que celle de la vitesse du vent du côté sous le vent du brise-vent. Une réduction de l’évaporation d’environ 20% a été constatée au bout de 4 heures. Pendant tout le cycle de vie de la culture d'arachides, l'évapotranspiration totale était de 388 mm dans la zone protégée contre 422 mm dans la culture non protégée.

Rôle # 6. Réduction du rayonnement:

Le rayonnement solaire et net peut être considérablement réduit dans les zones ombragées par des brise-vent. Cet effet n'a pas été jugé d'importance majeure dans les systèmes de brise-vent orientés nord-sud, car seules de petites zones ne sont ombragées que pendant de courtes périodes de temps pendant la saison de croissance, lorsque le soleil est haut.

Toute la journée, la différence de bilan radiatif entre les zones proches et les zones éloignées de la barrière peut être totalement négligeable. Dans la mesure où une zone ombragée le matin par un brise-vent à l’est recevra une énergie supplémentaire réfléchie par le brise-vent en fin d’après-midi.

Les brise-vent orientés est-ouest, en revanche, pourraient avoir un effet plus important. Les zones au nord, en particulier pendant les périodes où le soleil est bas, seront ombragées pendant de longues heures. Les zones situées au sud seront sujettes à la réflexion du brise-vent tout au long de la journée.

Rôle n ° 7. Augmentation de l’humidité relative:

Les gradients d'humidité et de pression de vapeur sont également augmentés dans les abris. La vapeur d'eau transpirée et évaporée n'est pas facilement évacuée de la source, de la surface d'évaporation, comme dans un champ non protégé. La pression de vapeur reste plus élevée dans les abris toute la nuit.

Étant donné que la surface de la culture reste généralement la source de vapeur, sauf pendant les périodes de dépôt de rosée. L'humidité relative est plus élevée dans l'abri que dans la zone dégagée, car la température de l'air est plus basse dans l'abri que pendant la nuit.

Malgré l'augmentation de la température, l'humidité relative reste plus élevée pendant la journée dans l'abri. Mais pendant les périodes sèches, l'humidité relative est souvent plus basse dans l'abri que dans les zones découvertes en raison de l'augmentation de la température et de la très faible évaporation du sol sec.

Rôle n ° 8. Diminution de la photosynthèse:

La croissance et le rendement des plantes sont généralement plus importants dans les zones abritées. Le taux de photosynthèse des feuilles individuelles dépend directement de la concentration en dioxyde de carbone, qui varie entre 280 et 500 ppm. Si le brise-vent réduit l'apport de dioxyde de carbone en raison de la réduction du mouvement de l'air, le taux de photosynthèse dans la culture protégée peut être compromis pendant la journée.

Cela diminuerait le taux de photosynthèse. La concentration supplémentaire de dioxyde de carbone la nuit est supérieure à la normale dans l'abri. Le dioxyde de carbone accumulé serait consommé et dispersé le matin.

La durée de l'activité photosynthétique peut être plus longue dans l'abri. Il a été observé que la résistance des stomates à la diffusion du dioxyde de carbone est généralement plus faible dans l’abri. Les températures diurnes sont normalement plus élevées dans l'abri. La photosynthèse est peu affectée par ces différences de température.

Cependant, la photorespiration est affectée par de petites différences de température. Pendant la journée, la température du sol augmente, ce qui entraîne une respiration rapide des racines. Cela peut entraîner une plus grande libération de dioxyde de carbone du sol.

Bien que l’effet des brise-vent sur le microclimat soit varié et complexe, il est généralement bénéfique pour la croissance des plantes, en particulier dans les zones de vent fort. Bien entendu, l’effet global sur le rendement des cultures variera en fonction de la prévalence de vents forts, de la répartition des précipitations, du régime de température et du type de culture, ainsi que de la structure de la ceinture de protection.

Parmi les cultures qui réagissent relativement peu à la protection contre le vent figurent les petites céréales et le maïs, résistants à la sécheresse, cultivés dans des conditions de cultures sèches dans des climats sous-humides à semi-arides.

Les cultures de riz et de fourrage telles que la luzerne, le lupin, le trèfle et les graines de blé sont modérément sensibles. Les cultures potagères, notamment les lentilles, les pommes de terre, les tomates, les concombres, les betteraves, les fraises, les pastèques, les fruits à feuilles caduques et les agrumes, ainsi que d’autres cultures tendres telles que le tabac et le thé, figurent parmi les cultures les plus sensibles à la protection des abris.

Dans une autre revue, 20% sont considérés comme une moyenne raisonnable pour l’augmentation du rendement résultant d’un brise-vent dans les zones de vent fort. Cela représenterait un gain net d’au moins 15%, même en tenant compte des terres occupées par les ceintures elles-mêmes.