LP5. Metode numerice și grafice de evaluare a...

Conf. dr. Gabriela Manea, Lect. dr. Laura Tîrlă Biogeografie – Lucrări practice

1| P a g e

LP5. Metode numerice și grafice de evaluare a potențialului ecologic al unui teritoriu

Interacțiunea factorilor naturali ai mediului este permanentă și relevată prin acțiuni

reciproc compensatorii. Relațiile rezultate își lasă amprenta asupra exploatării biotice a teritoriului și pot fi surprinse prin intermediul utilizării metodelor numerice și grafice de analiză a potențialului ecologic, de forma indicilor și diagramelor (Manea, 2011).

5.1. Metode numerice de apreciere a potențialului ecologic al teritoriului Particularitățile climatice ale unui teritoriu condiționează distribuția spațială a

comunităților de viețuitoare, prin urmare se concretizează la scară regională în condiții bioclimatice. Potențialul ecologic și mai ales favorabilitatea condițiilor climatice pentru dezvoltarea unor grupări vegetale este reflectată de valorile principalilor indici ecometrici climatici (Pătroescu, 1987).

Indicii ecometrici reprezintă în general agregate numerice care oferă informații privind caracteristicile unui fenomen bioclimatic într-o anumită locație (Linster, 2003). Constituie metode de analiză folosite pentru a evidenția raportul dintre favorabilitatea sau restrictivitatea climatică a unui teritoriu și învelișul biotic al acestuia.

Indicii ecometrici climatici cei mai utilizați, sub forma dată sau modificați în funcție de particularitățile regionale ale teritoriului studiat, sunt următorii:

Indicii de ariditate;

Indicele pluviotermic;

Tetraterma Mayr;

Suma precipitațiilor din perioada cu activitate biologică maximă;

Suma precipitațiilor din perioada de acumulare a umezelii în orizontul bioactiv al solului;

Suma precipitațiilor din lunile cu temperaturi ≥10⁰C;

Indicele compensației hidrice;

Indicele Gams;

Indicele de ploaie Lang. Studiile efectuate asupra peisajului mediteranean, submediteranean sau chiar

termonemoral au relevat importanța unor indici, precum: indicele de ariditate estivală (Giacobbe), indicele xerotermic (Bagnouls-Gaussen), coeficientul pluviotermic (Emberger) și indicile de termicitate (Rivas-Martinez) (Ozenda, 1994).

Indicii ecometrici se calculează pe baza unor formule matematice care corelează cel puțin două elemente climatice. Distribuția lor spațială permite delimitarea arealelor biogeografice potențiale ale unor specii sau grupări vegetale, cu condiția unei bune cunoașteri a exigențelor climatice ale acestora. În plus, indicii oferă informații referitoare la distribuția zonală sau altitudinală a unor formații vegetale.

Metodele de calcul al unor indici din lista de mai sus sunt prezentate în cele ce urmează.


2| P a g e

[a]. Indicii de ariditate Acești indicatori numerici arată gradul de uscăciune a climatului pentru o anumită

locație. De-a lungul timpului au fost propuși și utilizați o varietate semnificativă de indici de ariditate; modificările aplicate formulei de calcul au reflectat necesitatea de adaptare la condițiile de mediu complexe ale fiecărui tip de regiune în parte.

[a1]. Indicele de ariditate de Martonne (1925) se calculează fie la nivel anual, fie lunar sau pentru intervalul corespunzător sezonului de vegetație. Valorile obținute se raportează la clasificarea din tabelul 5.1.

, unde P = precipitațiile medii anuale T = temperatura medie anuală Tabelul 5.1. Clasificarea climatică în funcție de valorile indicelui de Martonne:

Categoria Indicele de ariditate

Arid (deșertic) 0 - 5 Semiarid 5 - 15 (5 - 12) Uscat semiarid 15 - 20 Moderat umed 20 - 30 Umed 30 - 60 Foarte umed > 60

Distribuția spațială a valorilor indicelui de ariditate de Martonne pe teritoriul României a

constituit obiectul cercetării mai multor cercetători (Dumitrașcu, 2006; Păltineanu et al., 2007; Prăvălie, 2013), ș.a. Rezultatele obținute arată valorile cele mai reduse (extreme), sub 20, în estul Dobrogei, sub 25 în lunca Dunării (Oltenia), estul Câmpiei Române și vestul Dobrogei, iar în Câmpia Olteniei și centrul Câmpiei Române valori cuprinse între 25-30.

Distribuția valorilor indicelui de ariditate corespunzător lunii iulie evidențiază clar caracterul umed sau xerofil al vegetației, sau cu alte cuvinte potențialul ecologic al regiunii respective în perioada cu activitate biologică maximă a plantelor. Așadar, din punct de vedere biogeografic, indicele de ariditate al lunii iulie are o valoare explicativă superioară celui anual.

[a2]. Indicele Thornthwaite a fost propus inițial de către autor pentru calcularea

deficitului de apă lunar, conform formulei (Thornthwaite, 1948):

sau , unde P și ETP reprezintă valoarea medie lunară a precipitațiilor, respectiv a

evapotranspirației potențiale. Valorile pozitive indică un exces de umiditate, iar valorile negative - un deficit.


3| P a g e

La nivelul unui an, în formula de calcul intervin o serie de modificări (Huschke, 1959):

, unde d = deficiența de apă, definită ca suma diferenței lunare dintre evapotranspirația

potențială (ETP) și precipitații (P), pentru lunile în care ETP>P (cm). n = necesarul de apă, respectiv suma valorilor medii lunare ale evapotranspirației

potențiale pentru lunile cu deficit de umiditate, în care ETP>P (cm). Ulterior, UNESCO și UNEP au adoptat ca algoritm de calcul al indicelui de ariditate o

variantă simplificată a celei propuse de Thornthwaite (UNEP, 1992; UNESCO, 1979).

, unde P = valoarea precipitațiilor medii anuale ETP = valoarea evapotranspirației medii anuale Indicele de ariditate UNESCO/UNEP arată existența sau absența deficitului de umiditate

în teritoriul analizat. În funcție de variația regională a valorilor sale, au fost stabilite patru categorii de ariditate a teritoriilor la nivel global (UNEP, 1992):

Tabelul 5.2. Clasificarea UNESCO/UNEP a terenurilor în funcție de gradul de ariditate

Categoria Indicele de ariditate Suprafața globală (%)

Hiperarid < 0,05 7,5 Arid 0,05 - 0,20 12,1 Semiarid 0,20 - 0,50 17,7 Uscat semiumed 0,50 - 0,65 9,9

Conform acestei clasificări, estul Dobrogei are un climat semiarid (sub 0,50), în timp ce

spre vest valorile indicelui de ariditate cresc progresiv și relevă existența unui climat uscat semiumed (Lungu et al., 2011).

Valorile evapotranspirației potențiale pot fi calculate foarte simplu cu ajutorul aplicației Online Thornthwaite (http://onlinehydro.sdsu.edu/onlinethornthwaite.php).

[b]. Indicele pluviotermic Este un indice reprezentativ pentru regiunile secetoase, unde factorul ecologic limitativ

este disproporția între cantitatea de precipitații și temperatura sau evapotranspirația pe care aceasta o determină. Indicele pluviotermic se calculează pentru valori medii anuale sau multianuale, vernale și estivale, pe baza cărora se poate explica frecvența ridicată a unor elemente floristice xerofile într-un anumit teritoriu.

http://onlinehydro.sdsu.edu/onlinethornthwaite.php


4| P a g e

Indicele pluviotermic anual este valoarea care exprimă raportul dintre precipitațiile medii anuale și suma temperaturilor medii lunare care depășesc 10⁰C. Practic, acestea sunt lunile cuprinse integral în sezonul de vegetație (vezi LP4).

[c]. Tetraterma Mayr Tetraterma Mayr și suma precipitațiilor din lunile cu activitate biologică maximă au

importanță decisivă asupra potențialului ecologic al unei regiuni. Tetraterma Mayr este un indice care implică utilizarea valorilor termice medii corespunzătoare lunilor cu activitate biologică maximă. În general, pentru regiunile joase acestea sunt lunile mai, iunie, iulie și august, dar în funcție de altitudine și topoclimat pot fi decalate.

Concret, formula presupune calcularea mediei aritmetice a valorilor termice medii lunare corespunzătoare celor mai calde 4 luni consecutive din an.

[d]. Indicele compensației hidrice este dat de raportul dintre suma excedentelor și suma deficitelor de umiditate. Valoarea obținută indică în ce măsură deficitul de umiditate din sol poate fi compensat prin precipitații. Cu cât suma deficitelor este mai mare, cu atât crește și favorabilitatea dezvoltării speciilor xerofile.

[e]. Indicii pluviometrici se utilizează pentru aprecierea favorabilității potențialului hidric pentru dezvoltarea formațiilor forestiere.

Suma precipitațiilor din lunile cuprinse în sezonul de vegetație (în general intervalul aprilie - octombrie):

Suma precipitațiilor din lunile cu evapotranspirație maximă, în care activitatea biologică a plantelor atinge apogeul (iunie - august):

Suma precipitațiilor din lunile cu acumulare a umezelii în orizontul biologic activ al solului (noiembrie - martie):


5| P a g e

[f]. Indicele de continentalitate Gams se calculează în scopul evaluării potențialului

pluviometric al unei regiuni pentru dezvoltarea formației forestiere edificate de fag (Fagus sylvatica). Se mai numește și indicele de favorabilitate a fagului. Se calculează ca raport între precipitațiile medii anuale și altitudinea punctului în care s-au efectuat măsurătorile. Valoarea 1 sau în jur de 1 reprezintă optimul de dezvoltare pentru făgete.

[g]. Indicele de ploaie Lang (1927) se calculează pentru intervale anuale sau lunare, dar numai pentru lunile cuprinse în sezonul de vegetație. Formula are la bază raţionamentul conform căruia umiditatea unui teritoriu variază direct proporţional cu pluviozitatea totală anuală şi invers proporţional cu temperatura medie anuală.

W. Köppen a remarcat faptul că limita dintre vegetaţia arborescentă şi vegetaţia stepică

corespunde arealelor în care acest indice scade sub valoarea de 10 unităţi, în timp ce trecerea de la stepă la vegetaţia de deşert este marcată de valori ce scad sub 5 unităţi.

[h]. Bilanțul convențional al umidității (K) Reprezintă raportul dintre precipitaţiile din perioada cu temperaturi maimari sau egale

cu 10⁰C şi suma temperaturilor din aceeaşi perioadă. Valoarea subunitară sau egală cu unitatea a acestui indice exprimă favorabilitatea pentru vegetaţia de stepă, iar valorile supraunitare indică un optim climatic pentru formaţiile vegetale de silvostepă şi pădure. Bilanțul convențional al umidității este expresia matematică a gradului de favorabilitate climatică pentru vegetația forestieră (Satmari, 2010).


6| P a g e

5.2. Metode grafice de apreciere a potențialului ecologic al teritoriului

Temperatura și precipitațiile reprezintă principalii parametri climatici ai unui teritoriu și, totodată, factorii ecologici cu rolul cel mai important în dezvoltarea diferitelor formații și asociații vegetale. Cunoașterea relației temperaturi-precipitații este cel mai clar exprimată prin prisma metodelor grafice, raporturile dimensionale ale celor doi parametri fiind esențiale.

În analizele bioclimatice și biogeografice, cel mai frecvent utilizate instrumente grafice sunt: diagramele ombrotermice Gaussen și Walter-Lieth, climograma și diagrama bilanțului hidric lunar.

[a]. Diagrama ombrotermică Gaussen (1954) constă în ilustrarea relației dintre

temperatură și precipitații, în scopul identificării intervalului cu deficit de umiditate. Construirea diagramei se bazează pe un sistem rectangular dublu scalar, format dintr-o axă orizontală și două axe verticale.

Modalitatea de construcție:

Pe axa orizontală se reprezintă lunile anului (1 lună = 1 cm);

Pe axa verticală stângă se reprezintă temperatura medie lunară (1 cm = 5⁰C);

Pe axa verticală dreaptă se trec valorile medii lunare ale precipitațiilor, la o scară dublă față de cea a temperaturii (1 cm = 10 mm);

Se construiesc cele două curbe: cea termică având culoarea roșie, iar cea ombrică având culoarea albastră;

Intevalul cu deficit de umiditate se măsoară între lunile în care curba termică o depășește pe cea ombrică. De cele mai multe ori, acesta coincide cu perioada estivală (Fig. 5.1).

În scopul exemplificării relației temperatură-precipitații prin metode grafice, au fost

realizate diagramele ombrotermice Gaussen pentru stațiile meteorologice Drobeta-Turnu Severin și Sulina (Tabelul 5.3 și Fig. 5.1).

Tabelul 5.3. Valorile medii lunare și anuale ale temperaturii și precipitațiilor (ANM, 2008)

TEMPERATURA MEDIE

Stația meteorologică

Lunile

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII An

Dr.-Tr. Severin -0,5 1,6 6,0 12,0 17,2 20,8 22,9 22,5 18,1 12,1 6,1 1,3 11,7

Sulina 0,3 1,0 4,0 9,8 15,7 20,3 22,3 22,1 18,3 13,1 7,6 2,8 11,4

PRECIPITAȚIILE MEDII

Stația meteorologică

Lunile

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII An

Dr.-Tr. Severin 47,2 46 47,3 61,7 72,6 67,1 61 38,5 45,1 49,4 59,3 67 662,2

Sulina 17 19,1 14,7 18,1 24,2 29 23,7 28,2 31,1 15,6 23,7 24,1 268,5


7| P a g e

Fig. 5.1. Diagramele ombrotermice la stațiile meteorologice Drobeta-Turnu Severin și Sulina [b]. Diagrama bilanțului hidric lunar reprezintă varianta grafică elaborată a diagramei

ombrotermice. Alături de temperaturile și precipitațiile medii lunare, aceasta înfățișează valorile evapotranspirației reale și potențiale la o scară proporțională cu cea a precipitațiilor (Fig. 5.2). Diagrama se construiește în scopul identificării intervalelor reale și potențiale cu deficit de umiditate. Astfel, când curbele ETP și ETR depășesc curba ombrică (cea a precipitațiilor), rezultă un interval potențial, respectiv real cu deficit de umiditate. Cele două intervale se suprapun pentru un anumit interval de timp din cursul anului (Fig. 5.2).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

P (

mm

)

T (⁰

C)

Lunile

Drobeta-Turnu Severin

Temperatura Precipitațiile

0

10

20

30

40

50

0

5

10

15

20

25

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

P (

mm

)

T (⁰

C)

Lunile

Sulina

Temperatura Precipitațiile


8| P a g e

Fig. 5.2. Diagramele bilanțului hidric lunar la stațiile meteorologice Sulina (A) și Vișeu de Sus (B)

Bibliografie ANM. (2008). Clima României. București: Editura Academiei Române. Dumitrașcu, M. (2006). Modificări ale peisajului în Câmpia Olteniei. București: Editura Acad. Române. Huschke, R. E. (1959). Glossary of Meteorology. Boston: American Meteorological Society. Linster, M. (2003). OECD Environmental Indicators: Development, Measurement and Use (pp. 37).

Retrieved 15-03-2015 from http://www.oecd.org/env/. Lungu, M., Panaitescu, L., & Niță, S. (2011). Aridity, climatic risk phenomenon in Dobrudja. Present

Env. Sust. Develop., 5 (1), 179-189. Manea, G. (2011). Elemente de biogeografie. București: Editura Universitară. Ozenda, P. (1994). Végétation du continent européen. Paris: Delachaux et niestlé. Păltineanu, C., Mihăilescu, I. F., Seceleanu, I., Dragotă, C., & Vasenciuc, F. (2007). Using aridity indices

to describe some climate and soil features in Eastern Europe: a Romanian case study. Theoretical and Applied Climatology, 90 (3-4), 263-274. doi: 10.1007/s00704-007-0295-3.

Păltineanu, C., Tănăsescu, N., Chițu, E., & Mihăilescu, I. F. (2007). Relationships between the De Martonne aridity index and water requirements of some representative crops: A case study from Romania. Int. Agrophysics, 21 (1), 81-93.

Pătroescu, M. (1987). Indici ecometrici climatici şi raportul lor cu învelişul biotic în spaţiul Subcarpaţilor dintre Râmnicu Sărat şi Buzău. Analele Univ. Bucureşti. Seria Geografie, 80-82.

Prăvălie, R. (2013). Climate issues on aridity trends of Southern Oltenia in the last five decades. Geographica Technica, 1, 70-79.

Programme), U. U. N. E. (1992). World Atlas of Desertification. London: UNEP. Satmari, A. (2010). Lucrări practice de biogeografie. Timişoara: Eurobit. Thornthwaite, C. W. (1948). An approach toward a rational classification of climate. The Geographical

Rev., 38 (1), 55-94. UNESCO. (1979). Map of the world distribution of arid regions: Explanatory note MAP Technical Notes

(Vol. 7). Paris: UNESCO.

http://www.oecd.org/env/

LP5. Metode numerice și grafice de evaluare a...

Documents

Transcript of LP5. Metode numerice și grafice de evaluare a...