Измерение показателей - первый шаг к пониманию динамики городских лесов, проектированию и управлению растительностью города. Существуют различные методики их оценки: например, в Бруклине она проводится по модели Urban Forest Effects (UFORE). Рассмотрим сбор данных, методы и основные эффекты на этом примере.
Качество воздуха
Городские деревья обеспечивают, прежде всего, удаление загрязнителя, изменение городского микроклимата (снижение температуры воздуха и др.) и количества выбросов от электростанций.
Нередко они становятся временным местом удержания атмосферных частиц, которые могут снова попадать в воздух, смываться дождем или падать на землю с ветками. Во многом это зависит от площади листа, концентрации местных загрязнителей и погодных условий. Некоторые деревья выделяют в атмосферу летучие органические соединения (ЛОС): изопрен, монотерпены и др. Эти соединения могут быть полезны дереву для привлечения опылителей или отпугивания хищников - кроме того, изопрен обеспечивает тепловую защиту растений. Выбросы ЛОС зависят от вида растения, температуры воздуха и других факторов окружающей среды, они же могут способствовать образованию O3 и CO, а при низкой концентрации оксида азота - удалять O3.
Считается, что увеличение лесного покрова снижает общие выбросы ЛОС и, следовательно, снижает уровень O3 в городских районах.
Азиатский усач
Одна из проблем Бруклина - вредитель, впервые обнаруженный в районе Гринпойнт в августе 1996 года. В Америке они предпочитают клен, но атакуют и другие виды, как старые, так и молодые деревья. Распространение может быть ускорено в результате деятельности человека (например, транспортировка зараженного упаковочного материала или зараженных дров), их трудно убить пестицидами. Зараженные деревья погибают в течение нескольких лет после первого нападения.
Метод исследования
Модель UFORE использует стандартные полевые и метеорологические данные, а также сведения о загрязнении воздуха для количественной оценки структуры городских лесов и многочисленных связанных с ними эффектов в различных городах США. В настоящее время существует четыре компонента модели:
UFORE-A: Анатомия городского леса. Количественно оценивает его структуру (видовой состав, плотность деревьев, состояние деревьев, площадь листьев, биомассу листьев и деревьев) на основе полевых данных.
Фото-интерпретация
Произвольный анализ с использованием точечной сетки проводился с 1994 года, аэрофотоснимков Бруклина (масштаб 1:12 000, без листьев, черно-белый). Отдельный фотоанализ проведен для каждого из 18 общественных районов Бруклина, Проспект-парка и районов южного побережья. Для каждой проанализированной точки регистрировался тип покрытия (дерево-куст, трава-почва, строение, вода) и землепользование (общественные учреждения, открытые пространства, многоквартирные дома и т.д.).
Сбор полевых данных
202 полевых участка (по 0,04 га каждый) были распределены по типам землепользования, на каждом участке записывались процент покрытия деревьев, землепользование, процент участка в землепользовании, почвенный покров.
Индексы видового разнообразия (индекс Шеннона-Винера) были рассчитаны для живых деревьев для всего города.
Ценность деревьев в Бруклине была основана на компенсационной стоимости деревьев, определенной Советом оценщиков деревьев и ландшафта (1992). Компенсационная величина основана на четырех характеристиках дерева / участка: площадь ствола (площадь поперечного сечения на высоте 1,37 м), вид, состояние и местоположение. Для определения базовой стоимости дерева базовая цена замещения должна быть умножена на площадь ствола и коэффициент вида.
UFORE-B: Выбросы биогенных ЛОС. Количественно оценивает почасовые выбросы ЛОС в городских лесах (изопрен, монотерпены и другие) на основе полевых и метеорологических данных, образование O3 и CO на основе выбросов ЛОС.
Общая солнечная радиация рассчитывается на основе метеорологической / статистической модели солнечной радиации Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии с использованием данных из набора данных NCDC. PAR рассчитывается как 46% от общего поступления солнечной радиации. Оценка чистого воздействия деревьев на O3 (образование загрязнения - удаление загрязнения) используются для создания относительного индекса видов деревьев, влияющих на эти загрязнители.
UFORE-C: Хранение и захват углерода. Вычисляет общий хранимый углерод, а также чистый углерод, ежегодно улавливаемый городским лесом, на основе полевых данных.
Считается, что повышение уровней атмосферного CO2 и других парниковых газов (например, метана, хлорфторуглеродов, закиси азота) способствует повышению атмосферных температур за счет улавливания в атмосфере излучения определенных длин волн. В процессе роста деревья удаляют атмосферный CO2 и накапливают C в своей биомассе.
Общая биомасса деревьев и кустарников была преобразована в накопленный C путем умножения на 0,5.
UFORE-D: Сухое осаждение загрязнения воздуха. Количественно оценивает почасовое количество загрязнений, удаляемых городским лесом и процентное улучшение качества воздуха в течение года. Удаление загрязняющих веществ рассчитывается для O3, SO2, NO2, CO и PM10 на основе полевых и метеорологических данных.
Городские леса Бруклина покрывают 11% площади и насчитывают 610 000 деревьев. По площади кроны преобладают платан лондонский, айлант высочайший и клен обыкновенный. Лондонский платан широко используется в жилых районах и общественных местах. Айтлант высочайший распространен во многих городах США, более 20% в его населения погибли. Клен обыкновенный распространен в жилых районах и на открытых пространствах.
Основные эффекты: укрепление лесного покрова Бруклина
Городской лес Бруклина можно увеличить за счет надлежащего планирования и управления. Культурные или экологические факторы, которые ограничивают лесной покров в городах, включают непроницаемые поверхности, интенсивное использование участков, ограничивающее восстановление из-за вытаптывания или уплотнения почвы, а также кошение и использование гербицидов.
Основные эффекты: влияние на глобальное изменение климата
Для дальнейшего снижения концентрации CO2 в Бруклине необходимо:
a) поддержание существующего древесного покрова (чтобы избежать потери существующего C),
б) увеличение древесного покрова (для облегчения дополнительного хранения C),
в) сохранение здоровья деревьев и секвестрация путем замены мертвых и умирающих деревьев здоровыми, особенно для землепользования, которые являются чистыми источниками выбросов CO2 (коммерческие / промышленные).
Основные эффекты: влияние на качество воздуха
Городские леса могут улучшить качество воздуха в городах за счет удаления загрязняющих веществ, снижения температуры воздуха и сокращения энергопотребления зданий и выбросов от припаркованных транспортных средств. Однако выбросы ЛОС из растительности могут привести к образованию O3 и CO, а снижение скорости ветра из-за деревьев может привести к уменьшению рассеивания загрязнения и повышению концентрации загрязняющих веществ на уровне земли.
Основные эффекты: породы и размер деревьев
На потребление энергии зданием влияют площадь листьев, размер деревьев, транспирация, плотность листьев и ветвлений.
Большие деревья увеличивают захват углерода и степень удаления загрязнений. Кроме того, большие деревья хранят примерно в 530 раз больше углерода, чем маленькие.
Уровень выбросов ЛОС также зависит от вида - в Бруклине на понижение O3 влияют шелковица, вишня, липа и медонос.
Как указывалось ранее, неправильное управление может привести к пагубным последствиям и увеличению затрат. Менеджеры должны учитывать текущую и потенциальную структуру и функции городских лесов, последствия управления растительностью, а также потребности местных жителей при разработке стратегий управления растительностью.