Interception av snö eller regn på trädkronor är en viktig del av det hydrologiska kretsloppet. Upp till en tredjedel av all snö som faller över skogsområden når aldrig marken på grund av stora avdunstningsförluster av interceptionsförrådet, vilket minskar vårflöden i älvar. Goda prognoser av dessa flöden är viktiga för vattenkraftsindustrin. För att kunna förbättra modeller, i vilka interceptions-avdunstningsprocessen ingår, krävs lämpliga mätmetoder för interceptionförrådet av snö. Syftet med detta arbete var att undersöka om impulsradarutrustning kan användas för att mäta interceptionsförrådet av snö på barrträd. Metoden bygger på att mäta hastigheten och utsläckningen hos en elektromagnetisk impulsvåg, vilken skickas från en sändarantenn genom ett avsnitt skog till en mottagarantenn. Både utsläckningen och hastigheten påverkas av snö och vatten på trädens kronor, och kan med så kallade blandningsformler relateras till mängd vatten. Blandningsformler beskriver de elektromagnetiska egenskaperna hos heterogena material. Laboratorietester visade att interception av flytande vatten på små trädkronor gav upphov till förändringar av impulsvågens hastighet och utsläckning mätbara med radarutrustningen. Uppskattningar av mängden intercepterat vatten från radarmätningarna gav en överskattning jämfört med oberoende referensmätningar, däremot stämde relativa variationer väl överens mellan mätningarna. Tydliga samband mellan impulsvågens utsläckning och mängden intercepterat vatten kunde inte bestämmas från experimenten. Utsläckningsresultaten var svårtolkade och lämpliga blandningsformler hittades inte i litteraturen. Metoden testades även en vecka i fält i norra Sverige. Trots att installationen inte var den bästa visade resultaten ändå god överensstämmelse mellan uppskattade förändringar av interceptionsförrådet från radarmätningarna, och observerade väderförändringar samt oberoende referensmätningar med en trädvågsanordning. Resultaten tyder på att metoden kan ge goda uppskattningar av interceptionsförrådet, då en väl fungerande installation av utrustningen används och efter att vidare kalibreringsförsök genomförts. / Interception of rain or snow in forest canopies is an important component of the hydrological cycle. Up to one third of the total winter precipitation never reaches the ground in forest areas due to evaporation losses of intercepted snow, which reduces spring-time water flow in rivers. Accurate spring flow predictions are important for the hydro-power industry. Appropriate measurement methods of intercepted snow are needed in order to improve models involving the interception evaporation process. The aim of this study was to explore the possibilities of an impulse radar system to measure the snow interception storage on coniferous trees. The method is based on measurements of the velocity and attenuation of an electromagnetic impulse wave, generated in a transmitting antenna and sent through a forest section and detected by a receiving antenna. The attenuation and velocity is affected by ice and water in the canopy air space, and can be related to amounts of water using so-called mixing formulas that describe the average electromagnetic properties of heterogeneous materials. Controlled laboratory measurements on small canopies showed that interception of liquid water was well above the detectable limits of the radar system, with respect to both attenuation and velocity changes. Estimations of the mass of intercepted water based on velocity changes overestimated the reference measurements, but relative variations were well captured. No clear relation could be found between amount of water on canopies and impulse wave attenuation from the experiments. The attenuation results were difficult to interpret, and appropriate mixing formulas were not found in the literature. The method was further tested for one week under field conditions in northern Sweden. In spite of a non-optimal equipment installation results of estimated changes of the interception storage showed a good agreement with observed weather variations and reference measurements using a tree weighing device. The method can have good conditions to give correct estimations of the snow interception storage, using appropriate installation and further calibration measurements.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-88848 |
| Date | January 2006 |
| Creators | Magnusson, Jan |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper, Uppsala : Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | UPTEC W, 1401-5765 ; 06 014 |
Page generated in 0.0024 seconds