Зона морозостойкости — это географическая область, определяемая как имеющая определенную среднегодовую минимальную температуру, фактор, имеющий значение для выживания многих растений. В некоторых системах в расчеты включаются и другие статистические данные. Первоначальная и наиболее широко используемая система, разработанная Министерством сельского хозяйства США (USDA) в качестве приблизительного руководства для ландшафтного дизайна и садоводства, определяет 13 зон по долгосрочным средним годовым экстремальным минимальным температурам. Она была адаптирована другими странами (например, Канадой) в различных формах. Растение может быть описано как «выносливое к зоне 10»: это означает, что растение может выдерживать минимальную температуру от 30 до 40 °F (от −1,1 до 4,4 °C).
Если не указано иное, в американском контексте «зона выносливости» или просто «зона» обычно относится к шкале USDA. Однако может возникнуть некоторая путаница при обсуждении зданий и HVAC , где «климатическая зона» может относиться к зонам Международного кодекса энергосбережения , где Зона 1 теплая, а Зона 8 — холодная.
Также были разработаны другие системы рейтинга морозостойкости, такие как системы UK Royal Horticultural Society и US Sunset Western Garden Book. Зона тепла (см. ниже) вместо этого определяется годовыми высокими температурами; зоны тепла Американского общества садоводов (AHS) используют среднее количество дней в году, когда температура превышает 30 °C (86 °F).
Система Министерства сельского хозяйства США изначально была разработана для оказания помощи садоводам и ландшафтным дизайнерам в Соединенных Штатах.
В Соединенных Штатах большинство более теплых зон (зоны 9, 10 и 11) расположены в глубокой южной половине страны и на южных прибрежных окраинах. Более высокие зоны можно найти на Гавайях (до 12) и Пуэрто-Рико (до 13). Южная средняя часть материка и центральные прибрежные районы находятся в средних зонах (зоны 8, 7 и 6). Крайняя северная часть в центральной внутренней части материка имеет некоторые из самых холодных зон (зоны 5, 4 и небольшая область зоны 3) и часто имеет гораздо менее постоянный диапазон температур зимой из-за того, что они более континентальные, особенно дальше на запад с более высокими суточными колебаниями температуры, и, таким образом, карта зон имеет свои ограничения в этих областях. Более низкие зоны можно найти на Аляске (до 1). Низкая широта и часто стабильная погода во Флориде , на побережье Мексиканского залива и на юге Аризоны и Калифорнии ответственны за редкость эпизодов сильного холода по сравнению с нормой в этих областях. Самая теплая зона в 48 смежных штатах — Флорида-Кис (11b), а самая холодная — в северо-центральной Миннесоте (2b). Несколько мест на северном побережье Пуэрто-Рико имеют самую теплую зону морозостойкости в Соединенных Штатах — 13b. И наоборот, изолированные внутренние районы Аляски имеют самую холодную зону морозостойкости в Соединенных Штатах — 1a.
Первые попытки создать систему географических зон морозостойкости были предприняты двумя исследователями в дендрарии Арнольда в Бостоне ; первая была опубликована в 1927 году Альфредом Редером [1] , а вторая — Дональдом Уайманом в 1938 году [2]. Карта Арнольда впоследствии обновлялась в 1951, 1967 и, наконец, в 1971 годах, но в конечном итоге полностью вышла из употребления.
Современная система USDA началась в Национальном дендрарии США в Вашингтоне . Первая карта была выпущена в 1960 году и пересмотрена в 1965 году. Она использовала единые диапазоны в 10 °F (5,6 °C) и постепенно стала широко распространенной среди американских садоводов. [3] [4]
Карта Министерства сельского хозяйства США была пересмотрена и переиздана в 1990 году с учетом новых климатических данных, на этот раз с пятиградусными различиями, разделяющими каждую зону на новые подразделения «a» и «b».
В 2003 году Американское садоводческое общество (AHS) подготовило проект пересмотренной карты, используя данные о температуре, собранные с июля 1986 года по март 2002 года. Карта 2003 года поместила многие области примерно на ползоны выше (теплее), чем карта USDA 1990 года. Рецензенты отметили, что зоны карты оказались ближе к оригинальной карте USDA 1960 года по ее общим границам зон. Их карта претендовала на то, чтобы показать более мелкие детали, например, отражая городские острова тепла , показывая центральные районы нескольких городов (например, Балтимор , Мэриленд; Вашингтон, округ Колумбия , и Атлантик-Сити, Нью-Джерси ) как полную зону, более теплую, чем отдаленные районы. Карта исключила подробные полузоны a/b, введенные в карту USDA 1990 года, упущение, широко раскритикованное садоводами и огородниками из-за грубости полученной карты. Министерство сельского хозяйства США отклонило проект карты AHS 2003 и создало собственную карту в интерактивном компьютерном формате, которую теперь использует Американское садоводческое общество. [5]
В 2006 году Фонд Arbor Day Foundation выпустил обновление зон морозостойкости США, используя в основном те же данные, что и AHS. Он пересмотрел зоны морозостойкости, отражая в целом более высокие недавние температуры во многих частях страны, и оказался похожим на проект AHS 2003 года. Фонд также отказался от более подробных разграничений полузон a/b. [6]
В 2012 году Министерство сельского хозяйства США обновило свою карту выносливости растений на основе данных о погоде за 1976–2005 годы, используя более длительный период данных для сглаживания годовых колебаний погоды. [7] Были добавлены две новые зоны (12 и 13) для лучшего определения и улучшения обмена информацией о тропических и полутропических растениях, они также появляются на картах Гавайев и Пуэрто-Рико. Есть очень небольшое место к востоку от Сан-Хуана , Пуэрто-Рико, которое включает аэропорт в прибрежной Каролине , где средний минимум составляет 67 градусов по Фаренгейту (19 °C), что классифицируется как зона выносливости 13b, самая высокая категория, с температурами редко ниже 65 °F (18 °C). Карта имеет более высокое разрешение, чем предыдущие издания, и способна показывать локальные изменения из-за таких факторов, как высота или большие водоемы. Многие границы зон были изменены в результате более поздних данных, а также новых методов картирования и дополнительной собранной информации. Многие области были на половину зоны теплее, чем предыдущая карта 1990 года. [8] Карта 2012 года была создана в цифровом формате для Интернета и включает в себя поиск зон почтового индекса и интерактивную карту. [9] [10]
В 2015 году Фонд Arbor Day Foundation пересмотрел другую карту, также без подразделений a и b, показав, что во многих областях есть еще более теплые зоны, с наиболее заметными изменениями в Средней Атлантике и на северо-востоке, где такие города, как Филадельфия, Нью-Йорк и Вашингтон (округ Колумбия) оказались в зоне 8 из-за их городских островов тепла. [11]
В ноябре 2023 года Министерство сельского хозяйства США выпустило еще одну обновленную версию своей карты выносливости растений, основанную на данных о погоде за 1991–2020 годы по всей территории Соединенных Штатов. Обновленная карта показывает продолжающееся перемещение зон выносливости на север, что отражает продолжающуюся тенденцию к потеплению климата Соединенных Штатов. [12]
Зоны устойчивости растений Министерства сельского хозяйства США для отдельных городов США, основанные на карте 2023 года, следующие:
Поскольку система Министерства сельского хозяйства США (USDA) полностью основана на среднегодовой экстремально минимальной температуре в регионе, ее способность описывать климатические условия, которые садоводу, возможно, придется учитывать в конкретной области, ограничена: существует множество других факторов, определяющих, сможет ли данное растение выжить в данной зоне.
Информация о зонах сама по себе часто недостаточна для прогнозирования выживания зимой, поскольку такие факторы, как даты заморозков и частота снежного покрова, могут значительно различаться в разных регионах. Даже экстремальный минимум сам по себе может быть бесполезен при сравнении регионов в совершенно разных климатических зонах . В качестве экстремального примера, из-за Гольфстрима большая часть Соединенного Королевства находится в зонах 8–9, в то время как в США зоны 8–9 включают такие регионы, как субтропические прибрежные районы юго-востока США и внутренние пустыни Мохаве и Чиуауа , поэтому американскому садоводу в такой области, возможно, придется планировать только несколько ночей с холодными температурами в год, в то время как их британскому коллеге, возможно, придется планировать на несколько месяцев.
Кроме того, зоны не включают никакой информации о продолжительности низких температур, летних температурах или интенсивности солнечной инсоляции ; таким образом, участки, которые могут иметь одинаковые средние зимние минимумы в несколько самых холодных ночей и находиться в одной и той же садовой зоне, но иметь заметно разный климат. Например, зона 8 охватывает прибрежные, высокоширотные, прохладные летние места, такие как Сиэтл и Лондон , а также низкоширотные, жаркие летние климаты, такие как Чарльстон и Мадрид . Фермеры, садоводы и ландшафтные дизайнеры в первых двух должны планировать совершенно иные условия выращивания, чем в последних, с точки зрения продолжительности жаркой погоды и интенсивности солнца. Прибрежная Ирландия и центральная Флорида являются зоной 10, но имеют радикально разный климат.
Шкалы морозостойкости не учитывают надежность снежного покрова в более холодных зонах. Снег действует как изолятор от экстремального холода, защищая корневую систему зимующих растений. Если снежный покров надежный, фактическая температура, которой подвергаются корни, не будет такой низкой, как указывает номер зоны морозостойкости. Например, Квебек в Канаде находится в зоне 4, но может рассчитывать на значительный снежный покров каждый год, что позволяет выращивать растения, обычно предназначенные для зон 5 или 6. Но в Монреале , расположенном на юго-западе в зоне 5, иногда бывает трудно выращивать растения, адаптированные к этой зоне, из-за ненадежного снежного покрова. [ необходима цитата ]
Многие растения могут выживать в определенной местности, но не будут цвести, если продолжительность дня недостаточна или если им требуется яровизация (определенная продолжительность низкой температуры).
Существует множество других климатических параметров, которые фермеру, садоводу или ландшафтному дизайнеру, возможно, придется учитывать, например, влажность, осадки, штормы, циклы дождей и засухи или муссоны, а также такие особенности участка, как тип почвы, дренаж почвы и удержание воды, уровень грунтовых вод, наклон к солнцу или от него, естественная или искусственная защита от чрезмерного солнца, снега, мороза и ветра и т. д. Ежегодная экстремальная минимальная температура является полезным показателем, но в конечном итоге лишь одним из многих факторов для роста и выживания растений. [9] [3] [33]
Альтернативным способом описания морозостойкости растений является использование «растений-индикаторов». В этом методе используются обычные растения с известными пределами их ареала. [ необходима цитата ]
Sunset публикует серию, в которой климатические зоны разбиты более детально, чем зоны Министерства сельского хозяйства США, определяя 45 отдельных зон в США, включая диапазоны температур во все времена года, осадки, режимы ветра, высоту, а также продолжительность и структуру вегетационного периода. [34]
Кроме того, система классификации климата Кёппена может использоваться в качестве более общего руководства по условиям роста при рассмотрении больших территорий поверхности Земли или при попытке провести сравнение между различными континентами. [35] Классификация климата Трюарты часто является хорошей концепцией «реального мира» климатов и их связи с растениями и их средними условиями роста. [ необходима ссылка ]
Австралийские национальные ботанические сады разработали другую систему, соответствующую австралийским условиям. Зоны определяются с шагом в 5 градусов по Цельсию, от −15–−10 °C для зоны 1 до 15–20 °C для зоны 7. [36] Они численно примерно на 6 ниже, чем система USDA. Например, австралийская зона 3 примерно эквивалентна зоне USDA 9. Более высокие номера австралийских зон не имели эквивалентов в США до добавления USDA зон 12 и 13 в 2012 году.
Распространение метеостанций может быть недостаточным, и слишком много мест с разным климатом объединены вместе. Только 738 австралийских станций имеют записи более десяти лет (одна станция на 98 491 гектар или 243 380 акров), хотя в более густонаселенных районах на станцию приходится относительно меньше гектаров. В Маунт-Айзе есть три климатические станции с более чем десятилетними записями. Одна находится в зоне 4a, одна в зоне 4b, а другая в зоне 5a. Жители Сиднея разделены между зонами 3a и 4b. Разные места в одном городе подходят для разных растений.
Климатические переменные, отражающие способность и вред для роста растений, используются для разработки индекса, который сопоставлен с зонами устойчивости растений Канады. [37] Этот индекс основан на формуле, первоначально разработанной Уэлле и Шерком в середине 1960-х годов. [38] [39] [40]
Используемая формула: Y = -67,62 + 1,734X 1 + 0,1868X 2 + 69,77X 3 + 1,256X 4 + 0,006119X 5 + 22,37X 6 - 0,01832X 7
где:
Для практических целей Канада приняла американскую систему классификации зон морозостойкости. Версия карты зон морозостойкости растений Министерства сельского хозяйства США 1990 года включала Канаду и Мексику, но они были удалены с обновлением 2012 года, чтобы сосредоточиться на Соединенных Штатах и Пуэрто-Рико. [8] Канадское правительство публикует как канадские, так и карты зон в стиле Министерства сельского хозяйства США. [37]
В таблице ниже приведены данные Министерства сельского хозяйства США о зонах устойчивости для некоторых европейских городов:
Зоны USDA не очень хорошо работают в Ирландии и Великобритании , поскольку они предназначены для континентального и субтропического климата. [77] При сравнении с эквивалентом в США необходимо учитывать высокие широты, более слабую солнечную интенсивность и более прохладное лето. Новый рост может быть недостаточным или не закаливаться, что влияет на выживание зимой в более короткое и гораздо более прохладное лето Ирландии и Великобритании. [77]
Благодаря смягчающему эффекту Североатлантического течения на ирландский и британский умеренный морской климат , Британия и Ирландия, тем более, имеют более мягкие зимы, чем их северное положение могло бы позволить. Это означает, что зоны морозостойкости USDA, относящиеся к Британии и Ирландии, довольно высоки, от 7 до 10, как показано ниже. [78]
В 2012 году Королевское садоводческое общество Великобритании ввело новые рейтинги морозостойкости для растений, а не мест. Они варьируются от H7, самого морозостойкого (выносливого к температурам ниже −20 °C (−4 °F)) до H1a (нуждающегося в температурах выше 15 °C (59 °F)). [79] Рейтинги морозостойкости RHS основаны на абсолютных минимальных зимних температурах (в °C), а не на долгосрочных средних годовых экстремальных минимальных температурах, которые определяют зоны USDA. [79]
Скандинавия находится на той же широте, что и Аляска или Гренландия, но влияние теплого Северо-Атлантического течения здесь еще более выражено, чем в Великобритании и Ирландии. За исключением очень маленького участка вокруг муниципалитета Карашок , Норвегия, который находится в зоне 2, нигде в арктической части Скандинавии не опускается ниже зоны 3. Фарерские острова , на 62–63° с. ш., находятся в зоне 8, как и внешние Лофотенские острова на 68° с. ш. Тромсё , прибрежный город в Норвегии на 70° с. ш., находится в зоне 7, и даже Лонгйирбюен , самый северный настоящий город в мире на 78° с. ш., все еще находится в зоне 4. Однако все эти прибрежные места имеют одну общую черту: прохладное влажное лето, когда температура редко превышает 20 °C (68 °F) или 15 °C (59 °F) в Лонгйирбюене. Это показывает важность учета зон нагрева для лучшего понимания того, что может или не может расти.
В Швеции и Финляндии в целом, на уровне моря до 500 метров (1600 футов), зона 3 находится к северу от Полярного круга, включая такие города, как Каресуандо и Пайала . Кируна является здесь главным исключением, которая, находясь на холме над ледяными ловушками, находится в зоне 5. Зона 4 лежит между Полярным кругом и примерно 64–66° с. ш., с такими городами, как Оулу , Рованиеми и Йокмокк , зона 5 (к югу до 61–62° с. ш.) включает такие города, как Тампере , Умео и Эстерсунд . Зона 6 охватывает юг материковой Финляндии, Швецию к северу от 60° с. ш. и высокое плато Смоланд дальше на юг. Здесь можно найти такие города, как Евле , Эребру , Сундсвалль и Хельсинки . Аландские острова , а также прибрежная южная Швеция и район Стокгольма относятся к зоне 7. Западное побережье Швеции ( Гётеборг и южнее) отличается особенно мягкими зимами и находится в зоне 7, поэтому благоприятствует развитию некоторых выносливых экзотических видов (встречающихся, например, в Ботаническом саду Гётеборга ). Юго-восточное побережье Швеции имеет более холодную зиму из-за отсутствия Гольфстрима.
Центральная Европа является хорошим примером перехода от океанического климата к континентальному , что отражается в тенденции зон морозостойкости уменьшаться в основном на восток, а не на север. Кроме того, плато и низкие горные хребты в этом регионе оказывают значительное влияние на то, насколько холодно может быть зимой. В целом, зоны морозостойкости высокие, учитывая широту региона, хотя и не такие высокие, как в Северной Европе с Шетландскими островами , где зона 9 простирается до более чем 60° с. ш. В Центральной Европе соответствующие зоны уменьшаются от зоны 8 на бельгийском, голландском и немецком побережье Северного моря , за исключением некоторых Фризских островов (в частности, Влиланд и Терсхеллинг ), острова Гельголанд и некоторых островов в эстуарии Рейна - Шельды , которые находятся в зоне 9, до зоны 5 вокруг Сувалок , Подляшья на дальневосточной границе между Польшей и Литвой . Некоторые изолированные, высокогорные районы Альп и Карпат могут даже опускаться до зоны 3 или 4. Экстремальным примером холодного стока является Фунтензее , Бавария , который находится по крайней мере в зоне 3. Другим примечательным примером является Ваксмунд , небольшая деревня в польских Карпатах , где температура регулярно достигает −35 °C (−31 °F) зимой в тихие ночи, когда холодные и тяжелые воздушные массы из окружающих гор Горце и Татры спускаются вниз по склонам в эту низменную долину, создавая экстремальные температуры, которые могут быть на 10 °C (18 °F) холоднее, чем в близлежащих Новы-Тарге или Бялке-Татшаньской , которые оба находятся выше по высоте. Ваксмунд находится в зоне 3b, в то время как близлежащий Краков , всего в 80 км (50 миль) к северу и на 300 м (980 футов) ниже, находится в зоне 6a. Эти примеры доказывают, что местный рельеф может оказывать существенное влияние на температуру и, следовательно, на то, что можно выращивать в определенном регионе. [80]
Южноевропейским маркерным растением для климата, а также культурным индикатором является оливковое дерево , которое не может выдерживать длительные периоды ниже нуля, поэтому его ареал выращивания соответствует прохладной зимней зоне. Средиземное море действует как регулятор температуры, поэтому эта область, как правило, теплее, чем другие части континента; за исключением горных районов, где влияние моря снижается, она принадлежит к зонам 8–10; однако южные Балканы (горная Западная и Восточная Сербия , континентальная Хорватия и Болгария ) зимой холоднее и находятся в зонах 6–7. Хорватское ( Далматинское ) побережье, Албания и северная Греция находятся в зонах 8–9, как и центрально-северная Италия (холмы и некоторые места в долине реки По , однако, холоднее) и южная Франция ; Центральная Иберия находится в зонах 8–9 (некоторые высокогорные районы немного холоднее). Испанское и португальское атлантическое побережье, большая часть Андалусии и Мурсии , прибрежная и немного внутренняя южная часть Валенсийского сообщества , часть прибрежной Каталонии , Балеарские острова , юго-западная Сардиния , большая часть Сицилии , прибрежная южная Италия, некоторые районы вокруг Албании , [81] [82] прибрежный Кипр и юго-западная Греция находятся в зоне 10. В Европе зона 11a ограничена лишь несколькими местами. На Пиренейском полуострове ее можно найти на южном побережье, в небольших испанских районах внутри провинций Альмерия , Кадис , Гранада , Малага и Мурсия . [68] В Португалии зону 11a можно найти на юго-западе на нескольких незаселенных участках вокруг муниципалитетов Лагос и Вила-ду-Бишпу . [83] В материковой Греции зона 11a встречается в Монемвасии , а также в районах Крита , Додеканеса , Киклад и некоторых островов Арго-Саронического залива . [84] [85] Средиземноморские острова Мальта , Лампедуза и Линоза относятся к зоне 11a, а также несколько районов на самом южном побережье Кипра . [ необходима цитата ] Балканская область также более подвержена резким похолоданиям и эпизодам несезонной жары. Например, несмотря на схожие дневные средние значения и амплитуды температур с Нантакетом, Массачусетс , для каждого месяца, Сараево регистрировало температуру ниже нуля в каждом месяце года. [86] [87]
Макаронезия состоит из четырех архипелагов: Азорские острова , Канарские острова , Кабо-Верде и Мадейра . На более низких высотах и в прибрежных районах португальские Азорские острова и Мадейра относятся к зонам 10b/11b и 11a/11b соответственно. Азорские острова имеют диапазон от 9a до 11b, а Мадейра — от 9b до 12a, 9a и 9b находятся внутри страны на самых высоких высотах, таких как гора Пику на Азорских островах или Пику-Руйву на Мадейре. [88] Зоны морозостойкости испанских Канарских островов варьируются от 8a до 12b в зависимости от местоположения и высоты. Острова, как правило, являются частью зон 11b/12a на более низких высотах и в прибрежных районах, достигая 12b на самых южных побережьях или в густонаселенных прибрежных частях, таких как город Лас-Пальмас . Самые низкие зоны морозостойкости находятся в национальном парке Тейде, где они находятся на уровне 8a/8b из-за его очень большой высоты. Пик Тейде — самая высокая вершина Макаронезии. [68]
Острова Зеленого Мыса , расположенные гораздо южнее в тропиках , имеют зоны морозостойкости от 12 до 13 в прибрежных районах, в то время как самая низкая зона морозостойкости находится на острове Фогу , на самой высокой вершине страны Пику-ду-Фогу . [ требуется ссылка ]
Помимо зон морозостойкости USDA существуют зоны жары Американского садоводческого общества (AHS).
Критерием является среднее количество дней в году, когда температура превышает 30 °C (86 °F). Карта зон нагрева AHS для США доступна на сайте Американского садоводческого общества. [89] [90]
В Южной Африке есть пять садоводческих или климатических зон. Зоны определяются минимальной температурой. [91]
Карта USDA, опубликованная в 2012 году, показывает, что большая часть США стала на половину зоны (2,8 °C или 5 °F) жарче зимой по сравнению с выпуском 1990 года. [8] Опять же, с публикацией карты 2023 года около половины США сместились на половину зоны теплее. [92] Исследования 2016 года показывают, что зоны морозостойкости растений USDA сместятся еще дальше на север в условиях изменения климата . [93]