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 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.
Были разработаны и другие системы рейтинга морозостойкости, такие как UK Royal Horticultural Society и US Sunset Western Garden Book. Зона тепла (см. ниже) вместо этого определяется годовыми высокими температурами; зоны тепла Американского общества садоводства (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 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 оба относятся к зоне 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:
USDA zones do not work particularly well in Ireland and Great Britain as they are designed for continental climates and subtropical climates.[77] The high latitude, weaker solar intensity, and cooler summers must be considered when comparing to US equivalent. New growth may be insufficient or fail to harden off affecting winter survival in the shorter and much cooler summers of Ireland and Britain.[77]
Owing to the moderating effect of the North Atlantic Current on the Irish and British temperate maritime climate, Britain, and Ireland even more so, have milder winters than their northerly position would otherwise afford. This means that the USDA hardiness zones relevant to Britain and Ireland are quite high, from 7 to 10, as shown below.[78]
In 2012 the United Kingdom's Royal Horticultural Society introduced new hardiness ratings for plants, not places. These run from H7, the hardiest (tolerant of temperatures below −20 °C (−4 °F)) to H1a (needing temperatures above 15 °C (59 °F)).[79] The RHS hardiness ratings are based on absolute minimum winter temperatures (in °C) rather than the long-term average annual extreme minimum temperatures that define USDA zones.[79]
Scandinavia lies at the same latitude as Alaska or Greenland, but the effect of the warm North Atlantic Current is even more pronounced here than it is in Britain and Ireland. Save for a very small spot around Karasjok Municipality, Norway, which is in zone 2, nowhere in the Arctic part of Scandinavia gets below zone 3. The Faroe Islands, at 62–63°N are in zone 8, as are the outer Lofoten Islands at 68°N. Tromsø, a coastal city in Norway at 70°N, is in zone 7, and even Longyearbyen, the northernmost true city in the world at 78°N, is still in zone 4. All these coastal locations have one thing in common, though, which are cool, damp summers, with temperatures rarely exceeding 20 °C (68 °F), or 15 °C (59 °F) in Longyearbyen. This shows the importance of taking heat zones into account for better understanding of what may or may not grow.
In Sweden and Finland generally, at sea level to 500 metres (1,600 ft), zone 3 is north of the Arctic Circle, including cities like Karesuando and Pajala. Kiruna is the major exception here, which being located on a hill above frost traps, is in zone 5. Zone 4 lies between the Arctic Circle and about 64–66°N, with cities such as Oulu, Rovaniemi and Jokkmokk, zone 5 (south to 61–62°N) contains cities such as Tampere, Umeå, and Östersund. Zone 6 covers the south of mainland Finland, Sweden north of 60°N, and the high plateau of Småland further south. Here one will find cities such as Gävle, Örebro, Sundsvall, and Helsinki. Åland, as well as coastal southern Sweden, and the Stockholm area are in zone 7. The west coast of Sweden (Gothenburg and southwards) enjoys particularly mild winters and lies in zone 7, therefore being friendly to some hardy exotic species (found, for example, in the Gothenburg Botanical Garden), the southeast coast of Sweden has a colder winter due to the absence of the Gulf Stream.
Central Europe is a good example of a transition from an oceanic climate to a continental climate, which reflects in the tendency of the hardiness zones to decrease mainly eastwards instead of northwards. Also, the plateaus and low mountain ranges in this region have a significant impact on how cold it might get during winter. Generally speaking, the hardiness zones are high considering the latitude of the region, although not as high as Northern Europe with the Shetland Islands where zone 9 extends to over 60°N. In Central Europe, the relevant zones decrease from zone 8 on the Belgian, Dutch, and German North Sea coast, with the exception of some of the Frisian Islands (notably Vlieland and Terschelling), the island of Helgoland, and some of the islands in the Rhine-Scheldt estuary, which are in zone 9, to zone 5 around Suwałki, Podlachia on the far eastern border between Poland and Lithuania. Some isolated, high elevation areas of the Alps and Carpathians may even go down to zone 3 or 4. An extreme example of a cold sink is Funtensee, Bavaria which is at least in zone 3. Another notable example is Waksmund, a small village in the Polish Carpathians, which regularly reaches −35 °C (−31 °F) during winter on calm nights when cold and heavy airmasses from the surrounding Gorce and Tatra Mountains descend down the slopes to this low-lying valley, creating extremes which can be up to 10 °C (18 °F) colder than nearby Nowy Targ or Białka Tatrzańska, which are both higher up in elevation. Waksmund is in zone 3b while nearby Kraków, only 80 km (50 mi) to the north and 300 m (980 ft) lower is in zone 6a. These examples prove that local topography can have a pronounced effect on temperature and thus on what is possible to grow in a specific region.[80]
The southern European marker plant for climate as well as cultural indicator is the olive tree, which cannot withstand long periods below freezing so its cultivation area matches the cool winter zone. The Mediterranean Sea acts as a temperature regulator, so this area is generally warmer than other parts of the continent; except in mountainous areas where the sea effect lowers, it belongs in zones 8–10; however, southern Balkans (mountainous Western and Eastern Serbia, continental Croatia, and Bulgaria) are colder in winter and are in zones 6–7. The Croatian (Dalmatian) coast, Albania, and northern Greece are in zones 8–9, as are central-northern Italy (hills and some spots in Po Valley are however colder) and southern France; Central Iberia is 8–9 (some highland areas are slightly colder). The Spanish and Portuguese Atlantic coast, much of Andalusia and Murcia, coastal and slightly inland southern Valencian Community, a part of coastal Catalonia, the Balearic Islands, southwestern Sardinia, most of Sicily, coastal southern Italy, some areas around Albania,[81][82] coastal Cyprus and southwestern Greece are in zone 10. In Europe, the zone 11a is limited only to a few spots. In the Iberian Peninsula, it can be found on the southern coast, in small Spanish areas inside the provinces of Almería, Cádiz, Granada, Málaga and Murcia.[68] In Portugal, zone 11a can be found in the Southwest on a few unpopulated sites around the municipalities of Lagos and Vila do Bispo.[83] In mainland Greece, zone 11a can be found in Monemvasia and also in areas of Crete, the Dodecanese, Cyclades and some Argo-Saronic Gulf islands.[84] [85] The Mediterranean islands of Malta, Lampedusa and Linosa belong to zone 11a as well as a few areas on the southernmost coast of Cyprus.[citation needed] The Balkan area is also more prone to cold snaps and episodes of unseasonable warmth. For instance, despite having similar daily means and temperature amplitudes to Nantucket, Massachusetts, for each month, Sarajevo has recorded below-freezing temperatures in every month of the year.[86][87]
Macaronesia consists of four archipelagos: The Azores, the Canary Islands, Cape Verde and Madeira. At lower altitudes and coastal areas, the Portuguese Azores and Madeira belong to zones 10b/11b and 11a/11b respectively. The Azores range from 9a to 11b and Madeira ranges from 9b to 12a, 9a and 9b found inland on the highest altitudes such as the Mount Pico in the Azores or Pico Ruivo in Madeira.[88] The Spanish Canary Islands hardiness zones range from 8a to 12b depending on the location and the altitude. The islands are generally part of zones 11b/12a in lower altitudes and coastal areas, reaching up to 12b in the southernmost coasts or populated coastal parts such as the city of Las Palmas. The lowest hardiness areas are found in Teide National Park being at 8a/8b for its very high altitude. The Teide peak is the highest peak of Macaronesia.[68]
The Cape Verde islands, located much further south inside the Tropics, have hardiness zones that range from 12 to 13 in the coastal areas, while the lowest hardiness zone is found in the island of Fogo, in the country's highest peak Pico do Fogo.[citation needed]
In addition to the USDA Hardiness zones there are American Horticultural Society (AHS) heat zones.
The criterion is the average number of days per year when the temperature exceeds 30 °C (86 °F). The AHS Heat Zone Map for the US is available on the American Horticultural Society website.[89][90]
South Africa has five horticultural or climatic zones. The zones are defined by minimum temperature.[91]
The USDA map published in 2012 shows that most of the US has become a half zone (2.8 °C or 5 °F) hotter in winter compared to the 1990 release.[8] Again, with the publication of the 2023 map, about half of the US has shifted a half zone warmer.[92] Research in 2016 suggests that USDA plant hardiness zones will shift even further northward under climate change.[93]