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A finite-difference model of temperatures and heat flow within a tree stem

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Abstract:

The authors present a finite-difference numerical model of heat flow within a horizontal section of a tree stem. Processes included in the model are solar radiative heating, infrared emission and absorption, convective heat exchange between tree surface and the atmosphere, and conduction inside the tree. Input variables include wood density, wood thermal conductivity, wood specific heat, wind speed, air temperature, and insolation. The model produces time series of temperature for grid points inside the tree stem. Based on comparison with observations from two case studies, the model appears capable of reproducing relative timing and amplitude of temperature patterns at the cardinal aspects. Sensitivity tests show that insolation and convection parameters, as well as the physical properties of the tree, can all have a strong influence on model results.

Les auteurs présentent un modèle numérique basé sur la méthode des différences finies du flux de chaleur au travers d'une section horizontale de la tige d'un arbre. Les processus inclus dans le modèle sont le réchauffement dû au rayonnement solaire, l'émission et l'absorption dans l'infrarouge, l'échange d'énergie par convection entre la surface de l'arbre et l'atmosphère et la conduction à l'intérieur de l'arbre. Les variables d'entrée sont la densité du bois, la conductivité thermique du bois, la chaleur spécifique du bois, la vitesse du vent, la température de l'air et l'ensoleillement. Le modèle génère une série chronologique de températures pour une grille de points à l'intérieur de la tige de l'arbre. Sur la base d'une comparaison avec les observations de deux études de cas, le modèle semble capable de reproduire la séquence relative et l'amplitude des patrons de température aux points cardinaux. Des tests de sensibilité montrent que les paramètres d'insolation et de convection, de même que les propriétés physiques de l'arbre, peuvent tous fortement influencer les résultats du modèle.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 2002

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nrc/cjfr/2002/00000032/00000003/art00018
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