森林氣象

套用氣象學的分支。研究森林與大氣的相互作用及其變化規律的科學。

森林氣象

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套用氣象學的分支。研究森林與大氣的相互作用及其變化規律的科學。主要涉及兩方面:①森林群落中的氣象場結構特徵及其對周圍大氣場的影響,包括造林後對改造局部地區氣候、防止大氣污染的影響和對生態系統所起的平衡作用等;②氣象因子對林木生長、發育和演替的影響。
發展概況 森林氣象的研究早期附屬於森林學,19世紀才逐漸形成特定的內容和研究方法。20世紀20~30年代,森林氣象在德國、美國、日本等國家發展迅速。1924年,德國慕尼黑大學森林氣象研究室首次建造觀測塔研究林內氣象要素的垂直分布。1927年R.蓋格爾的《近地氣候》一書出版,並提出森林氣象學一詞,為森林氣象的研究奠定了基礎。50年代,中國開始了系統的森林氣象工作。70年代以來,世界範圍的森林氣象研究在觀測方法、氣候對樹木年輪的影響、森林輻射特性、地區水分循環、森林空氣動力學特性和生物氣候等方面都取得一定進展。
研究內容 主要包括下述各項。
營林與氣象 對森林生長發育起主導作用的氣象因子因地區和樹種而異,在乾旱地區是水分,在熱帶地區則往往是光照。提高森林生產力的關鍵在於確定限制生長的主導因子。同時,立地氣候和造林時間的選擇,各類樹種的氣候生態型及其可塑性,以及與引種有關的氣候相似性等的研究也很重要。森林撫育和採伐的小氣候效應對林木的更新、生長和發育有重要影響。70年代以來,氣象與營林關係的研究已發展到從森林生態系統的角度探討氣象因子系統結構與生產力的關係,並嘗試建立高效能利用多層空間光熱水資源的人工森林生態系統。
防護林帶的氣象效應 即林帶、林網的結構、布局和配置方向的動力效應、熱力效應和水分效應。一般林帶減弱風速的影響範圍在迎風面可達樹高 5倍的距離、在背風面可延伸到樹高25倍或更遠。從結構上說,疏透型要優於通風型或緊密型。防風效應和林帶與風向的交角、林帶的寬度、高度和斷面形狀等關係密切,並隨氣層的狀況而有變化。林帶還可改善被保護地段和林帶內的溫度和濕度,減輕農業氣象災害的不利影響(見防護林小氣候)。
森林與大氣污染 森林對於大氣中二氧化碳含量的劇增可起一定的抑制和平衡作用。每公頃年產量為10噸乾物質的森林,每年能吸收大氣中的二氧化碳達18.3噸,同時提供13.2噸的新鮮雙氧。森林還可吸收某些有害氣體(如二氧化硫),吸附煙塵和其他微粒,釋放具有殺菌效能的揮發物質,減低噪聲,增加空氣中的負離子等,均對人類健康有利。但林木過多地吸取對本身有害的成分,常常危及自身,如酸雨就常致使森林大面積毀滅。
森林氣象災害 包括氣象因子起直接作用的如林木的風倒、風折和雪折,苗木的日灼、乾旱和寒害等;氣象因子起間接作用的如森林火災、森林病蟲害的發生等,其中以森林火災的危害最大。 林火可由雷電直接引起,然而高溫、乾燥也是成災的重要氣象條件。預報森林火災現已成為森林氣象研究的一個重要領域,研究內容以利用氣象指標探測火災的可能性和範圍為主,也包括森林可燃物的類型、森林潛在火行為,以及森林火險的紅外遙感探測方法等。
林冠氣象和森林小氣候 林冠層是森林通過光合作用給森林生態系統提供第一性生物量的主要源泉,其幾何結構(包括枝葉數量與排列)、光學和熱學性質直接影響森林中的物質流和能量流。林冠層的作用使得太陽輻射通過時發生再分配,較多的輻射能為林冠所吸收並消耗在樹葉的蒸發和蒸騰上,從而影響林冠層內熱量和水分的收支、二氧化碳的分布和變化狀況(包括日變化和垂直變化)。森林吸收的輻射能多,因而反射率較小,通常針葉林僅10%左右,闊葉林為15%左右。林冠也是大氣降水存儲和再分配的場所。降水經過林冠,每次可被截留約3~10毫米不等,由此產生的緩衝作用可減弱穿透林冠的降水對林地土壤的衝擊作用,為森林保持水土的重要機制之一。由於林冠的存在而形成的森林小氣候,其一般特點是:光照弱,風速小,濕度大,最高溫度低而最低溫度高,氣溫和地溫的日變化和年變化較小等。
樹木年輪與氣候 氣候是影響樹木直徑生長的重要環境因子。氣候適宜的年份年輪長得寬,不利的年份長得窄,因此通過氣候與年輪關係的分析,可間接了解歷史氣候。但分析逐年的年輪生長量時要排除非氣候因子的作用,如樹木的年齡、土壤的物理化學性質、植被情況、營養物質類型和含量等。
待研究的問題 在某些森林氣象問題上,學術界尚存在不同觀點。如對於森林與降水的關係,一些學者認為森林能通過蒸發和蒸騰及其他成雨作用,促進水分的小循環以增加大氣降水;但也有人認為林多雨多是由於多雨地區易於森林生長所致。關於森林對大氣圈熱量平衡的影響,有人認為沒有熱帶森林,則全球氣溫下降;但有人通過計算後認為,即使沒有森林,地球陸地的反射率也只會提高 0.5%,不致引起氣候的顯著變化。鑒於世界森林大面積縮小可能導致的大氣中二氧化碳含量增加,有人認為將產生溫室效應,影響地 -氣系統熱量平衡,使氣候漸趨不利於人類;與此相反的觀點卻認為二氧化碳的略增有益於植被的恢復,是一種負反饋作用,不致造成惡性循環。

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