森林輻射平衡

森林輻射平衡

森林輻射平衡森林吸收的太陽輻射與森林有效輻射的差額。

簡介

森林輻射平衡是森林小氣候形成的物理基礎,也是影響森林生態系統生產力的重要的生態因子。森林輻射平衡決定於太陽總輻射、反射率和有效輻射三個組成分量值的大小,隨著各分量的變化而相應地發生變化。林內太陽輻射到達林內的太陽輻射,由於林冠對太陽輻射的吸收、反射和透射作用而有明顯減弱。林冠下太陽輻射到達量,主要取決於森林結構特徵,特別是樹葉的數量(以葉面積指數表示)和樹葉、枝條的排列方式,還與葉片對光的反射、吸收和太陽高度角有關。在一般情況下,隨機分布葉層林冠下太陽輻射的到達量介於水平葉層與垂直向光葉層之間。它隨葉面積指數增大而減小,隨太陽高度角的增加而增大。

影響

由於太陽高度角的影響,相同結構的森林,林冠下太陽輻射的到達量低緯度大於高緯度,中午大於早、晚,這一事實對森林的光能利用有一定的生態意義。林內太陽輻射量,在冷杉疏林中,有25%的太陽輻射可到達林地。老齡的榆樹在樹葉凋落時期有61%到達林地,在盛葉時期僅有4%。在針葉密林地內僅為2%。森林反射率森林反射輻射是一種複雜的物理過程,反射輻射指向各個方向,僅就第一次反射而言,太陽輻射經反射後可以向上,也可以向下,視太陽輻射與葉片的交角而定。向上的反射輻射在穿過林冠時又要經歷透射、反射和吸收的過程,只有一部分逸出林冠,成為通常被測出的林冠反射的上要部分。太陽輻射被枝葉反射時,方向也可以向下,考慮多次反射過程時,一定有若干次反射輻射是向下的,向下的反射輻射經林冠中枝葉的削弱後,可到達林冠下,加入到林冠下的總輻射中。蘇聯的M.H.布德科、M.H.別爾良德對森林反射係數進行過測定:針葉樹為0.10一0.15:闊葉樹為D.15一0.20;草地為0.20一0.30。

森林反射率比雪表面、乾粘土和沙土要小。產生差異的原因是林冠顏色較深,冠層的粗糙層引起多次反射,增加了林冠對太陽輻射的吸收和透過。林冠透光空隙的黑體效應和林木的蒸騰與光合作用等,都有減小林冠反射率的作用。

森林有效輻射在計算森林輻射平衡時,除了因反射輻射而使到達森林作用層的短波輻射損失一部分以外,還必須考慮有效輻射的輻射熱消耗。森林有效輻射與林冠表面溫度、雲量和絕對濕度等因子有關。在一般情況下,空曠地的地表溫度,白天高於林冠表面溫度,因此,空曠地的有效輻射大於森林作用層,森林作用層的有效輻射又大於林地。白天森林有效輻射最大值可達0.84焦·厘米一”·分一’,林地為0.42焦·厘米一2·分一‘,而空曠地為0.96焦·厘米一“·分一‘。森林輻射平衡與空曠地輻射平衡有差異的主要原因,在於森林反射率及有效輻射小於空曠地。決定林內地表與森林作用層或空曠地輻射平衡差別的原因,是林內地表的有效輻射雖有減弱,但總輻射的減弱更為顯著,從而造成林內地表輻射平衡小於森林作用層及空曠地輻射平衡。

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