森林氣候

森林氣候

森林覆蓋地區的特殊局部地區氣候。與林外裸露地區氣候相對,具有氣溫日、年較差小,濕度大,降水量多,風速小等較明顯的海洋性氣候特徵。

基本介紹

  • 中文名:森林氣候
  • 外文名:forest climate
  • 定義:森林覆蓋地區的特殊局部地區氣候
  • 影響因素:樹種組成、結構、鬱閉度、林齡等
  • 表現方面:林冠內外的輻射、溫度、濕度、風
  • 作用:調節溫度、濕度、蒸發蒸騰及雨量
  • 特點:林內風速相對降低,地面徑流少
  • 特點:濕度較高
  • 特點:夏季林區內溫度低,冬季溫度高
  • 成因:森林阻礙氣流,森林阻礙氣流
原因,主要特點,作用表現,影響表現,

原因

森林會影響氣候,從而形成森林氣候。
主要原因:
(1) 遼闊的森林面積,大量的蒸騰,使空中有大量水汽遇寒氣而凝結成降水。
森林氣候森林氣候
(2)連綿不斷、高低不等的樹冠,阻礙著太陽射線,使林內氣溫、土溫散失遲緩,能降低土壤蒸發,削減風速,樹枝樹葉使降水著地緩慢,降低地表徑流,使降水能充分滲入土壤。
(3) 森林及野生植物每年增加的有機物質,連同枯枝敗葉,厚厚地蓋著林地,腐爛以後成為優質肥料,呈現最好的水土保持,形成林地內有大量蓄水。
(4)林木不斷發展的根系,穿插交織著土壤,牢固地團聚土塊,改良了土壤,使森林生長茂盛,更好地發生它的作用。

主要特點

森林氣候森林氣候
(1)太陽輻射和日照時數比空曠地區少。
因為陽光投射到林冠時,有一部分被反射,大部分被吸收,僅有一小部分透過林冠到達林內,且強度和性質都發生了變化。
(2)森林內氣溫變化和緩。
白天林內陽光弱,樹木蒸騰耗熱,氣溫比林外空曠地區低,夜間林外空曠地區強烈放熱冷卻,而林內熱量卻不易散失,氣溫降低較慢,故夜間林內暖於林外。總的說來,森林地區年平均氣溫略低於空曠地區。
(3)森林內風速小。
風入森林後,由於摩擦和阻擋作用,風速很快減小。森林附近風速也比空曠地區小,風速降低的距離一般背風面要數倍於迎風面,其值視林地面積、林高和林型結構而定。
(4)森林內的相對濕度和絕對濕度比空曠地區大。
這是因為林內風速小,亂流交換弱,樹木蒸騰作用和氣溫偏低所造成。其相對濕度和絕對濕度的最大差值均出現在早晨和傍晚。相對濕度最小差值出現在日出之前。絕對濕度最小差值出現在日出前和正午前後。一年中,林內絕對濕度和相對濕度的日變化夏季大,冬季小,林內外差值夏季最大,冬季最小。
(5)樹冠截留部分森林上空降水,致使林內所形成的徑流強度比較小。
例如,成熟的櫟樹林可截留降水10%左右,松林13~16%,稠密的雲杉林達32%。森林中還有特殊的水平降水和夜雨現象。由於森林及其附近濕度大,夜間輻射冷卻,往往產生如霧、、霜等水汽凝結物。有時氣流攜雲霧經過山區,其中水滴被樹幹、枝葉截留,或凝結成霧淞,白天融化後落地流入土壤。這種現象稱為森林的水平降水。潮濕地區的夏季午夜以後,林冠由於輻射冷卻作用不斷加強,森林中的濕空氣隨氣溫降低而漸趨飽和,在林木枝葉上凝成水滴,最後從枝葉上落下,形成森林夜雨。清晨日出後,氣溫回升,凝結作用停止,水滴開始蒸發,夜雨結束。
(6)森林中的地溫日較差較空曠地區小,並隨深度的增加而迅速減小。
林外地溫變化深度大於林內。中、高緯度地區,林內地溫夏季低於林外,且差值大;冬季林內地溫高於林外,但差值小。低緯度地區,一年中林內地溫均低於林外,日較差和年較差均小於林外。
森林與湖泊等下墊面一樣,由於氣流的交換作用而對鄰近地區氣候有影響。關於森林對局地垂直降水量的影響,由於問題複雜,尚無定論。

作用表現

1、淨化空氣
森林光合作用吸收二氧化碳的同時放出氧氣,不斷更新空氣,維持著大氣中氧氣的平衡。
2、消減溫室效應
地球上綠色值物一年大約吸3000億T的二氧化碳,研究表明:地球溫室效應的產生與森林減少,從而二氧化碳濃度增加有關,所以森林覆被增加可緩和溫室效應。
森林氣候森林氣候
3、殺菌消毒
很多樹木可分泌植物殺菌素,消滅病菌。據研究,城市1立方米空氣中細菌2~3萬個,而林區1立方米空氣中只有細菌30一300個。
4、產生離子化空氣
在空氣清新條件下,樹林呼吸過程由於宇宙線的作用,便產生負氧離子,形成離子化空氣,有良好的理療效果。《十萬個為什麼》書中,早已把這個道理列入了住在山林海濱的人長壽的主要原因。
5、防風滯塵
森林能有效阻止風沙,林帶能在25倍林高範圍內明顯降低風速;每株樹木其葉面積總和為冠幅面積的50-70倍,與枝、乾同時阻沙滯塵,並在雨後重新恢復滯塵能力。
6、減緩噪音
城市噪音是現代八大生態公害之一,“噪音室”已經出現,它影響到人的心情、工作和生命。森林和綠籬部可降低噪音,城市片林和寬30米的林帶,可降低噪音10—15分貝
7、調節氣候
森林影響的貼地層是生物圈的中心帶,是農、林、牧、漁業經營的地帶,是人類生存活動的地帶。森林便於營造、易於布局、效益多種,是維持陸地生態平衡的主力軍,中國森林應增加覆被率,調整布局,以便更好的發揮其森林調節氣候等效益。

影響表現

林中溫度狀況
1、冬季(12-2月),林中氣溫全天比林外氣溫高,但相差不大。
2、春季(3-5月),白天林中氣溫比林外高,但夜間比林外低。這是因為春季樹林沒有發葉,白天獲得的太陽輻射較充足,加之林內亂流較弱,所以白天林內氣溫比林外高;夜間林冠上有冷空氣下沉和林內亂流不強,因而氣溫比林外低。
3、夏季秋季(6-9月),白天因林冠稠密的樹葉強烈地削弱了太陽輻射,以致林中所獲得的熱量較無林地少,加之森林總蒸發耗熱較大,所以氣溫自然比林外低;夜間森林繼續有蒸發耗熱以及亂流較弱,因之氣溫仍舊比林外偏低。深秋因葉子脫落,林內與林外氣溫之差與春季相仿。
林中濕度狀況和蒸發條件
(一)林中濕度狀況
1、林中濕度的日變化:
在茂密的森林內,絕對濕度的日變化具有單峰型的特點,即在午後出現最大值,日出前出現最小值。但林型及其密度的不同,林內絕對濕度日變化也會有差異。在稀疏的林內,晴天絕對濕度的日變化通常表現為雙峰型,具體來說,在午後13時和清晨4-5時絕對濕度較小,而在10時-11時和15時左右分別出現最大值。因為午後輻射較強,氣溫達到最高值,森林經過較長時間的蒸發,林內土壤濕度減小了,這時亂流交換較強,近地面層水汽被輸送出去,所以空氣濕度減小。日出前,一方面溫度低,蒸發量極小,另一方面在近地面層出現水汽凝結現象,因而絕對濕度在一天中最低。然而自10時和15時前後,一方面溫度比較高,森林蒸騰量比較大,另一方面亂流作用不是太強,因之出現兩個高峰。
2、林中濕度年變化:
森林內濕度變化特徵與植物生長期的蒸騰作用和周圍環境的氣候背景有關。
例如,小興安嶺松林內空氣濕度的最大值出現在夏季月份,最小值出現在冬季月份,春、秋季介於其間。森林內的空氣濕度幾乎全年高於林外空曠地方的濕度。
(二) 林中蒸發條件
森林蒸發與亂流交換強度、林型、密度、生長期、林齡和鬱閉度等因素有很大關係。不同的氣候區和同一地區同一森林內不同的層次,蒸發或蒸騰量都是不一樣的。一般的情況是,乾燥地區森林的總蒸發量比濕潤地區森林的總蒸發量要小一些,同一森林內上層大總蒸發量比低層高一些。
林中風狀況
森林對風的影響表現在:(1) 林中風速減弱;(2)在森林表面以上,風速一方面受林冠粗糙起伏的削弱,另一方面由於流線受到壓縮而得到增強,總的效應使其比開曠地方同樣高度處的風速有所增強。氣流越過森林時,在森林上方幾百米的高度上都能出現亂流加強的現象。
1、 林中風速的鉛直分布:林中風速隨高度變化不大;當森林上方的風速為4/米秒時,秋季長滿葉簇的林中風速比春季未長新葉的林中風速要小0.4-1.0米/秒;在長滿葉子的林冠層中部風速出現最小值,而在林冠之下的樹幹處風速有所增大。後者在林下無灌木層的疏林中更為明顯。事實上這與有作物的農田中的風速垂直分布是相似的。
2、林中風速的水平分布:在森林中由林緣向內,隨著距離的不斷增加,風速逐漸減弱。森林密度的不同,對林內風速減弱的程度是不一樣的。有關專家研究指出,闊葉林中2米高度風速與空曠平地上的風速相比,在稀疏的森林中,冬季(脫葉)的比值為40-60%,夏季為30-40%,在稠密的森林中,冬季為20-30%,夏季為10-20%。此外,在天氣晴朗靜穩的日子裡,森林與鄰近的空曠地之間易形成弱的局地環流。白天,在林冠高度以上氣流從空曠地流向溫度較高的林冠,地面上的氣流則從森林流向空曠地。夜間相反。森林面積越大,這種局地環流越明顯。
森林對降水的影響
主要表現在對鉛直和水平降水的增大效應以及對降水結留作用等方面。
1、森林對鉛直降水的影響森林區域對其上方大氣的鉛直降水量的增大現象,經統計分析:平均每年有林區降水量比無林地區增多17%左右。冬季中緯度森林地區降水量的增加,主要是與森林內積雪量比空曠地方增多有關。森林地區暖季降水量增加的原因主要有兩點:
(1)是由於森林反射率比四周空曠平地要小,這樣被森林表面吸收並用來產生陣雨的熱量將比反射率大的裸露地要多;
(2)是森林上方亂流得到加強,由於森林蒸發的大量水汽被迅速輸送到高空,因而增加了森林地區的鉛直降水量。
2、森林對水平降水的影響:在森林內雨淞的凝聚量比空曠地方多。另外,從森林霧日收集到的降水也比空曠地方多。森林無論對鉛直降水還是水平降水的影響,結果都是使森林區的降水量有所增加。
3、林冠對降水的截留作用:由於森林的林冠對鉛直降水有大截留作用,真正下落到林內土壤上的降水是有所減少的。雨量較小時,森林的截留作用較明顯,雨量大時,森林的截留作用反而減弱。一般來說,落葉松的截留量占裸地降水量的15%,松樹占20-25%,雲杉占40-60%,冷杉占40-80%。熱帶森林的截留量占65%以上。森林鬱閉度越大,截留量也就越大。
森林影響降水量和氣候的典型事例:
中國江西省永新縣,這個縣1978年大旱,縣西北兩個鄉的很多地方泉水枯竭、小溪斷流的時候,東南兩鄉的許多山泉、小溪卻清水潺潺、長流不斷,滋潤著大片農田。因為東南兩鄉共有三十多萬畝老林,這些老林得到了較好的保護,新造的二十多萬畝也大都成林。一畝有林地比光山禿嶺起碼要多蓄水二十立方米。這樣,東南兩鄉的一片片森林,就形成了無數個“綠色水庫”。
西北兩鄉則相反,十多萬畝老林由於連年砍伐,樹木越來越少,有的成了灌木林和殘次林。九萬多畝新林有三分之二長得不好,而且還有十多萬畝剝皮山和草不盈尺的荒山沒有綠化。因此山地的蓄水量遠遠不如東南兩鄉。人們從對比中得到啟示:在抗旱保豐收的這場鬥爭中,從長遠著眼,“綠色水庫”比人工水庫還可靠。生物措施比工程措施前景更加廣闊。

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