森林輻射平衡是指森林所吸收的太陽輻射與其有效輻射之間的差額。
形成原理
森林輻射平衡是森林小氣候形成的重要物理基礎，也是影響森林生態系統生產力的關鍵生態因素。森林輻射平衡由太陽總輻射、反射率和有效輻射這三個組成部分的數值大小決定，這些成分的變化會導致森林輻射平衡發生變化。林內太陽輻射經過林冠的吸收、反射和穿透作用后會顯著減少。林冠下方的太陽輻射到達量主要受森林結構特征的影響，尤其是樹葉數量（以葉面積指數表示）和樹葉、樹枝的排列方式，以及葉片對光線的反射、吸收和太陽高度角等因素。一般來說，隨機分布葉層的林冠下方太陽輻射到達量介于水平葉層和垂直向光葉層之間。葉面積指數越大，太陽輻射到達量越小；太陽高度角越高，太陽輻射到達量越大。
反射率
森林反射率是森林輻射平衡的一個重要參數。森林反射輻射是一個復雜的過程，反射輻射可以朝向不同的方向。對于第一次反射來說，太陽輻射可能向上或向下反射，這取決于太陽輻射與葉片的角度。向上的反射輻射在穿過林冠時可能會再次經歷透射、反射和吸收，只有部分能夠逃逸出林冠，成為通常測量到的林冠反射的一部分。太陽輻射也可能向下反射，考慮到多次反射過程，會有一定的反射輻射向下傳播，經過林冠中枝葉的衰減后，最終到達林冠下方并加入到總輻射中。蘇聯的研究人員M.H.布德科和M.H.別爾良德曾對不同類型的森林反射系數進行了測定，結果顯示針葉樹的反射系數為0.10至0.15，闊葉樹為0.15至0.20，草地則為0.20至0.30。森林反射率相對于雪面、干燥黏土和沙土較小，這是因為林冠的顏色較暗，且冠層的粗糙表面導致了多次反射，增加了林冠對太陽輻射的吸收和穿透。此外，林冠透光間隙的黑體效應以及樹木的蒸騰和光合作用都會降低林冠的反射率。
有效輻射
森林有效輻射是在計算森林輻射平衡時要考慮的因素之一。有效輻射受到林冠表面溫度、云量和絕對濕度等因素的影響。通常情況下，開闊地面的日間溫度高于林冠表面溫度，因此開闊地面的有效輻射大于森林作用層，而森林作用層的有效輻射又大于林地。在一天中，森林有效輻射的最大值可達0.84焦耳/平方厘米·分鐘，林地為0.42焦耳/平方厘米·分鐘，而開闊地為0.96焦耳/平方厘米·分鐘。森林輻射平衡與開闊地輻射平衡的差異主要是因為森林的反射率和有效輻射都小于開闊地。林內地表與森林作用層或開闊地輻射平衡差異的原因在于，盡管林內地表的有效輻射有所減弱，但總輻射的減弱更加顯著，導致林內地表輻射平衡低于森林作用層和開闊地輻射平衡。
參考資料 >
森林熱量平衡.天賦邂逅.2024-11-12