森林氣象是應(yīng)用氣象學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，它專(zhuān)門(mén)研究森林與大氣之間的相互作用及其變化規(guī)律。這一領(lǐng)域的研究涵蓋了兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是森林群落內(nèi)部的氣象場(chǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其對(duì)外部大氣場(chǎng)的影響，特別是造林活動(dòng)如何改變局部地區(qū)的氣候、防治大氣污染以及維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡；二是氣象因素如何影響林木的生長(zhǎng)、發(fā)育和演化。
歷史沿革
森林氣象作為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科，其發(fā)展歷程可以追溯至19世紀(jì)。最初，森林氣象的研究隸屬于森林學(xué)范疇，直到20世紀(jì)初才開(kāi)始形成獨(dú)特的研究?jī)?nèi)容和方法。20世紀(jì)20-30年代，德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)的森林氣象研究取得了顯著進(jìn)展。1924年，德國(guó)慕尼黑大學(xué)建立了首個(gè)用于研究林內(nèi)氣象要素垂直分布的觀測(cè)塔。1927年，R.蓋格爾發(fā)表了《近地氣候》，并在書(shū)中提出了“森林氣象學(xué)”這一術(shù)語(yǔ)，為該學(xué)科的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。中國(guó)的森林氣象研究始于20世紀(jì)50年代，并在70年代以后在全球范圍內(nèi)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是在觀測(cè)技術(shù)、氣候變化對(duì)樹(shù)木年輪的影響、森林輻射特性、區(qū)域水分循環(huán)、森林空氣動(dòng)力學(xué)特性和生物氣候等領(lǐng)域都有了新的發(fā)現(xiàn)。
研究?jī)?nèi)容
營(yíng)林與氣象
森林氣象研究的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域是林業(yè)生產(chǎn)和氣象之間的關(guān)系。不同的地理區(qū)域和樹(shù)種對(duì)主導(dǎo)氣象因子的需求有所不同，例如在干旱地區(qū)主要是水分需求，而在熱帶地區(qū)則是光照需求。為了提高森林生產(chǎn)力，需要識(shí)別出制約生長(zhǎng)的主要?dú)庀笠蜃印４送猓⒌貧夂颉⒃炝謺r(shí)機(jī)的選擇，不同類(lèi)型樹(shù)種的氣候生態(tài)型及其適應(yīng)性，以及引種過(guò)程中的氣候相似性等問(wèn)題都是重要的研究課題。森林撫育和采伐會(huì)對(duì)林木的更新、生長(zhǎng)和發(fā)育產(chǎn)生顯著影響，尤其是在小氣候?qū)用妗＝陙?lái)，森林氣象研究已經(jīng)擴(kuò)展到了從森林生態(tài)系統(tǒng)的角度探索氣象因子與生產(chǎn)力之間的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系，并嘗試構(gòu)建能夠高效利用多層次光熱水資源的人工森林生態(tài)系統(tǒng)。
防護(hù)林帶的氣象效應(yīng)
防護(hù)林帶的設(shè)計(jì)和布置對(duì)其抵御風(fēng)力、調(diào)節(jié)溫度和濕度的能力有著重要影響。研究表明，林帶的結(jié)構(gòu)、布局和朝向會(huì)影響其防風(fēng)效果、熱力效應(yīng)和水分效應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，疏透型林帶的效果優(yōu)于通風(fēng)型或緊密型林帶。防風(fēng)效應(yīng)與林帶與風(fēng)向的角度、林帶的寬度、高度和橫截面形態(tài)等因素密切相關(guān)，并且會(huì)隨著大氣層的狀態(tài)發(fā)生變化。林帶還可以改善受保護(hù)區(qū)域和林帶內(nèi)部的溫度和濕度條件，減少農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害的負(fù)面影響。
森林與大氣污染
森林在緩解大氣中二氧化碳濃度上升方面發(fā)揮著重要作用。每公頃年產(chǎn)10噸干物質(zhì)的森林每年能夠吸收18.3噸二氧化碳，并釋放13.2噸新鮮氧氣。森林還能夠吸收有害氣體（如二氧化硫），吸附煙塵和其他顆粒物，釋放具有殺菌能力的揮發(fā)性物質(zhì)，降低噪音水平，并增加空氣中陰離子的含量，這些都對(duì)人類(lèi)健康有益。但是，當(dāng)林木過(guò)度吸收對(duì)自己有害的成分時(shí)，可能會(huì)威脅到自身的生存，例如酸雨就會(huì)導(dǎo)致大規(guī)模的森林破壞。
森林氣象災(zāi)害
森林氣象災(zāi)害主要包括由氣象因素直接引起的災(zāi)害，如林木的風(fēng)倒、風(fēng)折和雪折，以及由氣象因素間接引發(fā)的災(zāi)害，如森林火災(zāi)和森林病蟲(chóng)害。其中，森林火災(zāi)的危害最為嚴(yán)重。林火可能由雷擊直接引發(fā)，但在高溫干燥的條件下也會(huì)成為成災(zāi)的重要?dú)庀髼l件。目前，預(yù)測(cè)森林火災(zāi)已經(jīng)成為森林氣象研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容，研究重點(diǎn)集中在利用氣象指標(biāo)探測(cè)火災(zāi)可能性和范圍的方法，同時(shí)也包括森林可燃物的種類(lèi)、森林潛在火行為，以及使用紅外遙感技術(shù)探測(cè)森林火險(xiǎn)等級(jí)等。
林冠氣象和森林小氣候
林冠層是森林生態(tài)系統(tǒng)中通過(guò)光合作用生產(chǎn)初級(jí)生物質(zhì)的主要來(lái)源，其幾何結(jié)構(gòu)、光學(xué)和熱力學(xué)特性對(duì)森林中的物質(zhì)流動(dòng)和能量流動(dòng)具有決定性影響。林冠層的作用使得太陽(yáng)輻射在穿過(guò)時(shí)發(fā)生了重新分配，更多的輻射能被林冠吸收并消耗在樹(shù)葉的蒸發(fā)和蒸騰過(guò)程中，這影響了林冠層內(nèi)熱量和水分的收支、二氧化碳的分布和變化狀態(tài)。森林吸收的輻射能越多，反射率就越低，通常針葉林的反射率為10%左右，闊葉林為15%左右。林冠還是大氣降水儲(chǔ)存和再分配的地方。每次降雨可以通過(guò)林冠截留3-10毫米的水量，這種緩沖作用有助于減輕穿透林冠的降水對(duì)林地土壤的沖刷，是森林保持水土的重要機(jī)制之一。由于林冠的存在，形成了森林特有的小氣候，其特點(diǎn)是光照較弱，風(fēng)速較低，濕度較大，最高溫度較低而最低溫度較高，氣溫和地溫的日變化和年變化相對(duì)較小。
樹(shù)木年輪與氣候
氣候是影響樹(shù)木直徑生長(zhǎng)的重要環(huán)境因素。在氣候適宜的年份，年輪生長(zhǎng)得寬闊，而在氣候不利的年份，年輪生長(zhǎng)得狹窄。通過(guò)對(duì)氣候與年輪關(guān)系的分析，可以間接了解歷史氣候。然而，在分析逐年年輪生長(zhǎng)量時(shí)，應(yīng)排除非氣候因素的影響，如樹(shù)木的年齡、土壤的物理化學(xué)性質(zhì)、植被狀況、養(yǎng)分類(lèi)型和含量等。
學(xué)術(shù)爭(zhēng)議
在森林氣象的一些問(wèn)題上，學(xué)術(shù)界存在著不同的看法。例如，關(guān)于森林與降水的關(guān)系，有些學(xué)者認(rèn)為森林可以通過(guò)蒸發(fā)和蒸騰以及其他成雨作用來(lái)促進(jìn)水分的小循環(huán)，從而增加大氣降水；而另一些人則認(rèn)為，多雨地區(qū)更容易生長(zhǎng)森林，因此林多雨多的現(xiàn)象可能是因果倒置的結(jié)果。關(guān)于森林對(duì)大氣圈熱量平衡的影響，有人認(rèn)為如果沒(méi)有熱帶森林，全球氣溫將會(huì)下降；但也有計(jì)算表明，即使沒(méi)有森林，地球陸地的反射率也不會(huì)顯著提高，不會(huì)導(dǎo)致明顯的氣候變化。考慮到全球森林面積大幅縮減可能導(dǎo)致大氣中二氧化碳含量增加，有些人擔(dān)心這會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)，影響地-氣系統(tǒng)的熱量平衡，從而使氣候變得不利于人類(lèi)；而持相反觀點(diǎn)的人則認(rèn)為，二氧化碳的略微增加有利于植被的恢復(fù)，這是一種負(fù)反饋?zhàn)饔茫粫?huì)導(dǎo)致惡性循環(huán)。
參考資料 >
林業(yè)科學(xué)中的一門(mén)新興學(xué)科—森林氣象學(xué).sciengine.2024-10-28
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《中國(guó)森林氣象學(xué)》.中國(guó)大百科全書(shū).2024-10-28