五大連池風(fēng)景區(qū)林內(nèi)外主要?dú)庀笠蜃幼兓?guī)律研究

駱媛媛，李明文

(黑河市林業(yè)科學(xué)院，黑龍江黑河森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，黑龍江 黑河 164300)

森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣、涵養(yǎng)水源、緩解城市熱島效應(yīng)具有十分積極而重要的作用。森林小氣候的形成是森林中水、氣、熱等各種氣象要素相互作用長(zhǎng)期積累的結(jié)果[1]。森林作為一種特殊的下墊面,不同程度地影響著空氣溫度, 調(diào)節(jié)著大氣與地表之間的濕度，削弱太陽(yáng)輻射，形成了林內(nèi)小氣候。氣象要素分析是森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究的主要內(nèi)容之一，對(duì)揭示和發(fā)現(xiàn)森林小氣候的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律具有重要意義[2]。本文通過(guò)對(duì)觀測(cè)區(qū)域林內(nèi)外主要?dú)庀笠蜃拥膭?dòng)態(tài)變化規(guī)律開(kāi)展相關(guān)研究，對(duì)該區(qū)域內(nèi)氣象因子進(jìn)行系統(tǒng)的歸納和分析，為合理利用森林資源和維護(hù)五大連池森林生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定發(fā)展提供理論依據(jù)[3]。

1 研究區(qū)概況

五大連池風(fēng)景區(qū)(125°42′—127°37′ E，48°16—49°12′ N)位于小興安嶺和松嫩平原的過(guò)渡地帶，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候帶，冬長(zhǎng)夏短，年日均氣溫≥30 ℃日數(shù)約為7～12 d，年降水量500～550 mm。年平均氣溫-1.5 ℃，≥0 ℃積溫1 800～2 000 ℃，無(wú)霜期100～110 d，區(qū)內(nèi)水系較為發(fā)達(dá)，除五個(gè)火山堰塞湖以外，還形成了127眼天然冷礦泉，主要河流有石龍河、藥泉河、引龍河等。植被類型豐富多樣，有植物143科428屬1 044種，林分類型主要以蒙古櫟林、落葉闊葉林、熔巖臺(tái)地上的火山楊矮曲林和白樺純林為主。土壤主要有暗棕壤，草甸土和沼澤土，海拔高度為248～600 m。

2 觀測(cè)區(qū)狀況與研究方法

2.1 觀測(cè)區(qū)狀況

按照五大連池風(fēng)景區(qū)植被類型分布特點(diǎn)，選取植被類型為蒙古櫟闊葉混交林的龍門石寨(126°34′ E, 48°70′ N)作為林內(nèi)外氣象要素的觀測(cè)地點(diǎn)，觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)建有林內(nèi)自動(dòng)氣象站和林冠上方自動(dòng)氣象站。

2.2 研究方法

2.2.1 氣象站點(diǎn)布設(shè)與測(cè)定指標(biāo) 根據(jù)國(guó)家氣象局編訂的《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》,在觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)建立林內(nèi)、林冠上方(21 m高塔上)2個(gè)完全相同的自動(dòng)氣象站開(kāi)展觀測(cè)，氣象站為美國(guó)Vantage Pro2自動(dòng)氣象站，主要觀測(cè)指標(biāo)包括氣溫、氣濕、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射等觀測(cè)指標(biāo)，每小時(shí)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。

2.2.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的選擇

(1)氣象要素的日動(dòng)態(tài)變化。選擇2018年1月15日、5月15日、8月15日和11月15日全天觀測(cè)的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行日動(dòng)態(tài)變化分析。

(2)氣象要素的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化。按照景區(qū)氣象條件因素的劃分方法，分別春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)、冬季(12—2月)以2018年1月、5月、8月和11月全天每小時(shí)觀測(cè)的氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按觀測(cè)月的月均值數(shù)據(jù)進(jìn)行季節(jié)動(dòng)態(tài)變化分析。

2.2.3 計(jì)算分析方法 采用林內(nèi)外氣象要素的對(duì)比分析方法，對(duì)2018年1月、5月、8月和11月連續(xù)觀測(cè)的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，用同期林外氣象因子與林內(nèi)氣象因子的差值(氣象因子差值=林外氣象因子值-林內(nèi)氣象因子值)來(lái)分析林內(nèi)外小氣候特征的差異[4，5]，研究林內(nèi)外氣象因子日變化和季節(jié)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。

3 結(jié)果與分析

3.1 林內(nèi)外氣溫日動(dòng)態(tài)變化

林內(nèi)、外氣溫的變化規(guī)律基本一致。1月15日林外各時(shí)段氣溫普遍高于林內(nèi)，14：00林內(nèi)外氣溫均達(dá)到最高。5月0—4：00時(shí)，林外氣溫高于林內(nèi)，在4：00—12：00又低于林內(nèi)，12：00以后林外氣溫又高于林內(nèi)。8月林外氣溫普遍高于林內(nèi)，林內(nèi)溫度在15：00達(dá)到最高，為24.2 ℃。11月0—9：00林外氣溫高于林內(nèi)，在9：00—16：00林外溫度又低于林內(nèi)，16：00以后林外氣溫又高于林內(nèi)，見(jiàn)圖1。

圖1 林內(nèi)外氣溫日動(dòng)態(tài)變化

3.2 林內(nèi)氣溫季節(jié)動(dòng)態(tài)變化

計(jì)算2018年1月、5月、8月、11月林內(nèi)外氣溫的月均值，結(jié)果表明，林外溫度始終高于林內(nèi)，林內(nèi)外所監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)溫度變化趨勢(shì)基本一致，夏季林外溫度最高，冬季最低，林內(nèi)外空氣溫度季節(jié)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)總體呈夏季>春季>秋季>冬季，見(jiàn)圖2。

圖2 林內(nèi)外氣溫季節(jié)動(dòng)態(tài)變化

3.3 林內(nèi)外氣濕日動(dòng)態(tài)變化

通過(guò)連續(xù)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，林內(nèi)外空氣相對(duì)濕度的日動(dòng)態(tài)呈早晚高、正午低“U”型變化趨勢(shì)。1月15日、8月15日和11月15日林內(nèi)濕度普遍高于林外，5月0—3：00、10：00—13：00、17：00—20：00這3個(gè)時(shí)間段內(nèi)林內(nèi)濕度高于林外，其他時(shí)段林內(nèi)濕度又低于林外，見(jiàn)圖3。

圖3 林內(nèi)外氣濕日動(dòng)態(tài)變化

3.4 林內(nèi)外氣濕季節(jié)動(dòng)態(tài)變化

計(jì)算2018年1月、5月、8月、11月林內(nèi)外空氣濕度的月均值，結(jié)果表明，林內(nèi)濕度始終高于林外，林內(nèi)外監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)濕度變化趨勢(shì)相一致，夏季林內(nèi)濕度最高，春季最低，林內(nèi)外濕度季節(jié)動(dòng)態(tài)變化總體呈夏季最高，春季最低，秋季和冬季居中相差不大，見(jiàn)圖4。

圖4 林內(nèi)外氣濕季節(jié)動(dòng)態(tài)變化

3.5 林內(nèi)外太陽(yáng)輻射日動(dòng)態(tài)變化

1月15日林內(nèi)外太陽(yáng)輻射在8時(shí)開(kāi)始升高，12：00分別達(dá)到最高值，16：00以后逐漸消失。5月15日林內(nèi)外太陽(yáng)輻射在4：00開(kāi)始升高，11：00分別達(dá)到最高值，19：00以后逐漸消失。8月15日林內(nèi)外輻射在4：00開(kāi)始升高，分別于11：00和12：00達(dá)到最高值，19：00以后逐漸消失。11月15日林內(nèi)外太陽(yáng)輻射在7：00開(kāi)始升高，13：00達(dá)到最高值，16：00以后逐漸消失，見(jiàn)圖5。

圖5 林內(nèi)外太陽(yáng)輻射日動(dòng)態(tài)變化

3.6 林內(nèi)外太陽(yáng)輻射季節(jié)動(dòng)態(tài)變化

統(tǒng)計(jì)2018年1月、5月、8月、11月林內(nèi)外太陽(yáng)輻射的月均值，結(jié)果表明，林內(nèi)外太陽(yáng)輻射變化趨勢(shì)表現(xiàn)一致，林外始終高于林內(nèi)。春季太陽(yáng)輻射最強(qiáng)，夏季次之，冬季強(qiáng)度最弱，林內(nèi)外太陽(yáng)輻射季節(jié)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)呈：春季>夏季>秋季>冬季，見(jiàn)圖6。

3.7 林內(nèi)外風(fēng)速日動(dòng)態(tài)變化

林內(nèi)外風(fēng)速日變化呈雙峰或多峰狀，變化規(guī)律基本表現(xiàn)一致。主要表現(xiàn)為林外風(fēng)速遠(yuǎn)高于林內(nèi)，呈晝高夜低的變化趨勢(shì)。林內(nèi)外風(fēng)速最高值一般出現(xiàn)在11：00—16：00之間，最低值一般出現(xiàn)在清晨(0—9：00)或深夜(21：00—23：00)。林內(nèi)風(fēng)速均表現(xiàn)為全天波動(dòng)平緩，基本處于無(wú)風(fēng)或近乎無(wú)風(fēng)狀態(tài)，可見(jiàn)森林對(duì)風(fēng)起到顯著的阻擋作用，見(jiàn)圖7。

圖6 林內(nèi)外太陽(yáng)輻射季節(jié)動(dòng)態(tài)變化

圖7 林內(nèi)外風(fēng)速日動(dòng)態(tài)變化

3.8 林內(nèi)外風(fēng)速季節(jié)動(dòng)態(tài)變化

統(tǒng)計(jì)2018年1月、5月、8月、11月林內(nèi)外風(fēng)速的月均值，結(jié)果表明，林外風(fēng)速始終遠(yuǎn)高于林內(nèi)，春季林內(nèi)外風(fēng)速最大，林內(nèi)風(fēng)速季節(jié)動(dòng)態(tài)變化總體表現(xiàn)為：春季>冬季>夏季=秋季，林外風(fēng)速季節(jié)動(dòng)態(tài)變化總體表現(xiàn)為：春季>夏季=秋季>冬季，見(jiàn)圖8。

圖8 林內(nèi)外風(fēng)速季節(jié)動(dòng)態(tài)變化

4 結(jié)論

4.1 林內(nèi)外氣溫均呈早晚低、正午高的“U”變化趨勢(shì)。白天林內(nèi)溫度普遍高于林外溫度，早晚林內(nèi)溫度普遍低于林外溫度，季節(jié)變化規(guī)律表現(xiàn)為林外溫度始終高于林內(nèi)。

4.2 林內(nèi)外濕度呈早晚高、正午低的變化趨勢(shì)。林內(nèi)濕度普遍高于林外，夏季林內(nèi)外濕度最高，春季最低。

4.3 林內(nèi)外太陽(yáng)輻射變化規(guī)律表現(xiàn)基本一致，呈早晚低，正午高的倒U字形變化趨勢(shì)。林外始終高于林內(nèi)，春季強(qiáng)度最高，冬季最弱。

4.4 林外風(fēng)速遠(yuǎn)高于林內(nèi)，呈晝高夜低的變化趨勢(shì)。春季林內(nèi)外風(fēng)速最大，秋、冬季林內(nèi)外風(fēng)速最小。