植被覆蓋率變化對氣象要素的影響研究

孟玉蓮 王立新 周口市氣象局

陸地植被對于氣候條件和氣候變化都有著一定作用。植被的變化可以通過改變陸地的參數(shù)來實現(xiàn)，而相對來說，植被的變化也能夠展示出陸地的實際狀態(tài)，比如說可以計算出地表感熱、潛熱通量、地表長波輻射等等變化，同時也能夠對大氣的二氧化碳作用來對植物生理循環(huán)過程進行測算。

一、案例研究區(qū)域情況

在本文的研究過程中，選擇了平原農(nóng)區(qū)作為研究場所，總占地面積為11959平方千米。平原農(nóng)區(qū)y的地理位置屬于豫東平原，傳統(tǒng)農(nóng)區(qū)，西北較高，東南較低，海拔最低為35.5米，最高為64.3米。當下平原農(nóng)區(qū)周口市有林地面積10.02萬hm2，占林地面積的68.73%；未成林地面積2.46萬hm2，占林地面積的16.86%；苗圃地面積0.21萬hm2，占林地面積的1.44%；疏林地、灌木林地、無立木林地面積共472.00hm2。

二、數(shù)據(jù)來源與分析方法

（一）數(shù)據(jù)來源

氣象數(shù)據(jù)主要來自于某國家基本氣象觀測站點，兩者都對平原農(nóng)區(qū)氣象觀測工作做出了杰出的貢獻。而在2009年，國家基本氣象觀測站點進行了搬遷，對于氣象工作造成了一些影響，因此本文選擇的數(shù)據(jù)主要是從1951年國家氣象觀測站點建設完畢之后開始，一直到2019年國家基本氣象觀測站點搬遷前夕。同樣，為了對比數(shù)據(jù)，也選擇了平原農(nóng)區(qū)當?shù)氐臍庀笥^測數(shù)據(jù)進行分析，數(shù)據(jù)的重點在于觀測大風天氣，同時在觀測的過程中，也針對于一些風速、浮塵、降水等等問題進行了關注，這些內容都是反映植被覆蓋率的主要元素。

（二）分析方法

在對數(shù)據(jù)進行分析的過程中，由于數(shù)據(jù)量自身較為龐大，因此主要的分析方向就是觀察氣象變化的整體趨勢。具體來說，需要使用最小二乘法求氣象要素長時間序列趨勢，氣象趨勢主要是使用線性傾向來表示，氣候變化趨勢則是使用非參數(shù)趨勢檢驗法進行檢驗分析。全年最大風日數(shù)和平均風日數(shù)為全年最大風風速、平均風風速，達到相應取值范圍的天數(shù)[1][2]。

三、植被覆蓋率變化對氣象要素的影響

（一）最大風

在得出數(shù)據(jù)之后，可以將最大風風速設定為六個監(jiān)測區(qū)間，在六個監(jiān)測區(qū)間的范圍之內，尋找對應的日數(shù)來進行統(tǒng)計，隨后得到變化速率，而通過數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：從1971年開始，最大風速超過6米每秒的天數(shù)明顯呈現(xiàn)出了下降的趨勢，而其中風速超過8米每秒的天數(shù)下降幅度非常快。除此之外，還可以將下降趨勢較為明顯的兩個風速區(qū)間根據(jù)年段的劃分來確定為兩個階段，分別是1971年到1990年，其次則是1991年到2019年。在這兩個區(qū)間階段當中可以發(fā)現(xiàn)，最大風速在8米每秒的天數(shù)下降幅度相比較于第一階段，下降幅度更大，同時下降的也更加明顯。在得出這一結論之后，可以發(fā)現(xiàn)平原農(nóng)區(qū)在1962年到1993年開展了第一階段的植樹造林活動，因此就可以得出結論，那就是植被覆蓋率的增加對于最大風風速降低有著非常明顯的正向作用，主要的作用在于可以控制8米每秒以上的大風天氣。

（二）平均風

在對1951年到2019年的各項數(shù)據(jù)進行了分析之后可以發(fā)現(xiàn)，平均風速在3米每秒以上的天數(shù)下降幅度比較大，基本上已經(jīng)下降了超過一半。可以說通過植樹造林，平均風速超過3米每秒的天數(shù)已經(jīng)成功的得到了控制。在將平均風速在3米每秒以上的數(shù)據(jù)分為三個階段之后，可以發(fā)現(xiàn)，隨著1962年植樹造林活動的開展，平均風速超過3米每秒的天數(shù)已經(jīng)從1971年開始逐漸下降，這可以說明與植被覆蓋率的增長處于對應的狀態(tài)，兩者之間的關系屬于負相關關系。

（三）大風天數(shù)

在對數(shù)據(jù)整體大風天數(shù)進行分析與統(tǒng)計之后可以發(fā)現(xiàn)，如果當論大風天數(shù)，從1951年開始，直到2019年，大風天數(shù)都處于下降的趨勢。但是如果將這幾十年劃分成為三個階段，可以發(fā)現(xiàn)，在1951年到1970年這第一階段，大風天數(shù)處于正在增長的狀態(tài)，并且增長速度較高。而第二階段則是1971年到1990年，此時開展了第一次的植樹造林活動，同時大風天數(shù)正處于下降的過程中。第三個階段則是1990年到2019年，在第一次植樹造林結束之后，由于初顯成效，平原農(nóng)區(qū)開展了第二次的植樹造林活動，此時大風天數(shù)的下降速度得到進一步的提升。整體來說，在經(jīng)過三個階段的變化之后，大風天數(shù)正處于下降的過程中，兩者的關系為負相關關系[3]。

（四）降水

在將1951年開始到2019年截至的降水量、年降雨天數(shù)、全年超過1毫米的日降水天數(shù)、全年大于5毫米的降水天數(shù)都進行了統(tǒng)計，同時也將平原農(nóng)區(qū)當?shù)乇O(jiān)測數(shù)據(jù)納入了對比當中。使用與上文一樣的分段分析方式，將1951年到2019年這幾十年間的降水情況進行劃分，劃分成為了三個時間段，第一時間段為1951年到1970年，第二個時間段為1971年到1990年，第三個時間段為1991年到2019年。在進行分析之后可以發(fā)現(xiàn)，相比較于第一個時間段，年雨水天數(shù)增長速度逐漸下降，而相比較于第二個時間段，年降雨天數(shù)又在逐漸的增加與擴大。這說明，植被覆蓋率的增長很多時候能夠對降水情況造成一定的影響，而很多時候較強的降水需要大規(guī)模水汽輸送，同時還需要與大尺度天氣系統(tǒng)活動進行結合，這與局地植被覆蓋率的變化無關。

（五）浮塵天數(shù)

在1951年到2019年整體時間當中，浮塵天數(shù)正處于下降的狀態(tài)當中，而從植樹造林開始，浮塵天數(shù)減少的加速度明顯的增加。在1971年到1990年植樹造林第一階段結束之后，浮塵天數(shù)減少的加速度得到了最大化。針對于這一情況，就可以得出以下 結論：那就是植被增長率的增長，對于年浮塵天數(shù)的降低有著一定的作用以及意義，整體來說屬于正向的影響。浮塵在近些年來屬于一種備受關注的數(shù)據(jù)以及內容，主要的原因就是PM2.5成為了人們呼吸系統(tǒng)當中的主要影響因素。通過植樹造林，可以光合反應來讓空氣中的濕度提升，進而降低浮塵天數(shù)。

四、結束語

隨著平原農(nóng)區(qū)兩次植樹造林的開展，平原農(nóng)區(qū)范圍之內的植被覆蓋率來到了最大。而這對于平原農(nóng)區(qū)帶來的好處非常多，除了經(jīng)濟效益之外，環(huán)境的正方面變化才是最令人欣喜的變化。首先是植被覆蓋率提升之后，大風天氣、最大風速、最大風速天數(shù)等等都隨之下降，可以得出，植被覆蓋率的增長能夠對最大風速以及瞬時風速的降低有著正方面的影響。其次則是植被覆蓋率對于降水也造成了一定的正面影響，植被開展光合作用，降水量也隨之增加。最后則是植被覆蓋率對于浮塵天數(shù)的影響，隨著平原農(nóng)區(qū)y植樹造林活動的開始，從1971年到1990年，浮塵天數(shù)正在加速減少，可以發(fā)現(xiàn)植被覆蓋率對于浮塵天數(shù)降低有著正向的作用與引導意義。