五大連池風景區(qū)林內外主要氣象因子變化規(guī)律研究

駱媛媛，李明文

(黑河市林業(yè)科學院，黑龍江黑河森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，黑龍江 黑河 164300)

森林生態(tài)系統(tǒng)對調節(jié)氣候、凈化空氣、涵養(yǎng)水源、緩解城市熱島效應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期積累的結果[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, 調節(jié)著大氣與地表之間的濕度，削弱太陽輻射，形成了林內小氣候。氣象要素分析是森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究的主要內容之一，對揭示和發(fā)現(xiàn)森林小氣候的動態(tài)變化規(guī)律具有重要意義[2]。本文通過對觀測區(qū)域林內外主要氣象因子的動態(tài)變化規(guī)律開展相關研究，對該區(qū)域內氣象因子進行系統(tǒng)的歸納和分析，為合理利用森林資源和維護五大連池森林生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定發(fā)展提供理論依據[3]。

1 研究區(qū)概況

五大連池風景區(qū)(125°42′—127°37′ E，48°16—49°12′ N)位于小興安嶺和松嫩平原的過渡地帶，屬溫帶大陸性季風氣候帶，冬長夏短，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 ℃，無霜期100～110 d，區(qū)內水系較為發(fā)達，除五個火山堰塞湖以外，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 觀測區(qū)狀況與研究方法

2.1 觀測區(qū)狀況

按照五大連池風景區(qū)植被類型分布特點，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)作為林內外氣象要素的觀測地點，觀測場內建有林內自動氣象站和林冠上方自動氣象站。

2.2 研究方法

2.2.1 氣象站點布設與測定指標 根據國家氣象局編訂的《地面氣象觀測規(guī)范》,在觀測場內建立林內、林冠上方(21 m高塔上)2個完全相同的自動氣象站開展觀測，氣象站為美國Vantage Pro2自動氣象站，主要觀測指標包括氣溫、氣濕、風速、太陽輻射等觀測指標，每小時自動記錄數(shù)據。

2.2.2 監(jiān)測數(shù)據的選擇

(1)氣象要素的日動態(tài)變化。選擇2018年1月15日、5月15日、8月15日和11月15日全天觀測的氣象數(shù)據進行日動態(tài)變化分析。

(2)氣象要素的季節(jié)動態(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月全天每小時觀測的氣象數(shù)據為基礎，按觀測月的月均值數(shù)據進行季節(jié)動態(tài)變化分析。

2.2.3 計算分析方法 采用林內外氣象要素的對比分析方法，對2018年1月、5月、8月和11月連續(xù)觀測的氣象數(shù)據進行統(tǒng)計計算，用同期林外氣象因子與林內氣象因子的差值(氣象因子差值=林外氣象因子值-林內氣象因子值)來分析林內外小氣候特征的差異[4，5]，研究林內外氣象因子日變化和季節(jié)動態(tài)變化規(guī)律。

3 結果與分析

3.1 林內外氣溫日動態(tài)變化

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

圖1 林內外氣溫日動態(tài)變化

3.2 林內氣溫季節(jié)動態(tài)變化

計算2018年1月、5月、8月、11月林內外氣溫的月均值，結果表明，林外溫度始終高于林內，林內外所監(jiān)測時段內溫度變化趨勢基本一致，夏季林外溫度最高，冬季最低，林內外空氣溫度季節(jié)動態(tài)變化趨勢總體呈夏季>春季>秋季>冬季，見圖2。

圖2 林內外氣溫季節(jié)動態(tài)變化

3.3 林內外氣濕日動態(tài)變化

通過連續(xù)觀測發(fā)現(xiàn)，林內外空氣相對濕度的日動態(tài)呈早晚高、正午低“U”型變化趨勢。1月15日、8月15日和11月15日林內濕度普遍高于林外，5月0—3：00、10：00—13：00、17：00—20：00這3個時間段內林內濕度高于林外，其他時段林內濕度又低于林外，見圖3。

圖3 林內外氣濕日動態(tài)變化

3.4 林內外氣濕季節(jié)動態(tài)變化

計算2018年1月、5月、8月、11月林內外空氣濕度的月均值，結果表明，林內濕度始終高于林外，林內外監(jiān)測時段內濕度變化趨勢相一致，夏季林內濕度最高，春季最低，林內外濕度季節(jié)動態(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，見圖4。

圖4 林內外氣濕季節(jié)動態(tài)變化

3.5 林內外太陽輻射日動態(tài)變化

1月15日林內外太陽輻射在8時開始升高，12：00分別達到最高值，16：00以后逐漸消失。5月15日林內外太陽輻射在4：00開始升高，11：00分別達到最高值，19：00以后逐漸消失。8月15日林內外輻射在4：00開始升高，分別于11：00和12：00達到最高值，19：00以后逐漸消失。11月15日林內外太陽輻射在7：00開始升高，13：00達到最高值，16：00以后逐漸消失，見圖5。

圖5 林內外太陽輻射日動態(tài)變化

3.6 林內外太陽輻射季節(jié)動態(tài)變化

統(tǒng)計2018年1月、5月、8月、11月林內外太陽輻射的月均值，結果表明，林內外太陽輻射變化趨勢表現(xiàn)一致，林外始終高于林內。春季太陽輻射最強，夏季次之，冬季強度最弱，林內外太陽輻射季節(jié)動態(tài)變化趨勢呈：春季>夏季>秋季>冬季，見圖6。

3.7 林內外風速日動態(tài)變化

林內外風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)為林外風速遠高于林內，呈晝高夜低的變化趨勢。林內外風速最高值一般出現(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)。林內風速均表現(xiàn)為全天波動平緩，基本處于無風或近乎無風狀態(tài)，可見森林對風起到顯著的阻擋作用，見圖7。

圖6 林內外太陽輻射季節(jié)動態(tài)變化

圖7 林內外風速日動態(tài)變化

3.8 林內外風速季節(jié)動態(tài)變化

統(tǒng)計2018年1月、5月、8月、11月林內外風速的月均值，結果表明，林外風速始終遠高于林內，春季林內外風速最大，林內風速季節(jié)動態(tài)變化總體表現(xiàn)為：春季>冬季>夏季=秋季，林外風速季節(jié)動態(tài)變化總體表現(xiàn)為：春季>夏季=秋季>冬季，見圖8。

圖8 林內外風速季節(jié)動態(tài)變化

4 結論

4.1 林內外氣溫均呈早晚低、正午高的“U”變化趨勢。白天林內溫度普遍高于林外溫度，早晚林內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。

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

4.3 林內外太陽輻射變化規(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。林外始終高于林內，春季強度最高，冬季最弱。

4.4 林外風速遠高于林內，呈晝高夜低的變化趨勢。春季林內外風速最大，秋、冬季林內外風速最小。