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森林輻射平衡

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森林輻射平衡森林吸收的太陽輻射與森林有效輻射的差額。

1 森林輻射平衡 -簡介

森林輻射平衡是森林小氣候形成的物理基礎,也 是影響森林生態系統生產力的重要的生態因子。森林 輻射平衡決定於太陽總輻射、反射率和有效輻射三個 組成分量值的大小,隨著各分量的變化而相應地發生 變化。 林內太陽輻射到達林內的太陽輻射,由於林冠 對太陽輻射的吸收、反射和透射作用而有明顯減弱。 林冠下太陽輻射到達量,主要取決於森林結構特徵, 特別是樹葉的數量(以葉面積指數表示)和樹葉、枝條 的排列方式,還與葉片對光的反射、吸收和太陽高度 角有關。在一般情況下,隨機分佈葉層林冠下太陽輻射 的到達量介於水平葉層與垂直向光葉層之間。它隨葉 面積指數增大而減小,隨太陽高度角的增加而增大。 

2 森林輻射平衡 -影響

由於太陽高度角的影響,相同結構的森林,林冠下太 陽輻射的到達量低緯度大於高緯度,中午大於早、晚, 這一事實對森林的光能利用有一定的生態意義。林內 太陽輻射量,在冷杉疏林中,有25%的太陽輻射可到 達林地。老齡的榆樹在樹葉凋落時期有61%到達林地, 在盛葉時期僅有4%。在針葉密林地內僅為2%。 森林反射率森林反射輻射是一種複雜的物理過 程,反射輻射指向各個方向,僅就第一次反射而言, 太陽輻射經反射后可以向上,也可以向下,視太陽輻 射與葉片的交角而定。向上的反射輻射在穿過林冠時 又要經歷透射、反射和吸收的過程,只有一部分逸出 林冠,成為通常被測出的林冠反射的上要部分。太陽 輻射被枝葉反射時,方向也可以向下,考慮多次反射 過程時,一定有若干次反射輻射是向下的,向下的反 射輻射經林冠中枝葉的削弱后,可到達林冠下,加入到 林冠下的總輻射中。蘇聯的M.H.布德科、M.H.別 爾良德對森林反射係數進行過測定:針葉樹為0.10一 0.15:闊葉樹為D.15一0.20;草地為0.20一0.30。

森林反射率比雪表面、干粘土和沙土要小。產生差異的 原因是林冠顏色較深,冠層的粗糙層引起多次反射, 增加了林冠對太陽輻射的吸收和透過。林冠透光空隙 的黑體效應和林木的蒸騰與光合作用等,都有減小林 冠反射率的作用。 

森林有效輻射在計算森林輻射平衡時,除了因 反射輻射而使到達森林作用層的短波輻射損失一部分 以外,還必須考慮有效輻射的輻射熱消耗。森林有效 輻射與林冠表面溫度、雲量和絕對濕度等因子有關。 在一般情況下,空曠地的地表溫度,白天高於林冠表 面溫度,因此,空曠地的有效輻射大於森林作用層, 森林作用層的有效輻射又大於林地。白天森林有效輻 射最大值可達0.84焦·厘米一」·分一』,林地為0.42焦· 厘米一2·分一『,而空曠地為0.96焦·厘米一「·分一『。 森林輻射平衡與空曠地輻射平衡有差異的主要原 因,在於森林反射率及有效輻射小於空曠地。決定林 內地表與森林作用層或空曠地輻射平衡差別的原因, 是林內地表的有效輻射雖有減弱,但總輻射的減弱更為顯著,從而造成林內地表輻射平衡小於森林作用層 及空曠地輻射平衡。

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