五大连池风景区林内外主要气象因子变化规律研究

骆媛媛，李明文

(黑河市林业科学院，黑龙江黑河森林生态系统国家定位观测研究站，黑龙江 黑河 164300)

森林生态系统对调节气候、净化空气、涵养水源、缓解城市热岛效应具有十分积极而重要的作用。森林小气候的形成是森林中水、气、热等各种气象要素相互作用长期积累的结果[1]。森林作为一种特殊的下垫面,不同程度地影响着空气温度, 调节着大气与地表之间的湿度，削弱太阳辐射，形成了林内小气候。气象要素分析是森林生态系统定位研究的主要内容之一，对揭示和发现森林小气候的动态变化规律具有重要意义[2]。本文通过对观测区域林内外主要气象因子的动态变化规律开展相关研究，对该区域内气象因子进行系统的归纳和分析，为合理利用森林资源和维护五大连池森林生态系统的健康稳定发展提供理论依据[3]。

1 研究区概况

五大连池风景区(125°42′—127°37′ E，48°16—49°12′ N)位于小兴安岭和松嫩平原的过渡地带，属温带大陆性季风气候带，冬长夏短，年日均气温≥30 ℃日数约为7～12 d，年降水量500～550 mm。年平均气温-1.5 ℃，≥0 ℃积温1 800～2 000 ℃，无霜期100～110 d，区内水系较为发达，除五个火山堰塞湖以外，还形成了127眼天然冷矿泉，主要河流有石龙河、药泉河、引龙河等。植被类型丰富多样，有植物143科428属1 044种，林分类型主要以蒙古栎林、落叶阔叶林、熔岩台地上的火山杨矮曲林和白桦纯林为主。土壤主要有暗棕壤，草甸土和沼泽土，海拔高度为248～600 m。

2 观测区状况与研究方法

2.1 观测区状况

按照五大连池风景区植被类型分布特点，选取植被类型为蒙古栎阔叶混交林的龙门石寨(126°34′ E, 48°70′ N)作为林内外气象要素的观测地点，观测场内建有林内自动气象站和林冠上方自动气象站。

2.2 研究方法

2.2.1 气象站点布设与测定指标 根据国家气象局编订的《地面气象观测规范》,在观测场内建立林内、林冠上方(21 m高塔上)2个完全相同的自动气象站开展观测，气象站为美国Vantage Pro2自动气象站，主要观测指标包括气温、气湿、风速、太阳辐射等观测指标，每小时自动记录数据。

2.2.2 监测数据的选择

(1)气象要素的日动态变化。选择2018年1月15日、5月15日、8月15日和11月15日全天观测的气象数据进行日动态变化分析。

(2)气象要素的季节动态变化。按照景区气象条件因素的划分方法，分别春季(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月全天每小时观测的气象数据为基础，按观测月的月均值数据进行季节动态变化分析。

2.2.3 计算分析方法 采用林内外气象要素的对比分析方法，对2018年1月、5月、8月和11月连续观测的气象数据进行统计计算，用同期林外气象因子与林内气象因子的差值(气象因子差值=林外气象因子值-林内气象因子值)来分析林内外小气候特征的差异[4，5]，研究林内外气象因子日变化和季节动态变化规律。

3 结果与分析

3.1 林内外气温日动态变化

林内、外气温的变化规律基本一致。1月15日林外各时段气温普遍高于林内，14：00林内外气温均达到最高。5月0—4：00时，林外气温高于林内，在4：00—12：00又低于林内，12：00以后林外气温又高于林内。8月林外气温普遍高于林内，林内温度在15：00达到最高，为24.2 ℃。11月0—9：00林外气温高于林内，在9：00—16：00林外温度又低于林内，16：00以后林外气温又高于林内，见图1。

图1 林内外气温日动态变化

3.2 林内气温季节动态变化

计算2018年1月、5月、8月、11月林内外气温的月均值，结果表明，林外温度始终高于林内，林内外所监测时段内温度变化趋势基本一致，夏季林外温度最高，冬季最低，林内外空气温度季节动态变化趋势总体呈夏季>春季>秋季>冬季，见图2。

图2 林内外气温季节动态变化

3.3 林内外气湿日动态变化

通过连续观测发现，林内外空气相对湿度的日动态呈早晚高、正午低“U”型变化趋势。1月15日、8月15日和11月15日林内湿度普遍高于林外，5月0—3：00、10：00—13：00、17：00—20：00这3个时间段内林内湿度高于林外，其他时段林内湿度又低于林外，见图3。

图3 林内外气湿日动态变化

3.4 林内外气湿季节动态变化

计算2018年1月、5月、8月、11月林内外空气湿度的月均值，结果表明，林内湿度始终高于林外，林内外监测时段内湿度变化趋势相一致，夏季林内湿度最高，春季最低，林内外湿度季节动态变化总体呈夏季最高，春季最低，秋季和冬季居中相差不大，见图4。

图4 林内外气湿季节动态变化

3.5 林内外太阳辐射日动态变化

1月15日林内外太阳辐射在8时开始升高，12：00分别达到最高值，16：00以后逐渐消失。5月15日林内外太阳辐射在4：00开始升高，11：00分别达到最高值，19：00以后逐渐消失。8月15日林内外辐射在4：00开始升高，分别于11：00和12：00达到最高值，19：00以后逐渐消失。11月15日林内外太阳辐射在7：00开始升高，13：00达到最高值，16：00以后逐渐消失，见图5。

图5 林内外太阳辐射日动态变化

3.6 林内外太阳辐射季节动态变化

统计2018年1月、5月、8月、11月林内外太阳辐射的月均值，结果表明，林内外太阳辐射变化趋势表现一致，林外始终高于林内。春季太阳辐射最强，夏季次之，冬季强度最弱，林内外太阳辐射季节动态变化趋势呈：春季>夏季>秋季>冬季，见图6。

3.7 林内外风速日动态变化

林内外风速日变化呈双峰或多峰状，变化规律基本表现一致。主要表现为林外风速远高于林内，呈昼高夜低的变化趋势。林内外风速最高值一般出现在11：00—16：00之间，最低值一般出现在清晨(0—9：00)或深夜(21：00—23：00)。林内风速均表现为全天波动平缓，基本处于无风或近乎无风状态，可见森林对风起到显著的阻挡作用，见图7。

图6 林内外太阳辐射季节动态变化

图7 林内外风速日动态变化

3.8 林内外风速季节动态变化

统计2018年1月、5月、8月、11月林内外风速的月均值，结果表明，林外风速始终远高于林内，春季林内外风速最大，林内风速季节动态变化总体表现为：春季>冬季>夏季=秋季，林外风速季节动态变化总体表现为：春季>夏季=秋季>冬季，见图8。

图8 林内外风速季节动态变化

4 结论

4.1 林内外气温均呈早晚低、正午高的“U”变化趋势。白天林内温度普遍高于林外温度，早晚林内温度普遍低于林外温度，季节变化规律表现为林外温度始终高于林内。

4.2 林内外湿度呈早晚高、正午低的变化趋势。林内湿度普遍高于林外，夏季林内外湿度最高，春季最低。

4.3 林内外太阳辐射变化规律表现基本一致，呈早晚低，正午高的倒U字形变化趋势。林外始终高于林内，春季强度最高，冬季最弱。

4.4 林外风速远高于林内，呈昼高夜低的变化趋势。春季林内外风速最大，秋、冬季林内外风速最小。