森林气象

森林气象是应用气象学的一个分支学科，它专门研究森林与大气之间的相互作用及其变化规律。这一领域的研究涵盖了两个方面的内容：一是森林群落内部的气象场结构特点及其对外部大气场的影响，特别是造林活动如何改变局部地区的气候、防治大气污染以及维持生态系统的平衡；二是气象因素如何影响林木的生长、发育和演化。

历史沿革

森林气象作为一门独立的学科，其发展历程可以追溯至19世纪。最初，森林气象的研究隶属于森林学范畴，直到20世纪初才开始形成独特的研究内容和方法。20世纪20-30年代，德国、美国、日本等国的森林气象研究取得了显著进展。1924年，德国慕尼黑大学建立了首个用于研究林内气象要素垂直分布的观测塔。1927年，R.盖格尔发表了《近地气候》，并在书中提出了“森林气象学”这一术语，为该学科的发展打下了坚实的基础。中国的森林气象研究始于20世纪50年代，并在70年代以后在全球范围内取得了长足的进步，特别是在观测技术、气候变化对树木年轮的影响、森林辐射特性、区域水分循环、森林空气动力学特性和生物气候等领域都有了新的发现。

研究内容

营林与气象

森林气象研究的一个关键领域是林业生产和气象之间的关系。不同的地理区域和树种对主导气象因子的需求有所不同，例如在干旱地区主要是水分需求，而在热带地区则是光照需求。为了提高森林生产力，需要识别出制约生长的主要气象因子。此外，立地气候、造林时机的选择，不同类型树种的气候生态型及其适应性，以及引种过程中的气候相似性等问题都是重要的研究课题。森林抚育和采伐会对林木的更新、生长和发育产生显著影响，尤其是在小气候层面。近年来，森林气象研究已经扩展到了从森林生态系统的角度探索气象因子与生产力之间的系统结构关系，并尝试构建能够高效利用多层次光热水资源的人工森林生态系统。

防护林带的气象效应

防护林带的设计和布置对其抵御风力、调节温度和湿度的能力有着重要影响。研究表明，林带的结构、布局和朝向会影响其防风效果、热力效应和水分效应。一般来说，疏透型林带的效果优于通风型或紧密型林带。防风效应与林带与风向的角度、林带的宽度、高度和横截面形态等因素密切相关，并且会随着大气层的状态发生变化。林带还可以改善受保护区域和林带内部的温度和湿度条件，减少农业气象灾害的负面影响。

森林与大气污染

森林在缓解大气中二氧化碳浓度上升方面发挥着重要作用。每公顷年产10吨干物质的森林每年能够吸收18.3吨二氧化碳，并释放13.2吨新鲜氧气。森林还能够吸收有害气体（如二氧化硫），吸附烟尘和其他颗粒物，释放具有杀菌能力的挥发性物质，降低噪音水平，并增加空气中阴离子的含量，这些都对人类健康有益。但是，当林木过度吸收对自己有害的成分时，可能会威胁到自身的生存，例如酸雨就会导致大规模的森林破坏。

森林气象灾害

森林气象灾害主要包括由气象因素直接引起的灾害，如林木的风倒、风折和雪折，以及由气象因素间接引发的灾害，如森林火灾和森林病虫害。其中，森林火灾的危害最为严重。林火可能由雷击直接引发，但在高温干燥的条件下也会成为成灾的重要气象条件。目前，预测森林火灾已经成为森林气象研究的一项重要内容，研究重点集中在利用气象指标探测火灾可能性和范围的方法，同时也包括森林可燃物的种类、森林潜在火行为，以及使用红外遥感技术探测森林火险等级等。

林冠气象和森林小气候

林冠层是森林生态系统中通过光合作用生产初级生物质的主要来源，其几何结构、光学和热力学特性对森林中的物质流动和能量流动具有决定性影响。林冠层的作用使得太阳辐射在穿过时发生了重新分配，更多的辐射能被林冠吸收并消耗在树叶的蒸发和蒸腾过程中，这影响了林冠层内热量和水分的收支、二氧化碳的分布和变化状态。森林吸收的辐射能越多，反射率就越低，通常针叶林的反射率为10%左右，阔叶林为15%左右。林冠还是大气降水储存和再分配的地方。每次降雨可以通过林冠截留3-10毫米的水量，这种缓冲作用有助于减轻穿透林冠的降水对林地土壤的冲刷，是森林保持水土的重要机制之一。由于林冠的存在，形成了森林特有的小气候，其特点是光照较弱，风速较低，湿度较大，最高温度较低而最低温度较高，气温和地温的日变化和年变化相对较小。

树木年轮与气候

气候是影响树木直径生长的重要环境因素。在气候适宜的年份，年轮生长得宽阔，而在气候不利的年份，年轮生长得狭窄。通过对气候与年轮关系的分析，可以间接了解历史气候。然而，在分析逐年年轮生长量时，应排除非气候因素的影响，如树木的年龄、土壤的物理化学性质、植被状况、养分类型和含量等。

学术争议

在森林气象的一些问题上，学术界存在着不同的看法。例如，关于森林与降水的关系，有些学者认为森林可以通过蒸发和蒸腾以及其他成雨作用来促进水分的小循环，从而增加大气降水；而另一些人则认为，多雨地区更容易生长森林，因此林多雨多的现象可能是因果倒置的结果。关于森林对大气圈热量平衡的影响，有人认为如果没有热带森林，全球气温将会下降；但也有计算表明，即使没有森林，地球陆地的反射率也不会显著提高，不会导致明显的气候变化。考虑到全球森林面积大幅缩减可能导致大气中二氧化碳含量增加，有些人担心这会产生温室效应，影响地-气系统的热量平衡，从而使气候变得不利于人类；而持相反观点的人则认为，二氧化碳的略微增加有利于植被的恢复，这是一种负反馈作用，不会导致恶性循环。

参考资料

林业科学中的一門新兴学科—森林气象学.sciengine.2024-10-28

森林气象学.智慧树.2024-10-28

《中国森林气象学》.中国大百科全书.2024-10-28