第三章 改善区域生态环境的作用
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更为复杂；
林冠上层、林冠层、林下土壤层。
随季相、林分结构、生长发育阶段变化。
热岛 雨岛 混浊岛 风岛 雾岛
城市“热岛效应”可以造成局部地区气候异常。城市大气温度 较高，热空气上升，郊区农村的冷空气就流入城市，形成“城市 风”。“城市风”会把城市郊区一些企业的污染物质，源源不断的 带向城市，加重城市的空气污染。城市的温度较高，就会造成城市 上空的云量和降水量增加，最高可比农村多30%左右。
不同地带平均降雨量
地带 风速(m/s)
岩石裸露 平原 森林
2．26 1．67 0．33
降水量(mm/a) 观测值 订正值
1277
1458
1339
1462
1459
1466
林外小气候观测
林内小气候观测
水量平衡场
思考题：
水保林对小气候及区域生态环境起到什 么作用？
水保林改善小气候的原理？
第三章 改善区域生态环境的作用
第一节 改善区域小气候作用 第二节 改善区域生态环境作用
生态环境是指影响生物生存的环境因子 的综百度文库。水土保持林改善区域环境就是 改善区域的环境因子。环境因子中气候、 土壤、水文最为基础。
第一节 改善区域小气候作用
一、下垫面性质的变化 二、辐射与热量平衡 三、森林小气候
荒山裸地
农地
草原
南北半球的温带 和热带地区都有 广阔的草原。
沙漠
沙漠地区炽热如 火，雨量稀少， 因此是最不适宜 动植物生长的生 物带。
山岳
山岳占地球地面的百 分之五，总面积约合 二百九十万平方里。
(三)森林下垫面的特点*
林分的活动层比裸地厚得多； 下垫面粗糙度增加； 森林有三个作用面，使辐射和热量交换
40％→70％
流域的输沙量与森林覆被率有关系； 黄河流域水土保持，入黄泥沙每年减少
了3亿吨。
二、改善流域水文过程
森林通过对降雨的拦蓄与涵养作用，调 节河川水分状况，改善流域水文过程；
秦岭黑河流域，森林覆盖率73％，枯水 年径流量大于平水年，如下表。
黑河流域丰、枯、平水年径流
年份
1958 1959 1960
(二)热量平衡
净辐射用于蒸散耗热量、乱流交换输热、 传导和热贮存。
云杉11－14时各占约2/3、约1/3、5％。
生长季节不同下垫面的辐射平衡
裸地
草地
沙棘
刺槐
刺槐 林地
油松
油松 林地
Rn 166.53 195.21 208.29 209.50 35.43 207.43 29.88
A0 0.0
气温缓和，极端温度降低； 无霜期延长； 冰雹及其他自然灾害减少。
动力蒸散
✓ 森林增加了地表粗糙度，降低了风速，增 加了空气湿度，从而降低了动力蒸散量。
地区 右玉 五台 偏关 平鲁 大同
风速（m/s） 2.6 2.8 2.2 2.9 4.2
湿度(%) 60 58 53 53 53
动力蒸散量(mm) 351.3 355.9 386.3 423.9 499.5
四、对降雨过程的影响
✓ 一定的环境条件下，森林可以增加局部地区的 降雨量，特别是在湿热和干旱地区更为明显；
✓ 崔起武：黄河流域大面积恢复森林和水利化可 使降雨量增加3％；
✓ 傅报璞：西北地区全面绿化和实现水利化后， 可使下垫面反射率减少9％，引起温度变化， 夏季可增雨40.2mm的内雨，同时刺激外来水汽 激发的外来雨量是内雨的2～3倍。
(四)森林下垫面作用结果
改变了热量平衡； 改变了垂直乱流交换与
水平热交换； 改变了近地层垂直的温
度、湿度； 改变了水分垂直交换的
数量和过程； 改变了降雨的分配量、
水汽凝结、蒸发过程。
二、辐射与热量平衡
(一)辐射平衡与特点
太阳辐射＝吸收＋反射＋透过 吸收＞反射、透过； 林冠层对太阳辐射的再分配很复杂，不同林 分、不同高度、不同时刻的林内辐射分布都 不同； 林分不同作用面获得的净辐射不同； 林分的净辐射比草地和裸地都大。
两极地区
南北两极地区几 乎常年严寒，陆 地上几乎没有植 物生长。
针叶树林
北半球的针叶树 林地带，冬天漫 长而寒冷，夏天 短暂而暖和。
温带森林
温带森林地区的气候 变化很大。北部的树 木到秋天时便落叶， 形成枯枝落叶层，南 部的树木则大多终年 常绿。
热带森林
在热带森林里， 一年之中总有 一些树木长出 绿叶和开花结 果。
一、下垫面性质的变化
(一)影响气候的因子
太阳辐射 大气环流 下垫面性质：地表层性质 改造前二者很难。 改变下垫面性质来改变小气候较易。
一、下垫面性质的变化
(二)小气候的定义与特点
❖ 小气候：由于下垫面的不均匀性，人类和生 物活动所产生的近地层和土壤层中的气候特 点。
❖ 小气候特点：
❖ 气候要素的明显日变化； ❖ 强烈的脉动性质； ❖ 垂直梯度的变化超过水平的变化； ❖ 垂直梯度上也具有明显的日变化特征。
温度缓和； 林内乱流交换减弱，是林外风速的20～50％； 总之，森林小气候向增湿、缓和气温和天气过程。
第二节 改善区域生态环境的作用
控制区域土壤侵蚀 改善流域水文过程 改善区域气候条件 对降雨过程的影响
一、控制区域土壤侵蚀
在一个流域森林面积达到一定，且合理 分布，土壤侵蚀会得到基本控制；
降水量mm 径流深mm 径流系数
1210
758.6
0.63
669
333.8
0.50
800
279.1
0.35
陕西省水文总站观测，在秦岭山区森林 覆被率每增加1％，径流深相应增加1.0～ 5.6mm（森林覆被率20～75％）；
山上一亩林，山下三分田。
三、改善区域气候条件
动力蒸散量减弱，大气湿度增加，风速 减小；
0.0
0.0
1.86
0.0
3.09 0.0
P 44.68 70.68 80.73 69.28 5.75 68.55 4.88
β 0.63 0.76 0.72 0.58 0.39 0.58 0.46
Rn－净辐射；A0－林木贮热；P－感热量；β－波文比。
三、森林小气候的特点*
净辐射高，大于裸地25％，资源利用率提高； 潜热量增多、感热量减少，大气湿度增加； 林下热通量减小，蒸发降低，林内温度变化缓和； 林冠上方乱流交换增强，热量不易集中，近地层
林冠上层、林冠层、林下土壤层。
随季相、林分结构、生长发育阶段变化。
热岛 雨岛 混浊岛 风岛 雾岛
城市“热岛效应”可以造成局部地区气候异常。城市大气温度 较高，热空气上升，郊区农村的冷空气就流入城市，形成“城市 风”。“城市风”会把城市郊区一些企业的污染物质，源源不断的 带向城市，加重城市的空气污染。城市的温度较高，就会造成城市 上空的云量和降水量增加，最高可比农村多30%左右。
不同地带平均降雨量
地带 风速(m/s)
岩石裸露 平原 森林
2．26 1．67 0．33
降水量(mm/a) 观测值 订正值
1277
1458
1339
1462
1459
1466
林外小气候观测
林内小气候观测
水量平衡场
思考题：
水保林对小气候及区域生态环境起到什 么作用？
水保林改善小气候的原理？
第三章 改善区域生态环境的作用
第一节 改善区域小气候作用 第二节 改善区域生态环境作用
生态环境是指影响生物生存的环境因子 的综百度文库。水土保持林改善区域环境就是 改善区域的环境因子。环境因子中气候、 土壤、水文最为基础。
第一节 改善区域小气候作用
一、下垫面性质的变化 二、辐射与热量平衡 三、森林小气候
荒山裸地
农地
草原
南北半球的温带 和热带地区都有 广阔的草原。
沙漠
沙漠地区炽热如 火，雨量稀少， 因此是最不适宜 动植物生长的生 物带。
山岳
山岳占地球地面的百 分之五，总面积约合 二百九十万平方里。
(三)森林下垫面的特点*
林分的活动层比裸地厚得多； 下垫面粗糙度增加； 森林有三个作用面，使辐射和热量交换
40％→70％
流域的输沙量与森林覆被率有关系； 黄河流域水土保持，入黄泥沙每年减少
了3亿吨。
二、改善流域水文过程
森林通过对降雨的拦蓄与涵养作用，调 节河川水分状况，改善流域水文过程；
秦岭黑河流域，森林覆盖率73％，枯水 年径流量大于平水年，如下表。
黑河流域丰、枯、平水年径流
年份
1958 1959 1960
(二)热量平衡
净辐射用于蒸散耗热量、乱流交换输热、 传导和热贮存。
云杉11－14时各占约2/3、约1/3、5％。
生长季节不同下垫面的辐射平衡
裸地
草地
沙棘
刺槐
刺槐 林地
油松
油松 林地
Rn 166.53 195.21 208.29 209.50 35.43 207.43 29.88
A0 0.0
气温缓和，极端温度降低； 无霜期延长； 冰雹及其他自然灾害减少。
动力蒸散
✓ 森林增加了地表粗糙度，降低了风速，增 加了空气湿度，从而降低了动力蒸散量。
地区 右玉 五台 偏关 平鲁 大同
风速（m/s） 2.6 2.8 2.2 2.9 4.2
湿度(%) 60 58 53 53 53
动力蒸散量(mm) 351.3 355.9 386.3 423.9 499.5
四、对降雨过程的影响
✓ 一定的环境条件下，森林可以增加局部地区的 降雨量，特别是在湿热和干旱地区更为明显；
✓ 崔起武：黄河流域大面积恢复森林和水利化可 使降雨量增加3％；
✓ 傅报璞：西北地区全面绿化和实现水利化后， 可使下垫面反射率减少9％，引起温度变化， 夏季可增雨40.2mm的内雨，同时刺激外来水汽 激发的外来雨量是内雨的2～3倍。
(四)森林下垫面作用结果
改变了热量平衡； 改变了垂直乱流交换与
水平热交换； 改变了近地层垂直的温
度、湿度； 改变了水分垂直交换的
数量和过程； 改变了降雨的分配量、
水汽凝结、蒸发过程。
二、辐射与热量平衡
(一)辐射平衡与特点
太阳辐射＝吸收＋反射＋透过 吸收＞反射、透过； 林冠层对太阳辐射的再分配很复杂，不同林 分、不同高度、不同时刻的林内辐射分布都 不同； 林分不同作用面获得的净辐射不同； 林分的净辐射比草地和裸地都大。
两极地区
南北两极地区几 乎常年严寒，陆 地上几乎没有植 物生长。
针叶树林
北半球的针叶树 林地带，冬天漫 长而寒冷，夏天 短暂而暖和。
温带森林
温带森林地区的气候 变化很大。北部的树 木到秋天时便落叶， 形成枯枝落叶层，南 部的树木则大多终年 常绿。
热带森林
在热带森林里， 一年之中总有 一些树木长出 绿叶和开花结 果。
一、下垫面性质的变化
(一)影响气候的因子
太阳辐射 大气环流 下垫面性质：地表层性质 改造前二者很难。 改变下垫面性质来改变小气候较易。
一、下垫面性质的变化
(二)小气候的定义与特点
❖ 小气候：由于下垫面的不均匀性，人类和生 物活动所产生的近地层和土壤层中的气候特 点。
❖ 小气候特点：
❖ 气候要素的明显日变化； ❖ 强烈的脉动性质； ❖ 垂直梯度的变化超过水平的变化； ❖ 垂直梯度上也具有明显的日变化特征。
温度缓和； 林内乱流交换减弱，是林外风速的20～50％； 总之，森林小气候向增湿、缓和气温和天气过程。
第二节 改善区域生态环境的作用
控制区域土壤侵蚀 改善流域水文过程 改善区域气候条件 对降雨过程的影响
一、控制区域土壤侵蚀
在一个流域森林面积达到一定，且合理 分布，土壤侵蚀会得到基本控制；
降水量mm 径流深mm 径流系数
1210
758.6
0.63
669
333.8
0.50
800
279.1
0.35
陕西省水文总站观测，在秦岭山区森林 覆被率每增加1％，径流深相应增加1.0～ 5.6mm（森林覆被率20～75％）；
山上一亩林，山下三分田。
三、改善区域气候条件
动力蒸散量减弱，大气湿度增加，风速 减小；
0.0
0.0
1.86
0.0
3.09 0.0
P 44.68 70.68 80.73 69.28 5.75 68.55 4.88
β 0.63 0.76 0.72 0.58 0.39 0.58 0.46
Rn－净辐射；A0－林木贮热；P－感热量；β－波文比。
三、森林小气候的特点*
净辐射高，大于裸地25％，资源利用率提高； 潜热量增多、感热量减少，大气湿度增加； 林下热通量减小，蒸发降低，林内温度变化缓和； 林冠上方乱流交换增强，热量不易集中，近地层