生态气象监测指标体系—森林生态系统(试行)

附件2：生态气象监测指标体系（试行）森林生态系统中国气象局二○○六年三月前言人口、资源、环境和灾害等是全人类正在且必须面对的重大课题，因为近百年来全球气候正在经历一次以变暖为主要特征的显著变化。

这种变化对世界范围内生态、资源、环境的负面效应日益显现，导致了水资源短缺、海平面上升、冰川退缩、干旱化和荒漠化加剧以及各类极端天气气候事件的频繁发生，已经并将继续对经济社会的可持续发展带来深远的影响。

我国的气象事业发展正在进入一个崭新的时期，气象与经济社会发展的关系日益紧密，已经深入到政治、经济、社会、国家安全、环境、外交和可持续发展的方方面面。

中国气象事业发展战略研究成果提出了“公共气象、安全气象、资源气象”的发展理念，中国气象局业务技术体制按照“多轨道、研究型、集约化、开放式”的总体思路，明确了八条业务轨道和四个功能平台的业务布局与分工，其中生态与农业气象为业务轨道之一。

开展生态与农业气象业务，是气象部门“坚持公共气象的发展方向，大力提升气象信息对国家安全的保障能力，大力提升气象资源为可持续发展的支撑能力”的现实需求，是进一步发挥气象专业技术优势，积极拓展气象业务服务领域，改善生态环境，提高资源利用效率的重要基础性工作，是气象部门为实现经济社会全面、协调、可持续发展所做的积极探索和努力。

其中，生态气象监测作为一种重要的工作手段，是生态与农业气象业务的核心构成。

为了保证全国气象部门生态气象监测工作的深入开展并进一步实现业务化、规范化和制度化，我们组织编制了该项《生态气象监测指标体系（试行）》。

本书依据《地面气象观测规范》、《农业气象观测规范》和《生态气象观测规范（试行）》等，并充分利用卫星遥感监测技术和方法，初步建立了农田生态系统、森林生态系统、草地生态系统、湿地生态系统、湖泊生态系统和荒漠（绿洲）生态系统等6种生态系统下大气、生物、土壤和水以及相关灾害等监测指标体系。

生态气象监测是一项正在发展中的业务，其指标的建立尚未完全成熟，科学技术和社会经济的飞速发展，也必将对此项业务提出更新更多的需求。

因此，随着今后全国气象部门开展生态与农业气象业务的工作实践，本监测指标体系将不断得到检验，预测减灾司也将适时对本体系进行修改完善，并根据发展需要建立其它生态系统的监测指标体系。

中国气象局预测减灾司二〇〇六年三月目录概述 (1)原则 (2)森林生态系统监测指标总表 (3)气象 (4)大气成分 (6)生物 (7)土壤 (10)水 (11)灾害 (12)参考文献 (18)附加说明 (19)概述生态学是研究生物生存条件、生物及其群体与环境相互作用的过程及其规律的科学，其目的是指导人与自然、资源与环境的协调发展。

生态气象是应用气象学、生态学的原理与方法研究天气气候条件与生态系统诸因子间相互关系及其规律的一门科学。

生态气象监测，即通过对生态系统的大气、生物、土壤和水以及相关灾害发生的主要特征量的观测、调查和计算，解读气象条件与各生态因子之间的相互关系和作用机理，科学评价生态系统的动态状况，提供保护、改善和合理利用生态系统的信息，同时为气候系统、气候变化研究和预测提供重要的基础数据。

生态气象监测指标，指的是在生态气象监测过程中选定的能够反映和指示生态系统状况的特征量，由大气、生物、土壤和水以及相关灾害五类特征量组成，包括应用卫星遥感技术和地面观测方法获取的直接观测值或调查值，以及对直接观测值或调查值加工处理后的计算值。

生态气象监测指标体系，是各生态系统生态气象监测指标总集。

本指标体系涵盖农田生态系统、森林生态系统、草地生态系统、湿地生态系统、湖泊生态系统和荒漠（绿洲）生态系统等六种生态系统。

其中农田生态系统指标47个，森林生态系统指标43个，草地生态系统指标48个，湿地生态系统指标35个，湖泊生态系统指标35个，荒漠（绿洲）生态系统指标40个，总计248个指标。

应用本指标体系，可以选择单一或多个指标开展定期或不定期的专题服务或评价；可以定期或不定期地在各生态系统中分别进行大气、生物、土壤和水以及相关灾害发生的变化分析或评价；可以在综合分析大气、生物、土壤和水以及相关灾害总体指标的前提下，定期制作各生态系统质量评价。

原则生态系统是地球上由生物群落及其生存环境共同组成的动态平衡系统。

生物群落和（或）生态环境的差别形成不同的生态系统，每个生态系统都有自己的结构以及相应的能量流动和物质循环的方式和途径。

因此，各生态系统存有共性，但又有各自的自身特点、面临问题和发展需求。

本监测指标体系在充分分析农田生态系统、森林生态系统、草地生态系统、湿地生态系统、湖泊生态系统和荒漠（绿洲）生态系统等六种生态系统的共性与各自独特性的基础上，遵循以下原则选择建立指标体系。

（一）代表性原则生态气象监测指标的选择，能够充分体现各种生态系统，包括农田生态系统、森林生态系统、草地生态系统、湿地生态系统、湖泊生态系统和荒漠（绿洲）生态系统等的自身特点，以及各种生态系统下信息服务的针对性、独特性。

是为代表性原则。

（二）整体性原则生态气象监测指标的选择，能够涵盖各种生态系统中各类信息服务产品的加工、制作和服务的全过程，包括直接观测指标、调查指标和计算指标。

是为整体性原则。

（三）通用性原则生态气象监测指标的选择，能够整体适用于不同地域范围的同种生态系统，而非部分适用并且不局限于某个特定区域。

是为通用性原则。

（四）应用性原则生态气象监测指标的选择，能够在信息服务中做到获取方便，加工程序简单，产品服务方向明晰，容易付诸实际应用，总之具有可操作性。

是为应用性原则。

森林生态系统监测指标总表气象大气成分生物土壤水灾害1 ≥10℃活动积温降水pH值物候期土壤pH值地下水位干旱2 （日、月、年）平均气温降尘总量林木密度土壤盐分含量地表径流量寒害、冻害、冻裂3 （日、月、年）最高气温、最低气温高度土壤养分含量树干径流量冰雹4 气温（年）日较差胸径土壤水分含量皮烧5 降水距平百分率生长量风害6 降水总量单株立木材积雪灾7 气候湿润指数（CMI）乔木层的叶面积指数森林火灾8 日照时数植物丰富度森林病虫害9 光合有效辐射林木层盖度10 气候生产潜力凋落物量11 积雪森林采伐量12 冻土深度植树面积13 森林面积14 植被长势气象1.≥10℃活动积温积温指一定时期内日平均温度的总和。

积温是植物要求热量的指标，因植物种类、品种和物候期的不同而异；积温也是地区热量资源指标。

根据植物的积温要求，对照地区的热量资源，便可评价该地热量条件，为植物的物候期预报和合理利用气候资源等提供依据。

10℃是大多数植物生长的下限温度。

每年日平均气温稳定通过10℃这天起，到稳定结束10℃这天止，其间逐日平均气温相加，和为≥10℃活动积温。

A a =ΣT i (T i ≥10℃)其中A a为≥10℃活动积温；T i为时段内某日的平均温度。

2.（日、月、年）平均气温日平均气温是一天中不同时间观测的气温值的平均数。

月平均气温是一月中各日平均气温值的平均数，是将各日的平均气温相加，除以该月的天数而得。

年平均气温是一年中各月平均气温值的平均数，是将12个月的月平均气温累加后除以12而得。

3.（日、月、年）最高气温、最低气温日最高气温指一天中气温的最大值，日最高气温一般出现在午后两点钟左右；（月、年）极端最高气温指一月中或一年中气温的最大值。

日最低气温指一天中气温的最小值，日最低气温一般出现在清晨日出前后；（月、年）极端最低气温指一月中或一年中气温的最小值。

4.气温（年）日较差每昼夜最高气温和最低气温之差，称为气温日较差。

它的大小反映了气温日变化的程度。

某地月平均气温最高值同月平均气温最低值之差，称为该地的气温年较差。

气温日（年）较差的大小与地理纬度、季节、地表性质、天气状况有关，对植物生长发育、产量形成、产品品质等有很大影响。

气温日较差=日最高气温－日最低气温气温年较差=月平均最高气温－月平均最低气温5.降水距平百分率指某时段降水量与历年同时段平均降水量差值占历年同时段平均降水量的百分率，降水距平百分率可表示旱涝的程度。

降水距平百分率=（某时段降水量－历年同时段平均降水量）/历年同时段平均降水量×100%6.降水总量某时段的降水量之和。

P＝∑P iP i＝I si＋E ti＋Q si＋Q ssi＋△W i式中，P i为降水量；I si为林冠截留量；E ti为蒸发散量；Q si为地表径流量；Q ssi为土壤中径流量；△W i 为土壤含水增量。

7.气候湿润指数（CMI）气候湿润指数（CMI）是年平均降水量与年潜在蒸散量之比，以百分比表示。

用于说明由气候条件(降水量和气温等)确定的气候湿润状况，值越大表示气候越湿润，值越小表示气候越干旱。

该指数未计入灌溉或径流等非降水因素对土壤湿润状况的影响。

CMI=P/E×100CMI 值为100时，表示年降水量等于年潜在蒸散量；CMI 值大于100时，表示年降水量大于年潜在蒸散量，气候条件较湿润；CMI 值小于100时，表示年降水量小于年潜在蒸散量，气候条件较干旱。

潜在蒸散量又称最大可能蒸发量或蒸发力，是指下垫面足够湿润条件下（包括地上植被含水量和林地土壤含水量均达到饱和以上的情况）水体保持充分供应的蒸发量，可以表示天气气候条件决定各种下垫面蒸发过程的能力。

潜在蒸散量的计算常采用经验公式，其中利用改进的Penman 经验公式进行计算应用较为普遍。

8.日照时数日照是指太阳在一地实际照射的时数。

在一给定时间，日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120 W ·m -2的那段时间总和，以h 为单位，取1位小数。

日照时数也称实照时数。

日照时间的长短对植物能否正常生长关系很大。

一个地方日照时数的多少，如果没有云雾和山脉的影响，太阳可能照射时间就决定于纬度的高低，且随季节的变化而不同。

但同纬度地区实际日照时间，由于地形的不同和云量多少而有差异。

观测日照的仪器有暗筒式日照计、聚焦式日照计等。

9.光合有效辐射植物能正常地生长发育，完成其生理学过程的光谱区，通常称之为辐射的生理有效区。

在这个波长范围内，量子的能量能使叶绿素分子处于激发状态，并将自己的能量消耗在形成处于还原形式的有机化合物上，这段光谱称为光合有效辐射，即进行光合作用的那一部分光谱区。

光合有效辐射使用光合有效辐射计直接观测获得。

10.气候生产潜力气候生产潜力是指在植物生长期内单位面积上，假设植物品种、土壤性状、耕作技术都适宜，在当地的光照、温度、水分条件下，植物可能获得的最高产量。

因此，植物气候生产潜力的阶乘式数学模型，即Y c =Y p ·f （T ）·f （W ）式中，Y c 为气候生产潜力，Y p 为光合生产潜力，f （T ）为温度影响订正系数，f （W ）为水分影响订正系数。