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森林对于降水的可能影响:几种分析方法所得结果的比较

来源:中国环境资源网  作者:中国自然资源学会  更新时间:2005-11-21 10:42:06   

摘要:森林对于降水的影响是一个在科学界持续百余年的复杂问题,关于这种影响的错误分析,可能会导致指导思想的混乱与行动上的失误。因此,对这一问题的研究极具理论价值与实践意义。论文从对比观测、统计分析和模拟分析 3 种不同的研究方法入手,对有代表性的文献进行归纳整理,试图就这一复杂问题进行判断,得出一些初步认识。结果表明,不同的研究手段所得出的结论往往差距很大,其中存在着很大的主观性;各种研究方法均存在着某些需要改进的地方。更加深入的研究,不仅应考虑低层大气的物理变化,还应考虑植被的生物学特征,如林草的生理特征和生态适应性及土壤水分平衡问题,特别是随着植被覆盖的变化,植被的水分消耗、土壤水分的动态以及区域水资源的可能变化,而这些问题在区域生态恢复与建设中可能具有更加重要的意义。

关键词:森林;降水;效应;比较分析

中图分类号:S715.2

文献标识码:A

文章编号:1000-3037(2001)05-0467-07

1 引言

  尽管关于森林与水的关系的研究在森林生态学、森林水文学、森林气象学等学科领域中已经进行了很长时间,但到目前为止,仍然存在着许多争论,而其中关于森林与降水的关系,特别是森林究竟能否提供更多的降水的争论是这些争论中的焦点。20 世纪 80 年代初期,国内曾经掀起了一场关于“确切地估计森林的作用”的
大讨论[1~4],后来不少人从各种不同的角度对这一问题进行了研究,但时至今日,仍然没有明确的答案[5~7]。即使在国外,也存在着截然不同的两种观点[8]。在举国强调生态环境建设的今天,特别是在西部大开发过程中,重提这个问题,并从理论和实践上进行研究,无疑具有十分重要的意义。

  从森林气象学角度研究森林的降水效应,可以通过 3 种方法来进行:一是对比观测,即通过森林内外(或森林与裸地)降水量的实际观测,以得到森林植被对区域降水量影响的定性判断;二是统计分析,即分析森林砍伐(或恢复)前后森林覆被变化与区域降水量之间的统计关系,从中找出森林覆盖率变化对区域降水量变化影响的某种规律;三是模拟分析,即建立降水量形成的机理模型,或引入中尺度天气模型,从与森林有关的影响区域降水量的主要因素,特别是地表反射率、地表粗糙度、地面水汽输送等的变化,模拟分析森林植被变化所可能产生的降水效应。本文将着重根据国内外文献,从上述 3 个角度进行归纳总结,以对这一复杂问题进行初步判断,同时也为进一步的研究提供参考。

2 对比观测及其基本结论

2.1 对比观测 1——在美国的观测

  对有林地和无林地进行降水量的对比观测,Hursh 的工作[9]可能是开展较早而且较有代表性的。他为了研究森林覆被对局部气候的影响,在田纳西州选择了一片适宜的地区进行了观测。他在裸地、森林和草地 3 种类型的地块上分别安放了 2 个降水观测站,并对风速进行了同时测定,以进行订正,表 1 为 4 年的观测结果。

表 1 三种类型地块上的降水量观测
值与风速订正值 [9]
Table.1 Observations of precipitation and corrections
of wind velocity in different plots

地块类型 平均风速
(m/s)
年降水量 (mm)
观测值 风速订正值
裸地 2.26 1277 1458
草地 1.67 1339 1462
森林地 0.33 1459 1466

  如果仅从观测值看,森林中的降水超过裸地 14.25%,超过草地 8.96%。但利用风速校正之后,森林地上的降水量比裸地上的降水量仅大 0.55%,比草地上大 0.27%。这说明 3 块地上的降水量其实并没有本质上的差别,也就是说森林植被对于降水量并没有什么影响[9]

2.2 对比观测 2——在河北的观测

  河北清水河上两个紧邻的小流域上(东沟和西沟)的两地森林覆盖率分别为 39.8% 和 4.1%,海拔高度分别为 1644m 和 1355m。1963~1981 年平均降水量分别为 499.5mm 和 438.9mm。从表面上看,似乎是因为森林覆盖率的不同而使东沟比西沟增加了 60.6mm 的降水,大约占 13.81%。但进一步的研究发现,这只是一种错觉。根据附近 6 个长期雨量站的观测记录,多年平均降水量与相应的海拔高度之间存在着统计关系(表 2)。据此关系式可以算出东、西沟由于海拔高度差异所造成的降雨差为 49.4mm。也就是说,经过高度订正后,两地降水量实际仅差 11.2mm,这部分仅占 2.55% 的增雨,可以作为森林动力抬升作用或其它因素所造成的森林对降水作用的结果。但显然,森林的增雨效果并不明显

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