大量野外观测表明,植被减小地面温度较差的作用是普遍的,而植被对地面可起冷却作用,也可起保温作用,哪种作用为主则与不同地区和不同植被及雪盖厚度等有关。
首先来看看草被和苔藓层。据观测,7月中旬,在大兴安岭北部阿木尔地区的沟谷湿地,苔藓层(厚18)表面的日较差为34.6℃;而苔藓层下面的日较差仅1.5℃,即苔藓层可减小地面日较差33.1℃(表3-11)。至于苔藓层对地面年平均温度状况的影响,采用Э. Д. Ерщов的近似公式¬进行了计算,结果是,在考虑了20cm厚的雪盖影响后,大兴安岭北部(古莲、阿木尔地区),苔藓层、枯枝落叶层均可减小地面年较有效期2.4~5.2℃不等(6%~13%),降低地面年平均温度0.1~0.3℃(9%~27%)(顾钟炜、周幼吾等,1994)。
表3-11 大兴安岭阿木尔北沟地面温度日较差观测值℃
地点 | 时间 | 地面最高 温度(℃) | 地面最 低温度 (℃) | 地面温度日 较差(℃) | 两处相差 值(℃) | 备注 | |
山前 坡地 | 林内 | 1990年 7月12日~15日 | 37.4 | 9.9 | 27.5 | 21.4 | 林叶松林,高10m |
林外 | 57.0 | 8.1 | 48.9 | 火烧迹地,灌木 | |||
沟谷 湿地 | 苔藓层表面 | 1990年 7月13日~16日 | 42.5 | 7.9 | 34.6 | 33.1 | 泥炭藓,厚18m |
苔藓层下 | 7.3 | 5.8 | 1.5 |
表3-12 大兴安岭古莲霍拉河盆地山前缓坡地面温度观测值℃
在青藏高原高山草甸和亚高山草甸地带,草被层呈丘状、斑状(鳞状)、片状、稀疏散状分布,覆盖度依次减小(90%~20%),并相应减小地面年较差4.1~1.5℃(在未考虑雪盖情况下),即相应减小地面温度年较差17%~6%;随着草被由茂密到稀疏,地温也由低到高地变化(周幼吾,1965b)。
上述草被和苔藓层减小地面较差和降低地面温度的结果,使季节融化深度大大减小,而对季节冻结深度影响较小。此外,在多年冻土区的山间洼地和山前缓坡地带,植被(草被层或苔藓层)生长茂盛,土层颗粒细、含水量大,加上地面沼泽化等因素的综合影响,这里形成最小的季节融化深度。
其次,森林与地面植被层有所不同。林内小气候与林冠郁闭度、林龄、树种组成等有关,是个复杂的问题。根据大兴安岭北部古莲、阿木尔的林内外对比观测(表3-12,3-13),可以得出如下认识:
(1)林内地面年平均温度较差比林外空旷地要小,在阿木尔小0.8℃,在古莲因林外场地清雪,要小16.3℃。
(1985年10月--1986年9月)
场地 | 植被、岩性 | 10 | 11 | 12 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 年平 均 | 年较 差 |
林地内 | 落叶松-樟子松林,郁闭度0.7;轻亚粘土夹碎石,1m以下砾岩风化层,含水量14.4% | -1.1 | -7.1 | -16.6 | -17.1 | -15.3 | -8.8 | -0.7 | 8.8 | 19.6 | 20.2 | 16.0 | 8.9 | 0.6 | 37.3 |
空旷地 | 采伐迹地,地表裸露,清雪,岩性基本同上,含水量14.2% | -2.3 | -16.8 | -27.7 | -27.9 | -20.9 | -7.9 | -1.6 | 13.4 | 25.7 | 24.5 | 19.3 | 10.2 | -1.0 | 53.6 |
注:据中国科学院兰州冰川冻土研究所、大兴安岭林管局勘测设计院,1987,古莲煤矿地面建筑区冻土工程地质条件阶段研究报告;含水量系0~0.35米深度内平均含水量。
表3-13 大兴安岭阿木尔北沟山前缓坡地面温度观测值℃
(1991年9月--1992年8月)
场地 | 植被、岩性 | 9 | 10 | 11 | 12 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 年平 均 | 年较 差 |
林地愉 | 落叶松幼林,郁闭度0.7;腐殖土、角砾砂混亚粘土,含水量16.0% | 6.9 | -1.5 | -14.5 | -32.1 | -24.5 | -24.5 | -12.1 | 2.2 | 12.1 | 15.0 | 19.7 | 14.8 | (-3.2) | (51.8) |
空旷地 | 火烧迹地,岩性基本相同,含水量15.7% | 6.5 | -1.6 | -17.0 | -30.7 | -24.2 | -25.8 | -15.0 | 0.1 | 12.0 | 16.8 | (21.9) | 17.0 | (-3.3) | (52.6) |
注:据文献(周幼吾等,1994),含水量系0~3.0m平均含水量。
(2)从各月平均温度来看,两地都有5个月时间是林内低于林外,在阿木尔是6~8月和12月、1月份,在古莲是5~9月份。除此以外,各月平均温度均是林内比林外高。总的是,森林在夏季对地面是冷却因素,在冬季和其他季节则起保温作用(阿木尔12月和1月份例外)。
(3)林内年平均地面温度比林外高,在阿木尔要高0.1℃,在古莲要高0.4℃,可见,森林在这里起保温作用为主,在古莲林内雪盖加强了保温作用。
在我国西部高山冻土区,目前尚无森林对地温影响的观测,但是中俄冻土联合考察(A. P. Gorbunov,1993)发现在中国天山的云杉林内苔藓被下有零星分布的多年冻土存在,而同高度的林间空地(海拔1 800~2 200米)则为季节冻土区。可见,在天山山地,密度林及苔藓被是冷却因素。