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随着城市不断的发展和环境逐渐的恶化,人们已经意识到森林植被对自身生存环境和可持续发展中的重要作用,城市郊区森林和城市绿地的价值体现于其生态服务功能的实现,而森林小气候研究是其生态服务功能研究的一个重要组成部分,森林对小气候的调节是森林生态功能发挥所产生的生态效益之一。目前对森林小气候和森林气象的研究已经比较普遍,而对于城市郊区森林,尤其是首都圈森林生态系统对小气候影响的系统研究较少。
本文选取首都圈生态站北京林业大学妙峰山林场山下标准样地内,林外试验地选取北京林业大学妙峰山林场场部,校区试验地选取北京林业大学校园开阔绿地,对三个测点进行自动连续和人工间断的同期观测,以总结首都圈森林生态系统的小气候特征。本文得出的结论如下:
(1)森林对太阳辐射有遮挡作用,林外总辐射强度日变化呈倒U型曲线,林内总辐射强度日变化曲线受其林窗位置及大小的影响。林冠层在不同天气情况下的遮挡效果:晴天＞降雨＞多云。
(2)林内月平均气温全年低于无林地和城市绿地。林内外空气温度日极值出现的时间林内稍有延迟。森林对空气温度的降低功能在夏春两季优于秋冬季。而相对于城市绿地,森林在秋冬季的降温效果优于夏春。
(3)林内月平均相对湿度高于无林地和城市绿地。林内外空气相对湿度极值出现的时间大致相同。森林对空气的增湿作用在夏春两季表现突出,而相对于城市绿地则森林在秋冬季的增湿效果优于春夏。
(4)林外单位时间单位面积上雨滴的数量随雨强的增大而增多,林内雨滴的数量雨强趋势线呈倒U型。同雨强下林内雨滴平均直径低于林外,且雨强与雨滴直径均值不相关。林外雨滴直径速度分布特征基本符合Gunn-Kinzer曲线,林内雨滴的分布则比较分散。林冠对降雨动能有一定的收敛稳定作用,且林内降雨动能与降雨强度不相关,林外降雨动能与降雨强度的显著相关。
(5)林内风速全年低于无林地和城市绿地,森林有明显的降低风速的作用,林内风速大小的季节排序为:春季＞冬季＞秋季＞夏季。林内、无林地和城市绿地风速最高值都出现在中午,林内日风速在9-2月则日变化规律不明显。
(6)森林空气负离子浓度在观测月份高于无林地和城市绿地,在植物的生长季波动较大,在树木的萌芽和凋落阶段波动较小。校区的空气负离子浓度日趋势线较林内和林外平缓,森林对空气负离子浓度的影响程度阶段顺序为:生长阶段＞凋落阶段＞萌芽阶段。
(7)森林能够保持土壤温度的稳定,防止其变化过于剧烈,对土壤温度的影响程度阶段顺序大致为:萌芽阶段＞生长阶段＞凋落阶段。
(8)将林内分别与校区、林外安排为两个对照组,建立预测林内小气候的BP神经网络模型,通过模型对林内气温、湿度、风速进行模拟预测,结果气温的预测精度最高最高,其次是湿度,风速的预测精度最低。