森林减少对地表温度的影响及其影响机制

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由于森林砍伐和火灾的影响,近年来全球森林面积呈减少趋势,森林覆盖的减少通过改变地表的热量、水分和物质循环,影响着地表温度,从而影响气候。为了解森林减少对地表温度的影响,本研究采用窗口搜索的方法,利用森林变化遥感产品识别全球森林覆盖损失,计算同个窗口内相邻森林减少区与未改变森林覆盖区的地表温度(LST)、地表净短波辐射(SW)和潜热通量(LE)的差异,评估2000-2017年不同森林类型的减少对地表温度的影响及其影响机制。具体结果如下:(1)森林减少对地表温度的影响存在一定的纬度变化和季节变化,热带地区森林减少的增温效应最强,增温效应随着纬度升高逐渐降低,在高纬度地区使地表轻微降温。45°N附近为降温效应和增温效应的过渡地带。中高纬度地区,森林减少对地表温度影响存在明显的季节性变化,在夏季,蒸散发减少导致释放潜热通量减少引起的增温占据主要作用,使地表增温,而在冬季,反照率导致的净吸收短波辐射减少引起的降温占据主导作用,使地表降温。季节变化使过渡纬度发生变化,在偏冷的季节向南移动到30°N附近。净能量变化在一定程度上决定了地表温度变化的纬度变化和季节变化。热带森林、北半球温带森林和南半球温带常绿阔叶林减少引起的净短波辐射减少对夜间地表温度变化有一定影响。(2)热带森林减少使地表温度变暖,白天的变暖效应强于夜间。热带森林减少区比未改变森林区吸收更少的短波辐射,热带雨林的减少对地表温度、地表净短波辐射和潜热通量变化影响的季节差异很小;热带季雨林的减少使地表温度、地表净短波辐射和潜热通量变化则存在明显的季节差异,这主要是由于季雨林区域降水对地表水分供应的季节性差异导致。净能量变化(△SW-△LE)在一定程度上决定了热带季雨林地表温度变化,但不能影响热带雨林区地表温度的变化的主要因素。(3)北半球温带常绿针叶林减少使年平均整天地表温度增加,而混交林减少年平均使整天地表温度减少,这种差异主要由于净能量变化△SW-△LE的影响,常绿针叶林的年均△SW-△LE大于混交林。南半球温带森林减少均使年平均地表温度上升,南半球温带落叶阔叶林减少对地表温度影响的季节变化幅度明显大于常绿落叶林。落叶阔叶林减少使地表吸收短波辐射下降幅度大于常绿阔叶林。常绿阔叶林和落叶阔叶林减少导致的潜热通量差在一年中均上升后下降,落叶阔叶林的年均潜热通量差更小。南半球温带森林的△SW-△LE对地表温度差有一定影响,但不能完全决定地表温度的变化方向。(4)在高纬度地区北方森林减少使地表温度下降,且存在一定的季节变化,在夏季,使地表增温,冬季使地表降温,与净能量变化△SW-△LE的季节变化一致。在夏季,森林蒸散发比较强烈,蒸散发减少导致释放潜热通量减少引起的增温占据主要作用,而在冬季,反照率导致的净吸收短波辐射减少引起的降温占据主导作用。高纬度常绿针叶林减少使年平均地表温度的降温效应弱于落叶针叶林和混交林。
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