第24章 森林與水(2)(1 / 3)

2.森林林冠的氣溫,除極少時間外,一般都比附近的無林地低。氣溫低,含水汽能力小,更容易促使空氣達到飽和狀態,便於水汽凝結,成雲致雨。

3.森林是氣流移進的障礙,平流的空氣,遇到大森林的阻礙時,就會被迫上升,在林牆附近和林冠上部產生渦旋。這些渦旋,使森林上空的空氣成渦動狀態,促使空氣有上下交流的運動。氣流上升後,因高層的氣壓愈來愈低,上升空氣的體積就會膨脹(好像輕氣球升到高空要脹大一樣)。膨脹時,氣體分子運動要消耗熱能,因此氣溫顯著地降低,含水汽的能力變小,就會有大部分水汽凝結成為濃雲,終至降雨。

森林地帶除了能增加自雲中下降的降水以外,露、霜、霧凇、雨凇等也比無林地多。在卒曠的田野上,夜間輻射冷卻的表麵;僅是地麵,而森林區輻射冷卻的表麵,除了林中地麵以外,還有樹木的枝葉等。在夜間,林冠輻射放熱最多,冷卻的效應最顯著。又由於森林的蒸騰作用,空氣比較潮濕。這種潮濕的空氣,於冷的林冠接觸,氣溫降低到露點或露點以下。空氣中的水汽,就附著在樹木的枝葉上,凝成露水。若凝結的溫度在0℃下,就凝結成霜。在稠密的林冠上,露或霜的數量遠較無林地上為多,就是這個緣故。在森林內的地麵上,由於樹冠阻擋了森林區土壤表麵所輻射出來的熱量,夜間冷卻的效應不顯著,所以林下地麵的露或霜沒有林冠上的多,也不及空曠地麵上的多。但是在早春或晚秋,樹木發葉前和落葉後沒有稠密的林冠,林中地麵上有枯枝落葉層覆蓋,夜間這些枯枝落葉層大量輻射散熱,表麵很快地冷卻;又因為導熱性能不強,下層土壤的熱量不能及時傳導上來,補充它輻射散熱的損失。在這種情況下,林中地麵的枯枝落葉層上的凝霜量,就較無林地為多。

在冬季高緯度地方,有霧的時候,空氣中的霧滴在無林地可以無阻擋地飄懸空中,但一遇到森林的阻撓,就會著落在樹枝上和針葉上,凝成白色疏鬆易於散落的結晶層。這種結晶層叫做霧凇。據觀測,在一株株高757厘米的24齡鬆樹上,冬季能收集到106千克霧凇;從另一株株高372厘米的16齡鬆樹上,能收集到50千克霧凇。森林中凝結的霧凇降水,平均每年有85毫米左右,占全年降水量的9%。

在高緯度地方,冬季的雨水水溫往往在0℃以下,這種雨水仍是液體狀態,叫做過冷卻的雨滴。過冷卻的雨滴著落在樹木上,就凝結成一層透明的冰殼,稱為雨凇。在長期和劇烈的嚴寒以後,普通的雨滴也能凝成雨凇。森林能夠截留降水,在高緯度冬季森林中的雨凇,也比無林地多。根據觀測,在一棵20齡櫟樹的樹枝上,因雨凇而著落的冰有155千克,而這一棵櫟樹的樹枝隻重30千克,全樹的重量僅有61千克。所以雨凇往往能斷裂樹枝,有時甚至能折斷樹幹。在俄羅斯庫爾斯克省中,5米高幼齡果樹的枝條上,一晝夜內可搜集到4千克左右的霧凇,在一年中可以搜集得80千克左右。有很多時候,田野間並沒有積雪覆蓋層,但森林中由於樹上掉下來的霧凇,卻可以積成一層薄薄的積雪覆蓋層。

由此可見,森林中不論哪一類降水,都比無林地為多。但是因為林冠可以截留一部分降水,所以森林地麵土壤所獲得的降水比附近田間所得的為少。林冠阻滯降水的多寡,一方麵看森林的組成、年齡和密閉度而異。一方麵又要看降水的性質、降水的強度而不同。

樹冠稀疏的樹種,透下的降水要比樹冠濃密的樹種為多。成熟的樺樹林,樹冠阻礙降水量最少,就年雨量來講,林冠阻攔的降水,大約是田野的10%。鬆林林冠截留的年平均降水量較多,大約是13%~16%。稠密的雲杉林林冠,積蓄水量最多,年平均大約是田野間降水的32%,所以全年降水中隻有68%能透入林中地麵。

同一樹種,林冠截留降水的數量,又要看降雨的強度(即每小時降雨的數量)而定。降雨強度愈小,下雨的時間愈短,積蓄在林冠上的降水百分比愈大。如果雨下得很小,雨滴輕飄,下雨的時間又不長,那麼全部雨水都被林冠截留下來,濡濕林冠枝葉,林中地麵甚至不會打濕。如果雨滴粗大,雨時較長,那麼被林冠截留下來的雨水百分比就較小,雨滴透過林冠降到地麵上的較多,一部分雨水順著枝葉沿樹幹下降,再流到林中地麵。在這種情況下,林中地麵上所獲得降雨的百分數就較大。

樹種對雨水的阻擋是不同的,讓我們先看看常綠林對雨水的阻擋。一棵60齡的老樅樹,在小雨時每小時降5毫米,有2/3的雨量被林冠擋住。雨愈大,下雨的時間愈長,被林冠阻擋的雨水愈少。不過必須注意,即使在傾盆大雨中,林冠阻手當的雨水量雖然變小,但也占有1/5左右。沿著樹幹往下流的雨水量,至多不過5%。隻有在降水強度每小時在10毫米以上時,才有50%以上的降水透入林冠以下的地麵。這一部分透入林下的降水量的分布,是很不平均的。接近樹幹的部分很少,樹的外圍增多。