长江流域植树造林对地表温度的生物物理反馈
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植树造林通过生物物理过程影响地表能量平衡,进而使地表温度发生变化。近年来,随着长江流域防护林工程的实施,长江流域森林覆盖率不断增长,然而造林对地表温度产生的影响却并不清楚。基于此,利用多源遥感数据和气象数据,配合窗口搜寻策略和基于能量平衡方程的归因方法,探究了2003-2012年长江流域植树造林面积变化及其局地生物物理效应。结果表明:2003-2012年长江流域6.71%耕地转变为森林,1.33%草地转变为森林。相比2003年,2012年森林面积增加了0.48%。在年际时间尺度,耕地向森林转变使白天地表温度降低(0.26±0.03) ℃,夜晚地表温度降低(0.08±0.03) ℃,年均地表温度降低(0.17±0.02) ℃;而草地向森林转变使白天地表温度降低(0.77±0.13) ℃,夜晚地表温度升高(0.49±0.09) ℃,年均地表温度降低(0.15±0.1) ℃。耕地向森林转变在年内均呈现降温效应,其中6月份降温效应达到最大,11月降温效应达到最弱。草地向森林转变在年内仍以降温效应为主,其中5月份降温效应达到最大,11月份降温效应达到最弱,而在12月份引发了微弱的增温效应。两种造林方案在生长季降温效应均强于非生长季。归因分析表明:耕地转变为森林,反照率和感热通量分别主导了增温((0.119±0.004) ℃)和降温效应((-0.13±0.05) ℃)。对于草地转变为森林,入射长波辐射和感热通量分别主导了增温((0.903±0.166) ℃)和降温效应((-1.703±0.193) ℃)。入射短波辐射和发射率在两种造林方式中均分别产生微弱的降温和增温效应。本研究可为科学评估植树造林对局地气候的影响提供理论参考,对长江流域可持续性森林管理具有重要的现实意义。
