森林与水.pptx

1、2012年中国水土保持学会年会及学术研讨会，海南三亚年中国水土保持学会年会及学术研讨会，海南三亚第二分会场第二分会场森林与水森林与水林林-水水关系研究的思考关系研究的思考 于静洁于静洁 陆地水循环及地表过程重点实验室陆地水循环及地表过程重点实验室中国科学院地理科学与资源中国科学院地理科学与资源研究所研究所2012-12-04报告内容报告内容1.1.林水关系密切，是森林水文学研究的核心林水关系密切，是森林水文学研究的核心2.2.从地理综合的视角去认识林水关系从地理综合的视角去认识林水关系3.3.林水关系研究的未来思考林水关系研究的未来思考全球林水分布全球林水分布PrecipitationRuno

2、ffForest森林覆盖着地球陆地表面森林覆盖着地球陆地表面1/3的面积的面积中国林水分布中国林水分布Forest寒温带针叶林热带雨林季雨林亚热带常绿阔叶林暖温带落叶阔叶林温带针阔混交林陆表环境与林、水陆表环境与林、水 森林森林和和水是水是陆表环境的陆表环境的重要要素，更是森林生态系重要要素，更是森林生态系统的重要组分，水是系统统的重要组分，水是系统能能量量循环和物质流通的主要载循环和物质流通的主要载体体，林水林水有着有着密切的关系密切的关系。地表环境水气生土森林对水文过程的直观影响森林对水文过程的直观影响：定性相对简单定性相对简单首首先先，森森林林通通过过影影响响林林下下降降水水量量而而影影

3、响响流流域域水水量量平平衡衡的的水水量量输输入入项项。如如冠层对垂直降水和云雾水的截留。冠层对垂直降水和云雾水的截留。其其次次，森森林林通通过过改改变变下下垫垫面面条条件件而而影影响响水水落落到到地地表表的的流流路路与与流流速速。如如森森林林减减少少坡坡面面流流，增增加加降降水水入入渗渗和和次次表表层层流流，减减缓缓坡坡面面汇汇流流速速度度，延延缓缓洪洪峰出现时间等等。实质上是峰出现时间等等。实质上是影响产汇流过程影响产汇流过程。第第三三，森森林林通通过过影影响响流流域域与与大大气气水水分分交交换换的的数数量量（蒸蒸散散量量）而而影影响响流流域域水量平衡的水量平衡的水量输出项水量输出项。森林植

4、被参与并影响着水文过程森林植被参与并影响着水文过程RunoffInfiltrationLateral FlowSoil Layer 1Soil Layer nEvaporationTranspirationInterceptionOverstoreyUnderstoreyTranspirationGround SurfaceRunoffInfiltrationLateral FlowSoil Layer 1Soil Layer nEvaporationEvapotranspirationDrainageEvapotranspirationSolar RadiationSolute Balanc

5、eEnergy BalanceWater BalanceInterceptionInterceptionCarbon BalanceCatchment water balance森林对森林对水资源水资源影响影响及其及其复杂复杂：定量困难定量困难森林植被通过影响森林植被通过影响产产汇汇流下垫面条件流下垫面条件而而对水资源形成产对水资源形成产生生影响影响。森林植被森林植被本身也受气候、土本身也受气候、土壤和地形等因素的壤和地形等因素的综合影响，在不同综合影响，在不同的地区森林的存在的地区森林的存在和变化也呈现出不和变化也呈现出不同的水文功能。森同的水文功能。森林植被、气候、土林植被、气候、土壤交互

6、作壤交互作用复杂。用复杂。albedo+roughnessfield capacity植植被被生生长发育育覆覆盖盖度度多多样性性水水循循环内内 循循环加加强降降水水变化化蒸蒸散散增增加加净水量平衡水量平衡值下降下降地地 表表 径径 流流 减减 少少水水 平平 水水 循循环减减 弱弱蒸蒸散散、下下渗渗增增加加垂垂 向向 水水 循循环减减 弱弱水水文文变量量蒸蒸 散散发量量土土 壤壤 含含 水水 量量地地 下下 水水 位位水水分分条条件件降降水水土土壤壤水水地地下下水水植被植被水相互作用关系示意图水相互作用关系示意图非湿润区Zhang et al.,200180806040202040608040

7、602040608060402040608080604020EQUATOR2040 4060608060402040608080604020O C E A NI N D I A N O C E A NA T L A N T I CBrazil(1)U.S.A.(55)Canada(7)China(5)Uganda(1)Cameroon(2)Yemen (21)Mali(1)Australia(95)Belgium(11)808080Panama(2)Columbia(1)Zambia(1)Zimbabwe(6)Guinea(1)Ivory Coast(5)Spain(2)UnitedKingd

8、om(1)Madagascar(2)South Africa(9)Kenya(5)Tanzania(1)Malawi(1)India(3)Indonesia(1)Myanmar(2)Japan(2)TROPIC OF CANCERPACIFIC OCEANNew Zealand(3)TROP OF CAPRICORNTROPIC OF CANCEREQUATORP A C I F I C O C E A NTROPIC OF CAPRICORN径流历时曲线（多水与少水区不同）地表环境水气生（林林）土 如何从地理综合的视角来认识和研究林水关系如何从地理综合的视角来认识和研究林水关系4D3D中国主

9、要中国主要生态地理区生态地理区6CD6AB4C4B4A5A3B3C2A1A3A暖温带干旱区热带、南亚热带湿润区亚热带湿润区暖温带湿润区暖温带半湿润区暖温带半干旱区中温带湿润区寒温带湿润区中温带半湿润区中温带半干旱区中温带干旱区高原湿润、半湿润区高寒干旱、半干旱区从地理学的视角来认识：从地理学的视角来认识：地带性因素（气候带）地带性因素（气候带）非地带性因素（尺度因素；土壤条件等）非地带性因素（尺度因素；土壤条件等）生态区生态区名称名称气温气温 降水降水(mm)mm)典型生态系统典型生态系统一月均温一月均温日均温日均温1010的的天数天数1A1A热带、热带、南亚热带南亚热带湿湿润区润区10-15

10、10-15以以上上3653651000-1000-20002000热带雨林、季雨热带雨林、季雨林林2A2A亚热带湿润亚热带湿润区区0-120-12220-365220-365800-800-18001800常绿阔叶林常绿阔叶林3A3A暖暖温带湿润温带湿润区区-6-0-6-0170-220170-220600-600-10001000森林森林3B3B暖暖温带半温带半湿润区湿润区 -6-0-6-0170-220170-220450-800450-800森林草原森林草原3C3C暖暖温带半温带半干旱区干旱区-6-0-6-0170-220170-220200-450200-450草原草原4A4A中温带湿

11、润区中温带湿润区-12-12100-171100-171600-600-10001000针阔混交林针阔混交林5A5A寒温带湿润区寒温带湿润区-20-20100100以下以下400-800400-800针叶林针叶林4C4C中温带半干旱区中温带半干旱区-12-12100-171100-171200-450200-450草原草原4B4B中温带半湿润区中温带半湿润区-12-12100-171100-171400-600400-600森林草原森林草原3D3D暖温带干旱区暖温带干旱区-6-0-6-0171-218171-218200200以下以下荒漠荒漠4D4D中温带干旱区中温带干旱区-12-12100-

12、171100-171200200以下以下半荒漠、荒漠半荒漠、荒漠6AB6AB高原湿润、半湿润高原湿润、半湿润区区-4-8-4-8-400-800400-800高寒草甸与灌丛高寒草甸与灌丛草甸草甸6CD6CD高寒干旱、半干旱高寒干旱、半干旱区区-20-20以下以下-50-40050-400高寒草原、高寒高寒草原、高寒荒漠荒漠流域为单元的水资源影响评价流域为单元的水资源影响评价 对闭合流域，水量平衡对闭合流域，水量平衡方程：方程：长长时段平均：时段平均：R=P-ET 中中时段：时段：R=P-ETW 短短时段：变化和转化动态过程时段：变化和转化动态过程地带性因素：如：N=PET/P N1,负影响；N

13、1,不明显或正影响;非地带性因素：土土层层厚厚度度土层厚，影响大；土层薄，影响小尺尺度度因因素素流域面积大，变化幅度小。Huxman et al.(2004)-Nature三、未来研究思考三、未来研究思考21世纪主要面临的问题世纪主要面临的问题 气候变化气候变化 土地利用土地利用/土地覆被变化土地覆被变化 人类活动人类活动 变化环境中大的生态水文问题变化环境中大的生态水文问题2008年初雨雪年初雨雪冰冻冰冻库湾富营养化库湾富营养化方方法法上上：长长期期流流域域实实验验观观测测/遥遥感感 +水水、能能平平衡衡建建模模 +地理综合分析地理综合分析 1、大中尺度水热通量同步监测及模拟 2、微、小尺度

14、水文过程、水量（质）转化的过程监测与模拟 3、研发林水互馈实时动态模拟方法研发林水互馈实时动态模拟方法 4、反映植被作用机制和气候变化影响的的分布式生态水文模型反映植被作用机制和气候变化影响的的分布式生态水文模型 5、地理综合分析评价方法、地理综合分析评价方法Framework of the Dynamic Land Ecosystem Model(DLEM,top one)and the hydrological component in DLEM(below one).Tian HQ et al.2010区域上区域上：重重点点加加强强气气候候过过渡渡带带研研究究，同同时时考考虑虑干干旱旱区区荒荒漠漠河河岸岸林林及及干干旱旱半半干干 旱区农田防护林带研究旱区农田防护林带研究内容上需加强：内容上需加强：森林森林-大气水、森林大气水、森林-土壤水、森林土壤水、森林-地下水间的关系研究；地下水间的关系研究；森林耗水量准确评估及与水土气相适应的森林耗水量准确评估及与水土气相适应的 生态建设；生态建设；非人为造成的植被突变的水文影响研究；非人为造成的植被突变的水文影响研究；森林水文与全球变化研究的结合；森林水文与全球变化研究的结合；流域水资源与森林植被经营模式的关系；流域水资源与森林植被经营模式的关系；