天山中段雪岭云杉森林冬春季小气候变化特征分析
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冬、春季山顶站气温日较差分别达到 8.4 ℃、8.8 ℃，山腰站分别为 6.6 ℃、9.3 ℃；林内冬季日较差与 林外相比减小了 1.8 ℃，而春季增加了 0.5 ℃；沟底 牧试站冬、春季气温日较差分别达到 10.1 ℃、10.9 ℃。林内气温日较差较小，除了枯落物层的阻隔外， 林冠层起着缓和林内气温变化的作用，一方面林冠 层阻挡了太阳辐射射入林内，另一方面又阻挡了林 内长波辐射的热失散。
各站均建有 10 m 高的综合气象梯度塔观测系 统，可监测 2 层（1.5 m 和 10 m）风速风向、空气温湿 度、气压等要素。仪器采用芬兰 Vaisala 公司的自动 气象站 （MAWS），土壤温度探头 （QMT110，芬兰 Vaisala）土层安装深度分别为 0、5、10、20、40 cm。上 述瞬时探测数据采集频率均为每 10 s 一组，每分钟 计算一次 6 组瞬时数据的平均值，每小时再求一次 60 组分钟数据的平均值，获得小时统计数据。 1.3 数据分析方法
1
研究论文
沙漠与绿洲气象
Desert and Oasis Meteorology
第4卷 第3期 2010 年 6 月
lower than outside forest. There was not obvious diurnal change of wind speed, and the wind was more in static state inside forest. The average wind speed outside forest was 2.0 m/s in winter and 2.5 m/s in spring, and the inside forest were 0.2 m/s, 0.3 m/s respectively. The influence of Picea Schrenkiana forest on the microclimate factor was obvious. Key words: Tianshan Mountains; Picea Schrenkiana; microclimatic characteristics
年日照时数 2 419.2 h。森林主要分布在北坡，以雪 岭云杉群落为主，林下土壤类型为山地灰褐色森林 土。 1.2 小气候观测方法
林内外比较的数据包括空气温湿度、风速和土 壤温度等。在研究区内建立的“雪岭云杉生态气象 监测基地”包括 3 个监测站：山顶监测站（43°25′N， 87°11′E，海拔 2 274 m）、山腰监测站（43°26′N，87° 11′E，海拔 2 197 m）和沟底牧业气象试验站（43°26′ N，87°11′E，海拔 1 933 m）。山腰监测站位于云杉林 内，其它站位于云杉林外；且山腰站与山顶站海拔高 度相差 77 m，通过海拔订正两站之间气温相差 0.4 ℃左右，因此本文不考虑海拔高度的影响，以山腰站 代表林内、山顶站代表林外进行小气候差异分析。
2 结果与分析 2.1 气温变化规律分析 2.1.1 气温季节变化
2008 年冬季、2009 年春季山顶站平均气温分别 为-6.3 ℃、2.9 ℃，山腰站为-7.7 ℃、2.2 ℃，林内冬季
2
吉春容等：天山中段雪岭云杉森林冬春季小气候变化特征分析
和春季平均气温，平均最高、最低气温均低于林外， 偏低分别在 1.3~1.7 ℃、0.5~1.2 ℃之间；沟底牧试站 冬季平均气温为-7.9 ℃，春季平均气温为 3.6 ℃。山 顶站（林外） 海拔高度高于山腰站 （林内）77 m，但 冬、春季林外气温均高于林内，说明在此研究区海拔 高度对林内外的差异影响并不是最主要的，综合分 析发现日照和风为最大影响因子。
速小，日变化不明显，静风的频率最大；冬、春季林外平均风速分别为 2.0 m/s、2.5 m/s，而林内分
别为 0.2、0.3 m/s。
关键词：天山；雪岭云杉；小气候特征
中图分类号：.22 文献标识码：A
文章编号：1002-0799（2010）03-0001-05
Microclimatic Characteristics of Picea Schrenkiana during Winter and Spring in Mid-Tianshan Mountain
从图 1 可以看出，各观测站冬季、春季气温日变 化规律基本一致，每日气温峰值均出现在 14：00— 16：00。冬季牧试站白天气温峰值达到-3.2 ℃，山顶 站达到-3.8 ℃，山腰站达到-5.7 ℃；春季分别达到 8.1、6.1、5.5 ℃。而夜间气温冬季、春季均以山顶站最 高，其次为山腰站，沟底牧试站较低。
雪岭云杉是构成天山山地森林生态系统的主 体，在天山涵养水源、保持水土和林区森林生态系统 的形成和维护，新疆绿洲生态平衡的维持以及经 济、社会的可持续发展等方面发挥着极为重要的作 用[4]。目前，国内外针对雪岭云杉森林与气候的研究 多是利用树木年轮资料提取并重建影响云杉生长的 历史气候包括温度、降水等方面的变化信息[5-7]，运 用实测资料的研究相对较少。本文利用雪岭云杉林 区不同海拔高度监测站的连续气象观测资料，初步 分析比较林内外冬、春季小气候特征的动态变化规 律，为进一步探讨森林小气候如何影响通量变化及 小气候形成机制等提供科学依据；对揭示雪岭云杉 林的生态功能，评估雪岭云杉林的环境效益等具有 重要的意义。
从表 1 可以看出，冬季山顶站极端最高、最低气 温分别为 7.4 ℃、-20.8 ℃，均出现在 12 月；山腰站 分别为 4.0 ℃、-21.3 ℃，分别出现在 2 月、12 月；冬
季林内外极端最高、最低气温分别相差 3.4 ℃、0.5 ℃。春季山顶站极端最高、最低气温分别为 19.9 ℃、 -16.4 ℃，山腰站分别为 21.1 ℃、-17.3 ℃，均分别出 现在 5 月、3 月；春季林内外极端最高、最低气温分 别相差 1.2 ℃、0.9 ℃，但春季林内极端高温高于林 外，极端低温低于林外，与冬季正好相反。 2.1.2 气温日变化
Meteorological Administration, Urumqi 830002, China）
Abstract: Based on the meteorological information of forest microclimate at different altitudes in the middle area of Tianshan Mountains, the microclimatic characteristics of Picea Schrenkiana were analyzed and compared between inside and outside forest area during winter and spring. The main results showed that the average air temperature and surface temperature inside forest were lower than outside forest obviously, and the relative humidity was higher significantly. Comparing with outside forest area, the air temperature inside forest was lower from 1.3 ℃ to 1.7 ℃ in winter and from 0.5 ℃ to 1.2 ℃ in spring. For the change rate, the mean diurnal range of air temperature and relative humidity inside forest were lower than that outside forest. The wind speed inside forest was
四季的划分采用气象划分法以公历 3—5 月为 春季，6—8 月为夏季，9—11 月为秋季，12 月至次年 2 月为冬季，并且把 1、4、7、10 月作为冬、春、夏、秋 季的代表月份。本研究使用的数据为 2008 年 12 月 1 日至 2009 年 5 月 31 日的观测数据，各气象要素 均采用每天 24 h 的平均值计算日平均和月平均值。 数据处理利用 SPSS 统计软件，采用方差分析和均 值分析方法来检验林内外小气候特征的差异性。
1 研究地区与研究方法 1.1 研究区概况
研究区位于天山北坡中段，距乌鲁木齐市区约 70 km 的南山白杨沟牧场，地理位置 43°26′N，87° 11′E，海拔高度 1 933 m。年均气温 3.1℃，年均相对 湿度 60 %，历年极端最高气温是 32.0 ℃，最低气温 -26.1 ℃，年降水量 489.5mm，年蒸发量为 1 193.6 mm，
摘 要：利用天山中段雪岭云杉林区连续气象观测资料，初步分析了林内外冬、春季小气候
特征的变化规律。结果表明，雪岭云杉林对小气候特征存在明显影响，冬、春季林内平均气温、地
表温度相对林外均明显偏低，相对湿度均显著大于林外；林内同林外比，冬季、春季气温偏低分
别在 1.3~1.7 ℃、0.5~1.2 ℃之间，且林内气温日较差和相对湿度变化幅度明显小于林外。林内风
收稿日期：2009-11-19；修回日期：2010-03-11 基金项目：新疆维吾尔自治区气象局气象科技研究课题（C2009005,C201009），中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（IDM200805），科技 部基础性工作专项（2007FY220200），中国气象局气象新技术推广项目（CMATG2008Z13），科技部公益性行业科研专项（GYHY200806011）共同 资助。 作者简介：吉春容（1983-），女，博士，主要从事生态与农业气象方面的研究。E-mail：jcr83@ 通讯作者：李新建（1965-），男，研究员，主要从事农业气象研究。E-mail：Lxj@
各站均建有 10 m 高的综合气象梯度塔观测系 统，可监测 2 层（1.5 m 和 10 m）风速风向、空气温湿 度、气压等要素。仪器采用芬兰 Vaisala 公司的自动 气象站 （MAWS），土壤温度探头 （QMT110，芬兰 Vaisala）土层安装深度分别为 0、5、10、20、40 cm。上 述瞬时探测数据采集频率均为每 10 s 一组，每分钟 计算一次 6 组瞬时数据的平均值，每小时再求一次 60 组分钟数据的平均值，获得小时统计数据。 1.3 数据分析方法
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研究论文
沙漠与绿洲气象
Desert and Oasis Meteorology
第4卷 第3期 2010 年 6 月
lower than outside forest. There was not obvious diurnal change of wind speed, and the wind was more in static state inside forest. The average wind speed outside forest was 2.0 m/s in winter and 2.5 m/s in spring, and the inside forest were 0.2 m/s, 0.3 m/s respectively. The influence of Picea Schrenkiana forest on the microclimate factor was obvious. Key words: Tianshan Mountains; Picea Schrenkiana; microclimatic characteristics
年日照时数 2 419.2 h。森林主要分布在北坡，以雪 岭云杉群落为主，林下土壤类型为山地灰褐色森林 土。 1.2 小气候观测方法
林内外比较的数据包括空气温湿度、风速和土 壤温度等。在研究区内建立的“雪岭云杉生态气象 监测基地”包括 3 个监测站：山顶监测站（43°25′N， 87°11′E，海拔 2 274 m）、山腰监测站（43°26′N，87° 11′E，海拔 2 197 m）和沟底牧业气象试验站（43°26′ N，87°11′E，海拔 1 933 m）。山腰监测站位于云杉林 内，其它站位于云杉林外；且山腰站与山顶站海拔高 度相差 77 m，通过海拔订正两站之间气温相差 0.4 ℃左右，因此本文不考虑海拔高度的影响，以山腰站 代表林内、山顶站代表林外进行小气候差异分析。
2 结果与分析 2.1 气温变化规律分析 2.1.1 气温季节变化
2008 年冬季、2009 年春季山顶站平均气温分别 为-6.3 ℃、2.9 ℃，山腰站为-7.7 ℃、2.2 ℃，林内冬季
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吉春容等：天山中段雪岭云杉森林冬春季小气候变化特征分析
和春季平均气温，平均最高、最低气温均低于林外， 偏低分别在 1.3~1.7 ℃、0.5~1.2 ℃之间；沟底牧试站 冬季平均气温为-7.9 ℃，春季平均气温为 3.6 ℃。山 顶站（林外） 海拔高度高于山腰站 （林内）77 m，但 冬、春季林外气温均高于林内，说明在此研究区海拔 高度对林内外的差异影响并不是最主要的，综合分 析发现日照和风为最大影响因子。
速小，日变化不明显，静风的频率最大；冬、春季林外平均风速分别为 2.0 m/s、2.5 m/s，而林内分
别为 0.2、0.3 m/s。
关键词：天山；雪岭云杉；小气候特征
中图分类号：.22 文献标识码：A
文章编号：1002-0799（2010）03-0001-05
Microclimatic Characteristics of Picea Schrenkiana during Winter and Spring in Mid-Tianshan Mountain
从图 1 可以看出，各观测站冬季、春季气温日变 化规律基本一致，每日气温峰值均出现在 14：00— 16：00。冬季牧试站白天气温峰值达到-3.2 ℃，山顶 站达到-3.8 ℃，山腰站达到-5.7 ℃；春季分别达到 8.1、6.1、5.5 ℃。而夜间气温冬季、春季均以山顶站最 高，其次为山腰站，沟底牧试站较低。
雪岭云杉是构成天山山地森林生态系统的主 体，在天山涵养水源、保持水土和林区森林生态系统 的形成和维护，新疆绿洲生态平衡的维持以及经 济、社会的可持续发展等方面发挥着极为重要的作 用[4]。目前，国内外针对雪岭云杉森林与气候的研究 多是利用树木年轮资料提取并重建影响云杉生长的 历史气候包括温度、降水等方面的变化信息[5-7]，运 用实测资料的研究相对较少。本文利用雪岭云杉林 区不同海拔高度监测站的连续气象观测资料，初步 分析比较林内外冬、春季小气候特征的动态变化规 律，为进一步探讨森林小气候如何影响通量变化及 小气候形成机制等提供科学依据；对揭示雪岭云杉 林的生态功能，评估雪岭云杉林的环境效益等具有 重要的意义。
从表 1 可以看出，冬季山顶站极端最高、最低气 温分别为 7.4 ℃、-20.8 ℃，均出现在 12 月；山腰站 分别为 4.0 ℃、-21.3 ℃，分别出现在 2 月、12 月；冬
季林内外极端最高、最低气温分别相差 3.4 ℃、0.5 ℃。春季山顶站极端最高、最低气温分别为 19.9 ℃、 -16.4 ℃，山腰站分别为 21.1 ℃、-17.3 ℃，均分别出 现在 5 月、3 月；春季林内外极端最高、最低气温分 别相差 1.2 ℃、0.9 ℃，但春季林内极端高温高于林 外，极端低温低于林外，与冬季正好相反。 2.1.2 气温日变化
Meteorological Administration, Urumqi 830002, China）
Abstract: Based on the meteorological information of forest microclimate at different altitudes in the middle area of Tianshan Mountains, the microclimatic characteristics of Picea Schrenkiana were analyzed and compared between inside and outside forest area during winter and spring. The main results showed that the average air temperature and surface temperature inside forest were lower than outside forest obviously, and the relative humidity was higher significantly. Comparing with outside forest area, the air temperature inside forest was lower from 1.3 ℃ to 1.7 ℃ in winter and from 0.5 ℃ to 1.2 ℃ in spring. For the change rate, the mean diurnal range of air temperature and relative humidity inside forest were lower than that outside forest. The wind speed inside forest was
四季的划分采用气象划分法以公历 3—5 月为 春季，6—8 月为夏季，9—11 月为秋季，12 月至次年 2 月为冬季，并且把 1、4、7、10 月作为冬、春、夏、秋 季的代表月份。本研究使用的数据为 2008 年 12 月 1 日至 2009 年 5 月 31 日的观测数据，各气象要素 均采用每天 24 h 的平均值计算日平均和月平均值。 数据处理利用 SPSS 统计软件，采用方差分析和均 值分析方法来检验林内外小气候特征的差异性。
1 研究地区与研究方法 1.1 研究区概况
研究区位于天山北坡中段，距乌鲁木齐市区约 70 km 的南山白杨沟牧场，地理位置 43°26′N，87° 11′E，海拔高度 1 933 m。年均气温 3.1℃，年均相对 湿度 60 %，历年极端最高气温是 32.0 ℃，最低气温 -26.1 ℃，年降水量 489.5mm，年蒸发量为 1 193.6 mm，
摘 要：利用天山中段雪岭云杉林区连续气象观测资料，初步分析了林内外冬、春季小气候
特征的变化规律。结果表明，雪岭云杉林对小气候特征存在明显影响，冬、春季林内平均气温、地
表温度相对林外均明显偏低，相对湿度均显著大于林外；林内同林外比，冬季、春季气温偏低分
别在 1.3~1.7 ℃、0.5~1.2 ℃之间，且林内气温日较差和相对湿度变化幅度明显小于林外。林内风
收稿日期：2009-11-19；修回日期：2010-03-11 基金项目：新疆维吾尔自治区气象局气象科技研究课题（C2009005,C201009），中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（IDM200805），科技 部基础性工作专项（2007FY220200），中国气象局气象新技术推广项目（CMATG2008Z13），科技部公益性行业科研专项（GYHY200806011）共同 资助。 作者简介：吉春容（1983-），女，博士，主要从事生态与农业气象方面的研究。E-mail：jcr83@ 通讯作者：李新建（1965-），男，研究员，主要从事农业气象研究。E-mail：Lxj@
