水松坑瀑布区小气候成因初探(清远运动休闲网管理团队)
内容提要:本文主要探讨了水松坑瀑布小气候的成因。课题小组通过实地观察、测量、体验,从地形、土壤、水源、植被、人类活动等方面与城区进行对比分析了水松坑瀑布小气候的成因。
关键词:水松坑瀑布 小气候 地形 植被 土壤 水源
引言:
1、国内外同类课题研究状况
目前国内外对小气候的研究也较多。但目的重在林木的培育和森林火灾的预防和救治。
2、理论意义和实践意义
理论意义:水松坑瀑布小气候分析丰富了小气候研究的理论。
实践意义:在城市热岛效应越趋严重的今天,很多人怀念自然向往自然。从越来越多的人加入到驴友的行列,从节假日人们争相上山下乡的旅游活动中,我们感受到了自然的魅力。本文无疑是对城市热岛效应、驴友活动、旅游活动等的一种解释。也为建设更自然美好舒适的城市提供了一些参考。
正文 小气候是指“因下垫面性质不同,或人类和生物的活动所造成的小范围气候”。本文通过实地考察,并与日常生活环境城区小气候进行对比,探讨了水松坑瀑布区小气候的成因。
一、水松坑瀑布地理概况。 水松坑瀑布位于23°81388°N,112°96998°E,海拔304.9米,是清远笔架山的一个小山谷(如图1所示)。此地山高林密,空气清新,气温适宜。2014年7月15日清远城区,天气预报最高气温是35℃,而水松坑瀑布在中午13:28时测得的最高气温是25﹒4℃。湿度达到了98﹪(如图2所示),两地温差达到9.6℃。就人体舒适度来看,当日城区热浪逼人,酷热难耐,但水松坑瀑布区气温适宜,非常舒服。
图1
图2
二、水松坑瀑布区小气候成因分析。水松坑瀑布区和山下市区经纬度位置、海陆位置相差不大,从宏观上看两地都是亚热带季风气候。经实地勘察分析,其小气候的形成与该区下垫面性质有关,尤其是地形、土壤、水源、植被、人类活动等方面因素的影响。
(一)地形因素。首先,是海拔高度的影响。水松坑瀑布区海拔比城区高,相对高度约为300米。海拔升高100米,温度降低0.6℃。按这种方法计算,水松坑瀑布区将比城区低1.8℃。其次,山谷地形直接影响了这里的太阳辐射。瀑布区北面是陡崖,南面,北面是山脊。这样的早上,太阳从东边升起时,会被北边的山顶遮挡,临近中午,太阳高度角变大,阳光才能从山顶照射山谷。下午,太阳光又被西北面的山脊阻挡。因此,一天内,山谷的太阳日照时间只有4个小时左右。按日常观察,山下城区日照时长可以达到10小时左右。水松坑瀑布区日照时间短,获得的太阳辐射热量少,因此气温较低。
(二)土壤因素。水松坑瀑布区主要是流水作用形成陡崖、沙石、土壤。市区下垫面主要是钢筋水泥楼房、沥青马路,自然土地面积较少。相对于市区,自然地面的比热容较大,升温较慢,因此气温较低。
(三)水源因素。水松坑瀑布区瀑布由20多米高的陡崖顶端飞泻而下,飘飘扬扬,形成巨大的水雾。流水的下蚀在陡崖底端形成一个10多平方米的水潭。水松坑瀑布区面积约为50平方米,水域面积占了20%。这里的水是山上出露的地下水,水温较低,夏季气温最高时也在25℃以下。由于水的温度低,比热容大,升温慢,所以,水潭是整个环境最低温的地方。气温差导致气压差,水平气压梯度力的存在形成了风。考察当日,这里盛行由瀑布和水潭吹向山谷口的约为四级的东风。风加速水的蒸发,蒸发(如图3)吸收热量,从而再次降低本区的气温。因此,水在这里起到两方面的降温作用,一是水温本来较低,可以降低均温,二是水的蒸发吸热降温。城区虽然也有北江河、飞来湖等水域,但水温较高,水域比重也没有瀑布区大,在调节气温方面作用不如瀑布区明显。
(四)植被因素。水松坑瀑布区的植被由亚热带常绿阔叶林、灌木、藤本植物以及一些草本植物构成。本区乔木高度一般为十米左右,树冠较大。乔木上又缠绕着藤本植物,中间又有灌木,最下层是草本植物。在多层植物的遮挡下,本区平均郁闭度可达0.5以上。植物在影响温度方面起到了两方面的作用。一方面,植物对太阳辐射起到了遮挡削弱作用,从而降低了本区的温度。另一方面,植物生长,光合作用又产生了蒸发和蒸腾作用(如图3)。
图3
据查,在蒸腾过程中,水变为水蒸气时需要吸收热能(1g水变成水蒸气需要能量,在20℃时是2444.9J,30℃时是2430.2J)。从植被郁闭度看,城区虽然也有飞来湖公园、中山公园、公路绿化带等,但生物量和郁闭度都远不及本区。是植物的蒸发蒸腾作用降低了本区的气温。
(五)人类活动因素。水松坑瀑布区是没有开发的自然山谷,极少受到人类活动干扰,其小气候形成主要受到自然因素影响。城区人口密集,工业生产、生活活动繁忙,排出大量的废气废热,形成了城市热岛效应(图4)。人类活动少,排出废热少,是水松坑瀑布区气温低的又一个原因。
图4
三、水松坑瀑布小气候启示在地形、土壤、水源、植被等因素的综合作用下,水松坑瀑布区形成了气温宜人的小气候。它与目前我们居住的市区小气候存在较大的差异。在综合分析各种因素后,我们不难得到这样一个启示:如果我们能在建造城市时能尽量模拟自然的生态,例如扩大水域面积,植树种草,提高植物的郁闭度,那么我们就可以创造一个更舒适的生活环境。
四、总结与思考(一)成果
1、经过实地考察分析,基本分析清楚水松坑瀑布区夏季气温较城区低的成因。山谷地形,日照时间短、郁闭度高、水域面积大,自然的地面,较少的人类活动是该区气温低的直接原因。
2、更深刻地理解了城市热岛效应产生的原因,为城市规划建设提供了一些参考。在对比城区与水松坑瀑布区的下垫面差异中,我们不难得到这样一个启示:调节城市小气候可以从扩大水域面积,植树种草,提高植物郁闭度等方面去做。
(二)思考
1、气候的形成原因是多元的。本课题研究成员只是中学老师,缺乏专业知识和专门研究器材,无法准确测量陡崖高度,树木高度,风速等。研究的时间短,测量数据次数少,只有夏季白天的分析数据,缺乏夜间和冬季的数据。调查论文定性描述多,定量分析少。
参考文献:
1、人民教育出版社 高中《地理必修1》
2、百度百科《小气候》、《森林气象学》、《蒸腾作用》