全 文 ：应 用 生 态 学 报
  年 ! 月 第 ∀ 卷 第 期
#∃% & ∋ ( ∋ )∗ + , &− . ∗/ − 00.%∋ 1 ∋ # ∗ . ∗ 2 3 , − 04 5
  , ∀ 6 7 8
9一
∀ :
区域防护林体系总体热效应的遥感分析 ;
朱廷嗜 金昌杰 徐吉炎 常兴武 帅国科学院沈阳应用生态研究所 , 御日“ :
97
【摘要】 本文利用& ∗ − − < −= ∃ , , 卫星资料分析了章古台地区不同生境的反射率及地表温度 , 并研
究了防护林体系对辐射平衡和表面温度的影响。 结果表明 , 固沙造林可使辐射平衡由 占 总 辐 射 的
!> ? 提高到 9≅ ? , 白天地面有效辐射由占总辐射的 ∀9 ? 减小到  ? , 表面温度 日较差由
∀ 5 :一

! 5 : ℃减小到 5 。一∀ 5 9 ℃ 。
关艘词 防护林体系 气象效应 遥感分析
, Α Β Χ ΔΑ Ε Α Φ ΕΓΦ Η Ι Φ Ι ϑΚ Ε 89 Χ Λ Δ Χ ΔΙ ϑ Μ Α Ι Δ Α ΛΛ Α Α ΔΕ Χ Λ 4Α Η ΓΧ Φ Ι ϑ ΕΜ Α ϑΔΑ 4Ν Α ϑΔ ΕΚΕ Δ Α Β 5 Ο Μ Π Θ ΓΦ Η Ρ
Κ Ι Χ , ) ΓΦ # Μ Ι Φ Η ΣΓΑ , Τ Π )ΓΚ Ι Φ Ι Φ Υ # Μ Ι 4 Η Τ ΓΦ Η ς Π 6%Φ Ε ΔΓΔ Π ΔΑ Χ Λ − Ω Ω ϑΓΑ Υ ∋ Α Χ ϑΧ Η Κ , − Α Ι Υ Α Β ΓΙ
( ΓΦ ΓΑ Ι , ( Μ Α Φ Κ Ι Φ Η

: :
9 7一# Μ ΓΦ 5 ) 5 − Ω 0% 5 ∋ Α Χ ϑ 5 ,
  , ∀ 6 7 8
9一
∀ : 5
%Φ ΔΜ ΓΕ 0Ι ΩΑ 4 , 4 Α ΛϑΑ Α ΔΓ= ΓΔΚ Ι Φ Υ Ε Π 4 ΛΙ Α Α Δ Α Β 0Α 4 Ι ΔΠ 4Α ΓΦ Υ ΓΛΛ Α 4 Α Φ Δ Ν ΓΧ ΔΚΩ Α Ε Χ Λ Ξ Μ Ι Φ Η Η Π ΔΙ ΓΡ
4 Α Η ΓΧ Φ Ι 4 Α Ι Φ Ι ϑΚ ΕΑ Υ ΓΦ Δ Α 4Β Ε Χ Λ & ∗ − − < − Ψ ∃ , , Υ Ι ΔΙ , Ι Φ Υ ΔΜ Α Α ΛΛ Α Α Δ Ε Χ Λ ΕΜ Α ϑΔΑ 4Ν Α ϑΔ Ε Κ Ε Ρ
ΔΑ Β Χ Φ 4 Ι Υ Γ Ι Δ ΓΧ Φ Ν Ι ϑΙ Φ Α Α Ι Φ Υ Ε Π 4 ΛΙ Α Α Δ Α Β 0Α 4 Ι ΔΠ 4 Α Ι 4Α Ι ϑΕΧ ΕΔ Π Υ ΓΑ Υ 。 Θ Μ Α 4 Α ΕΠ ϑΔΕ ΓΦ Υ ΓΑ Ι Δ Α
ΔΜ Ι Δ ΔΜ Α Ω Α 4 Α Α Φ ΔΙ ΕΑ Χ Λ 4 Ι Υ ΓΙ ΔΓΧ Φ Ν Ι ϑΙ Φ Α Α ΓΦ Δ Μ Α ΕΜ Α ϑΔΑ 4 Ν Α ϑΔΕ ΛΧ 4 Ε Ι Φ Υ Λ ΓΖ Ι Δ ΓΧ Φ Γ Φ Α 4Α Ι Ε Α Ε
Λ 4 Χ Β ! > ? ΔΧ 9 ≅ ? Χ Λ ΔΜ Α ΔΧ ΔΙ ϑ, ΔΜ Ι Δ Χ Λ Ε Π 4 ΛΙ Α Α Α Λ ΛΑ Α ΔΓ= Α 4 Ι Υ ΓΙ Δ ΓΧ Φ Υ Α Α 4 Α Ι ΕΑ Ε Λ 4Χ Β ∀ 9 ?
Δ Χ  ? , Ι Φ Υ Δ Μ Α 4 Ι Φ Η Α Χ Λ Ε Π 4 ΛΙ Α Α Δ Α Β 0Α 4Ι Δ Π 4 Α
9 Ι ϑΕΧ Υ Α Α 4 Α Ι Ε Α Υ Λ4 Χ Β
∀ 5 :一 Ο凌5 : ,# Δ Χ
5 :一∀ 5 9 ℃ Υ Π 4 ΓΦ Η ΔΜ Α Υ ΙΚ Δ ΓΒ Α 5
[ Α Κ ς Χ 4Υ Ε ( Μ ΑϑΔΑ 4 Ν Α ϑΔ ΕΚ Ε Δ Α Β , ∴ Α ΔΑ Χ 4 Χ ϑΧ Η ΓΑ Ι ϑ Α Λ Λ Α Α Δ , , Α Β Χ Δ Α Ε Α Φ Ε ΓΦ Η Ι Φ Ι ϑΚ Ε ΓΕ 5

引 言
农 田防护林热效应的研究已有近百年的历
史 , 许多学者观测了单条林带附近或整个林网
内 ΞΒ 高度以下的空气温度、 土壤温度等的分
布特征或变化规律 〔≅ 一 。’ 5 这些研究均属 小 气
候或微气候的范畴 。 随着大面积防护林 , 特别
是“三北”防护林工程体系的建设 , 各地已形成
许多一乡或几乡连片 , 甚至一县或几县连片的
大面积综合防护林体系 5 综合防护林体系的建
设不仅对小气候 , 而且对地方气候6中尺度 7也
将产生重要影响 5
由于观测的困难 , 区域性防护林体系总体
气象效应的观测研究 , 墓本上还处于空白状态 ,
份 本工作系 “七五 ”科技重点 6攻关 7≅9 , 。] 一 。卜
专题内
容 之一 。 范天锡 、 播钟跃同志给予了大力支持 , 谨此 致 谢 5
本文于
 
年 ! 月
日收到 。
仅曹新孙等 〔≅ ’和阿 5 尔 5 康斯坦 季 诺 夫 等 〔“’
从理论上作过探讨 5 正确评价大面积防护林体
系的总体效应 , 对于合理利用自然资源 , 做好
防护林工程建设的宏观决策具有重要意义 5 遥
感卫星的出现 , 为研究区域防护林体系总体气
象 效 应提供了必要的资料 5 近年来 , 金 昌杰
等 〔 ’和高素华等 Δ ” ’开展了相应的研究。
本文拟通过 & ∗ − − 气象卫星资料分析章
古台及其周围地区防护林体系的总体热效应 。
该区位于科尔沁沙地 的东南部 , 以流动沙丘 、
固定半固定沙丘及草甸草原等为主 , 并零星分
布有大小不等的水泡子 5 为了防风固沙 、改善环
境条件 , 当地科技人员于
9 年开始 , 在流动
沙丘上营造樟子松固沙防护林和农田防护林 5
据
 ] > 年统计 , 森林覆被率已由原来的  ?
增加到 ] 5 > ? 5 樟子松固沙防护林 , 平 均 高

: 一
Β , 已形成森林景观 , 产生了明显 的生
# Μ ΓΦ 5 ) 5 − 00% 。∋ Α Χ ϑ 5 , ∀ 8 6
  7

> 应 用 生 态 学 报 ∀ 卷
态效益 〔‘’ 5 近
: 多年来 , 随着 “三北”防护林
工程建设的开展 , 在扩大原有樟子松固沙防护
林 、 农收防护林的同时 , 又营造一定面积的林
草地 6草收场防护林的一种类型 7和人工生物措
施形成的固定 、 半固定沙地 , 形成了防护林种
较为齐全的区域性综合防护林体系 5
通道的噪声误差为 : 5
一∗ 5
∀ [ , 卫 星测量的
温度与仪器实测温度误差为 ∗ 5 >[ 〔“’ 5 为了分
析方便 , 本项研究把章古台地区按经纬度分为
若干块 6仁黎 7 5
ϑ全 5 ∗1
〕! :
一ϑ丫了
声
乎吸
遥感卫星及资料来源
卫 星遥感资料 , 取自 ! ∀ # # 气 象 卫 星
# ∃ % & & 第 ∋ 、 、 (通道的探测结果 ) ! ∀ # #
气象卫星的主要 参数 如 表 ∋ ) 轨 道 周 期 为
∋ ∗ + ) 分 , 重复周期为 ∋ 天 , 且为双星运行 ,
易于在 ∋ 天内选择若干次观测数据 , 以分析某
物理量随时间的变 化 规 律 ) 空 间 分 辨 率 为
∋ ∋ ∗ , , 正好可反应较大面积 − ∋ ) . , “ /的平
均状况 , 对于评价区域防护林体系的总体热效
应 , 比小气候观测方法取得的数据更为合理 。
! ∀ # #卫星# ∃ % & & 资料经数据定标、 视
角及大气订正后 , 在计算机宽行打印机上打印
出可见光的反射 率0万 , −第 ∋通道 / , 近红外的
反射率 0% 1 −第 通道 / 以及叠加第 ∋ 、 通
道的数据 , 计算出绿度值 2 3 − 0万 一 0% , /4
− 0% 5 6 0万 , / ) 地面温度是用第 ( 通道 热 辐
表 ∋ ! ∀ # # 4 # ∃ % & & 的主要参数
7 8 9 ) ∋ : 8 ; 8 , < = < ; > ? ≅ ! ∀ # # 4 # Α% & &
;、、 ,价、厂可芬
幸古台  厂势农牧防护林区
! 、
、、 !
、 、、∀
#∃。功叨,
一∀%&
郑 ∋
人
线
愁夔翌
()) ∗ ∃ ∃ ())夕+ ()) ,# ())月− ().∗ ()
图 ( 章古台地 区地理分布示意 图
/ 0 1 ∗ ( 2 3 45 4 6 7 8 1 47 1 9 : ;6 0 4 : < = 0 > 59 0 ? ≅ 507 &
Α 6 : & 1 1 ≅ 5: 0 9 4 1 07 & ∗
( Β : & Χ 0 3 : , ) Δ 9 9 4 >5 4 = = ≅ & 4 , . /7 9 4 >5 勿9
> : & = 8 0 Ε : 5 07 & , − 孔 9 4 >5 : & = 1 9 : > > <: & = , ,
Φ 7 Γ 0 & 1 = ≅ & 4 , # 2 6 4 <5 4 9 87 9郎5 87 9 8: 9 Η <: & =
: & = 1 9 : >> <: & = ,  Α 6 : & 1 1 ≅士: 0 , + Ι ϑ;: 7 Κ 0 ΛΜ : & 1 Ν
;0 & 1 , ∋ Α 6 4 & 1 一Ο : < 0& 4 , ϑ Π Α 6 : & 1 Θ ≅ ∗
. 章古台地区下垫面状况分析
轨道高度
7 9 ? 0 5: < : <5 0 5≅ = 4 Λ 3 Η
轨道倾角Ρ 9 ? 0 5: < 0 & Σ<0 & : 5 07 & Λ ∗
轨道周期
7 9 ? 0 5: < ;4 9 07 = ΛΗ 0 &
覆盖范围
Σ7 Γ 4 9 9 : & 1 4
重复周期Τ 4 ;4 : 5 ;4 9 0 7 = Λ = : Υ >
空间分辨率
2 ;时 0: < 9 4 >7 <≅ 50 7 & Λ Η
过赤道时间
∋ + 。 一 ∋ ∋ 。 ∃
( ∃ . 。 )
∋ ∃ ∗ ς一 ∋ ∃ ∗ ,
Ω 0 Η 4 7 8 ;: > > 0& 1 56 97 ≅ 1 6 56 4 4 Χ ≅ : 57 9 )
Ξ . ∃ (− Ξ . ∃
 Ξ . ∃ (∋ Ξ . ∃
二4(晶琴装恕 4 Ψ4 9 Υ Ζ [攫载 、勺∴ Ψ 4 Ρ : & : 一 ] ∗ “ , “吧, ]− ( ∃ 。 .一( ( 一 ., ( ( 。 #一 () 一 ,∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ‘∗ ∗ 侧 ∗
射强度的资料 , 经定标 、 视角及大气校正后 ,
由普朗克辐射定律的数字积分反演得到的 ∗ 第−
在近地层物理过程中, 太阳辐射是植物生
长的唯一能源 , 也是小气候形成的主要因素之
一 反射率是影响辐射平衡的主要因子 , 与下
垫面的类型 、 状态 、 粗糙程度 、 土壤及地被物
的颜色 、 成分组成等有关 , 因此了解章古台地
区不同生境的下垫面状况及其反射率具有重要
意义 ∗ 图 ) 、 . 分别为章古台地区可见光和近
红外波段的反射率等值线图 ∗ 为使不同生境的
地理位置分布状况更加清楚 , 也计算出了绿度
值 Λ Β 的等值线图Λ图 − ∗
由图 ) 、 . 、 − 可以看出 Ξ Λ ( 樟子松
固沙林 Λ ⊥ , − 一 , 有自己独特的生境 , 林木
高大 , 叶绿素含显高 , 含水量大 , 覆盖率达+∃ _
以上 , 绿度位为 ∃ ∗ .(一∃ ∗ . , 在可见光波段反
Σ6 ⎯& ∗ ∀ ∗ Δ ;; ϑ ∗ ⊥ 4 7 < ∗ , . Ξ ) Λ (日∋ )
期 朱廷耀等 8 区域防护林体系总体热效应的遥感分析
辱邵
尾匆动 5
: 口 。之 , 一让 9
匡勇及⊥。司
圈里_ ⎯∀ϑ
皿 。 9 一⎯∀)
图 可见光波段的反射率等值线图6# ∃ 户
/ ΓΗ 5 %ΕΧ Η 4 Ι Β Χ Λ Ι ϑΝ Α ΥΧ ΓΦ = ΓΕ ΓΝϑΑ ς Ι = Α ΝΙ Φ Υ 5
图 ! 绿度 值等值线图〔6#∃ Ξ 一 # ∃ %7< 6# ∃ 8 十 # ∃ % 7〕
/
 · ! ϑΕ Χ Η 4 Ι 4Φ Χ Λ Η 4 Α Α Φ Φ Α ΕΕ 5
图 ∀ 近红外波段的反射率等值线图 6# ∃ Ξ7
/ ΓΗ 5 ∀ %ΕΧ Η 4 Ι Β Χ Λ Ι ϑΝ Α Υ Χ ΓΦ Φ Α Ι 4 一 ΓΦ Λ4 Ι 4 ΑΥ ς Ι = Α
Ν Ι Φ Υ 5
射率较低 , 约为 ≅ 5 ]一 5 ] ? α 而在近红外波段
有很强的反射率 , 约为
9 5 ]一
≅ 5 ] ? 5 6 7农
牧防护林 6− 一β , ∀ 一 ! 7在象元中所占比 例
有限 , 绿度值约为 : 5  一: 5 ∀! , 防护林区的反
射率是林木和地面的综合结果 , #∃ , 为 ≅ 5 ]一
 5 ] ? , #∃ 8 为
9 5 ]一
≅ 5 ] ? , 表明沙丘所占
比例较高 5 6 ∀ 7林草地 6β , ! 一 9 7 地 势 较
低 , 起伏小 , 地下水位高 , 含水量大 , 植被茂
密 , 覆盖率约为 ≅: 一9 ? , 土壤表层呈 灰 黑
色 , 反射率较低 , #∃ , 为 > 5 ]一≅ 5 ] ? , #∃ 8
为
∀ 5 ]一
! 5 ] ? , 绿度 值 在 ∗ 。∀
一∗ 。∀! 。
〔! 7农 田的反射率居中, 范围较 大 , #∃ 8 为
> 5 ]一 5 ] ? , #∃ 8 为  5 ]一
9 5 ] ? , 绿度值 在
。5 ∀ 一 : 5 ∀
之间 5 6 9 7固定沙丘和平缓 沙 地
6# , ! 一 9 α ∋一/ , 9 一 > 7地势稍低 , 略有
起伏或平缓 , 植物覆盖度较大 , 平 均 为 !: 一
] :? , 土壤含水量较少 , 表面土壤 呈 浅 灰 黑
土 , 反射率较流动沙丘低 , 可见光的反射率为
 5 ]一

5 ] ? , 近红外通道的反射率为
9 5 ]一

≅ 5 ] ? , 绿度值为: 5
] 一。5 ! 5 6 > 7流动及半流
动沙丘 6− , !一97 地势较高 , 起伏大 , 生长着
一些沙生植物 和旱生植物 , 植被覆盖率为
: 一
! : ? , 反映在图上的绿度值约为Χ 5 Φ 一 : 5
≅,
土壤平均含水量最低 , 表层呈灰白色 , 反射率最
大 , 可见光波段的反射率为
∀ 5 ]一
> 5 ] ? , 近
红外波段的反射率为
≅ 5 ]一 : 5 ] ? 5 6 ≅ 7水体
6%一) , ! 7作为最简单的反射面 , 绿度值小于
: 5
, 可见光和近红外通道的反射率均 最 低 ,
#∃ , 为! 5 ]一> 5 ] ? , #∃ Ξ 为 ∀ 5 ]一 ] 5 ] ? 5
由上面分析可知 , 水体的绿度值最小 , 不
到 : 5
, 表明水体在近红外和可见光波段的反
#Μ ΓΦ 5 ) 5 − 00% 5 ∋ Α Χ ϑ 5 , ∀ 8 6
  7

] 应 用 生 态 学 报 ∀ 卷
裹 不同生境的各通道反射率及绿度值
Θ Ι Ν 5 又 Α生ϑΑ Α Δϑ= 玉Δ Κ Ι Φ Υ Η 4 Α ΑΦ Φ Α Ε , 犷8 :: 7Α = Α 4Κ 节 Ι = Α ΝΙ Φ Υ 呈Φ Υ ΓΛΛΑ 4 6Φ Δ Ν ΓΧ ;。Ω Α Ε
生 境β ΓΧ ΔΧ Ω Α Ε
可见光反射率
− ϑΝ Α Υ∗ Χ Λ = ΓΕ ΓΝ ϑΑΝ Ι Φ Υ 6? 7 − ϑΝ χ
近红外反射率
由 Χ Λ Φ Α Ι 4 ΡΓΦ Λ4 Ι 4 Α Υ ΝΙ Φ Υ 6? 7
樟子松固沙林 /∗ 4田Δ ΛΧ 4 Ε Ι Φ Υ ΛΓΖ Ι ΔΓΧ Φ 6∋ , 峨一 9 7
农牧防护林 ( Μ Α ϑΔΑ 4 ΛΧ 4 Α Ε Δ ΛΧ 4 ΛΙ 4 Β ϑΙ Φ Υ Ι Φ Υ Η 4 Ι Ε Ρ
ΕϑΙ Φ Υ 6− 一β , ∀ 一 ! 7
林草地 /Χ 4 ΑΕ 七ΙΦ Υ Η 4 Ι Ε ΕϑΙ Φ Υ 6β , ! 一 9 7
农 田 /Ι 4 Β ϑΙ Φ Υ
固定沙丘 − 4 4 ΑΕ ΔΑ Υ ΥΠΦ Α 6# , ! 一 9 76∋一4 , 9 一 Α 7
流动沙丘 ∴Χ = ΓΦ Η Υ Π Φ Α 6− , ! 一 9 7
水体. Ιδ Α Ε 6
一 ) , ! 7
≅ 。 ]一  。 ]
≅ 。 ]一 。 ]
> 。 ]一≅ 。 ]
> 。 ]一  。 ]
 。 ]一

。 ]

∀ 。 ]一
> 。 ]
! 。 ]一> 。 ]

9 。 ]一
≅ 。 ]

9 。 ]一
≅ 。 ]

∀ 。 ]一
! 。 ]
 。 ]一
9 。 ]

9 。 ]一
≅ 。 ]

≅ 。 ]一 : 。 ]
∀ 。 ]一] 。 ]
绿度值
2 4 Α ΑΦ Φ粥(62 7
: 。 ∀ ε一 : 。 ∀≅
: 。 一 : 。 ∀!
∗ 。 ∀
一 ∗。 !
: 。 ∀一 : 。∀

: 。
]一: 。 !
: 。
戈一∗ 。
≅
: 。

射率小且变化不大, 樟子松固沙林的绿度值最
大 , 可达: 5 ∀≅ 5 不同生境的各通道反射率及绿
度值列于表 。
在分析过程中 , 把不同生境地理位置分析
结果与章古台地区
8 : 万Θ ∴ 卫片 、
,
: 万地
形图相对照 , 出入不大 , 大概有 ! 一9 “的偏角
6逆时针 7 , 并且反射率有一定的误差 , 可能是
卫星远距离探测造 成 的 , 估 计 误 差 为
: 一
: ? 。
! 章古台地区地表温度及能ϑ 平衡分析
下垫面或表面温度对能量 收 支 、 土 壤 蒸
发、 空气温度甚至农牧业生产具有重要意义 5 白
天地物吸收太阳辐射使其表面温度上升 , 但夜
间由于放射失热使其表面温度下降 。 下垫面温
度的高低及变化幅度与地物的热容量 、 地理状
况 、 反射率及太阳辐射状况等有关 。 图 9 、 >
分别为章古台及其附近地区
 ] ] 年  月 : 日
] 8 : : 及
! 8 ∀ : 的 表 面 温 度 等 值 线图 5 从图
9 可看出 , 上午 ] , : : 水体6%一), ! 7及水湿
地 62 , 一 ∀ α ∋ , ∀ 7表面温度 最 高 , 约为
≅ 5 >一 ] 5 >℃ , 樟子松固沙林 6∋ , ! 一 9 7为
了5
一 ] 5
℃ , 农收防护林区6−一β , ∀一!7 为
> 5 一 ≅ 5 >℃ , 林草地 6β , ! 一 9 7为 9 5
一
> 5 > ℃ , 农田为 ! 5 >一 > 5 >℃ , 固定沙丘 6#,
! 一 9 α ∋一/ , 9 一 > 7约为 9 5
一 > 5 > Χ# ,
流动沙丘 6− , !一 9 7最低只有 ∀ 5 >一 9 5
℃ 5
但到
! 8 ∀ : 时 由 于 各 类 地 物 的热物理特性
及小气候条件不同 , 各类地物表面温度差异很
大 ,
! 8 ∀: 流 动 沙 丘 由 于 植 被 覆 盖 少 ,
热容量小 , 升温最快 , 地面温 度 最 高 , 可 达
∀] 5 > ℃ , 其次是固定沙丘 , 均为 ∀ ! 5 >一 ∀ > 。 >℃ ,
农牧防护林区表面温度为 ∀ 5 >一∀! 5 >℃ , 林草
地 、 樟子松固沙林 、 水湿地 、 农田的表面温度
大约在  5 >℃至∀ ∀ 5 >℃之间, 水体热容量大 ,
升温慢 , 所以表 面 温 度 最 低 , 约 为 > 。 >一
 5 > Χ# 。 表 ∀ 为各类典型生境在 ] 8 : : 、
! 8 ∀ :
的表面温 度 及 其 差 值 5 从 表 ∀ 可 看 出 , 从
] 8 。Χ 至
! 8 ∀ : , 下垫面表面温度变化幅度差
别很大 , 流动沙丘由于它的生境特点表面温度
变化 幅 度 最 大 , 达 到
! 5 :℃ , 其次是固定
沙丘 , 约为
: 5 :一
: 5 9℃ , 农田 、 林草地 、 农
牧防护林区的变化幅度在> 5 。一 ≅ 5 9 ℃之间 , 樟
子松固沙林及水湿地为 5 :一∀ 5 9 ℃之间 , 水体
一酬
缺资料元 ϑ
匡习 ∀ >一 9 9 ’#
【口 9石一 ≅石 ‘ χ
口皿 ≅ >一皿『χ
厂厂毛, 一“

’ ) ϑΡ
图 9 ] 8 。。地表温度等值线图6# ∃ 户
/ ΓΗ · 9 殆Χ Η 4 Ι Β Χ Λ Ε Π 4 ΛΙ χ Α Δ ΑΒ 0Α 4 Ι ΔΠ 4 Χ Ι Δ Ε 8 : : 5
# ΜΓΦ 5 ) 5 −00 % 5 ∋ Α Χ ϑ 5 , ∀ 8 6
  7
期 朱廷耀等8 区域防护林体系总体热效应的遥感分析
一一
压汤暇> ‘χ仁通困巴>一 ∀‘χ
目α氛 口∀ ‘书沈
皿费轰 胭理∀“ 一∀‘就
热容量最大 , 表面温度基本不弈· 由此可见 ,
不同生境在一天中表现出的表面温 度 差 别 很
大 , 因此影响辐射差额的程度也有所不同 5
辐射差额是直接影响下垫面的热状况和小
气候特征的能源 。 辐射差额方程可表示为 8
β φ ⎯ 一 , 一 %
式中 , β 为辐射差额 , ⎯ 为总辐射 , , 为反射
辐射 。 %为地面的有效辐射 5 据 ∴ 5 ∋ 5 别尔梁
德的研究 〔“’ , 晴天有效辐射可表示为 8
入 , 巨 ‘ Α ’ %7 ‘ ϑ弓 ’ 一 ‘ 2 ’

‘ % ’ ) 「

! 8 。。地表温度等值线图6#∃ ,7
殆Χ Η 4 Ι Β Χ Λ Ε Π 4 ΛΙ χ Α Δ ΑΒ 0Α 4 Ι ΔΠ 4 Α Ι Δ ϑ ‘ 8 , : 5
各生 境的表面温度及其变差
% φ ( Ι Θ ! 6: 5 ∀  一 : 5 : 9 ]侧 Α 7 γ
! ( Ι Θ “6Θ Ε 一 Θ 7
式中 , ( 为放射系数 , 一般取为 。5 9 , Ι为玻
尔兹曼常数 , 9 5 > ≅ Ζ Ο Χ 一 ]研 <。 “ ·[ ! , Θ Ε 、 Θ
分别为地面和空气的绝对温度 , Α 为水汽压 。
( Π 4ΛΙ ΑΑ ΔΑ Β 0Α 4Ι ΔΠ 4 Α Ι Φ Υ Γ ΔΕ Υ ΓΛΛΑ 4 Α Φ Α Α %Φ Υ ΓΛΛ Α 4 ΑΦ Δ Ν玉Χ ΔΧ0 Α Ε
表面温度生 境 β ΓΧ ΔΧ 0ΑΕ ( Π 4ΛΙ χ Α ΔΑ Β 0Α 4 ΙΔ Π 4 Α
] 8 ::
! 8
∀ α℃’ 表面温度变差1 ΓΛΛΑ 4 Α Φ Α Α 6℃7
! 8 ∀:一 ] 8 : :
樟子松固沙林 孔 4 ΑΕ Δ ΛΧ 4 ΕΙΦ Υ ΛΓΖ Ι ΔΓΧ Φ 6∋ , ! 一 9 7
农牧防护林 ( Μ Α ϑΔΑ 4 ΛΧ 4 ΑΕ Δ ΛΧ 4 ΛΙ 4 Β ϑΙ Φ Υ Ι Φ Υ Η 4 Ι Ε ΕϑΙ Φ Υ6−一β , ∀ 一 峨 7
林草地 /Χ 4 Α ΕΔ Ι Φ Υ ’Η 4 Ι Ε ΕϑΙ Φ Υ 6β , ! 一 9 7
农田 /Ι 4 Β ϑΙ Φ Υ
固定沙丘 − 4 4 ΑΕ Δ Α Υ Υ Π Φ Α 6# , ! 一 9 7
流动沙丘 ∴ Χ = ΓΦ Η Υ Π Φ Α 6− , ! 一 9 7
水湿地 η ΙΔ Α 4 Β Α Ι ΥΧ ς 6∋ , ∀ 7
水体 . Ι δ ΑΕ 6%一), ! 7
计算过程中 , 总辐射用晴天的天文辐射 ,
反射率由可见光和近红外波段的反射率加权平
均所得 5 假定章古台地区不同生境的空气状态
相同 , 平均气温为
9 5 ≅℃ , 变化范围为
: 5 ≅一
ΞΧ 5 ≅ Χ# , 水汽压为ϑ ΧΒ Ν , 总辐射取为
: : ? ,
各生境辐射平衡各量相对值的计算结果列于表
! 5 为了比较遥感资料与地面观测 结 果 的 差
异 , 表 ! 引入了
 ] ∀ 年在乌兰敖都的实测结
果 ‘” 5 该地与章古台相距约 : δ Β , 且同属
于科尔沁沙地 , 自然条件相似 。
从表!可知 , 白天流动沙丘有效辐射量明显
大于其他生境 , 占总辐射的∀9 ? , 固定沙丘占
∀ ∀ ? , 林草地 占∀ ? , 樟子松 固沙林占  ? ,

! 8 ∀: 流动沙丘可达 9
? , 固定沙丘为!≅ ? ,
≅ 。
一 ] 。

> 。
一 ≅ 。 丈
 。 >一 ∀ 。 >
∀ 。 >一 ∀ ! 。 >
。 9一 ∀ 。 9
> 。 9一 ≅ 。 :
9 。
一 > 。 >
! 。 >一 > 。 >
9 。 ϑ一 > 。 >
∀ 。 >一 9 。

≅ 。 >一 ] 。 >
≅ 。 >一 ] 。 >
∀ 。 >一 ∀ ∀ 。 >
∀
。 >一 ∀ ∀ 。 >
∀ ! 。>一 ∀> 。 >
∀ > 。 >一 ∀] 。 >
∀ : 。 >一 ∀ 。 >
> 。 >一  。 >
≅ 。∗一 ≅ 。 9
> 。 :一≅ 。 9

: 。 :一
: 。 9

∀ 。 :一
! 。 :
。 :一 ∀ 。 :
∗。 ∗
林草地为 ! ? , 樟子松固沙林为∀] ? , 水体最
小 , 只占 ∀ ? , 与朱廷暇等 〔” 的实测值基本
一致 5 流动沙丘的辐射差额明显小 于 其 他 生
境 , 只 占总辐射的!> ? , 固定沙丘为 9 ? , 林
草地为 9> ? , 樟子松固沙林为 9≅ ? , 水体为
> ? 5 夜间流动沙丘降温快 , 达到最小值 , 有
效辐射最小 , 到] 8 : 仍然比别的生境明显低约
∀ 一 ≅ ? , 只有总辐射的
≅ ? 。 从以上结果可
以看出 , 计算结果与实测值 【” 基 本 相符 , 其
差异可能是由于卫星资料中较大面积流动沙丘
的平均反射率偏小所 引起 , 且下垫面状况和观
测季节也有差异 5 计算中假设空气温度 、 湿度
一致 也可引起一定的误差 。
#Μ ΓΦ 5 ) 5 − 0Ω ϑ 5 ∋ Α Χ ϑ 5 , ∀ 8 6王  7

∀ 。 应 用 生 态 学 报 ∀ 卷
表 ! 各生境辐射平衡分 , 计算结果
Θ Ι Ν 5 ! ∋ Ε ΔΓΒ Ι ΔΓΧ Φ Χ Λ Α Χ Β 0 Χ Φ Α Φ ΔΕ Χ Λ 4 Ι Υ ΓΙ ΔΓΧ Φ 卜Ι ϑΙ Φ Α Α ΓΦ Ν ΓΧ ΔΧ Ω Α Ε
反射辐射 辐射差额 6? 7
生 境 β ΓΧ ΔΧ 0Α Ε
总 辐 射
2 ϑΧ Ν Ι ϑ
4 Ι Υ ΓΙ Ρ
Δ ΓΧ Φ
6? 7 − ϑΝ
Α Υ Χ
6? 7
有效辐射 6? 7
∋ ΛΛΑ χΔ Γ= Α 4 Ι Υ ΓΙ Δ ΓΧ Φ
平均
8 : :
! 8 ∀ : ∴ Α Ι Φ
β Ι ϑΙ Φ Α Α 4 Ι Υ ΓΙ ΔΓΧ Φ
平均
] 8 : :
! 8 ∀: ∴ Α Ι Φ
∀ : ! > 6 ] 7
∀ ] 9 69 ∀ 7
! > 9 > 69
7
! ] 9≅ 69 > 7
> > >
!
匕∗+丹)∗5匕:门1勺片‘∀ 9 6∀ ∀ 7
∀ ∀ 6  7
∀ 6∀
7
 6∀ : 7
]
4厅‘弓山]介9!:口5舀口才ΦΒ八Χ+()五Δ山的曰∀ 流动沙丘 Ε? Φ ΓΔ Η Ι ϑ Δ <
固定沙丘 # ; ; < >= < Ι Ι ϑ Δ <
林草地 助 ; <> = 8 Δ Ι Η ; 8 >> Κ8 Δ Ι
樟子松固沙林 Λ? ; <> = ≅? ; > 8 Δ Ι ≅ ΓΜ 8 =Γ ? Δ
火 体 Ν 8 . < Ο
∋ ∗ ∗
∋ ∗ ∗
∋ ∗ ∗
∋ ∗ ∗
∋ ∗ ∗
∋ Π − + Π /
∋Θ − ∋ Π /
− Θ /
∋ ( − ∋ + /
, 括号内的数据引自文献〔Κ 〕 7 Ρ < Ι 8 =8 Γ Δ 9 ; 8 < . < => Σ 8 > < Γ= < Ι ≅;? , =Ρ < ; < ≅< ; 8 Δ < <〔Τ 〕)
Ο 结 语
Θ ) ∋ 章古台地区不同生境的分波段反射 率 有
明显差别 ) 在可见光波段流沙的反射率最大 , 约
为 ∋Υ ς , 其次是固定沙丘 , 约为∋ ς , 水体最
小 , 为 Θ 一 Υ ς , 农 田 、林草地 、农牧防护林区
及樟子松固沙林居中 , 约为 Ω 一∋∗ ς Ξ 在近红
外波段流动沙丘的反射率仍最大 , 可达 ∋ ς ,
固定沙丘及农牧防护林次之 , 约 ∋Υ 一∋Ψ ς , 林
草地 、 樟子松固沙林和农 田在∋∗ 一∋Ω ς之间 ,
水体最小 , 反射率为 ( 一 Ω ς ) 由此算出的绿
度值 , 水体最小 , 为 ∗ ) ∋ 以下 , 流动沙 丘 为
∗ ) ∗一 ∗ ) Ω , 固定沙丘为∗ ) ∋ Ψ一∗ ) ( , 农田为
∗ ) + 一 ∗ ) +∋ , 林草地 、 农枚防护林区 、 樟子松
固沙林为∗ ) +∗ 一∗ ) + Ω )
Θ ) 由于各生境的热力条件不同 , 各生境的下
垫面温度有很大差异 , Ψ 1 ∗ 水体及 水 湿地的
表面、温度最高 , 约为 Ψ ) ∗℃ , 流动沙丘夜间放
热多 , 表面温度最低 , 为 ( ℃ , 固 定 沙丘 、
林草地 、 农田 、 农牧防护林 、 樟子松固沙林居
中 , 在 Θ ℃ 至 + ∀ 0 之间 ) ∋( 1 +∗ 流动沙丘
的表 面 温 度 最高 , 可达 +Ψ ℃ , 固定沙 丘 为
+Υ ℃ , 水体最低 , 约为 Ψ ) ∗℃ , 其他生 境 在
Π ℃一 +( ℃之间 Ξ 流动沙丘植被覆盖少 , 热容
量小 , 因而温差最大 , 约为 ∋ ( ) ∗ ℃ , 固定沙丘
为 ∋ ∗ ) ∗ ℃ , 林草地 、 农 田 、 农牧防护林区约为
Υ ) ∗一Ω ) Θ ℃ , 樟子松固沙林及水湿地为 ) ∗ ℃
至 + ) Θ ℃之问 , 水体墓本没有变化 )
Θ ) + 白天流动沙丘有效辐射最大 , 占总 辐 射
的+Θ ς , 高时可达 Θ∋ ς , 樟 子 松 固 沙 林 为
Π ς, 固定沙丘 、林草地居中 , 占总辐射的+ 一 )
+ ς Ξ 夜间流动沙丘的表面温度最低 , 有效辐
射最小 , 到 Ψ 1 ∗ ∗ 只 占总 辐 射 的 ∋ Ω ς , 其
他生境为 ∗ 一(∗ ς Ξ 辐射差额以流动沙 丘 最
小 , 占总辐射的(Υ ς Ξ 低时可达 +∗ ς , 固定沙
丘为 Θ ς , 林草地为 ΘΥ ς , 樟子松固沙林为
Θ Ω ς 。
参 考 文 献
朱廷耀、 孔繁智等 。 ∋ Π Ψ ( 。 乌 兰敖都地区不同生境小气
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金 昌杰 、 朱廷喂等。 ∋Π Π∋ ) 农 田 防护林体系热效应遥感
研究初探 。 生态与环境遥感研究 −虞献平主编 / ) 科学出
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衡 ) 科学出版社 , 北京 , Υ+ 一了∋ ) ΨΩ 一ΨΠ )
曹新孙主编 。 ∋Π Ψ + ) 农田防护林学 ) 中国林业出版 社 ,
北京 , ∋ ∗ ∗一 Θ Θ )
阿 ) 尔 ) 康斯坦季诺夫等 。 ∋ ΠΨ + ) 林带与农作物产量 。 中
国林业出版社 , 北京 , ( 一 Υ ) ΩΨ 一Ψ( )
Φ 8 Δ [ Γ, < ; Δ , ∴ ) < = 8 Κ ) ∗ Υ ( ) ] Γ Δ Ι 9 ; < 8 . > 8 Δ Ι
Ο Ρ < Κ= < ; 9 < Κ=> ) ]Ε ∀ 7 < < Ρ Δ Γ < 8 Κ ! ? = < ! ? ) >Η )
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