空气湿度的变化
由于森林区的蒸发作用和蒸腾作用,进入空气中的水汽量比无林区多,加上森林区的风速小,空气的垂直交换作用不盛,森林中的绝对湿度一般都比无林地高。它们的差别,以林冠内最大,接近地面的空气层内最小。根据观测得的资料显示,在树冠内,空气的绝对湿度最大,在7月到9月内,栎树林冠内空气的绝对湿度的昼夜平均数,要比无林地间2米高处的昼夜平均数高0.8~1.1毫米。在晴天午后1时许,它们的差异更大。森林林冠内,绝对湿度经常比无林地高2.6~3毫米,有时相差达6.5毫米;在早晨7时,相差最小,平均为0.1~0.4毫米。这和前面所说的气温差异情形相似。在早晨日出时,无林地间气流平静,空气的垂直交换不盛,无林地间地面蒸发出来的水汽,停留在下层空气中,所以它的绝对湿度与林冠内还相差不多。到了午后,无林地地面空旷,垂直涡动对流旺盛,上升气流和涡动把水汽从底层带入较高的气层中去,下层水汽更少。森林中空气垂直交换很弱,气温高时,蒸发和蒸腾作用更盛,进入空气中的水汽量更多。所以,它们的差异最大。
在贴近地面层的空气中,森林中和无林地间的月平均绝对湿度的差异不大。根据俄罗斯沃龙涅什省森林草原带孤立栎树林中(施波夫森林)和无林地中的空气绝对湿度平均值比较,1月份两者没有差异,7月份森林中近地面空气的平均绝对湿度为13.6毫米,而无林地间为12.8毫米,两者的差值为0.8毫米。就全年平均来讲,森林中的绝对湿度为6.6毫米,无林地间为6.4毫米,两者相差0.2毫米。
现在再来谈谈森林中与无林地间相对湿度的差别。相对湿度的大小,一方面要看空气中水汽压的大小,一方面还要看当时气温的高低。气温高,空气含水汽的能力强,饱和水汽压高。气温低,空气含水汽的能力小,饱和水汽压低。按照定义是:
在冬季,森林中水汽压与无林地间水汽压相差不大,而森林中气温又较无林地稍高,所以它们的相对湿度差别也极小;很多时间是完全相同的。但是到了夏季,森林中水汽压就比无林地高,而森林中气温又较低,饱和水汽压因此较小。根据上式计算,森林中的相对湿度就更显得比无林地间大。下面三种资料,很清楚地表现出这种现象。
首先看柱高1.5米的幼龄栎树林中所测得的资料,相对湿度的最大值是在林冠内,在7月到9月内,林冠中空气日平均相对湿度比旷野上2米高处要多出8%~11%。在晴朗天气的13点钟,这种差数平均可以达到22%。晴朗干燥的天气中,风力微小而空气上升运动旺盛的时候,无林地间近地面2米处气温高,水汽多被上升气流带至上层,所以相对湿度小。森林中气温较低,上升气流不盛,由于树木的蒸腾作用,林冠中水汽压又较高,因此,这时森林中的相对湿度可以比附近无林地高33%~334%。
再根据施波夫森林区孤立的栎树林中和在附近的无林地中的观测,空气相对湿度的月平均值如下表所示:
由上表可见,在1月份,由于气温低,饱和水汽压小,所以森林和无林地间的相对湿度都比夏季大,但二者的差值为零。在7月份,气温高,饱和水汽压大,森林和无林地的空气相对湿度都较冬季小。但无林地气温尤高,所以相对湿度就更加小,森林与无林地间相对湿度的差别就增大。拿7月份18时的平均数相比,两者的差异尤其显著。
另外一个资料,是在沃龙涅什省地区43龄的栎树林中和田野间,利用湿度计观测到的空气相对湿度的连续记录。下图是以等值线表示各月份中一昼夜内森林中与田野间相对湿度的差异。由图中可以看出,夜间森林中和田野间相对湿度的差异比日间小,日出前后差值最小。8小时到10时前后森林中气温与田野间气温的差数最大,所以相对湿度的差异也最大。在靠近中午的时候,二者的差异又稍微减小。在16时到18时,差异又达到最高值,并且此上午8时到10时的差值最大。和气温等位图对照,就可以看出相对湿度的变化与气温的变化的关联性了。当森林中气温比田野间气温低得最多时,正是森林中相对适度的比田野间高得最多的时候。