摘要
森林冠层通过对降雪的截留和对积雪升华、消融过程的影响，实现对降雪的再分配，并改变林下积雪的时空分布。我国东北地区温带典型天然混交林森林结构变化多样，冬季漫长，季节性积雪广泛分布，由于缺乏森林积雪过程的相关研究，使得森林对积雪过程的影响机制尚不明确。因此，本文以长白山典型针阔混交林为研究对象，开展降雪、积雪特性、积雪升华、积雪消融等过程观测与计算，结合气象观测资料，对森林的积雪过程开展研究。揭示森林对积雪过程影响的机制，量化影响效应，明确了森林郁闭度对积雪过程的影响。研究成果可为森林区积雪水资源的估算和预测提供依据和支撑。主要结果如下: (1)森林影响积雪特性的时空分布。相对于空地，林地积雪表层密度、雪深和雪水当量均较小，且郁闭度越大，其值越小。在积累期，积雪密度随积雪时间和积雪深度的增加而增加，而在消融期，积雪密度则不随雪深和积雪时间的变化而变化，长期保持在0.35g/cm3～0.45g/cm3。不同样地的雪深空间分布规律存在差异，且空间分布异质性随着积雪日数和森林郁闭度的增加而增加。 (2)林冠降雪截留过程与降雪强度和森林郁闭度有关。森林对次降雪的截留系数约在0.1～0.9之间，郁闭度和降雪强度是影响林冠截留的主要因素。郁闭度越大，累计截留率越高。降雪强度影响混交林的截留系数，对小雪的截留率约为0.62～0.78，中雪约为0.36～0.45，大雪约为0.28～0.32，特大雪约为0.34。三年的研究结果表明，四块混交林样地的累积截留率为55％～90％(2018.2019)、33％～72％(2019-2020)和42％～55％(2020-2021)。 (3)森林改变了积雪升华速率和积雪升华过程的组成。与空地相比，森林明显的降低了积雪升华速率，并且积雪升华速率的变化存在阶段性。该值在积雪期(Ac)小于消融期(Ab)，并与森林郁闭度存在较好的相关关系，郁闭度越大的森林，积雪升华速率越小。2018-2019年，两个时期空地的平均值分别为0.95mm/day(Ac)和2.1mm/day(Ab)，而林地该值分别为0.1mm/day和0.15mm/day。2019-2020年，空地该值分别为1.0mm/day和3.3mm/day，而林地为0.2mm/day和0.55mm/day。2020-2021年，空地为0.5mm/day和1.6mm/day，而林地为0.1mm/day和0.2mm/day。三年的结果显示，空地积雪升华率为0～4.5mm/day，混交林该值为0～1.0mm/day。四块混交林样地主要以林下积雪升华为主，约占年降雪量的20％，而林冠积雪升华该值占比为1％～5％之间。空地的积雪升华量占总降雪量的比例较大，分别为62.8％(2018-2019)、41.5％(2019-2020)和63.0％(2020-2021)。 (4)与空地相比，混交林对林下的积雪日数和积雪消融率均有影响。森林的积雪结束日期比空地晚约1～6天。空地积雪消融速率分别为2.1mm/day(2018-2019)、15.6mm/day(2019-2020)、4.9mm/day(2020-2021)。森林的消融速率均值分别为1.52mm/day(2018-2019)、10.5mm/day(2019-2020)、2.69mm/day(2020-2021)。空地消融速率比森林高约1.3～1.8倍，且森林的消融速率与郁闭度存在相关关系。混交林积雪消融过程中的水量占比高，占年总降雪量的平均比例分别为83％(2018-2019)、78％(2019-2020)和77％(2020-2021)，而空地该值约为37.2％(2018-2019)、58.5％(2019-2020)和37％(2020-2021)。 (5)混交林影响了积雪过程，并最终减少了林地雪水当量，四块混交林样地均表现出减少林下雪水当量的影响效应。整体上，混交林对积雪过程的影响效应值在-27％～-52％，影响效应与郁闭度存在负相关关系，郁闭度每增加0.1时，这种影响增强约-13％～-17％。因此，混交林郁闭度越大，对林下雪水当量(SWE)的影响就越强。
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