“天气”与“气候”:来看看微环境这个奇妙的小世界

2020年8月21日 0 Comments

  就连亚利桑那州沙漠里的一株株玉米也会形成自己的微环境。靠近植株根部灌溉系统的温度比外界环境要低。

  新浪科技讯 北京时间8月20日消息,据国外媒体报道,如果说天气对应着你的情绪,那么气候便对应你的性格。科学家常用这个比喻来解释“天气”与“气候”之间的区别。

  换句话说,天气是一个短期概念,描述的是大气在有限时期内(以分钟、小时、天或周为单位)、在某个特定区域的状态,而气候描述的则是长期内的平均天气趋势。

  如果你对气候感兴趣,最好学一些地理学知识:全球气候是由区域气候组成的。如果在此基础上进一步分解,你会发现,只要是在能感知到的尺度上,每个位置上的气候都存在一定差别。

  这就引入了“微气候”的概念。该研究主题对农业、保护、野生生物管理和城市规划都具有重要意义。

  规模很重要

  气候有点像挂毯。整体画面固然重要,但其中看似微小的细节也同样关键。

  环境科学家将“微气候”这个术语定义为“局部地区气候条件(温度、降雨、湿度、太阳辐射)的集合,通常靠近地面,且其空间规模与生态过程有直接关联。”

  对于这个定义的后半部分,我们一会儿再谈。跟一些研究人员指出,从定义上来看,微气候必须不同于周围地区的气候。

图为美国加州的圣莫尼卡山脉。可以看出,北坡和南坡被不同的植物所覆盖。

  森林就为我们提供了一些绝佳的例子。在热带雨林中,靠近地面的气候与50米上方树冠处的气候截然不同,正是因为这种垂直方向上的差异、再加上其它因素,热带地区才能实现如此惊人的生物多样性。

  类似地,在2015年的一次日偏食中,科学家观测发现,东欧一片草场的温度变化比附近森林更加显著。这是因为树木不仅可以遮阴,树叶还会反射太阳辐射,并且森林往往可以减慢风速。

  2019年一项对分布在五个大洲的98座森林的研究发现,森林中的温度平均比周围区域低4摄氏度。怕冷的人也不用担心。该研究还指出,在冬季,森林中的温度比外界环境平均高1摄氏度,相当舒适宜人。

  虫子的生活

  微环境的范围大到什么程度、就不能用“微”字来形容了呢?换句话说,微环境是否存在一个规模上限呢?

  对此,不同科学家有不同的答案。在水平规模上,有些人会将‘微环境’定义为任何直径小于100米的区域内的环境。如果想弄清温度对某片树叶光合作用的影响,就应当在厘米级尺度上测量温度,而要想弄清温度对某种大型哺乳动物栖息地选择的影响,就最好测量几十到几百米范围内的温度差异。

  例如,独自生长的植物可以产生规模极小的微环境。单独的一株玉米可以通过遮阴和改变植株近旁土壤特性,创造出专属于自己的微环境。假如是一片玉米地,产生的微环境范围就会更大,扩展到整片田地。

  许多生物会利用这些小的不能再小的微环境勉力维生,比如蚜虫、红蜘蛛等。与它们赖以为食的叶片相比,这些生物显得极其渺小。每片叶子都有自己的微环境。观察显示,蚜虫更喜欢温度较低的叶片,其它无脊椎动物则更喜欢温暖的叶片。由于这些生物的身体均无法自己产生热量,叶片微环境对它们的生存具有至关重要的作用。

  大尺度上的微环境

城市热岛效应是微环境的一个绝佳的例子。

  从宏观层面上来看,地球正在经历一段困难时期。全球气温不断攀升,有史以来最热的10个年份中,有九个都出现在2005年以后。另外近期一项估测显示,全球约有100万种物种正由于人类活动而濒临灭绝。

  生态学家和环境科学家正在努力解答一个关键问题:面对气候的快速变化和栖息地的迅速流失,各个物种和整个生态系统会做出怎样的反应。微环境是这项研究中的关键组成部分。如果我们不在合适的尺度上测量和理解环境,预测未来变化就会困难得多。

  开发商们从很久之前就认识到了小规模气候对人们日常生活的影响。城市热岛效应就是这样一个例子。植物排放的水蒸气可以调节局部气候。但在城市中,天然植被往往比较稀少。不仅如此,许多路面和建筑还很擅长吸收、或重新释放来自太阳的热量。机动车排放物更是使情况雪上加霜。

  不过,大城市也并不是一块简简单单的加热板。同一座城市里记录的温差有时可以高达8.3至11.1摄氏度。

  在这方面,城市里的公园和树木就派上了用场。它们对附近环境有很好的降温效果。世界各地有几座城市已经制定了增加城市绿地空间的计划,植树项目和屋顶绿植项目可以降低城市的地表温度、减轻空气污染、以及减少地表径流。(叶子)

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