（分享一下我写这篇推送时单曲循环的歌~）
当植被遇上陆面过程？
emmm……
这个故事说来话长
先看个图
~~~
▲《陆面模型原理及应用》第二次作业“横空出世”现场
不知道为什么
那天在课堂上看到刘老师放出这张作业PPT时
我的第一反应是这样的
↓↓↓
这真是不知当笑不当笑的一瞬间
想笑是因为开头这一句
“用你喜欢的手段“
这意味着这次作业又给了我自由发挥的空间
笑不出来则是因为后半句
“论述植被在陆面过程中的重要作用“
本来博大精深的陆面过程就已经让我云里雾里了
这下可好
还要带上“植被“小朋友一起腾云驾雾
……
不过不管怎么说
办法总比困难多
作业迟早还是需要完成滴~
知识迟早还是得弄明白滴~
与其沉浸在“啥也不会“的假想中
还不如带上耳机
打开电脑
试着开始行动吧
/说在前面的话/
其实最开始看到作业要求中“用你喜欢的手段“时，我是想做一个视频来着的。但后来随着对作业内容的进一步思考，我发现，如果主要是讲解“植被在陆面过程中的重要作用”的话，那视频的素材又很难找，估计大部分还得我这个“手残*”自己创造。而且视频配文字的话，有些机理性的内容又会受到字幕长度限制而无法表述清楚。
权衡之下，我选择了以新媒体的方式来呈现这次的陆面过程作业——做一篇科普性的推送文章。这样一来，既可以图文结合，尽我能力阐释清楚植被在陆面过程中的重要作用；又可以自主添加一些比较轻松活泼的元素，使我完成作业的过程和老师审阅的过程都不至于那么枯燥。
由于小倪同学学术水平实在有限，若对相关知识有理解或解释失妥之处，还望多多指正。
好啦~
碎碎念了一大堆
现在进入正题吧
/两个关键概念/
要想弄清楚植被在陆面过程中的重要作用
首先我们得理解两个关键的概念
“植被”和“陆面过程”
植被
当我们说到“植被”
你脑海里的第一反应是？
▲植被类型概览
（图片来源：地理学社；后期制作：倪立）
所谓植被，是指地球表面某一地区所覆盖的植物群落。它与气候、土壤、地形、动物界及水文情势等自然环境要素都密切相关。
依照植物群落类型划分，可分为草甸植被、森林植被等。按照形成方式划分，可划分为自然植被和人工植被。
其中，自然植被包括原生植被、次生植被等；人工植被包括农田、果园、草场、人造林和城市绿地等。在地表，除极端干旱、寒冷的地方外，几乎都有植被存在。自然植被一般按类型有规律地分布在适宜其生长的地方，并具有适应当地环境的特征。
▲世界自然植被分布规律示意图（来源：地理学社）
陆面过程
陆面过程（LandSurfaceProcesses,LSPs）是影响大气环流和气候变化的基本物理、生化过程之一。在“大气-陆面”下垫面的研究中扮演着重要的角色，主要研究陆地下垫面一侧与大气圈运动密切相关的所有过程。
总而言之，陆面过程包含了发生在陆面上的所有的物理、化学、生物过程以及这些过程与大气的关系。其具体研究内容如下图所示：
▲陆面过程研究内容概念图
（来源：小倪同学上次的陆面过程作业）
（PS：还好上次交作业前机智地保存了电子版嘿嘿，现在又派上用场了！）
从上图我们不难看出，无论是陆面过程研究中的哪一个子过程，都或多或少会涉及到植被的作用。比如植被GPP对碳循环的影响，就会直接影响“地表与大气间的物质交换过程”；而植被对“水文过程”的重要影响，就更不言而喻了。
下面，我们就从“地面上的热力过程和动量交换过程”、“水文过程”、“地表与大气间的物质交换过程”这三个角度出发出发，来聊一聊植被在其中起到的重要作用。
/植被地面热力过程和动量交换过程/
地面热力过程是地面热力系统在某种参数变化的推动下发生状态变化的过程，主要包括辐射和热变换过程。植被主要是通过植被辐射传输过程影响辐射和热变换过程进而影响地面上的热力过程。
▲植被辐射传输示意图（来源：大气科学进展AAS）
植被的物理和生理特征在陆气之间的能量和物质输送方面有重要影响。植被冠层内叶片吸收的辐射能是控制光合作用、蒸腾作用和能量分配的主要因子之一,植被吸收的有效辐射影响着光合作用过程中形成的产量,植被冠层对太阳短波的吸收、反射、透射过程还直接影响地表能量的分配。
▲冠层、地表、土壤范围的辐射机制说明
（来源：小倪同学上次的陆面过程作业）
具体而言，植被主要通过影响地表反照率、粗糙度、土壤含水量这三个关键陆面参数从而进一步影响陆面和大气之间的各种通量交换。
01
植被对地表反照率的影响
地表反照率，即地表反射辐射与入射辐射之比，是描述地表辐射特征的无量纲参数。由于大气对太阳辐射的直接吸收较弱,其能量收入大部分来自下垫面，故如果地表反照率发生改变，必然影响地表面的辐射收支，进而通过改变地表向大气的能量输送来影响局地乃至大尺度的大气环流。
影响地表反照率的因素很多，太阳照射角度的高低、天气状况以及下垫面，都会对地表反照率产生影响。下垫面的影响因子中，土地利用类型、植被覆盖率、叶面积指数、土壤水分等都是是影响地表反照率的主要因素，而它们都与植被息息相关。
刘亲亲、崔耀平等学者就曾经借助遥感数据对中国不同土地利用类型分光辐射地表反照率进行了较为系统的研究。
▲中国各土地利用类型~年地表反照率统计值
（注：条形图表示土地利用类型地表反照率的平均值，折线表示同一种土地利用类型在某一波段地表反照率的极差值）
当然啦，除了借助遥感数据来定量计算不同植被类型的地表反照率之外，有的学者也在试验田中通过去植被试验与生态环境好转试验来探寻植被类型（或是土地利用类型）与地表反照率的关系。
当地表反照率因受到植被等因素影响而变化时，其在陆-气耦合系统中引起的进一步变化如下图所示：
▲表面反照率变化可能导致陆-气反馈示意图
（来源：小倪同学上次的陆面过程作业）
这样一来，就形成了“植被→地表反照率→地面热力过程和动量交换过程→陆面过程”的影响链。
02
植被对地表粗糙度的影响
地表粗糙度，也叫粗糙度长度。理论上，地表粗糙度z0是平均风速随高度减小到零时的高度。学界有观点认为z0表征了由地表粗糙元所引起的湍涡的大小：z0越大，表示更大的地表粗糙元，更大的湍涡混合。
从总体上来说，地表粗糙度平均值会随植被高度增大而增大,对于植被下垫面,植被高度基本上决定了粗糙度的量级。除此之外，地表粗糙度与风速是指数负增长的关系,随着风速的增加是呈下降趋势的。例如，森林下垫面粗糙度随着风向的变化比较小,农田下垫面风向分布均匀,粗糙度随着风向有一定变化,草地下垫面粗糙度随着风向变化较大,并且分布比较离散。
岳天祥、王薇等学者还曾经通过遥感和实测数据探究过土地覆盖类型、植被叶面积指数以及植被覆盖率对地表粗糙度的影响。
（向上滑动查看详情）
▲对部分植被因子与地表粗糙度关系的研究结果
当地表粗糙度因受到植被、风速等因素的影响而变化时，其在陆-气耦合系统中引起的进一步变化如下图所示：
▲地表粗糙度变化可能导致陆-气反馈示意图
（来源：小倪同学上次的陆面过程作业）
这样一来，就形成了“植被→地表粗糙度→地面热力过程和动量交换过程→陆面过程”的影响链。
03
植被对土壤含水量的影响
土壤含水量一般是指土壤绝对含水量，即g烘干土中含有若干克水分，也称土壤含水率。
影响土壤含水量的因素有很多，大尺度上一般考虑降雨和蒸散发，而小尺度上则取决于土壤类型、地形、植被及其根系结构。
对于植被而言，在大尺度上，植被可以通过水土保持作用和蒸腾作用进一步影响降水和蒸散发；在小尺度上，植被可以通过冠层截留、呼吸作用、光合作用等影响土壤含水量。
当土壤含水量因受到植被、地形等因素的影响而变化时，其在陆-气耦合系统中引起的进一步变化如下图所示：
▲土壤含水量变化可能导致陆-气反馈示意图
（来源：小倪同学上次的陆面过程作业）
这样一来，就形成了“植被→地表粗糙度→地面热力过程和动量交换过程→陆面过程”的影响链。
由上述三个方面的分析说明可知，植被及其相关影响因子通过改变反照率、粗糙度及土壤湿度等地表属性在不同的时空尺度上对地面热力过程和动量交换过程产生作用，是区域及全球气候变化的重要影响因素，也是陆面过程的重要影响因素之一。
/植被水文过程/
水文过程，即水文要素在时间上持续变化或周期变化的动态过程，主要包括了降水、蒸散发以及径流。
01
植被对降水的影响
植物本身的蒸腾作用和土壤蒸发所消耗土壤水的总和，往往比没有植被的空旷地表土壤单独消耗于蒸发的水更多。植被覆盖率高的地区，尤其是林地，可以通过冠层截留作用减少径流的流失，又能通过蒸腾作用增加空气中的水汽进而提高降水量。但要注意的是，降水还会受到地理位置、大气环流、人类活动等其他许多因素的共同作用影响。02
植被的蒸腾作用
水分从活的植物体表面以水蒸气状态散失到大气中的过程，就叫做蒸腾作用。
在植被缺乏的地区，水循环主要包含蒸发、降水、径流、下渗等几个环节。而在有植被覆盖的地方，水分循环的环节增加了植物蒸腾，这将对水循环产生重要的影响。在植被覆盖率很高的地区，植被的蒸腾作用甚至超过了植被分布地区的土壤蒸发作用。
03
植被对径流的影响
大气降水到达林冠后，受到截留作用影响，雨滴继续下落受到阻碍。林冠截留的水，一部分附着在林木表面被蒸发到大气中，很少一部分被叶和树皮直接吸收，其余沿着树干流向地面。
据资料统计，针叶林截留量比阔叶林截留量要多。通常降水强度越小，降水量越少，被截留的降水的比例越大。
在林地类型的植被中，由于林区地表积累一定厚度的枯枝落叶，下部又有结构良好的土壤和发达的根系，能够很好地蓄积降水，加上之前林冠对降水的截留，能有效减缓降水转变为径流的速度，从而调节径流的季节分配。
当植被受到破坏，下垫面对降水的阻截减弱，同时也缺少枯枝落叶覆盖在地表，降水会更多更快地形成地表径流，地下径流会相应减少。
/植被地表与大气间的物质交换过程/
植被对地表与大气的物质交换过程的作用主要体现在植被对生物地球化学循环的影响上。
生物地球化学循环，是指环境中各种元素沿着特定的路线运动，由周围环境进入生物体，最后回到环境中，各种元素运动路线所包含着的活有机体的有机阶段和由各元素基本化学性质所决定的、无生命的阶段所组成的循环运动过程。
生物地球化学循环主要包括了水循环、碳循环、氮循环、磷循环和硫循环等。这些循环都与植被息息相关，其中，水循环和碳循环两者与植被的联系最为紧密，受植被的影响也最甚。
01
植被对水循环的重要作用
简单来说，水循环是指自然界的水在地理环境中的移动，以及与之相伴的状态变化。水循环把大气圈、水圈、岩石圈和生物圈有机地联系起来，形成了一个有机的整体。水循环作为大气系统能量的主要传输者、储存者和转化者，通过对地表太阳辐射的重新分配，深刻地影响着全球气候的变化。
▲水循环示意图（来源：地理蹊）
植被对水的再分配作用可以改变局部或者区域的水分循环，影响局部或区域的大气降水，从而使水在时间和空间上重新分配。具体而言，植被对水循环的影响主要表现在以下几个方面：
减慢了水分大循环的速度。由于植被对降水的截留作用和蓄积作用，减缓了降水转变为径流的速度，因此减慢了水分大循环的速度。
加快局部水循环的速度。由于蒸腾作用，使空气中的水汽增多，空气湿度增大。同时植物蒸散（蒸发和蒸腾）吸收了大量的热能，降低了空气的温度。从而可能增加了植被覆盖区的降水。比如热带雨林区，几乎每天午后都有一次降雨。
调节洪/枯水期的径流。由于植被可以增加水的下渗，使较多的降水转化为地下径流或蓄积在土壤和枯枝落叶层中，从而减少洪峰径流，枯水期时，蓄积的水释放出来。也就是说植被起着类似水库对水的调节和再分配作用。
提高水的利用率。由于局部水循环速度加快，为该区植物创造了重复多次使用水的机会，由于植被对季节的水分配的调节，使生物能够充分利用水的时间延长。
02
植被对碳循环的重要作用
碳循环，即碳元素在自然界的循环状态。下面，我们通过一个视频来了解一下碳循环的整个过程以及植被在其中扮演的重要角色。
▲碳循环过程机理（来源：腾讯视频）
由视频可知，一方面，植被接收阳光的照射，通过光合作用，吸收大气中的二氧化碳，之后通过固碳作用转化为有机物，同时它们自己也通过呼吸作用产生二氧化碳，排放到大气当中，参与碳循环过程；另一方面，当植物死亡形成腐殖质进入土壤后，又会经过微生物的分解作用向大气中排放二氧化碳，进而参与陆地与大气的碳循环过程。
综上种种
无论是植被的光合、呼吸、蒸腾等作用
还是植被的类型、覆盖率、叶面积指数、根系结构等因子
都对陆面过程产生了“交叉渗透式“的影响
在热力过程、能量动量交换过程、水文过程以及生物地球化学循环中
都发挥着至关重要的作用
也正因如此
我们才更需要多多关心和爱护
为我们的地球家园默默付出着的植被呐！
收获体会
1.在知网查阅文献资料的过程中，发现很多专家学者都对植被进行了参数化，论文里面不仅仅是有高分辨率的遥感植被图，还有各种参数和公式以及反演出的结果。看到这些论述，不免心生感叹，现在各行各业的研究都在逐渐从定性化转为定量化，而且很多领域的研究已经非常深入，只是我们平时不