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1 历史的回顾
生态气候组沿革要追溯到1953年。早在中国科学院哈尔滨林业研究所筹备处期间，著名森林气象学家王正非教授带领森林气象组5名青年科研人员就开始了我国早期的森林气象学研究工作。1954年林业土壤研究所成立，森林气象组隶属于林业研究室。根据竺可桢副院长的指示，在朱济凡所长和著名林学家王战教授热心关怀下，随着国民经济和学科发展的需要，1959年初森林气象组从林业研究室分出，成立了森林气象研究室，王正非教授膺选室主任。60年代中期森林气象室达到鼎盛时期，有研究人员29人。1965年在森林气象室从事森林防火研究的12名科研人员调到林业部嫩江森林防火研究所后，森林气象室改为森林气象组重新归属林业研究室。1977年森林气象组又继续一度中断了的研究工作。1983年恢复了森林气象室，崔启武研究员任第二任室主任。1986年朱廷曜研究员任第三任室主任。1987年林业土壤研究所改名为沈阳应用生态研究所，森林气象室更名为生态气候室。生态气候室下设生态气候、生态水文、防护林气象、水量平衡和数学生态5个课题组。有研究人员15人，其中，研究员3人，副研究员4人，高级实验师2人，工程师1人；助理研究员5人，其中1名在职博士生，1名硕士，1名在加拿大攻博。1994年裴铁璠研究员任第四任室主任，除上述5个课题组外，又增加一个甘旗卡站，2000年根据所创新需要，研究室这层组织撤销，成立两个中心，一个实验室，即森林生态与林业生态工程研究中心、土壤生态与农业生态工程研究中心和陆地生态过程重点实验室。原生态气候室改为生态气候组，隶属于林业中心，以生态气候学和生态水文学为主要研究方向，组长为关德新研究员，先后承担了国家科委重大项目、国家科委攻关计划项目、国家重点基础发展计划研究项目（973）、国家高技术研究发展计划项目（863）、国家自然科学基金委重点基金项目、面上基金项目、中国科学院重大、重点项目、林业部及辽宁省科委研究项目几十项。在不同层面上进行了生态气候学与生态水文学研究工作。
2 主要研究工作
1953年，与辽宁省章古台固沙实验站合作，通过定位实验和流动沙丘的微气候观测及植被分析，提出了“植被固沙为主，人工沙障为辅”的综合治沙方法。不但改善了沙地生态环境，还有效地遏制了土地荒漠化进程。50年代中期主要开展森林防火和森林微气候研究。在对大、小兴安岭、长白山原始林区森林火灾广泛调查的基础上，进行了燃烧实验，找出了下垫面枯枝落叶燃烧性能与气象因子的关系，并在我国首次发现大兴安岭雷击森林火灾。研制出双指标森林火灾预报法，卓有成效地预报了森林火灾，受到当地林业局、黑龙江林业科学研究院、林业部及中国科学院的赞誉。此外，在小兴安岭林区带岭凉水沟建立3个不同林型气候观测站。为研究森林生态系统的结构、功能和生产力提供了详实的资料。
60年代主要完成了两项研究工作。其一《黄河流域中上游森林对年径流影响的研究》，该课题系国家科委下达、水利部黄河水利委员会水利科学研究所主持的《水利化、水土保持措施对年径流量影响的研究》总课题中的1个子课题，主要研究黄河流域植树种草后对流域水量平衡的影响。除了野外调查和收集水文气象资料进行统计分析外，还在甘肃子午岭建立了森林水文站进行定点观测。为了对比研究需要，在东北小兴安岭原始林区五营建设了我国第一对森林水量平衡场。两场毗邻，一个为10龄级红松原始林，另一个为其皆伐迹地。通过3年的水文气象对比观测得出，林地年蒸发量占年降水量的5/6，无林地4/6，林地坡面径流量比无林地小，减小的量相当于林地蒸发散量比无林地多的量。并指出，若黄河流域全部绿化后，其流域年降水量可增加73%。这一研究成果为国家治理黄河流域提供了科学依据。其二研究农田防护林气象效应。与林业室合作在昌图建立了防护林实验站，不但进行野外观测，还建造了供防护林实验用的低速闭口吸气式风洞实验室，开展了风洞实验。
通过研究提出了防护林最优结构指标（疏透度02～03，透风系数05左右）和最佳带距的计算模式，为防护林设计、营造与管理提供了科学依据。还研制了半导体温湿隔测仪、辐射平衡仪、远程雷电测试仪及浮力天平等，为研究工作提供了必要的技术手段。
80年代，在以往森林植被水文与气象功能研究基础上，结合国家自然科学基金、国家攻关和院重大项目进一步研究了森林生态系统不同结构的水文气象功能。1985年在长白山站建起了我国第一座森林水文模拟实验室，该实验室包括供水、降雨、模型、测量和微机控制系统，雨强模拟范围 02～35mm/min，模型槽可装土5×28×1m3，根据需要模拟其植被土壤，模型坡度调节范围0°～30°，微机控制传感器测量雨强、雨量、流量、土壤湿度和温度等要素。V型槽测流仪测小流量精度不低于2%，该实验室可以模拟除蒸散、地下水以外的全部森林水文功能，还可进行常规土壤物理实验。4年来（1986～1989），进行了111场森林水文功能模拟实验，诸如林冠截留实验、树干径流实验、枯枝落叶滞蓄地表径流实验，阔叶红松幼林流域径流模拟实验等，构建森林水文功能理论模型2个，半经验模型2个，经验模型2个，森林水文模拟研究成果引起强烈的反响。关于森林生态系统气象功能，不但在长白山站建起了常规森林气候站进行观测，还在长白山站不同林型标准地进行了微气候观测与辐射特征观测，在阔叶红松林内建立了625m（约25倍树高）观测铁塔研究原始林生态系统的能量和物质交换。对于人工林生态系统，主要以三北防护林为背景研究防护林的水文气象效应和防护林体系边界层物理特征。在国内外首次提出了防护林体系区域性气象效应的新概念，并奠定了基本理论和研究方法。通过观测首次发现林网地区扰动边界层的基本特征，并依据分析从理论上给出扰动边界层动力速度的变化规律，风速变化的理论模式及防风效应的理论评价模式。基本上摸清了林带林网地区大气边界层中的湍流特征，提出了农牧防护林水文效应的理论模式。在科尔沁沙地南缘甘旗卡建立了实验站，分别在赤峰郊区城子乡油松林带、农田及荒地建设了径流观测场，进行了为期五年的观测。同时，进行了生物种群动力学模型研究，提出了闻名中外生物学界的崔－Lawson模型，使Logisic方程和Malthus方程成为该模型的特例，崔－Lawson模型创造性地发展了生物种群动力学。
90年代伊始，继续原始阔叶红松林生态系统气象环境数据采集系统项目，在625m微气象观测塔上安装9层气象仪器，观测要素包括大气温度、湿度、风、辐射、降水等要素，对中央控制室及两个子站的86个传感器，通过有线和无线通讯进行整套系统的联机调试，次年完成了该系统信息的有线传输试验，制作了数据库管理系统，实现了由计算机控制的气象要素的自动采集、传输及信息处理。1997年9月结合中国生态系统网络的统一规范更新了该系统，并进行生长季的连续观测和数据采集。2002年8月依托中科院有关陆地生态系统CO2通量观测研究的创新课题，将气象塔上的仪器全部更新为国际通用的先进进口仪器，同时进行观测至今，新观测系统包括涡动相关系统、微气候梯度观测系统。在观测塔40m高度处分别设有开路式与闭路式涡动相关系统各一套，主要仪器有三维超声风温仪（CSAT3，Campbell），开路/闭路红外气体分析仪（Li7500/Li7000，Li－ Cor），在林地上25m处安装一套开路式涡动相关系统（仪器同上），测量林冠上、林地水热与CO2通量，所有湍流脉动信号采样频率为10Hz，数据通过CR5000（Campbell）数据采集器采集。微气候梯度观测设7层，安装高度分布为25m，8m，22m，26m，32m，50m，60m，同步观测大气温度、湿度和风速。另外25m上观测气压， 60m观测风向和降水量，25m和32m观测光合有效辐射，后者还观测反射辐射和净辐射，在林地5cm深测量土壤热通量，还观测林地0cm，5cm， 20cm，50cm，100cm深土壤温度。所有常规气象测量频率为05Hz，通过CR10X数据采集器（Campbell），每30分钟自动记录其平均值，并通过Loggernet软件下载到计算机上。与此同时在科尔沁草原开展载畜量研究，于1989年在当地开发井灌水稻500亩，亩产达375kg，开创了科尔沁沙地哲里木盟东部平原地区种植水稻的先河。继续开展防护林效益及其评价、森林水文气象功能研究，提出林带阻力理论模型和不同截面形状林带的阻力模型，修正了原有的动力粗糙度的统计模型，并考虑片状林分的附加阻力，完善了农田防护林区域性效益评价模型系统，利用该模型对新民市现有农田防护林体系区域性环境影响和经营管理措施进行了评价，结果表明，农田林网最适占地比率为25%～15%，区域性风速平均降低18%，重风沙区可降低22%，依据研究提出了最佳农田林网大小和最佳透风系数。此举为农牧防护林生态工程环境影响评价提供了理论依据，不但指导防护林设计与建设，也可服务于防护林管理，有重要实际意义。关于天然林水文功能研究，系统分析了长白山北坡森林生态系统的水文特征，10年间，在森林水文模拟实验室模拟森林水文功能实验217场，诸如林冠分配降雨实验，林地分配降雨实验，非对称采伐径流实验等，构建了常雨强下穿透降雨、树干径流、林冠截留三位一体的统一理论模型、另一个树干径流理论模型、树干径流计算机模拟模型1个、流域非对称采伐森林对表层径流过程影响的半经验模型1个。以穿透降雨理论模型为例，其模拟结果与野外观测数据对比，相对误差8%，对森林水文过程、生态水文过程有了一个比较系统且清晰的认识。根据次降雨通过红松和栎树分配降雨实验数据，发现次降雨量与穿透雨量、干流量、截留量的关系；次降雨量与穿透率、干流率、截留率的关系与日本森林水文学家中野秀章在野外40年生赤松林分观测结果，不但趋势一致，曲线型也一致，上述比较为其实验室模拟森林水文功能成功提供了佐证。在实验室模拟森林水文功能同时，还开展了野外观测。于1994年在辽东山区五龙林场建设两个天然径流小区，两区毗邻，一个为40年生人工落叶松小流域，另一个为其皆伐小流域，翌年观测至今。依据科学储备结合辽宁957洪水、松花江、嫩江987洪水调查，开展了天然林保护与洪涝灾害防治研究，提出了21世纪东北水患治理方略。在自然灾害防治研究中，不但应用参数法，还应用非参数法，优势互补相得益彰。其间，根据课题任务开展了生态过程动力学机制及其控制原理研究，提出了非对称采伐森林调控流域洪水过程理论。
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