更新时间：2022-08-25 16:52
气象因子是影响其他事物发展变化的气象原因或条件。它可能是某一种气象要素或是其变化，也可以是多种气象要素的综合或变化。
气象因子是影响其他事物发展变化的气象原因或条件。包括气温、气流、气湿、气压等。
地表植被类型的空间分布是长期气候适应的结果，同时植被对气候又有一定的反馈作用。不同的植被群体，其地表能量的分配和转换机制不同，造成地气间水分和热量循环的强度分布不均。随着人类影响的日益加剧，农业用地取代自然植被，地表植被覆盖类型变化更加剧烈，引起区域气候环境的形成和变化。由于植被与气候之间的相互作用和相互适应，植被覆盖状况随时空变化极大，对气候的影响也较其它陆地覆盖类型显著。
我国各地区气候、植被类型和土壤质地等的分布差异，使NDVI与降水和积温的这种相关性强弱分布不均。尤其是植被的生长发育对降水量具有滞后性，前期降水对地表植被的影响非常重要，这种滞后性又使各区域植被NDVI对降水的敏感程度差异很大，由此也造成积温出现与降水类似的情况。研究不同气候区域NDVI与降水和积温的这种关系，可以揭示前期降水和积温对地表植被的有效作用尺度，认识我国不同气候区域气象因子对地表植被的影响程度，这不但对研究区域干旱预测模型和建立NDVI与降水和积温的统计模型提供参考，同时，也可以更加深入的了解地气相互的作用的区域分布特征，为研究地表植被覆盖特征物理模式参数化方案提供理论依据。
遥感观测为研究地表植被覆盖状况提供了大量的实时数据源，尤其是NOAA-AVHRR数据，其多年数据积累可以用来研究地表植被的时间变化状况。归一化的植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)是研究植被覆盖信息常用的一个参数，它是根据植被在第一(0.58～0.68um)和第二(0.725～1.10um)通道反射特性差异来反映下垫面覆盖和植被的动态变化信息，其不仅包含了气候因素对地表覆盖类型的影响，而且也包含了人类活动信息。NDVI与地表植被的覆盖率成正比关系，对于同一种植被，NDVI越大，说明地表植被的覆盖率越高，植被的长势越好。降水和气温是影响地表植被覆盖特征变化的两个主要的自然因素，降水量可以增加土壤湿度，为植被的生长提供水分，因此植被的NDVI与降水量呈正相关特征，在一些干旱区域，可以通过植被的NDVI预测区域降水状况。与降水类似，气温代表了到达地表植被体的太阳辐射能强度，而太阳辐射能为植被的生长提供了必要的能量，因此气温与NDVI也应该呈现正相关特征，特别是对于那些降水非常充足的地区，降水量对植被的生长状况影响就会减弱，而这时气温会成为影响植被生长的主要因子。
（1）数据资料
研究使用的NOAA-AVHRR数据采用NASA提供的8km×8km分辨率NDVI资料，时间从1982～1994年，每月以旬为单位，提供旬最大NDVI。在计算NDVI之前，NASA已经对计算NDVI所需的NOAAAVHRR第一、第二通道数据进行了大气订正，NDVI也进行了角度订正，这样可以消除大气等因素的影响，使NDVI在空间尺度上具有可对比性，同时采用地面定标系统对1982～1994间的NOAA卫星系列产品进行了重新处理，以保证数据在时间尺度可以对比。
气象数据是我国地表气象台站的常规观测资料，时间从1982～1994年，共334个观测站，气温为日平均气温，降水量为日降水总量。
为了结果分析，研究使用了我国土壤质地和气候区划数据库，土壤质地分为石砾、沙、粗沙土、细沙土、面沙土、沙粉土、粉土、沙壤土、粘壤土、粉粘土、壤粘土、粘土等12种类型，将其近似的归并为4种(图1)，气候区划采用中国气象局的气候区划标准(表1、图2)。
应用统计相关方法，求取NDVI与降水和活动积温(>10℃)的相关系数，采用活动积温主要考虑在气温低于10℃时大多数植被生长减缓，这样可以更加有效地反映出气温对地表植被的影响程度。NDVI为某旬最大NDVI，这里假设地表植被覆盖率在10d中变化很小可以忽略，所以旬最大NDVI可以近似代表某旬末的NDVI，这种假设也与本文所研究月份大部分地区的植被生长规律符合。对于每一个点(13年×12月×3旬=468个样本，共334个点)，降水和活动积温(即旬末的日降水和活动积温)对应于各自的旬最大NDVI，以天为单位将日降水和活动积温向前累加，每累加一天分别与旬末NDVI求相关，这样对每一个点可以得到一组相关系数，最终输出结果为本旬中最大相关系数和出现最大相关系数时日降水或活动积温累加的天数。结果中的最小负相关系数不作为研究的内容，因为当降水出现最小负相关时，有两种可能的意义，一是本地区降水过多，地表土壤湿度过高，影响植被生长；二是本地植被生长受人为因素影响，人为灌溉等弥补了降水不足，由于人为影响程度难以定量的评估，所以不作为研究内容。
利用1982～1994年期间的NOAA-AVHRR数据和地面气象台站数据，分析了在我国不同气候区域降水和活动积温对地表植被覆盖状况的影响，主要结论如下：
(1)地表植被的生长状况和降水、积温的关系与我国气候区域的分布密切相关，在不同的月份，两者对地表植被的影响程度不同，当通过前期降水和积温预测地表植被的生长状况时，要根据当地的气候特点选择主要作用因子。
(2)前期降水和活动积温影响植被的有效时间尺度在不同的气候区域和月份是不同的，总的来说这种时间尺度分布基本呈现无规律分布，因此通过月、旬降水或积温来预测地表植被的生长状况效果不一定最好，需要根据本地的数据分析结果建立关系。
(3)土壤物理特性也是影响植被对降水和积温响应程度的因素，在砂土分布区域，NDVI与降水关系显著，并且较为敏感，在粘土分布区域，这种关系并不显著。与此相反，在砂土分布区域，NDVI与积温关系并不显著，而在粘土分布区域则相对较为显著。
在计算过程中，研究也作了一些假设，另外在分析过程中也回避了一些问题，主要集中在：
(1)以旬最大NDVI代替旬末NDVI。对于植被的生长季节以及大多数自然植被这种假设是成立的，但对于一些农业作物，在进入成熟季节后，这种假设就会产生偏差。但考虑到我国大部分地区农业耕作习惯基本不变，这种误差对结果的分析以及结论影响极小。
(2)在分析的区域，植被的类型差异、植被的人为更换和灌溉等都是影响最大相关系数分布的因素，而这些影响因素又很难消除，这对结果势必造成一些偏差。但从气候的角度而言，研究的是我国气候因子对地表植被作用的主要特征，所以上述问题不会影响本文所得出的结论。
藻类水华爆发是指在一定的营养、气候、水文条件和生态环境下形成的藻类过度繁殖和聚集的现象，是水体环境因子如TN、TP、温度、光照、pH、流速、溶解氧等综合作用的结果。
湖泊富营养化问题的主要危害是藻华爆发使水体失去使用功能。要控制藻华爆发，关键是要搞清楚藻华爆发的原因和基本条件。营养盐是藻华爆发的十分重要的因素和条件，但不是决定性的条件，水文和气象条件同样是起决定性作用的因子(见图3)，即使有充足的营养盐，如果水文、气象条件不适宜，藻类照样无法正常生长，更不用说爆发藻华了。另一方面，藻华爆发是一个生态问题，不但决定于藻类生长的营养物质条件，而且决定于其生长所在的生态环境条件，水文、气象条件就是重要的生态环境因子。同时，藻华爆发还决定于藻类与其它水生生物和生态环境的关系，水文、气象条件的改变会明显影响这些生态关系。因此，要通过研究发现水文、气象因子对藻类生长的影响和作用，找出控制藻类生长的关键因素和相关参数，预测水华爆发的可能性，建立预警系统，减少社会经济损失，并在可能的条件下，通过改变水文、气象因素，达到抑制藻类生长，控制藻华爆发的目的。
（1）温度的影响
水温是藻类进行光合作用的必要条件，决定细胞内酶反应的速率，并与植物的合成代谢及呼吸强度，以及对水中异样细菌等微生物的生理活性均有着密切的关系。所以温度是富营养化环境因子中的主导因子。
一般情况下，水温的周年变化特点与藻类现存量及毛生产量的变化趋势基本上是吻合的，即夏季是高峰，冬季为低谷。浮游植物初级生产力随水温变化呈指数增长趋势。
研究表明，太湖梅梁湾的浮游藻类与水温的关系密切，尤其是蓝藻水华的优势种类微囊藻生物量在一定的水温范围内与之有线性相关关系。梅梁湾中水温与藻类叶绿素a有较显著的线性相关关系，而与藻类总生物量、蓝藻生物量、硅藻生物量和微囊藻生物量均有一定的线性关系(R分别为0.42、0.38、0.37和0.37)。
美国生态学家研究了温度对微囊藻生长的作用，指出铜绿微囊藻的最适温度为28.8～30.5℃，并求得在比生长率对数对温度作图的曲线中于17.5℃处有一转折点，表示在该温度时活化能有突然的降低，这与该藻在天然环境中形成水华时水温相一致。国内所作的温度对微囊藻生长影响的室内模拟实验显示，在22～35℃的生长范围内，微囊藻皆发生增殖，在30～35℃时比增殖速率升高很快，以35℃时最快，在此温度以下，增殖速率随水温的上升而增大，大约呈指数关系。EPPLEY与GOLD-MAN(1972)及GoldmanJ.C.和E.J.Carpenfer(1974)各式各样的藻类调查了增殖速率和温度的关系，得到经验公式μ=0.590(1.066)T。虽然35℃时比增殖速率最大，但生长达到最大增殖后，增殖速率急剧下降，微囊藻马上开始沉淀，绿色消退，溶液呈乳白色。这是因为高温下藻细胞的死亡大于细胞的增殖，或只有死亡而无增殖。这说明微囊藻的比增殖速率最大时易死亡沉淀。在22℃以下培养时基本无相对生长下降期，而直接出现相对静止期。并且在洋河水库水华发生的实验研究中发现，26℃最适于微囊藻的上浮聚集。一般认为25～30℃是水华藻类的最适宜生长温度。
（2）光照的影响
从生理特性来看，微囊藻是一种原核光合生物，细胞中TCA循环不完全，光能是细胞的主要能源。光照辐射为藻类光合作用提供代谢的能源，影响光合碳固定的速率，也影响藻细胞呼吸强度、能荷水平。另外光对细胞某些产物如胡萝卜素的形成有诱导作用。所以光照辐射也是富营养化环境因子中的主要因子。
浮游藻类生产量的季节变化与本地光照条件的季节差异有着直接关系。如太湖夏季太阳辐射量占全年辐射量的34.96%，日照时数占全年总日照时数的32.66%，而冬季分别为16.5%和20.46%，春、秋两季合计分别占全年总值的48.54%和46.88%。这种年内分配不均的特点，必然会影响植物的光合代谢强度与速率。太湖最适宜光合作用层的最高毛产量及水柱日产量按高低排序为夏、春、秋、冬。
各水层光照强度与藻类生产量垂直分布的关系，也同样反映出光照对藻类生产的影响。根据太湖实测资料，深度1m以下，其光强一般衰减到50～80Lx，浮游植物的毛生产量相应降到最大值的15%以下。室内实验研究发现，随着光照强度(1000～5000Lx)的不断增大，藻类生长的比增殖速率(μa)也加大。当光强从1000Lx增加到4000Lx时，藻类数量增加较快，4000Lx以后渐趋平缓，在5000Lx基本上达到最大值。在不同温度条件下，光强与藻类的关系也不尽相同。
（3）水动力的影响
在适宜藻类生长的季节，太湖藻类水华的爆发一般在稳定大风作用过后的小风或静风、天气晴朗时段，这表明水华与水动力过程有着某种联系。产生湖泊水华现象的藻类在种群演替和数量变化方面都有极明显的周期性。这个周期性变化，除受浮游生物本身生长的生理生态状态影响以及湖泊环境温度、光照的周期性变化外，同时还受到水体的水动力作用影响。水体的水动力作用也是湖泊产生水华的一个重要条件。“流水不腐”这句成语形象地说明了水动力对水体水质的影响。
水动力对浮游生物的数量多寡、分布的状态在浅水湖泊中影响更大。特别是在大型浅水湖泊中，动力的作用更加明显。针对太湖蓝藻水华而进行的围隔实验显示:随风漂移外来的微囊藻数量大大超过在该水域内生长的微囊藻，漂移微囊藻叶绿素a的浓度是该水域内生长的微囊藻叶绿素a的5倍。太湖梅梁湾水动力作用过程的研究表明，当湖流状况变化时，浮游动物数量也随之而变，这样又间接影响了浮游植物数量的变化。
太湖现场考察发现，风浪的搅动作用对藻类的生长非常有利，在一阵风浪过后，藻类的生长速度明显增加，如果片刻之后刮起阵风，则很容易引起藻类在迎风岸边大量聚集，形成明显水华。风浪的搅动有利于藻类的生长，主要是因为在大型浅水湖泊中，水动力过程会对理化环境因子产生很大的影响。沉积物由于动力作用而发生悬浮，在浅水湖泊中与海湾中研究发现，沉积物的悬浮主要是由于波浪的作用，其贡献可以达到70%以上。因此影响水体的透明度及水下光照分布和初级生产力，并使得原来悬浮质中的一些磷、氮营养元素，在机械扰动和生物作用下，释放到水体中，使得水中的TP、TN浓度保持较高的水平，促进藻类生长，对夏季藻类的持续爆发起了一个推波助澜的作用。此外，动力过程通过影响水体及水土界面上的氧化～还原环境进一步影响有机物质的降解与矿化等过程。风浪对藻类的迁移聚集作用主要取决于风速大于还是小于临界风速(3m/s)。在太湖水华爆发季节，当盛行的东南风小于临界风速时，湖面可以近似看作水动力光滑，没有风浪产生，漂浮藻类停留在水表面，不会因风场的作用而沉入水中，藻类在水表面顺着风向不断堆积在迎风岸边，在湖湾的西北部大量聚集，从而形成明显水华；而当风速超过临界风速时，将产生波浪的作用，波浪、风扰动及平均环流的共同作用使得藻类上下混合沉入水中，藻类在湖中的水平及垂直分布趋于均一，不再出现藻类聚积现象，从而抑制了水华的形成。风速过大或过小都不利于水华的形成。在稳定大风过后的小风天气(风速小于临界风速)最容易出现水华现象。
（4）其他水文、气象因子的影响
降雨——输入营养盐、增加水量稀释污染物、降低水温、气温；蒸发——减少水量、降低水温、气温；降尘——输入营养盐、改变水体透明度(浊度)；水量——改变水体中氮、磷等营养物质的浓度；水位——改变其它与藻类竞争的生物生长条件，促进或抑制藻类生长；水体交换周期——改变营养盐和藻类积累与转移条件；停滞时间——影响藻类和其它与藻类竞争的水生生物的生长条件。
水华发生过程是一个复杂的动态过程，从水华生物的出现到形成水华，牵涉到多个方面的影响。水文气象条件在这个过程中起着决定性的作用，25～30℃是水华藻类的最适宜生长温度，3000～4000Lx是水华藻类的最适宜光强，风浪的扰动有利于藻类的生长，小风(小于临界风速)又有利于藻类的漂浮和聚集，降雨、蒸发水量等其他水文气象因子对藻华爆发同样起着至关重要的作用。这些水文气象因子不是单一发生效应。应进一步分析、研究水文气象因子的综合效应。