По мнению Р. А. Саффиулина (1966), гидрологическая роль лесов заключается в особенностях аккумуляции снега, режима снеготаяния и потерь талых вод на инфильтрацию. Мы особенно выделяем фактор замедленного таяния снега в лесу.
Остановимся на особенностях снеготаяния в лесу и поле в связи с различными погодными условиями и типами вёсен, которые определяют разницу в сроках схода снега в различных условиях.
По нашим данным, в некоторые вёсны температура воздуха в лесу была близкой к полевой, а в отдельные дни даже несколько выше. Такое соотношение температур наблюдалось в апреле 1965 г., отличавшемся безоблачной погодой и частыми ночными морозами (радиационный или солярный тип весны).
Конец марта и апрель 1966 г. отмечены частыми осадками, отсутствием морозов и высоких положительных температур. Большинство дней периода снеготаяния среднесуточная температура воздуха в поле была на 1—3° выше, чем в лесу. Сумма положительных температур с весны достигла более 100° в поле 20, а в лесу лишь 26 апреля.
Однако различия в скорости снеготаяния в поле, еловом и березовом лесах слишком велики, чтобы их можно было объяснить температурным режимом.
В поле снеготаяние за период наблюдений произошло за 6—9 дней, в березовом лесу — за 11—23 дня, в еловом за 16—33 дня. Давно замечено, что интенсивность снеготаяния очень сильно зависит от экспозиции поверхности снега по отношению к солнечным лучам и наличия затенения. А. И. Субботин (1966) считает, что основная причина замедленного таяния снега в лесу в пониженном притоке солнечной радиации.
Весной 1968 г. на водосборе были организованы наблюдения за радиационным режимом по срокам, принятым в гидрометеорологической службе: в 7, 10, 13, 16 и 19 час. Учитывая значительный разброс величин различных видов радиации под пологом леса, мы делали по подсчет на заранее зафиксированных точках.
Как в солнечные, так и в пасмурные дни в середине дня на поверхность снега под березняком поступает суммарной солнечной радиации в 5—6 раз, под полог елового древостоя в 9—12 раз меньше, чем на открытом пространстве.
Часть лучистой энергии идет на нагревание самих деревьев, а затем в результате теплообмена со снегом происходит более быстрое его таяние около стволов деревьев. Очевидно, какая-то часть тепла по дереву проникает в почву.
Другим фактором, смягчающим контрастность поступления энергии к поверхности снега, является уменьшение теплоотдачи эффективным излучением, которое в лесу в несколько раз меньше, чем в поле (Кузьмин, 1961). На открытом пространстве отрицательный радиационный баланс в 7 и 19 час. наблюдался чаще, чем под пологом древостоя.
Ускорению таяния снега в лесу содействует меньшее альбедо в результате затемнения поверхности снега лесным опадом: семенами, хвоинками, ветками и т. д. Кроме того, более быстрому таянию снега в лесу часто содействует талое состояние почвы и большая рыхлость снега.
Таким образом, есть факторы, которые действуют в противоположном направлении по сравнению с основным—солнечной радиацией — и несколько сглаживают контрастность в процессе снеготаяния в лесу и в поле.
Промерзание и оттаивание почвы исследовались нами с помощью мерзлотомеров Данилина, расставленных по три — пять на пробных площадях. Показания снимались один раз в неделю. В дни снегомерных съемок делались контрольные шурфы с помощью лома и лопаты.
За все четыре сезона промерзание в поле было намного глубже, чем в лесу. Во всех без исключения случаях в еловом лесу почва промерзала меньше, чем в поле, но больше, чем в березовом лесу. Максимальное промерзание за зиму в поле колебалось от 26 (февраль 1965 г.) до 125 см (март 1967 г.), в ельнике — от 9 до 45 см, в березняке — от 0 до 20 см.
Такие большие различия в глубине промерзания в первую очередь объясняются различной защитой почвы снеговым покровом. Чем мощнее снеговой покров, тем меньше промерзание. Наиболее отчетливо эта взаимосвязь проявилась в зиму 1966/67 г., когда сильными порывистыми ветрами сухой снег сдувался с полей. Промерзание незащищенной почвы в конце марта достигало глубины 125 см, а в отдельных местах 160 см. В лесу снежный покров сформировался в середине декабря, что препятствовало проникновению низких температур в глубокие толщи почвогрунта.
Кроме снегового покрова глубокому промерзанию препятствуют почвенно-грунтовые воды, залегающие близко от поверхности и имеющие более высокую температуру, чем вышележащие слои почвы. В березняках, кроме того, хорошей защитой от мороза служит подстилка и опад из листьев.
В лесу, по нашим данным, не во всех случаях максимальное промерзание наступает к концу зимы, т. е. к дате накопления отрицательных температур. Часто это происходит в середине зимы и даже в самом начале, а затем наступает период оттаивания почвы снизу.
Оттаивание почвы снизу при отрицательных температурах весьма распространенное явление в лесу. Так, в зиму 1963/64 г. почва в березовом лесу промерзла всего до 7 см, а к началу марта, т. е. задолго до таяния снега, она была уже талой. Зимой 1964/65 г. в березняках почва оттаяла в январе и больше не промерзала. Даже в очень суровую и малоснежную зиму 1966/67 г. почва в еловом и березовом лесу начала оттаивать в середине февраля.
Оттаивание снизу, таким образом, происходит и при низких температурах воздуха, что говорит о невозможности расчета глубины промерзания в лесу по сумме отрицательных температур.
Начало раннего оттаивания снизу свойственно более сухим почвам. Очевидно, промерзшая влажная почва требует для оттаивания гораздо больше тепла, чем сухая мерзлая.