在近地气层中，由于森林的生态效应在森林内部及周围形成的特殊气候。森林由于其林冠对太阳辐射有巨大的阻挡作用，从而造成一系列小气候因子的改变。森林小气候与其他小气候或大范围气候的差别，可通过测定各种气象要素来判断，如辐射、温度、风速、湿度和降水等。森林对小气候影响的程度，决定于森林的树种组成、林龄、林冠的郁闭度和结构等因素。不同森林所在的立地、坡向、坡度、纬度和高度等因素的差异，对小气候也有很大影响，在判断森林的影响时，必须把这些因素的影响与森林的影响区分开。人们虽早就认识到森林对局部气候的影响，但对森林气候进行科学观测和研究到19世纪20年代才开始（见）。

有以下几个方面：

辐射

森林对太阳辐射的反射率比草地和作物要低，森林的反射率概数为10～20%，草地的反射率约为15～25%。射到森林的太阳辐射绝大部分被树冠吸收，达到林下地面的太阳辐射是很微弱的。辐射量因林分的组成和结构不同差异很大。对于郁闭的温带林分，最多只能是林上辐射值的15%，在最稠密的热带雨林下甚至只有0.25%。树冠和林下植物吸收的辐射占60～90%。森林吸收的太阳辐射只有2%用于光合作用，而绝大部分用于蒸发、蒸腾和使周围空气增温。太阳辐射穿过林冠后，光谱结构也发生变化，远红光和近红外辐射所占比例变大。这种改变光谱的作用，阔叶林比针叶林更为显著。

气温

由于森林对辐射的阻挡作用，所以能降低最高温度和增高最低温度，从而使林内温差变小，还能改变森林内温度的垂直分布。在稠密的林冠下，夜间经常出现等温现象，而白天却可能出现逆温现象。在春天，森林通常能降低平均气温；在冬天其影响不明显，或者可使气温略为升高；总的说来年平均温度低于林外。在温和的气候和潮湿的立地条件下生长旺盛的林分，由于强烈的蒸腾，冬天林内的气温仍可低于林外；而在干旱或非常稀疏的林分中，春季林内的气温也可高于林外。

地温

森林能降低土壤最高温度，增高土壤最低温度，使地温的日（月、年）变化变小。这种影响在土壤表层最明显，影响可深达数米。春季开始，林下地温低于林外，冬季林下地温高于林外。

风速

森林能大大减小风速，减小的程度因林分结构不同而异。多层结构、密度大的林分比单层结构、密度小的林分影响大。利用森林对风的阻挡作用，人们已营造了各种防护林。对防护林的防风效应已做了大量研究。

湿度

森林有巨大的蓄水功能，再加上森林降低气温和减小风速的作用，所以林内的湿度通常远较林外和非林区的为大。

降水

森林对降水的影响可分为三个方面：①对降水分配的影响：由于森林有高大的林冠层，降水落到林冠上有很大一部分要受到林冠的阻截，称作树冠截留；有一部分降水在受到林冠阻截后又顺着树枝和树干流到土壤中，称作茎流；透过树冠落到林下的降水为穿透降水。穿透降水与茎流之和为林下降水。林下降水与树冠截留之比，因森林的组成、林龄、结构、降水前的干旱程度、降水的强度和降水持续时间等不同有很大差异。根据大量资料统计，树冠截留平均占年降水量的20%，这些水分最后被蒸发回到大气中。②对水平降水的影响：指的是云滴、雾滴、露、雾凇和雨凇等在植株的叶片上凝结而滴落的水量。它原来被称为水平截持，苏联的小气候学家习惯称它为“水平降水”。森林造成的水平降水在某些潮湿而多雾的山地能达到降水量的10%。森林边缘，特别是在向风面，水平降水要比林内大得多。③对垂直降水的影响（见）。

包括观测方法和资料处理方法。对比观测法是世界最早在森林气象研究方面采用的方法。梯度观测法则是在林地搭设的梯度观测架的不同高度上观测森林在垂直方向的影响。20世纪50年代以后，随着半导体工业的发展，出现许多遥测仪器，使梯度观测变得简便易行。70年代以后，随着微型计算机的普及，观测手段和数据处理手段有了重大突破。不但感应元件有很高的灵敏度和很高的精确度，而且测量的信息可以通过微型计算机进行自动处理，大大提高了资料处理的速度和计算的准确性。同时对研究森林小气候的效益也由过去的简单统计对比，向更深入地研究能量平衡、水量平衡和动量平衡的方向发展。