北半球温室气体和土地利用/覆盖变化对地面气温日较差的影响

为了探究温室气体(greenhouse gas,GHG)和土地利用/覆盖变化(land use and land cover change,LULCC)对于地面气温日较差(diurnal temperature range,DTR)的影响及相对贡献作用,本文采用耦合地球系统模式(Community Earth System Model)进行了模拟研究。模拟结果表明:GHG浓度的增加导致北半球中高纬度地区年平均DTR显著降低,但GHG引起DTR变化存在显著的季节差异,在暖季和冷季,北美地区和西伯利亚地区呈现出相反的变化特征,GHG增加对于中高纬度地区年平均DTR的降低作用主要是由冷季贡献的。LULCC通过影响叶面积指数和地面反照率显著降低东亚、南亚、欧洲和北美东部地区的DTR。通过创建一种新的分析方式,本文研究了GHG和LULCC对DTR的相对贡献作用,在北半球高纬度地区,GHG在DTR的变化中扮演着主导作用,但在中纬度地区和南亚地区,无论是DTR变化数值的正负符号还是大小,LULCC都起着显著的影响作用。     

区域尺度土地利用/土地覆盖变化对气温日较差的影响

利用NCAR CAM4.0模式,针对潜在植被和当代植被两种典型土地覆盖类型,通过平衡态试验探讨土地利用/土地覆盖变化（land use/land cover change, LUCC）对气候的影响。结果表明,LUCC对气温日较差有明显影响。日较差的响应与LUCC变化的区域有紧密的联系。在中纬度,LUCC引起日较差减小,这主要由日最高气温的降低造成。在低纬度东亚地区,日较差的减小主要由日最高气温的降低造成;而在印度半岛,日较差的减小主要由日最低气温的升高决定。这种区域性的差异,主要是由于植被蒸腾和冠层蒸发的作用,LUCC能够显著调节气温日较差的变化。     

基于卫星遥感的区域土地利用/覆盖变化研究

利用新疆于田地区1976年Landsat MSS、1989年Landsat TM、1999和2001年Landsat ETM影像以及2001年实地考察的数据，对该地区25年来的土地利用／覆盖变化进行了研究。结果表明1976～2001年，于田绿洲的土地利用／覆盖变化发生了较为明显的变化，主要表现在绿洲内部各种土地利用／覆盖类型发生着相互转化，农田的数量不断增加，高、中、低密度草地逐渐向中、低密度草地和荒地过渡，绿洲与外部物质、能量的交换逐步趋向稳定，绿洲的面积逐渐扩大。稳定性也逐渐提高，且逐渐向新的平衡演变。     

中国区域陆面覆盖变化的气候效应模拟研究

基于MODIS和CLCV陆面覆盖资料,利用区域气候模式RegCM4分别进行两组24年（1978-2001年）的数值模拟试验,研究中国区域陆面覆盖变化对区域气候的影响。结果表明,以荒漠化和植被退化为主要特征的陆面覆盖变化通过改变陆面能量、水分平衡与大尺度环流进而对气候要素产生重要影响。夏季,中国南方地区普遍降温,季风边缘区及藏北高原气温升高,降水减少;季风边缘区与西北地区气温年际波动加剧;内蒙古中东部地区西南风增强,进而水汽输送增强,一定程度上增加了该地区降水。冬季,中国东部地区偏北气流增强,更多干燥冷空气南下,使得黄河以南地区降水减少、气温降低。     

土地利用变化对长江流域气候及水文过程影响的敏感性研究

使用区域气候模式(RegCM3)和大尺度汇流模型(LRM), 研究土地利用/植被覆盖变化对长江流域气候及水文过程的影响。RegCM3嵌套于欧洲数值预报中心 (ECMWF) 再分析资料ERA40, 分别进行了中国区域在实际植被和理想植被分布情况下两个各15年 (1987～2001年) 时间长度的积分试验。随后, RegCM3 两个试验的输出径流结果分别用来驱动LRM, 研究土地利用/植被覆盖变化对长江流域河川径流的影响。研究结果指出, 中国当代土地利用变化对长江流域降水、蒸散发、径流深及河川径流等水文气候要素的改变较大, 对气温的改变并不明显。土地利用变化引起长江干流河川径流量在夏季(6～8月)有所增加, 并且越向下游增加幅度越大, 其中大通站径流量增加接近15%。总体而言, 土地利用改变加剧了长江流域夏季水循环过程, 使得夏季长江中下游地区降水增多, 径流增大。     

温室气体稳定浓度情景下中国地区温度和降水变化

 利用参与IPCC第四次评估报告（AR4）的多个全球气候系统模式的输出结果,着重分析了2101-2198年温室气体浓度稳定在720 mL/m3和550 mL/m3水平时（S 720和S 550情景）,中国地区地表温度与降水的时空变化特征。结果表明：1) 当温室气体浓度稳定不变时,22世纪中国地表温度仍将呈上升趋势,增温幅度为0.4℃/100a,但升温趋势平缓,幅度明显小于SRES A1B（中等排放）和B1（低排放）情景,冬、春季增温显著且高纬地区增温明显大于低纬地区,夏、秋季次之,因此季节间的温差将会变小;2) S 720（S 550）情景下年平均降水增加幅度基本稳定在11%（8%）左右,冬季降水增加显著,且增幅从南向北逐渐增大,春季次之,夏、秋季大部分地区降水将减少10%～30%。     

温室气体增加对天气气候的影响

根据大气中温室气体含量增加的事实,分析概括产生温室效应以后大气结构的变化.温室效应可以使大气中水汽含量增加,使大气层结不稳定度增加,出现对流性天气之前积聚的不稳定能量可能性更高,大气对流层顶抬高,垂直运动加强,导致大气对流层内垂直和水平振荡的幅度加大,对天气气候的影响主要是容易出现极端天气气候事件,并可能进一步对人类和社会的其他方面造成影响.     

土地利用变化对我国区域气候影响的数值试验

使用RegCM2区域气候模式单向嵌套澳大利亚CSIRO R21L9全球海-气耦合模式,通过将中国区域植被覆盖由理想状况改变为实际状况的数值试验对比分析,探讨了当代中国土地利用变化对中国区域气候的影响,并对结果进行了统计显著性检验。研究表明,土地利用的变化,会导致我国西北等地区年平均降水减少,导致年平均气温在内陆部分地区升高和在沿海个别地区降低,引起许多地方夏季日平均最高气温升高,而冬季日平均最低气温则在我国东部部分地区降低的同时在西北地区升高,土壤湿度的变化表现为大范围的降低。研究同时表明,相同的土地变化在不同的地理环境下引起的气候要素变化有一定的不一致性。     

中国省级土地利用变化和林业温室气体清单编制方法

省级土地利用变化和林业（LUCF）温室气体清单主要评估“森林和其他木质生物质生物量碳储量的变化”和“森林转化温室气体排放”两类主要温室气体的排放源或吸收汇。省级LUCF温室气体清单编制方法以政府间气候变化专门委员会（IPCC）有关国家温室气体清单指南为基础,结合中国LUCF活动的实际情况,特别是在考虑核心关键数据的可获得性与可靠性的基础上制订完成。同时还建立了适用于不同省的关键排放因子和参数数据库,旨在为科学合理地编制中国省级LUCF温室气体清单提供方法学依据。     

环太湖地区土地利用变化的局地气候效应

利用WRF模式和1985年、2005年环太湖区域的土地利用资料,模拟了环太湖区域土地利用变化的局地气候效应,并从陆面过程的角度进行了分析。模拟结果显示：城市扩张区域净短波辐射通量增多,地面温度升高,感热通量增大,潜热通量减小。近地面水平风场在城市化地区风速减小,在城市化带方向上形成狭长的动能衰减区域。湖陆风和城市热岛环流增强,城市化地区向上垂直速度增大,积云性降水增多。老城区和郊区下沉运动增强,对流受到抑制,积云性降水减少。层云降水的改变,集中在层云降水的大值区,且多呈带状分布。总降水在城市化区域增强,在老城区和郊区减少,积云性降水占总降水的比值增大。在土地利用没有变化的区域,降水的改变与地表能量通量的改变在空间分布上大致吻合。     

近20年中国土地利用变化影响区域气候的数值模拟

区域尺度土地利用/土地覆盖变化(LUCC)的气候效应以及土地覆盖数据的不确定性, 一直是LUCC研究不可忽视的关键问题。本研究基于最新的遥感资料, 采用新的区域气候模式RegCM4.0, 探讨了1990年至2010年中国LUCC对区域气候的影响。结果表明, 中国区域LUCC使得局地气温和日较差发生了显著改变, 而降水及低层环流场变化不显著;LUCC的影响存在季节性差异, 其中, 夏秋季响应程度较大且主要体现在边界层内。就LUCC对气候影响的机理各地区有所不同, 华北地区LUCC的气候效应主要受蒸散发作用主导, 而长江流域则由反照率与蒸散发共同作用。这些结果均说明, 较短时间尺度的LUCC气候效应主要体现在其局地范围, 且在不同的季节有所差异。     

中国农田下垫面变化对气候影响的模拟研究

使用同期的美国国家环境预报中心/能源部(NCEP/DOE)再分析资料驱动区域气候耦合模式AVIM-RIEMS2.0,从遥感卫星图像资料中获取3期中国土地利用/覆盖数据中的农田植被类型,将其分别引入到AVIM-RIEMS2.0模式进行积分,研究中国农田下垫面变化对东亚区域气候的影响。结果表明:中国农田变化对气候影响具有冬季弱、夏季强的季节性变化,夏季气温和降水的差异在一些地区通过了95%的显著性检验;20世纪80年代农田扩张,林地、草地为主的植被类型转化为农田,植被变化区域的叶面积指数降低,反照率升高,且通过了95%的显著性检验,使得中国东部地区的气温由南到北呈现增加—减少—增加—减少的相间变化趋势,而降水的变化趋势大体相反;20世纪90年代农田面积减少,除东北地区外,农田变化引起的植被变化与80年代基本相反,叶面积指数变化、反照率以及由此导致的气候各要素也呈现大体相反的变化趋势;不同时期农田变化引起的植被类型转化的差异,使850 hPa风场变化趋势基本相反,可能是导致气温和降水变化趋势差异的主要原因之一。     

城市台站周边热岛效应和土地利用与覆盖变化关系

以合肥市气象站为中心,利用1990～2006年的Landsat TM影像,获取不同半径圆形缓冲区范围内下垫面土地分类信息以及对应年份的气温年均值、极值、日定时数据资料,分析了下垫面各土地类型及其变化和站点周边热岛效应的关系.分析得出:城市热岛与建设用地有着最强正相关,与林草地和耕地有着显著负相关,与夜晚水体有着较强正相关.下垫面类型对城市热岛的影响随着每天的不同时刻而变化.4种下垫面类型对城市热岛的影响范围上,建设用地一般在6km以内、林草地4km以内、耕地在4km时最显著,水体则随着距离的增加,其影响范围缓慢上升到8 km.同时,通过分析土地利用年变化和城市热岛效应变化的关系,进一步验证了城市发展对城市热岛效应起着至关重要的作用.最高温和14时(北京时间)热岛强度年变化与土地利用年变化有着较强的相关性.另外,迁站后热岛效应明显减弱.最后,重点探讨了下垫面类型和热岛效应关系的可能原因.     

北方土地利用变化对中国夏季气候可能影响的敏感性试验

为考察中国北方地区当代土地利用变化对中国夏季气候的可能影响,以区域气候模式RegCM3为模拟工具,利用1992年和1999年的土地利用资料,进行了中国地区植被覆盖变化的敏感性试验。结果表明,中国北方地区土地利用/植被覆盖的改变,将通过影响大气环流和改变陆地—大气或植被—大气之间的能量平衡状态等,对降水和气温等产生较大影响。     

土地利用和土地覆盖变化对气候系统影响的研究进展

土地利用和土地覆盖变化（LUCC或LULCC）不仅对人类赖以生存的地球环境有重要影响,同时与人类福祉密切联系。人类活动对气候的强迫不仅包括温室气体排放导致的气候变暖,还通过直接改变地表物理性状以及间接改变其他生物地球物理过程和生物地球化学过程等对气候系统产生深刻影响。作者在此认识的基础上回顾了LUCC对气候系统影响的研究历史,结合新近的研究结果归纳了诸如森林砍伐、城市化、修坝等LUCC活动在区域和全球尺度的气候效应。LUCC具有高度的空间异质性,因此气候系统对它的反馈也具有明显的空间差异。由于全球平均后变化幅度相对区域上的小,LUCC对区域气候影响显著,而对全球气候影响不明显。它对区域气候的影响取决于反照率、蒸散发效率和地表粗糙率等变化的综合效应：在热带地区LUCC主要引起温度升高,在高纬度地区使温度下降。在全球尺度上LUCC导致气候的变暖主要通过减少蒸散发和潜热通量引起陆表水循环的改变,其次通过改变地表反照率导致辐射强迫改变。最后指出目前LUCC在气候变化学科中的研究所存在的问题。在此基础上提出了未来的研究首先需要评估的3个气候指标,并提倡多学科间的相互合作。     

土地利用与土地覆盖变化的遥感监测及环境影响研究综述

土地利用与土地覆盖变化（LUCC）对全球生态、环境产生了巨大影响,是全球变化的原因之一,也是全球变化研究的重要组成部分。从遥感数据源、遥感分类方法、遥感动态变化监测方法3方面出发,介绍了遥感监测技术在LUCC研究中的应用现状;回顾了LUCC对气候、水文影响的研究进展,并对数值模拟方法在LUCC影响研究中的应用进行了重点评述;探讨了目前LUCC研究工作中在动力机制、对环境的影响、遥感技术及资料应用、多源数据的综合应用及利用区域气候模式进行数值模拟试验等方面存在的问题及未来发展趋势。