土地利用/覆被及其变化对区域气温的影响

We focus on the approach and its uncertainties to apply observation data of meteorological station to present regional temperature change, to estimate the effectiveness and contributions of LUCC on increasing atmospheric temperature. Observation data from all national and parts of local meteorological stations in China will be collected. Greenhouse Gases Footprint model will be intensified to temperature footprint model. Data fusion and classification transformation of LUCC data will be carried out in the buffer region of meteorological station. Integrate GIS, RS and model simulations, we analyze the impacts and mechanisms of land cover/use type and its change on rising temperature based on the remote sensing analysis of observation environments of meteorological stations, and then the different impacts and mechanisms will be analized. Furthermore, new methods to estimate the regional temperature change considering the land surface conditions and applying observation data of meteorological station will be developed. WRF model will be used to simulate the impacts of LUCC on regional climate in Southern China, which showed violent deforestation, afforestation and reforestation. Our study will supply scientific knowledge and decision recognition to support global change research, environmental diplomacy negotiation and national land management.

针对气象站观测数据估算区域气温变化的方法及其不确定性、LUCC对地表气温升温的影响程度及其贡献率等科学问题，利用中国国家和省区两级气象台站观测数据，综合运用GIS、遥感和空间模拟技术，移植和改进温室气体通量足迹模拟系统为温度足迹模拟系统，完成气象站点缓冲区内LUCC数据的融合与分类系统的转换，在此基础上，进行气象站气象观测环境的遥感分析，以及土地利用/覆被类型及其变化对气温升温影响分析，揭示站点尺度土地利用/覆被及其变化对气温升温的影响及机理；发展基于气象站观测数据并考虑陆表覆被状况的区域气温变化估算新方法，估算土地覆被变化对区域气温变化的贡献率；在中国南方毁林、造林和再造林活动剧烈地区，利用WRF模型模拟LUCC对区域气候的影响。为全球变化研究提供新的科学认识，为科学调控人类土地利用行为，缓减与适应全球气候变化，以及环境外交谈判提供决策支持。

本项目形成了观测、反演和模拟于一体的揭示土地覆被/利用及其变化的气候效应研究框架，通过在典型区域，开展LUCC对地表生物地球物理参数影响的定量模拟和评估，探讨和揭示了人类重大土地利用活动的生态气候效应及其作用机理。项目成果为全球变化研究提供新的科学认识，而且对于科学调控人类土地利用行为，缓减与适应全球气候变化，以及环境外交谈判具有重要意义。项目主要研究内容和成果包括：（1）构建了人造地表覆盖等级层次结构分类系统，研发了高精度城市建成区及其内部城市不透水地表和植被覆盖组分比例数据产品；评估了主流的8种中分辨率遥感森林覆盖制图数据集的精度，可以为区域气候的模拟提供更加准确的土地覆盖数据。（2）开展了基于站点观测数据的土地利用活动气候效应及作用机理研究，对典型城市、草地、农田和森林站点地表生物地球物理参数，辐射与水热通量进行观测，分析LUCC影响气温的内在机理。（3）开展了城市扩展，尤其是京津冀地区的城市化对城市热岛强度的影响，发现夏季的日间热岛效应最为明显，城市的不透水层的增温作用要大于植被层的降温作用，热岛强度随城市扩展并非一味升高，在一定程度上出现稳定甚至降低现象。（4）通过遥感观测和WRF气候模型模拟的方法对毁林、造林和再造林活动剧烈地区的东北和黄土高原等地区进行了研究，结果表明，气候模拟的温度变化与遥感卫星观测结果非常接近，中国不同地带造林对区域温度的影响具有纬度地带性，总体趋势是随着纬度的升高，造林后的降温作用减弱。（5）开展了土地利用与土地覆盖变化对气候影响的国别对比，研究了中国，美国，印度和巴西等国家城市化，农田开垦和造林对净辐射，潜热和地表对大气供热的影响的差异。