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山体效应是指外貌和物种相似的植被在内陆的巨型山体或山系中央比外围地区分布要高的现象，其本质是山体的热力效应所产生的同海拔上山体内部温度比外部高的温度空间格局。在世界各大山地中，山体效应作用巨大且广泛存在，对山地垂直带分布和结构类型产生了巨大的影响。因而，山体效应的定量化研究对于构建高精度的山地垂直带空间模型具有重要的意义。 本博士论文在国家自然科学基金重点项目“基于垂直带的山体效应定量化研究(No.41030528)”的框架下，以北美落基山脉作为研究区域，分析影响山体效应的主要因子，构建了落基山脉山体效应的定量化模型;在此基础上探索了山体效应对林线分布的影响，并建立了纳入山体效应的落基山脉林线高度模型。主要研究成果如下: (1)基于台站气候数据的山体效应定量化研究 基于气象台站数据和自由大气温度数据，以山体内外温差作为表征山体效应的因子，以纬度、山体基面高度、降水大陆度、地形开阔度作为自变量因子，构建了落基山脉以及南部科罗拉多落基山脉的山体效应定量化模型。无论在落基山脉还是科罗拉多落基山脉，模型均具有较高的拟合度。其中，落基山脉的山体效应模型的判定系数高达0.689，山体基面高度对落基山脉最热月山体效应的影响最大，相对贡献率为45.65％，降水大陆度次之，相对贡献率为36.05％，而纬度最小，为18.30％。科罗拉多落基山脉山体效应模型的判定系数达到0.712，山体基面高度和降水大陆度对山体效应的贡献率分别为55.21％，44.79％。地形开阔度对山体效应的影响较弱，在模型中均被剔除。 (2)基于遥感数据的山体效应定量化研究 以山体基面分区为划分单元，分析不同分区的山体增温大小并建立定量化关系模型。山体增温的分布趋势，无论是7月增温还是生长季增温，在落基山脉地区均较为显著，山体内部温度均大于同高度处的自由大气温度。并且山体增温的趋势都是从山体外围向山体内部逐渐增高，与山体基面高度的分布趋势具有较强的一致性。即在山体内部山体增温较为强烈，而在山体外部，山体增温则相对较弱。7月份山体增温的最大值分布在落基山脉的中部的内华达高山盆地以及南部的墨西哥高原上，山体增温的幅度可以达到4.5-5.5℃，落基山脉西部沿海区域的海岸山脉，山体增温较低，最低值仅为0.1℃;生长季山体增温的最大值为4.8℃，生长季山体增温的最大值在内华达的高山盆地，最大值为4.8℃，在落基山脉中部的高山盆地以及南部的墨西哥高原，山体增温幅度在3.5-4.5℃，在落基山脉的外围地区，山体增温则普遍较低，最小值为0.2℃。 7月增温与山体效应影响因子纬度、降水大陆度、山体基面高度、NDVI的线性模型拟合度较高，判定系数达0.581，其中，山体基面高度对山体效应的贡献率最大，为62.61％，降水大陆度次之，为37.39％，纬度和NDVI没有通过逐步回归的双向检验，被剔除;生长季山体增温的线性回归模型的判定系数高达0.736，其中，山体基面高度对山体效应的贡献率最大为59.27％，NDVI次之，为40.73％。纬度和降水大陆度没有通过逐步回归的双向检验，被剔除。 (3)山体效应对林线分布的影响 用最热月10℃等温线的分布高度作为理想林线的分布高度，不同纬度(36°N、41°N、46°N、51°N)山体与外部最热月均温10℃等温线的分布差异表明，山体内部10℃等温线的分布高均高于外部，内外高差为700-1400m。其中在36°N和41°N，山体内外最热月10℃等温线的分布高度差异最大，在46°N次之，在51°N内外差异最小。山体内外最热月10℃等温线高度差异的这一变化趋势与山体内外温度的分布差异变化趋势相吻合，即山体内外温差变化趋势为山体内部普遍高于山体外部，且山体增温在落基山脉南部最为强烈，而在落基山脉北部增温最弱。落基山脉不同纬度剖面最热月10℃等温线的分布表明，在不同纬度上，由于山体效应使得落基山脉内部较外部而言具有更高的温度条件，导致理想林线在山体内部能够抬升至更高的海拔高度，使得落基山脉理想林线分布高于外部甚至是同纬度其他山脉的林线高度分布。 落基山脉和内华达山脉39°N山体基面高度、最热月均温及最热月10℃等温线的分布变化表明，同纬度邻近的内陆山体，山体基面高度越高，则最热月增温越显著，进而导致10℃等温线的分布越高。 (4)落基山脉林线分布模型 对比落基山脉不同的林线分布模型，传统的基于经、纬度的林线分布模型，模型拟合精度为0.699;纳入山体基面高度的林线分布模型较传统模型拟合精度更高，判定系数可以达到0.775。其中山体基面高度对林线分布高度的贡献率最大，为43.38％，纬度次之，经度最小;纳入山体增温的林线分布模型拟合度最高，对林线分布高度的贡献率分别为78.1％。其中山体增温的贡献率高达57.60％，远远超过纬度(25.22％)和经度(17.18％)。表明山体增温对林线分布高度具有重要的影响作用，用山体增温来代表山体效应，比单一运用山体基面高度作为山体效应的表征，模型的效果更好。 (5)问题与展望 本文在山体效应定量化及其对林线分布的影响方面取得了一定的成果，但也存在以下的不足:1）山体基面高度的数字化识别方法需要进一步细化和完善，可以考虑结合区域地形等因子综合计算;2）本文选择最热月10℃等温线作为林线分布的指示因子，但是，林线处的生态环境极其复杂，林线的生长受到多方面因素的综合影响，只用最热月10℃等温线的分布高度这一单一的指标来表示林线还不够全面与完整，随着遥感技术的发展，在以后的研究中，可以考虑基于遥感识别进行林线数据的提取。