长江流域是我国经济发展的主轴线之一,工业化和城市化进程相对较快。伴随着经济持续快速的发展,长江流域的生态环境持续恶化,对各种灾害的敏感度持续增加。在全球气候变化影响下,流域内干旱、洪水和霜冻等各种极端天气事件频繁发生,因气象灾害导致的直接经济损失持续上升。因此长江流域如何应对气候变化风险,降低气候变化脆弱性是值得深入研究的课题。本论文以长江流域温室气体排放清单为基础,分析了经济发展与温室气体排放之间的相关性;以区域空间温室气体浓度分布为纽带,分析了区域温室气体排放与区域气候变化之间的相关性：初步揭示了区域气候变化的响应特征,并预测了未来气候变化时空变化趋势；基于上述结果本研究进一步系统分析了气候变化影响下区域气候变化脆弱性现状及其发展趋势。主要研究结果如下：(1)长江流域温室气体排放清单及其与社会经济发展的相关性：本论文利用IPCC《国家温室气体清单指南》方法,结合地区动态特征系数,核算了能源、工业(过程)、农业、废弃物处理和林业的三种主要温室气体(CO2、CH4和N2O)的排放清单。结果显示：①1990～2012年间,全流域的温室气体排放量从15.18亿吨CO2-eq (CO2当量)增长至44.14亿吨C02-eq,年均增长率约为4.9%。林业C02吸收量从1.11亿吨增加到1.84亿吨,年均增长率约为11.6%；按三种温室气体分CO2约占75.4%,CH4(以CO2当量值计)约占10.2%,N2O(以C02当量值计)约占14.4%；按行业分能源约占40%,工业约占15.2%,农业约占26.6%(畜牧业17.7%,种植业8.9%),废弃物处理部门0.7%；按地区占比为川渝地区21%,江苏17%,湖北13%,安徽12%,湖南12%,贵州10%,上海8%,江西7%；按流域分上游占31%,中游占25%,下游占44%。作为LUCC引起的温室气体排放变化的一个特例,本文研究了三峡库区的温室气体排放问题。利用SCIAMACHY遥感数据分析了库区CH4浓度年平均变化和月平均变化。发现库区CH4浓度变化有很强的空间异质性和时间变异性。但是对比三峡水库建成前后水库空间大气CH4浓度变化幅度,认为水库的建设总体上对库区CH4浓度变化影响不明显。②温室气体排放量年增长率,温室气体排放强度年增长率和人均温室气体排放量年增长率的EKC分析表明,排放量年增长率符合条件的是上海市、安徽、湖北和贵州省；排放强度年增长率符合条件的有安徽、湖南、川渝和贵州省；人均排放量年增长率符合条件的有上海市、安徽、湖北、川渝和贵州省。分析符合条件的省市在EKC曲线上所处的位置可知,除了上海市和贵州省的温室气体排放量达到顶点以外,其余地区都处在上升的阶段。其中上海市的温室气体排放量处在EKC的排放量峰值。③除上海市外其余各省市温室气体排放与经济发展之间都表现弱脱钩关系,而上海市近五年中有三年表现出强脱钩关系。分产业分析,江苏省、川渝地区和贵州省的第一产业在最近10年有7年都表现强脱钩关系；上海市的第二产业自1996年以后都表现强脱钩关系。从长江流域温室气体排放量重心位置转移的距离、方向和轨迹判断,流域温室气体排放量与流域的经济发展表现协整关系,而与人口数量变化无关,说明经济发展是温室气体排放的主要驱动力。利用空间自相关理论检验研究区温室气体排放量空间分布特征,发现温室气体排放量在空间上表现出较强的差异型,但整体上呈现空间集聚效应。局部Moran’s I指数值结果显示研究区内上海市具有空间负相关性,其变化与周边地区差异显著。以上结果说明温室气体排放量的变化总体上与经济发展的关系是紧密的,两者成正相关关系；在局部上,发现上海市存在与其余各省市不相同的变化趋势,两者成负相关关系。(2)长江流域大气温室气体浓度变化及其对气候变化的影响：基于遥感数据和GIS技术,本文利用SCIAMACHY和TES卫星遥感数据研究了CO2、CH4和N2O在长江流域的空间分布格局。结果显示：三种温室气体在长江流域空间分布上呈现出CO2和N2O浓度东部高,西部低的特征；而CH4呈现相反的分布,特别是在四川、贵州交界处有一个高值区。另外两年的数据显示区域的三种温室气体均成增长趋势,与全球地面观测网络数据对比,其增长率相当。同时,分别计算了温室气体辐射强迫增加率和年平均温度变化,结果显示：以1990年为基准,辐射强迫增加率持续增长。在三种温室气体中,CO2贡献率最高约占90%,空间分布上辐射强迫增加率有自上游向下游逐渐增加趋势；以1990年为基准,平均温度增长了约0.69℃。(3)长江流域未来气候变化情景的设定和变化趋势预测：本文用MAGICC/SCENGEN模型研究未来长江流域平均气温和降水量的时间,季节和空间变化特征。结果显示：长江流域未来的气候变化增温可能性较大。中下游地区降水增加较多,上游降水可能会减少。冬季增温明显,但上游地区降水减少,中下游,特别是长三角地区降水增加较多；春季上游增温高于中下游,沿江地区增温较多,降水增加主要分布在长江以北地区；夏季中下游增温高于上游地区。降水整体上降低,上游与中游交界之处和长三角地区出现两个降水量减少的中心；秋季几乎在全流域增温幅度较大,只在西南边缘增温的幅度较小。降水出现两个相反的变化中心,长江上游以四川盆地东部为降水量减少的中心,长江中游以江西为中心的降水量增加中心。(4)长江流域气候变化脆弱性指数的现状和未来变化趋势：本论文利用VRIP模型(Vulnerability-Resilience Indicator Prototype model)、DEA模型(data envelopment analysis model)和空间面板数据模型系统分析了研究区内各地区气候变化脆弱性。并利用系统动力学理论模拟各地经济发展和脆弱性变化趋势,预测了各地区气候变化脆弱性未来发展趋势。研究结果显示：长江流域各地区的气候变化脆弱性是持续降低的。脆弱性指数降低的主要原因是适应能力增强导致的。而研究区各地区中气候变化暴露度最高的是江苏,敏感度最高的是湖南,适应能力最强的是上海；对比各省市气候变化相对脆弱性,最为脆弱的是江苏、安徽、湖南和川渝地区,贵州、江西和湖北脆弱性相对较低,脆弱性最低的是上海市；对脆弱性变量的空间自相关分析表明：按空间影响能力大小排序,敏感性指标依次为人类敏感性>经济敏感性>农业的敏感性；适应能力指标依次为基础设施水平>人口和公民资源>经济适应能力；系统动力学分析表明：在暴露压力无显著增加情况下,各地区气候变化脆弱性均表现为持续下降趋势。还发现研究区的脆弱性分布可划分成增加区(上海),短暂平稳区(江苏、安徽、江西省和川渝地区)和持续改善区(湖北、湖南和贵州省)。另外,研究还发现2030年是研究区气候变化的关键时段,如果能在那个时段实现温室气体排放达到峰值,将有利于改善长江流域的气候变化脆弱性。