【摘 要】
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植被作为陆地生态系统中最重要的组成部分,是影响全球气候变化的重要因素之一。东北地区作为我国重要的农业生产基地,近年来经历了较为剧烈的植被变化活动,对当地的气候造成了一定的影响。当前东北地区植被变化对气候影响的研究主要集中在植被变化对碳循环的影响,忽略了植被变化对局地气候的生物物理反馈,东北地区植被变化影响气候的生物物理机理尚不明确。因此本研究基于多源遥感数据和陆面模式旨在研究东北地区植被变化对地表
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植被作为陆地生态系统中最重要的组成部分,是影响全球气候变化的重要因素之一。东北地区作为我国重要的农业生产基地,近年来经历了较为剧烈的植被变化活动,对当地的气候造成了一定的影响。当前东北地区植被变化对气候影响的研究主要集中在植被变化对碳循环的影响,忽略了植被变化对局地气候的生物物理反馈,东北地区植被变化影响气候的生物物理机理尚不明确。因此本研究基于多源遥感数据和陆面模式旨在研究东北地区植被变化对地表温度的影响及其生物物理机制。本文首先利用土地利用数据、重建后的叶面积指数数据和地表温度数据,分析了东北地区的2003～2018年植被变化和地表温度的时空变化特征。在此基础上采用多源遥感数据,基于能量平衡原理和窗口搜索法,研究东北地区植被类型变化对地表温度及其相关能量平衡的影响,并探究了相关的生物物理机制。最后利用Noah-MP陆面模式,设计控制实验和敏感实验,研究植被变绿（叶面积指数LAI变化）对地表温度及其相关能量平衡的影响,并利用基于温度分解法的物理归因模型研究植被变绿对地表温度影响的生物物理机制,主要结论如下:（1）东北地区植被类型以林地、耕地和草地为主,研究期内耕地面积增加1.65×10~4km~2,主要来源于林地和草地,分别占耕地面积增加的16.3%和76.24%。同时东北地区98.13%的地区叶面积指数呈增长趋势,主要分布在在大兴安岭的北部和小兴安岭的东北部,且林地叶面积指数增长最快,其次为耕地。地表温度呈波动上升的变化趋势,具有明显的季节特征,夏冬两季呈上升的变化趋势,秋季呈逐渐降低的变化趋势,春季地表温度变化不明显,在空间上呈西南高、北部低、西部和东部较为均匀的空间分布格局。（2）与林地相比,耕地白天对地表平均增温1.75℃,夜间对地表降温0.89℃,全天对地表增温0.44℃,具有明显的季节特征。夏秋季节耕地的蒸散发弱于林地,潜热通量比林地少8.72W·m-2,导致耕地对地表具有增温效应,冬季耕地的净短波辐射比林地少11.11 W·m-2,导致耕地对地表降温。与草地相比,耕地夜间总体的降温效应稍强于白天的增温效应,使耕地全天对地表降温0.06℃,并具有不同的季节特征。夏秋季节耕地的蒸散发强于草地,耕地的潜热通量比草地多3.87 W·m-2,成为耕地对地表降温的主要原因,而在春冬季节,耕地与草地吸收的净短波辐射差异较小,潜热通量差异也较小,因此对地表增温/降温效应不明显。（3）2003～2018年东北地区生长季节叶面积指数增大0.48 m~2/m~2,与地表温度呈负相关关系,相关系数为-0.68,地表温度随叶面积指数的增加逐渐降低。基于模式模拟的结果表明植被变绿会导致地表降温0.36℃,且不同植被类型变绿会影响各地表能量变化,从而对地表产生增温/降温效应。其中,耕地变绿对地表降温的主要原因,是潜热通量增加和净短波辐射降低导致,而林地和草地变绿使地表温度降低,则主要是由于潜热通量增加而导致的。整体上,东北地区植被变绿影响最大的是潜热通量变化,叶面积指数增加导致潜热通量增加1.62W·m-2,导致地表温度降低0.34℃,成为东北地区植被变绿对地表降温的主要原因。叶面积指数增加对其余地表能量影响较小,导致对地表温度的贡献也较小,其中导致土壤热通量降低0.54W·m-2,使地表升温0.11℃;显热通量降低0.43W·m-2,导致地表升温0.07℃;地表吸收的净短波辐射降低0.43W·m-2,对地表具有降温效应,导致地表温度降低0.09℃。
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