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城市是人类活动最集中,作用于自然环境最剧烈和最深刻的区域,对生态系统碳循环乃至全球气候变化产生了重要影响。作为一种重要的土地利用变化方式,城市扩张深刻地改变了地表景观。城市地区不仅是人为温室气体的主要排放源（大约97%的人为CO2排放来自城市地区）,它对区域甚至全球气候产生了显著的影响。另一方面,城市植被吸收大气中的碳,这对陆地生态系统生物地球化学循环及植被净第一性生产力（NPP）产生重要影响,对生态系统服务功能亦具有重要作用。作为生态系统碳循环的重要组成部分,植被NPP直接反映了植物群落在自然环境条件下的生产能力。另外,它还是表征生态系统碳源/汇功能的关键因素之一,在全球变化及生态系统碳平衡中扮演着重要的作用。当前有关城市扩张的生态系统NPP效应研究主要集中于当前气候条件下生态系统NPP的时空分布特征的诊断分析,而在未来城市动态扩张及气候变化下的NPP效应及其相对贡献方面研究则明显不足,这成为区域乃至全球碳循环研究中的瓶颈。元胞自动机（CA）是一种时间、空间、状态都离散,（空间上的）相互作用和（时间上的）因果关系皆局部的格网动力学模型,它"自下而上"的研究思路,强大的复杂计算功能、固有的并行计算能力、高度动态特征以及具有空间概念等特征,使得它在模拟城市扩张等空间复杂系统的时空演变方面具有很强的能力,在地理学研究中具有天然优势。本文通过集成CA模型、气候模型（HADCM3）、降尺度模型（SDSM）及碳循环机理过程模型（BIOME-BGC）,对未来城市扩张、气候变化及碳循环过程进行耦合研究。通过应用该方法对城市扩张、气候变化条件下的广东省未来植被NPP变化进行多情景模拟,结果显示:SRES B2温室气体排放情景下的未来气候变化使广东省植被NPP呈现增加的趋势;而广东省的城市土地扩张对植被NPP亦具有重要影响,主要表现为降低植被NPP效果。按照近年（2000-2005年）城市扩张趋势,到2020年,由气候变化导致的广东省植被NPP的增加作用大于城市用地扩张造成的植被NPP的降低作用。因而,引导城市合理扩张,对于维持碳平衡、应对气候变化具有重要意义。本研究为探讨未来城市扩张、气候变化影响下的植被NPP效应差异提供了一种有效途径。