土地利用/覆盖变化(Land use and cover change,LUCC)是人类影响气候系统的重要外强迫因子之一。本文基于多套数值试验以及多种LUCC情景,详细的分析了历史时期以及未来不同排放情景下LUCC对极端温度的可能影响,并从平均态变化以及变率变化两种角度探讨了极端温度变化的成因,所得结果主要如下:(1)历史时期百年尺度理想化的LUCC对极端温度有着显著的影响并且存在区域差异。通过对比试验发现,历史时期LUCC主要使得与最高温度相联系的极端温度指数(如:TX90P)在中高纬度(如:东欧-西西伯利亚)显著的下降,并且使最低温度有关的指数(如:TNn)在中低纬度(如:印度-中南半岛)显著的上升。进一步研究发现LUCC引起极端温度的变化主要通过影响温度的平均态进而导致极端态的变化。因此通过探讨不同区域平均最高、最低温度变化的可能机制可以理解极端温度变化的成因。反照率增加导致净短波辐射的减少控制了白天中高纬度最高温度的降低,同时感热通量和地表热通量相互抑制同时也导致了白天温度的降低以及夜间温度的升高,并且各个能量分量的反应均存在明显的区域差异。此外,深入研究发现这种能量分量的区域性差异主要受到区域特定的能量收支各个分量的气候平均态以及区域特定的森林砍伐类型主导的不同生物地球物理过程导致。(2)CMIP5多模式中LUCC对极端高温的影响存在较大分歧。利用CMIP5的四个地球系统模式的两组有无土地利用强迫试验输出的结果探讨了多模式中近50年LUCC对极端高温的影响。结果表明,CMIP5多模式中LUCC对极端高温影响具有较大的差异,一些模式(GFDL系列模式)可以模拟出LUCC对极端高温的影响具有很强的非对称性,其倾向于使得最高温度高百分位段显著降低但低百分位变化不大。而在另外一些模式(非GFDL模式)中则没有表现出这种响应。进一步分析发现这种模式间的不一致性主要取决于该模式对LUCC影响温度变率的模拟,在表现出最高气温非对称响应的模式中,LUCC导致温度变率显著降低,反之在另外的模式中LUCC对温度变率的影响很弱。通过对温度变化的分解可以发现在GFDL模式中LUCC导致的湍流热通量的再分配作用以及日内温度变率变化对最高温度的影响主导着该模式最高气温的非对称变化,而这两个关键过程没有在非GFDL模式中表达出来,并且这样的模式间的差异很可能受到不同模式对表面粗糙度变化模拟的差异调制。(3)较短时间尺度的LUCC对中国区域极端温度事件的影响依然显著。利用区域气候模式RegCM4.4-CLM45探讨了近20年中国区域LUCC对独立以及复合极端温度事件的影响。结果发现,近20年中国区域LUCC使得全国大部分森林砍伐区域(如:环四川盆地、我国东北)的独立极端暖日(独立极端冷日)显著的降低(升高),而使得我国南方地区(如:云南-广西-贵州一带)独立极端暖夜(独立极端冷夜)显著增加(减少)。对于复合极端事件来说,其响应比独立极端事件的变化弱的多,仅在我国北方体现出稍强的显著反应,但也仅限在冷事件中。过分解白天和夜间的温度,进一步通探讨了独立极端事件对应的最高、最低温度变化的原因。结果发现在白天无论是平均态的变化还是变率的变化均与净短波辐射、感热通量和地表热通量显著相关,而在夜间感热通量和地表热通量的变化主要主导者平均态的变化。对夜间的变率变化来说各个显著变化的量(感热通量、地表热通量)彼此相互抵消,最终基本没有对夜间的温度变率产生影响。(4)未来LUCC对联合温-湿状态的影响比对单温度变量的影响更为显著。利用CMIP5以及LUCID-CMIP5的三个地球系统模式未来试验的结果探讨了未来不同排放情景下LUCC对复合温-湿状态的影响。结果表明,在RCP2.6情景下未来LUCC使得中高纬度部分地区(如:北美北部)平均温度显著下降,而使得低纬度以及热带地区(如:非洲中部)平均温度有所升高。同时RCP2.6情景的LUCC对温-湿联合状态(干温、湿温)的影响远大于对平均温度的影响,尤其是在低纬度地区。对于RCP8.5情景来说,LUCC造成的温度变化的响应则较弱并且基本没有表现出显著的信号,但对于温-湿联合状态来说,其对LUCC的响应要比平均气温稍强。同时两个情景下三个温度指标极端态的变化与平均态变化基本一致。此外,我们还针对LUCC对未来温-湿联合变化的倾向进行了预估。初步结果发现,在RCP2.6情景下LUCC使得中高纬度地区有所冷干化而低纬热带地区有所暖湿化,而对于RCP8.5情景来说,在温-湿联合变化上则没有表现出显著的倾向。