论文部分内容阅读
为了研究不同时期土地利用变化导致的地表分光反照率变化及其辐射效应,本文首先统计分析了1860~2060年的LUH2数据集,得到了不同时期全球和典型区域地表分光反照率的长期变化趋势和空间分布特征。最后利用BCC_RAD大气辐射传输模式计算了不同时期土地利用变化对辐射收支的影响。主要结论如下:(1)得到了17种IGBP分类的土地利用类型在可见光、近红外和短波波段的反照率季节变化特征。其中冰雪表面和水体对可见光的反射能力最强,其中,冰雪表面的可见光反照率可达0.9231。而其他土地利用类型地表分光反照率主要表现为:近红外>短波>可见光。此外,不同土地利用类型的分光反照率不同,而同一土地利用类型的分光反照率季节均值也具有明显的空间差异性。(2)得到了四个典型区域主要土地利用类型变化导致的分光反照率的空间分布特征和季节变化趋势。自1860年以来,典型区域的地表分光反照率均呈现出一致的季节变化趋势。在1860~1900年间,典型区域下垫面城市建成区和农田增多导致分光反照率增大,其中美国中东部增大最明显,可见光反照率最大增量为0.0064。在1900~1950年,中国东部草原可见光反照率明显降低(0.0094);其余各地分光反照率均呈现出增大的变化趋势。在1950~1980年,中国东部的农田开始减少;欧洲东南部的常绿针叶林和混交林开始增多;美国中东部所有森林类型和所有荒原类型均逐渐增加;而巴西南部农田和城市建成区持续增多。在1980~2000年,中国东部农田持续减少;欧洲东南部自然植被和城市建成区逐渐增加;美国中东部荒原、稀疏灌木、草原和城市建成区则明显增加;巴西南部混交林开始增加。在2000~2015年,四个典型区域的农田和城市建成区持续增多。在2015~2030年,四个典型区域在RCP2.6情景下城市建成区均逐渐增多,农田逐渐减少;在RCP4.5情景下,欧洲东南部和巴西南部均表现为自然植被逐渐减少,而中国东部和美国中东部的落叶阔叶林和混交林开始逐步增多;在RCP6.0情景下,欧洲东南部郁闭灌木开始增多,而中国东部、美国中东部和巴西南部均表现为自然植被逐渐减少;在RCP8.5情景下,四个典型区域的自然植被均逐渐减少,农田持续增多。在2030~2060年,四个典型区域的落叶阔叶林在RCP2.6情景下均呈现出增加的变化趋势;在RCP4.5情景下,中国东部和美国中东部的城市建成区持续增加,而欧洲东南部和巴西南部的自然植被和城市建成区则逐渐减少;在RCP6.0情景下,中国东部、欧洲东南部和美国中东部的农田逐渐增加,而巴西南部的农田逐渐减少;在RCP8.5情景下,中国东部、欧洲东南部和美国中东部的落叶阔叶林明显增加,而巴西南部的常绿阔叶林和混交林则逐渐增加。(3)通过BCC_RAD辐射传输模式计算了不同时期土地利用变化导致的辐射强迫,发现不同时期的全球辐射强迫平均值均为负,表现为降温效应。在1860~1900年,四个典型区域均表现为自然植被向人类用地转换。其中,欧洲东南部负辐射强迫最大为-0.9647W/m2,巴西南部最小为-0.021W/m2。在1900~1950年,四个典型区域均表现为农田和城市建成区持续增多的变化趋势。但中国东部可见光反照率变化导致的辐射强迫均为正,其余三个区域则产生负辐射强迫。在1950~1980年,全球所有森林类型、农田、城市建成区、水体和永久湿地逐渐增加,产生负辐射强迫;中国东部农田开始减少而导致正辐射强迫。在1980~2000年,中国东部和巴西南部的辐射强迫为负,而欧洲东南部和美国中部的辐射强迫为正。其中,巴西南部的农田持续增多,而其余各地表现为农田减少的变化趋势。在2015~2030年,中国东部在RCP4.5情景下的辐射强迫为负(-0.1845W/m2);欧洲东南部在RCP4.5和RCP8.5情景下为负(-0.2702W/m2和-0.0017W/m2);美国中东部在RCP2.6情景下为负(-0.0494W/m2);而巴西南部在RCP2.6情景下的辐射强迫区域年均值则为正值(0.0477 W/m2)。其中,在RCP2.6情景下,四个典型区域均呈现出农田逐渐减少,城市建成区逐渐增多的变化趋势;在RCP4.5和RCP6.0情景下,四个典型区域的农田均逐渐增多;在RCP8.5情景下,欧洲东南部、美国中东部和巴西南部均表现为自然植被向城市建成区转换。在2030~2060年,中国东部在RCP4.5情景下的辐射强迫为负(-0.1111W/m2);欧洲东南部在RCP2.6和RCP4.5情景下为负(-0.0361W/m2和-0.1173W/m2);美国中东部在四种未来情景下均为正;巴西南部在RCP6.0情景下为正值(0.0539W/m2)。其中,在RCP2.6和RCP4.5情景下,中国东部和美国中东部的森林和城市建成区逐渐增多,欧洲东南部和巴西南部的农田持续增多;在RCP6.0情景下,巴西南部的农田开始减少,其余各地农田均逐渐增加;在RCP8.5情景下,欧洲东南部自然植被逐渐减少,中国东部、美国中东部城市建成区逐渐增多,而巴西南部的城市建成区则逐渐减少。