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植被变化对于气候变化有重要的影响。本文首先通过采用统计方法定性分析了植被大气相互作用的大小,定量侦测了在中国地区植被强迫大气作用的大小,并将WRF/Noah耦合模式应用于分析中国地区植被影响大气的作用中,在WRF中考虑了植被覆盖年际动态变化对于区域气候的影响,同时利用WRF/Noah/UCM耦合模式分析了中国地区大尺度的土地覆盖/利用变化对于区域气候的影响,具体分为植被覆盖类型变化和城市化两个部分进行了探讨。 通过采用中国地区基于卫星观测的植被光合有效辐射资料(FPAR)和月平均气候数据(1982-2000)来分析中国大陆地区植被对气温、降水的强迫作用。通过计算超前滞后相关系数和反馈系数发现:春、夏季FPAR超前气温一个月相关系数在全国大部分地区为负值,反映出植被生长旺盛,可以降低局地气温。春、秋两季气温与FPAR的同期相关系较大。夏季降水超前FPAR一个月的正相关性反映出夏季降水对于植被生长存在促进作用。在中国长江流域以南区域,植被对于气温的反馈系数为一致正值,可达0.5℃(0.1FPAR)-1;在30°N以北区域显示出一致的负反馈,可达-0.42℃(0.1FPAR)-1。FPAR对降水全年反馈系数全国区域平均可达-2.12cm month-1(0.1FPAR)-1。不同植被类型、不同季节的植被反馈效应也存在差异。植被反馈系数可以用来验证动态植被模式计算的植被大气反馈作用:30°N以南中国地区区域全年FPAR对气温反馈系数平均值可达0.5℃(0.1FPAR)-1,而30°N以北区域平均可达-0.42℃(0.1FPAR)-1;在40°N以南区域全年FPAR对于降水的反馈系数有沿海地区为正、内陆地区负的分布,在东北地区存在正-负-正的带状分布,与该地区植被分布较一致。 通过使用NCEP/DOE R2再分析资料驱动的WRF模式从1982到2001年20年的模拟试验,检验了WRF模式模拟中国地区气温和降水气候态、年内循环以及年际变率的能力,并通过对WRF模拟区域划分成七个不同区域分别进行分析。降水的季节平均的气候态来验证WRF模式模拟降水年内变化的能力。通过对不同区域WRF模拟结果的分析,评估了WRF在中国不同区域的模拟能力。WRF模式总体上可以真实模拟观测降水、气温的年内循环,总体效果优于R2再分析资料,在提高了模拟分辨率的基础上展现出更合理的降水空间分布及与地形相匹配的特征。同时,WRF模式也模拟出了高空各环流要素的主要特征,在大尺度驱动场驱动下生成了合理的高分辨率气候特征,对降水和地表气温的空间分布也进行了成功的模拟,能反映东亚季风环流的季节演变特征,模拟数值偏差较小,因此认为WRF模式可以胜任区域降尺度模拟;WRF模式成功模拟了地表气温和降水的年际变化,对中国主要季节性雨带的移动位置和强度具有一定的模拟能力,在大部分地区可以纠正了再分析资料R2的降水偏差。 通过植被覆盖率时间变化和空间变化研究了植被变化对于东亚地区区域气候的影响,具体从两个方面展开:首先研究植被覆盖空间变化对于东亚区域气候的影响,通过采用NOAA提供的最新植被覆盖数据累年气候平均态来驱动WRF模式,与WRF本身自带的植被覆盖数据集来分别驱动WRF进行20年中国地区模拟,研究了植被覆盖的空间差异对于中国区域气候的影响,通过分析植被覆盖率这个地表量在WRF/Noah耦合模式中的敏感性,初步分析了植被覆盖率空间变化对于东亚区域气候可能存在的影响机理:植被覆盖增加,可以增加地表潜热通量输送,使感热通量减少,在植被覆盖增加(或降低)的低层水汽通量输送方向下游可以引起降水的增加(或减少),在高纬度地区植被覆盖减少、低纬度地区植被增加可以是我国华南地区西南水汽输送增强,华南地区降水增强。其次,通过用具有和没有植被年际变化的植被覆盖资料分别驱动WRF,分析植被年际动态变化对于东亚区域气候和东亚地区降水、气温的影响,从植被直接影响的地表辐射通量等要素出发,分析植被覆盖率区域气候系统中的重要作用:植被覆盖的年际变化可以使得中国大陆地区气温一致升高,尤其在东北地区这些植被变化较大的区域气温变化敏感,反映出加强植被与大气模式的耦合对地面气温有升高作用和对西南气流存在牵引作用,使我国北方降水减少,我国南方降水增加。 通过土地覆盖/利用变化中植被类型变化和城市化对于区域气候的影响进行了分析,通过根据卫星反演的土地利用类型变化构造历史土地利用类型数据资料集,驱动WRF模式对20年春季和夏季进行了空间分辨率为20km的中国东亚区域模拟,以期通过模拟结果分析基于卫星资料反演的、接近于实际变化的大尺度土地覆盖类型变化对于东亚区域气候的影响:西北大面积退耕还林可以使得局地气温升高,降水增加,地面风场发生辐合,同时风速增加;同时使得地面感热通量和潜热通量均有升高,地表净辐射通量正异常,同时加强大气加热;城市化试验的模拟再现了我国三个城市带存在的热岛效应,并且发现城市群不光可以影响局地气温,同时可以通过影响局地辐射平衡以及影响低空环流系统影响整个东亚地区水汽输送,模拟结果显示的城市化使得华南地区降水增加,华北、东北地区降水减少,西南地区降水增加,这与我国20世纪九十年代以来中国地区降水变化类似,说明城市化对这一现象存在部分贡献。