土地利用与土地覆盖变化(LUCC)在不同时空尺度发生快速变化,在全球及区域尺度剧烈改变地表覆盖状态,对气候系统具有重大影响,是人类活动影响气候的重要途径之一。黑龙江省作为全国范围内短时间经历人类活动高强度作用,以及近百年来升温速度最快的区域之一,是研究LUCC对气候影响的典型敏感区域,对深入理解人类活动引起的土地利用变化与气候变化的耦合关系提供参考。本文在总结和评述国内外LUCC及其气候效应研究的基础上,以黑龙江省土地利用变化过程及其对气温的影响为研究对象,结合区域气候模式(WRF),采用统计分析(OMR)、GIS空间分析等研究方法,揭示近百年来人类活动影响下的黑龙江省LUCC时空变化特征,探讨中高纬度典型LUCC对区域气温变化的影响及物理机制。为丰富和发展区域环境变化的理论和实践,实现区域可持续发展,促进人与自然关系和谐发展等方面,提供重要的理论基础和实践价值。本文的主要内容和结论如下:(1)基于历史文献、历史地图和遥感影像重建了1900s、1950s和2010s黑龙江省土地利用类型分布图,并分析百年尺度下黑龙江土地利用覆盖时空变化特征。结果表明,1900s~2010s黑龙江省土地利用时空分布格局发生了显著变化,以耕地面积扩张,林地、草地和湿地面积减少为主要变化方式,约占全省面积的48.01%,其中林地、耕地、草地和湿地的结构比例由1900s的63:5:20:12变为2010s的47:37:6:7:2。黑龙江省土地利用变化方式空间上具有显著特征,在黑龙江省西部松嫩平原地区表现为草地转耕地区域集中分布,东部三江平原地区主要为湿地转耕地集中区域,北部大兴安岭地区主要为林地转草地集中分布区域。(2)黑龙江省LUCC对气温空间变化的影响呈现出明显的区域特征,在黑龙江省北部、西部、中南部地区表现尤为显著,充分表现出LUCC对区域气温的空间异质性。北部林地转草地地区,出现了以黑河市为中心的气温升高趋势;西部草地转耕地区和东部湿地转耕地的集中区,均出现了气温下降的低值区,并且东部气温下降幅度大于西部地区;南部出现了以哈尔滨为中心气温升高区,可能与区域建筑用地明显增加有关。(3)黑龙江省主要LUCC覆被比例程度与气温变化趋势存在线性/非线性拟合关系,LUCC覆被比例程度对气温变化趋势有显著影响。具体表现为耕地覆被比例大小对气温变化趋势的影响有显著性差异,随耕地覆盖比例的增加气温升温速度加快;森林、草地和湿地覆盖比例与气温变化为非线性关系,随森林覆被比例的增加气温呈上升趋势变化,当覆盖比例达到72.22%时,升温作用最大;随草地和湿地覆被比例增加降温效应增强,当草地覆盖百分比为90%,湿地覆盖比例为60%时,降温效应最大。(4)黑龙江省LUCC对气温的影响整体表现为降温效应,对减缓黑龙江省升温的贡献为25.57%;各季节中冬季、春季、夏季LUCC对气温的影响表现为降温效应,秋季则表现为升温效应。百年内黑龙江省典型LUCC过程中,草地转耕地与湿地转耕地利用类型的转变对气温变化的影响表现为升温作用,其中湿地转耕地升温幅度稍大于草地转耕地,近百年分别升温0.024℃和0.023℃,对全省气候变暖的贡献率分别为1.94%和1.88%;森林转草地与森林转耕地利用类型的变化对气温变化的影响表现为降温作用,其中森林转耕地降温程度远大于森林转草地,百年间气温分别下降0.103℃和0.009℃,对缓解全省气候变暖的贡献率分别为7.86%和0.71%;但整体LUCC对区域气温变化的影响甚微。(5)近百年黑龙江省土地利用/覆被变化显著改变了区域地表辐射平衡和能量收支的分配,全省土地利用变化以及典型土地利用变化过程对气温变化的影响机制相同,均体现在由土地利用变化引起的地表反照率增加(减少),地表吸收的短波辐射减少(增加),地表净辐射通量减少,而引起地表温度的下降(上升),进行产生制冷(升温)作用;与此同时由于LUCC过程地表潜热通量的增加(减少)和感热通量的减少(增加),对区域气温也起到降温(升温)作用。