提　要　土地利用与土地覆盖的变化直接反映了引起全球变化的主导因子——人类活动，关于土地利用与土地覆盖变化的研究将有助于加深对全球变化与陆地生态系统相互作用的理解。文中基于地球表面的能量与水分平衡方程，从理论上探讨了土地利用和土地覆盖对于气候的反馈作用，研究表明：①植被对于降水的作用不大，植被的存在有助于减少径流，增加保水能力，对于全球气候变化有减缓作用；②植被对于气候变化的作用是增温还是降温须视具体地点的情况而定；③对于中纬度地区，当下垫面反射率的变化与径流量的变化满足以下关系时：

Δf=5Δα×10^-4g/cm²·min

下垫面变化对于地表温度无影响。这表明在制定全球变化对策时必须因地制宜。

关键词　土地利用和土地覆盖；植被反馈作用；全球变化

中图分类号　F301.2; P461＋.8

文献标识码　A

文章编号　1000－3037(1999)04－0318－05

1 引言

　　以全球变暖为突出标志的全球环境变化研究最实质的过程与目标在于研究由于人类活动引起的全球变化对生态系统和人类生存环境的作用及其反馈作用，以预测人类生存环境的变化趋势，找出应对的策略，最大限度地减小全球变化的不良作用，保证地球这一生命支持系统朝着有利于人类生存与持续发展的方向发展。正因为如此，国际地圈—生物圈计划 (IGBP) 的核心研究项目“全球变化与陆地生态系统”(GCTE) 以及“土地利用/土地覆盖变化 (LUCC)”，已成为当前国际上全球变化研究中最为活跃和不断扩展的项目。

　　关于全球变化对陆地生态系统的影响已经进行了大量的研究^[1～3]，但是有关土地利用和土地覆盖的变化对全球气候变化的反馈作用研究则甚少。土地利用是指与土地直接有关的人类活动，如居住用地是一个土地利用概念；而土地覆盖则指地表的自然现状，如前述居住用地的物质现状包括各类屋顶、树木、草地、土、水泥及沥青路面等则为土地覆盖的概念。土地覆盖与土地利用有着密切的关系，是研究地表自然过程必不可少的因素，也是各种地表过程的产物。在全球变化研究中，通常将地表反照度、覆盖类型、温度、粗糙度、叶面积指数、光合有效辐射等作为地表的基本特征参数^[4～5]。土地覆盖在很大程度上取决于地表植被状况，由地表植被组成的生态系统在全球变化的生物地球化学过程中起着非常重要的作用。全球环境的变化必将影响地表植被分布，从而影响到土地利用和土地覆盖，使得该地区的反射率、下垫面粗糙度等发生变化，最终导致该地区水分循环和热量循环的改变。而气候，甚至于地球上的植物和动物都是水分循环与热量循环的结果。可见土地利用和土地覆盖的变化也反作用于气候系统。土地利用和土地覆盖的变化对于气候的反馈可能加快或减缓全球气候的变化。所以，关于土地利用和土地覆盖对气候反馈作用的研究将有助于提高我们预测全球变化对于植被以至于陆地生态系统影响的能力。土地利用和土地覆盖变化对气候的作用主要包括两个方面：一是土地利用和土地覆盖的气候效应；二是植被通过对大气的灰尘含量与二氧化碳含量等的作用影响气候。这里主要讨论土地利用和土地覆盖的气候效应，即主要讨论土地利用和土地覆盖的变化对于一地降水和温度的影响。

2 土地利用和土地覆盖变化前后的气候因子关系

　　地球表面存在两个众所周知的平衡方程，即热量平衡方程和水量平衡方程。对于足够长的时期而言，如以季或年计的时段来说，热量平衡方程可近似地表示为^[6]：

Rn=H＋LE　　(1)

水量平衡方程可表示为：

P=f＋E　　(2)

式中，Rn 为研究时段内陆地表面所获净辐射；P 为研究时段内陆地表面所获得的水分，为方便起见，这里仅考虑自然降水；H 为地面与大气间的热量交换（主要是乱流热通量 );L 为蒸发潜热，约为 2500.833J/g;f 为径流量（包括地下径流和地表
径流 );E 为蒸发散量（包括物理蒸发和植物生理蒸腾与凝结水量）。由式 (1) 和式 (2) 可得：

f=(LP－Rn＋H)/L　　(3)

对于全球变化前后（全球变化前用 0 标注，全球变化后用 a 标注），则

fo=(LPo－Rno＋Ho)/L　　(4)

fa=(LPa－Rna＋Ha)/L　　(5)

于是，全球变化前后的径流量变化可表示如下：

Δf=fa－fo=(LΔP－ΔRn＋ΔH)/L　　(6)

地表净辐射 Rn 可表示如下：

Rn=Q(1－α）－I

式中，Q 为总辐射；α为地表反射率；I 为地表有效长波辐射。假定 Q 不受人类活动的影响，α取决于地表性质，全球变化对陆地生态系统的影响必将对陆地表面的反射率产生重大影响，这可根据全球变化前后的地表性质来确定。I 取决于地表温度、大气温度、湿度及云量等。假定全球变化对 I 的影响主要是通过影响地表温度而实现的话，则

ΔI=sσ（θ⁴wa－θ⁴w0)　　
　　　　=4sσθ³w(θwa－θw0)　　
　=4sσθ³wΔθw　　(7)

式中 ,s 为地表对长波辐射的吸收率（或放射率），通常取 0.95；σ为斯蒂芬－波尔兹曼常数 (34.601×10^-11

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