第4期 万炜等:土地利用/覆被变化的环境效应研究进展 365 性会经济因素+—+但然环因素 动力 综合环境效应 城市热岛效应水质 土污染→物种丰度与多样性 →区域气侯变化一水量 土地退化卜群落演替 全球变暖 水循环碳收支变化卜一景观格局 大气成分改变 生物地球化学循环」 积写耦合 地生产力改 生态系统的结构与功能发生变化 水热平衡变化 环境条件改变 能量平衡变 图3土地利用/覆被变化的环境效应 ig. 3 Overall environmental impact of LUC 3.1LUCC对大气环境效应的研究 IUCC主要通过改变下垫面物理性质以及影响大气成分从而对大气产生一系列环境效应.一方面,由 于土地利用/覆被变化会引起诸如地表反射率、粗糙度、植被叶面积指数、植被覆盖度等地表下垫面物理性 质的改变,从而引起近地表温度、湿度、降水、气压以及风速等气象参数的变化,进而引发局地或者区域乃 至全球尺度范围的气候变化另一方面,土地利用/覆被变化通过与大气之间相互作用使大气成分发生变 化,其产生的温室气体以及毒害物质会引起全球变暖、大气污染等问题(图4) 下垫面物理性质改变 「温、压、湿等气象 参数变化 区域气候变化 地利用/被变 大气成分变化 气体排放增多 SoN:舒大气污 图4土地利用/覆被变化对大气的环境效应 Fig 4 Environmental impact of LUCC on atmosphere LUCC引起的局地气候变化以城市热岛效应最为明显,如 Roten- Mindali et all3通过卫星遥感对以色 列 Tel aviv市的土地利用状况进行研究,定量评价了当地土地利用变化所引发的城市热岛效应研究结果 表明:随着城市化的日益推进,城区内较大面积的绿地公园不断减少对城市热岛效应的引发产生重要影 响关于LUCC对区域气候变化影响方面的研究,如 Sylla et al通过运用ITP区域气候模式研究了 1998—2010年西非地区植被覆盖变化对区域气候的响应研究结果表明:区域气候变化与当地林木种类 农业种植扩张以及土地利用政策有明显关系,比如大规模减少草地而扩大种植面积将使区域气温小幅度 升高,而大范围种植热带常绿阔叶林又能缓解该区域气候变暧.此外,还有学者分别以CAM5.1模型 LPJmL模型和 Regcm4模型相应地对亚洲东部、拉丁美洲以及印度进行研究,分析LUCC与区域气候变化 的响应关系4.随着人类对土地利用的不断加强,地表植被覆盖相对减少,从而导致大量温室气体排放 到大气中因此,土地利用/覆被变化使大气中的CO2、CH4等温室气体含量增加,由此引发的温室效应使 全球气候变暖且幅度不断加大如 Chang et al以欧洲地区的草地覆被为研究对象、 Armstrong et al以 全球尺度的植被覆被为研究对象,分析了由于CO2含量的变化所引起的气候变化 Tubiello et al以PCC AR5所提供的分析数据为基础,研究表明,由农业、林业及其他土地利用所造成的温室气体排放呈现减少 的趋势,人为土地利用因素造成温室气体排放所占份额的年平均值已由1990年代的28.7±1.5%、2000年图 ３ 土地利用/ 覆被变化的环境效应 Ｆｉｇ.３ Ｏｖｅｒａｌｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ＬＵＣＣ ３.１ ＬＵＣＣ 对大气环境效应的研究 ＬＵＣＣ 主要通过改变下垫面物理性质以及影响大气成分从而对大气产生一系列环境效应.一方面ꎬ由 于土地利用/ 覆被变化会引起诸如地表反射率、粗糙度、植被叶面积指数、植被覆盖度等地表下垫面物理性 质的改变ꎬ从而引起近地表温度、湿度、降水、气压以及风速等气象参数的变化ꎬ进而引发局地或者区域乃 至全球尺度范围的气候变化.另一方面ꎬ土地利用/ 覆被变化通过与大气之间相互作用使大气成分发生变 化ꎬ其产生的温室气体以及毒害物质会引起全球变暖、大气污染等问题(图 ４). 图 ４ 土地利用/ 覆被变化对大气的环境效应 Ｆｉｇ.４ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ＬＵＣＣ ｏｎ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ＬＵＣＣ 引起的局地气候变化以城市热岛效应最为明显ꎬ如 Ｒｏｔｅｍ￣Ｍｉｎｄａｌｉ ｅｔ ａｌ [３８] 通过卫星遥感对以色 列 Ｔｅｌ Ａｖｉｖ 市的土地利用状况进行研究ꎬ定量评价了当地土地利用变化所引发的城市热岛效应.研究结果 表明:随着城市化的日益推进ꎬ城区内较大面积的绿地公园不断减少对城市热岛效应的引发产生重要影 响.关于 ＬＵＣＣ 对区域气候变化影响方面的研究ꎬ如 Ｓｙｌｌａ ｅｔ ａｌ [３９] 通过运用 ＩＣＴＰ 区域气候模式研究了 １９９８—２０１０ 年西非地区植被覆盖变化对区域气候的响应.研究结果表明:区域气候变化与当地林木种类、 农业种植扩张以及土地利用政策有明显关系ꎬ比如大规模减少草地而扩大种植面积将使区域气温小幅度 升高ꎬ而大范围种植热带常绿阔叶林又能缓解该区域气候变暖.此外ꎬ还有学者分别以 ＣＡＭ ５.１ 模型、 ＬＰＪｍＬ 模型和 ＲｅｇＣＭ４ 模型相应地对亚洲东部、拉丁美洲以及印度进行研究ꎬ分析 ＬＵＣＣ 与区域气候变化 的响应关系[４０－４２] .随着人类对土地利用的不断加强ꎬ地表植被覆盖相对减少ꎬ从而导致大量温室气体排放 到大气中.因此ꎬ土地利用/ 覆被变化使大气中的 ＣＯ２ 、ＣＨ４ 等温室气体含量增加ꎬ由此引发的温室效应使 全球气候变暖且幅度不断加大.如 Ｃｈａｎｇ ｅｔ ａｌ [４３]以欧洲地区的草地覆被为研究对象、Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ ｅｔ ａｌ [４４] 以 全球尺度的植被覆被为研究对象ꎬ分析了由于 ＣＯ２ 含量的变化所引起的气候变化.Ｔｕｂｉｅｌｌｏ ｅｔ ａｌ [４５]以 ＩＰＣＣ ＡＲ５ 所提供的分析数据为基础ꎬ研究表明ꎬ由农业、林业及其他土地利用所造成的温室气体排放呈现减少 的趋势ꎬ人为土地利用因素造成温室气体排放所占份额的年平均值已由 １９９０ 年代的 ２８.７±１.５％、２０００ 年 第 ４ 期 万炜等:土地利用/ 覆被变化的环境效应研究进展 􀅰３６５􀅰