国家重点基础研究发展计划

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1、国家重点基础研究发展计划（973计划）课题任务书项目名称：大尺度土地利用变化对全球气候的影响课题编号：2010CB950903课题名称：LUCC对区域气候的影响机制与多时空尺度LUCC气候效应研究中华人民共和国科学技术部制二○一○年九月一、研究内容1、研究内容（1）中国及国际典型区域城市化过程的气候效应分析及其机理研究选择典型城市化区域，使用微气象系统数据，对不透水层以及城市扩展前同类土地覆被地表参数开展对比观测，结合生态/气象台站长期观测数据、遥感数据和文献数据，分析区域城市化过程因地表覆盖改变对城市热环境的影响机理以及热岛效应，建立针对不同生态地理分区的参数化体系

2、。识别中国城市扩展造成的气象站点被动“进城”现象，估算“进城”气象站对区域气温高估的贡献，并分析其不确定性。选择中国东部城市群及国际典型都市群，比较分析大尺度城市化过程对区域增温以及全球变暖的贡献程度，揭示区域城市化过程对地表覆盖、水热调节以及区域增温的交互过程与耦合机理，建立模型参数化体系。（2）典型区域人类重大土地利用活动的气候效应及机理研究选择我国北方农牧过渡带开垦/退耕、南方红壤丘陵区毁林/造林/再造林典型、内蒙古草原区过度放牧/草地恢复等人类重大LUCC活动典型区，测定不同土地利用/土地覆盖情况下地表热通量和水分通量等水热过程相关参数，结合生态/气象台站长期

3、观测数据、遥感数据和文献数据，分析人类重大LUCC活动通过改变地表覆盖对区域气候的影响及机理，为区域气候模式提供地表参数方案；对比分析我国相关典型区，以及美国中西部、俄罗斯或哈萨克斯坦干草原区、巴西亚马孙、印度中部等区域因人类重大土地利用活动所导致的气候变化效应。（3）LUCC气候效应数值模拟平台的构建、模拟与验证基于本项目相关参数观测数据、遥感反演生态参数、生态模拟数据、区域高分辨率多期LUCC数据集，以及全球LUCC再分析数据，建立数据分析和融合方法库，建立针对全球不同生态地理分区、区域气候模式的参数化方案；采用WRF、RegCM3、RIEMS，GOALS等全球和

4、区域气候模式，构建嵌入LUCC信息的气候数值模拟平台。在全球和对比国/区域尺度，通过多模式集合模拟，模拟全球不同下垫面条件下的全球气候，并进行比对分析与验证，分析LUCC的气候效应。（4）LUCC对区域气候影响的分析利用上述模拟获得的全球人类LUCC重大活动区域/国别的区域气候时空数据集，采用空间分析方法，定量估计土地利用/土地覆盖变化对区域气候变化的贡献率及其不确定性，并对提出LUCC活动调控、适应与减缓气候变化和环境外交对策建议提供模式模拟支撑。 2、本课题拟解决的关键科学问题 （1） 区域气候模式对相对小量下垫面变化的区域气候响应模拟噪声的消解；（2） LUCC

5、的空间分布复杂性如何在区域气候模式模拟中得到体现？ 3、本课题研究特色和创新点 （1）采用高分辨率区域气候模式模拟区域气候及其对LUCC的响应，可以充分体现LUCC的空间分布的复杂性；（2）采用多个区域气候模式的长积分时间集合模拟,消减区域气候模式的模拟噪声；（3）采用典型区域气候模式模拟、遥感和台站观测数据分析、区域间比对和国别比对综合分析方法探索LUCC对区域气候的影响机理；（4）提出采用不同未来LUCC情景驱动区域气候模式集合模拟预估区域气候响应，以优化选择LUCC规划。（5）本课题的创新点主要体现在，厘定大尺度LUCC过程导致的温室气体收支变化与陆—气界面过程

6、变化对气候变暖的贡献率。当前，国际政府间气候变化谈判存在一种倾向，即：把全球和区域生态、气候变化完全归结到人类活动所导致的温室气体排放，忽略土地利用变化导致的生物物理过程对气候变暖的影响。通过厘定大尺度LUCC导致温室气体收支变化与陆—气界面过程变化对气候变暖的贡献率，可完善和深化对全球气候变化成因的科学认识，同时也为人类社会通过调控自身土地利用行为，达到减缓气候变暖的目的提供重要的科学基础。二、预期目标1、科学目标（1）发展基于集合模拟的消除LUCC气候效应数值模拟噪音的方法，搭建起LUCC气候效应多尺度数值模拟平台；（2）通过对比国别、区域间LUCC对过去和现在气

7、候影响的数值模拟，同时综合典型区域台站观测数据和遥感数据分析，阐明大尺度LUCC对区域气候变化机理（3）厘定大尺度LUCC对区域气候变化的贡献，阐明典型区域和主要重大LUCC对区域和全球气候变化的贡献。（4）建立应用LUCC对区域气候影响的模拟实验为人类土地利用活动优化调控和气候外交谈判提供科学支撑的数值模拟实验工作流程和方法。2、能力建设目标（1）构建成数据基础完善、由具有国内自主知识产权全球和区域模式为主体的，拥有较好区域气候分析和集合模拟能力LUCC气候效应数值模拟平台；（2）构建一个未来LUCC情景驱动下的区域气候变化情景多模式集合模拟数据库