全球变化下地表反照率研究进展

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1、ADVANCESINEARTHSCIENCE肖登攀，陶福禄，MoiwoJuanaP．全球变化下地表反照率研究进展［J］．地球科学进展，2011，26(11):1217-1224．［XiaoDengpan，TaoFulu，Moi-woJuanaP．Researchprogressonsurfacealbedounderglobalchange［J］．AdvancesinEarthScience，2011，26(11):1217-1224．］⑨全球变化下地表反照率研究进展肖登攀1，2，陶福禄1*，MoiwoP1Juana(1．中国科学院地理

2、科学与资源研究所，北京100101;2．中国科学院研究生院，北京100049)摘要:地表反照率表征地球表面对太阳辐射的反射能力，决定着地表与大气之间辐射能量的分配过程，是影响地球气候系统的关键变量。在全球变化日益突出的今天，地表反照率与全球变化的相互影响机制已经成为地球科学研究领域的热点问题之一。地表反照率的细微变化，会影响到地气系统的能量收支平衡，进而引起区域以至全球气候变化。详细介绍地表反照率影响因素、研究方法等方面的最新研究进展，并从全球变化的角度阐述地表反照率的研究动态及其研究方向。关键词:全球变化;地表反照率;土地利用/覆被变

3、化;遥感反演中图分类号:P422．4文献标志码:A文章编号:1001-8166(2011)11-1217-08照率增加是进一步加剧该地区干旱的主要原因，最引言1早指出地表反照率在全球气候变化中所起的作用，过去的100年中，地球温度上升了0．7℃，以全球变暖为突出标志的全球变化已经对生态系统及人类社会产生了深远的影响，全球变化成为当前地球科学研究领域的热点问题之一［1］。虽然具体变化原因是自然造成的还是人类活动造成的仍然存在争议［2］，但人们普遍认为大气中温室气体浓度升高产生的“温室效应”是造成全球变暖的主要原因。随着对全球气候变化研究的

4、深入，科学家们发现地表反照率在气候变化中扮演着重要的角色。地表反照率是地表向各个方向反射的太阳短波辐射与太阳总辐射的比值［3］。地表反照率决定着地球表面与大气之间辐射能量的分配过程［4］，进而影响着生态系统中如地表温度、蒸腾、能量平衡、光合及呼吸作用等一系列物理、生理和生物化学过程［4，5］，是数值气候模式和地表能量平衡方程的一个重要参数［6］。20世纪70年代，Charney［7］通过全球气候模型(GCM)在撒哈拉干旱地区的模拟研究发现，地表反并提出了著名的生物—地球物理反馈机制。该机制认为干旱区由于缺乏降雨而导致植被减少，地表反照率

5、增加，地表获得的净辐射减小，相应的感热通量和潜热通量减少，造成大气辐合上升减弱，云和降水减少，进而导致该地区的持续干旱［8，9］。同时，也存在一个由于云量的减少使地表太阳辐射增加，净辐射增大的负反馈作用。在正负反馈相互作用并最终形成一个稳定状态的过程中，地表反照率起着关键作用。Curry等［10］通过雪/海冰—地表反照率的反馈机制解释了地表反照率对全球气候变化的影响，全球变暖，冰雪覆盖融化、减少，使地表反照率降低，地球表面吸收更多的太阳能，从而进一步加速地球变暖;相反，如果全球气温降低，则冰雪覆盖增加，地表反照率升高，把更多的太阳辐射反

6、射到大气空间，地球温度进一步降低。综上所述，气候对地表反照率十分敏感，地球表面反照率的细微变化，会影响到地—气系统的能量⑨收稿日期:2011-05-07;修回日期:2011-09-19．*基金项目:国家重点基础研究发展计划项目“LUCC对陆地生态系统的影响机制与多尺度LUCC生态效应研究”(编号:2010CB950902)资助．作者简介:肖登攀(1982-)，男，河北张北人，博士研究生，主要从事地表能量平衡研究．E-mail:xiaodp．10b@igsnrr．ac．cn*通讯作者:陶福禄(1970-)，男，河南洛阳人，研究员，主要从事

7、全球变化生态学和农林气象学研究．E-mail:taofl@igsnrr．ac．cn平衡，进而引起气候变化［11］。因此，准确获取地表反照率参数并研究其分布变化特征，对研究区域气候变化以及改进和验证陆面过程模式等具有重要意义。的季节，原因是森林冠层颜色一般较农田深，且森林的粗糙度也大于农田。当积雪覆盖时，森林可能大部分裸露，而农田往往完全被积雪覆盖，即使在森林冠层积雪覆盖面积特别大的时候，由于大量反射光在冠层里散射，森林反照率也低于农田［24］。冰雪面对太阳辐射具有较高的反照率，使入射2地表反照率影响因素的研究地表反照率作为地球表面对太阳

8、辐射反射能力的太阳辐射仅有很少部分被冰雪覆盖所吸收［25］。的量化指标，主要受太阳高度角、下垫面状况、土壤湿度以及气象条件等因素的影响，其中下垫面状况包括土壤颜色、土壤类型、地表粗糙度、植被覆盖及积雪等，具