黄土高原地表能量收支及对退耕还林（草）的响应

The changes of land surface energy balance caused by land use / land cover change (LUCC) is one of the key factors affecting climatic system. In turn, land surface energy exchange can also be influenced by climate change. The exiting studies do not partition the contribution rate of LUCC and climate change to land surface budget and almost never quantitatively study the responses of land surface energy budget to typical land use activities, which are not conducive to objectively evaluating the climatic effects of LUCC processes. Therefore, base on the development and optimization of the new generation integrated land surface process model (EASS), the proposed study will, using multi-temporal LUCC percentage data, analyze the spatial and temporal variation of the land surface energy fluxes in the past 25 years on the Loess Plateau region with typical LUCC (Grain for Green). Through rational simulated scenarios designing, the responding mechanism of land surface energy exchange processes to LUCC and climate change will be identified, and the responses pattern of land surface energy budget to the “Grain for Green” on the Loess Plateau will be quantitatively revealed. Consequently, impact mechanism of “Grain for Green” on the Loess Plateau’s regional climate through the key biophysical processes will be understood in depth. The results will also provide a good reference for the local development of rational land use policies.

土地利用/土地覆盖变化（LUCC）导致的地表能量平衡的改变，是影响气候系统的关键因素之一，但气候变化反过来也会对地表能量交换过程产生影响。已有研究缺乏LUCC过程和气候变化对地表能量收支影响的辨识，以及地表能量收支对典型土地利用活动响应程度的定量研究，这不利于对LUCC过程气候效应的客观评价。本项目拟在对新一代集成陆面过程模型（EASS）发展优化的基础上，采用多时相LUCC百分比数据，针对经历着典型LUCC过程（退耕还林（草））的黄土高原地区，分析过去25年地表能量通量的时空变化特征，通过合理的模拟情景设定，区分LUCC过程和气候变化对地表能量收支的贡献率，定量揭示该地区实施退耕还林（草）工程以来地表能量收支对退耕还林（草）的响应规律，从而实现对退耕还林（草）通过关键生物物理过程对黄土高原区域气候影响机理的深入认识，也为当地制定合理的土地利用政策提供参考。

在区域尺度上，土地利用/土地覆盖变化（LUCC）因生物物理过程变化所产生的生态/气候效应不可低估。已有研究缺乏典型LUCC过程和气候变化对关键生物物理过程贡献率的区分，以及关键生物物理过程对典型土地利用活动响应程度的定量研究，这不利于对LUCC过程气候效应的客观评价和区域土地利用政策的合理制定。.通过本项目的研究，发现新一代集成陆面过程模型（EASS）能够较准确地模拟黄土高原地区的地表能量收支，在黄土高原主要生态系统类型上，分别解释了净辐射、显热通量和潜热通量观测值99%、75.5%和91%的变异性。.黄土高原地区过去25年陆表能量通量表现出明显的时空变化规律。从多年平均的季节变化看，净辐射呈单峰变化特征，最高值出现在4月份；潜热通量也呈单峰变化特征，但最高值出现在5、6或7月份；显热通量的季节变化与潜热通量和净辐射相反，最低值出现在7月份。.空间分布上，黄土高原显热通量总体上呈现西北部高、东南部低的空间分布特征，潜热通量则表现出明显的季节性特征，在夏季植被恢复比较好的东南部明显较高。净辐射呈北部高，南部低的空间分布格局。.通过合理的模拟情景设计，本研究发现，在年际尺度上，黄土高原地区过去30年是气候变化对陆表能量通量的影响和分配占主导，而在季节尺度上，土地覆盖变化对地表通量分配的影响占主导。.通过本研究项目的开展，对LUCC过程通过生物物理作用对黄土高原区域气候的影响机理的深入认识和退耕还林（草）工程实施成效进行定量评估，可为区域陆-气能量交换模拟及分析提供新思路，也为当地制定合理的土地利用政策提供参考。