1 绪论
1.1 选题的背景意义
1.1.1 研究背景
（1）陆地生态系统作为一个完整的生态系统，由生物有机体（植被等）与其相互作用的非生物体环境构成；它们之间相互作用密不可分；是实现地球物质和能量流通和交换的基础之一。土壤-植物-大气（SPAC）系统中的水、热传输属于国际前沿课题之一。陆地生态系统与大气是相互作用和反馈的动态系统，陆地生态系统与大气进行水、热、动量和多种大气物质的交换，它们通过这种交换和能量平衡产生相互作用和影响；它从太阳获得太阳辐射能量，从空气或土壤中获得水、碳和氮等物质，在生物、土壤、大气之间进行转换然后将能量和物质释放到大气、土壤环境中。在此过程中与地表各种因子和大气通过控制和反馈相互作用，生态系统过程对地表和大气的环境因子相互影响[1]；从长时间尺度来讲，地表植被的结构和组成等生态系统结构都会因气候的改变而发生改变，反过来地表植被等生态结构的变化对土壤和大气的环境也在起着影响作用，如大气环流、云、雨、雪等天气系统的形成在很大程度上依赖于地表面的能量和水分通量，而这些通量往往在一定程度上决定于植被类型、植被覆盖度、土壤类型、土壤湿度等植被和土壤状况。这种生态系统过程的调节和反馈使大气、土壤、植被等保持平衡稳定的状态[2]。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 地表水热的基本过程
地表基本的水热过程可由上图（1-1）表示，大气中水气、云通过降水（雨雪雹）的形式降落到地表；其中在地表有植被覆盖的区域，小部分被拦截残留与植被表面（Pc），其中一大部分直接到达地面（Ps）；、又分别以径流的形式（Run off）流入江河、下渗（Is）的形式进入土壤中。于此同时，地表水分也通过蒸发（Es）和蒸腾（ET）的方式向大气中扩散，蒸发和蒸散的同时散失了热量，这就与地表热能的循环有密不可分的关系。太阳发射到地球的辐射经过大气中物质的吸收、反射、折射后到达陆地表面，到达陆地表面的太阳净辐射有大约三分之二被地表吸收。净辐射（Rn）在生态系统以及大气、土壤间分配主要以三种形式：地表与土壤之间相互传导的热能，这部分叫土壤热通量（G），近地面空气与大气的对流传导的乱流热量（显热或感热通量，H），水被植被蒸腾、植被表面和地表蒸发而传递给大气的能量叫做潜热通量（LE）。陆地生态系统能量以上述形式达到稳定的平衡状态，地表能量平衡可以表示为：Rn=H+LE+G。这些能量除一小部分存储在地表（G）外，到达地表的能量主要通过显热和潜热返回大气，显热将地表空气温度升高，潜热通量（蒸散，Evapotranspiration）会冷却地表面，并伴随者水分重新输送到大气中。
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2 研究区及数据
2.1 研究区概况
2.1.1 基本概况
江西省位于长江中下游南岸，地处北纬 24.29'～30.4'，东经 113. 34' ～118.28'之间，面积约 1.669×105平方公里，境内东西南被山脉环绕，并且丘陵众多，北部是海拔相对较低的平原，自南向北向、由外到内以鄱阳湖为底，构成了为一个向北开口的巨大盆地，是一个相对完整的自然地理单元[36]。主要山脉有武夷山、武功山、玉怀山、万洋山、雩山等；河湖密布，除鄱阳湖以外，北部有长江流经，赣江自南向北贯穿整个江西省；研究区根据地形地貌可分为 6 大区域（图 2-1）。江西属亚热带湿润季风气候区，多年平均降水量在 1400～1900 mm 之间，是我国重要的商品粮和商品棉基地，是我国 13 个粮食主产区之一，曾为解决我国粮食安全问题做出突出贡献［9］建国以后，和全国其他省区一样，江西的生产力得到迅速发展，人口数量显著增长，粮食问题是国家和地方面临的最迫切问题，为了增加粮食种植面积，20 世纪 60 年代江西提出向荒山湖畔要良田口号，土地利用矛头指向丘陵山区河湖沿岸，土地利用格局发生比较大的变化，随着生产的发展，农业对环境造成的影响日益突出，仅赣江上游区域的水土流失面积就达 1.1×106公顷，利用江西自然地理单元和行政单元高度吻合的优势，针对这些问题，20 世纪 80 年代，江西省政府启动了山江湖开发整治工程，并提出了“治湖必先治江，治江必治山，治山必须治穷”的鄱阳湖流域综合整治战略。随着工程的大范围开展，江西土地利用格局再次发生了大面积的变化，特别是森林的变化；后期国家对基本；农田保护政策的影响，又加强了对耕地资源的保护 2001 年江西党代会提出为实现江西在中部地区的崛起而奋斗的战略目标，大大的促进了江西城镇化进程这些政策的实施在宏观上对江西省的地表覆被都产生了深远影响。
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2.2 数据收集与处理
2.2.1 LUCC 数据获取
1）土地利用和土地覆被数据
土地利用数据和土地覆盖数据是两种不同的地表地理数据。土地覆盖一般是指地球表面当前所具备的人为影响或者自然生长的地表覆盖物，如地表植被（针叶林、草地、阔叶林等）、土壤、冰川、湖泊、沼泽湿地及道路房屋等[37]。土地利用是指人类为了达到某种社会经济目的，对土地资源进行长期的或者周期性开发利用，改造和保护等的经营方式，也就是把土地的自然生态系统改变为人工生态系统的过程，他是一个社会、自然、经济、技术等多种要素联合作用的复杂地表过程，因此它也受到很多方面条件的制约和影响[38]。分析地表植被的变换需要详细的地被植被类型数据，也就是土地覆被类型数据。现有的遥感解译数据如 MODIS 等的土地覆被数据空间分辨率精度有限，难以达到本研究模型计算所达到的目的，这就需要种方式给前文分析所利用的土地利用数据进行土地覆被的赋值。
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3 净辐射和蒸散模拟、验证及敏感性分析 .................. 39
3.1 模型在千烟洲通量站的验证 .............. 39
3.2 江西省蒸散模型模拟结果与对比 ............... 41
3.3 模型敏感性分析 ................................. 43
4 不同土地覆被间地表水热分配 ................. 49
4.1 不同土地覆被的地表生物物理参数差异 ..................... 50
4.2 不同土地覆被下的蒸散和干燥度差异 ................ 51
4.3 地表潜热、感热和波文比 .................. 54
4.4 植被水热调节功能分析 ........................ 58
5 土地覆被变化下的水热模拟
5.1 造林样区提取
长期的植树造林使江西省的 1980 年和 2000 年的土地利用状况发生了很大的变化。本文利用中科院地理所提供的江西省土地利用变化数据进行了两期数据的对比分析，主要对造林区进行了提取，江西省 1980 年到 2000 年的林地造林区利用变化，可见江西省林地增加最多的地区为峡江县、新干县、永丰县北部和乐安县所包围的地区（如图 5-1），两期的土地利用变化数据可知该区域林地面积有了很明显的增加，该区域总面积为630175 公顷，该 2000 年比 1980 年林地增加的总面积为 60225.6 公顷，占该区总面积的十分之一；并且该区域造林的主要土地来源是林地和草地，其中由草地变为林地的总面积为 37488.8 公顷，由农田变为林地的为 22636.8 公顷，其余的少部分由稀疏植被（未利用地）和水体变化而来；这与江西省大部分地区的造林方式相同，以退耕还林和植树造林为主的政策导向相同，具有一定代表性。
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6 结论与展望
6.1 本文结论
本文以 1980 年代开展了大规模的“山江湖”工程的江西省为案例区，分析了土地利用/覆被变化（LUCC）的生物物理效应，主要研究了土地地利用/覆被变化对该地区地表水、热通量分配的影响。本文首先利用气象数据空间插值工具 ANUSPLIN 和数据融合的方法分别获取了本研究中主要的空间化的气象数据和土地利用/覆被数据；然后利用生态系统模型 GLOPEM-CEVSA 估算江西省 2000 年地表水热通量，并进行了站点验证；从点和区域尺度对土地利用变化的主要影响因子——反照率，进行了模型敏感性分析；并对不同植被覆盖下的蒸散、潜热、感热和波文比等地表水热参数从多角度进行模拟和统计分析；最后针对江西省造林活动明显的地区，模拟分析了 1980 年和 2000 年的地表水热通量变化。文章主要结论如下：
模拟结果表明江西省净辐射和蒸散量都呈现较高的值，江西省净辐射的年平均值为3521 MJ·m-2·a-1，蒸散年平均值为 801.7mm/a；并且区域差异从鄱阳湖区向东南西三个方向发射性递增的趋势，区域差异与植被类型的空间分布有一定的一致性，从定量的角度体现了江西省亚热带季风气候的特点。
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参考文献（略）