一、概念：

下墊面（Underlying Surface）是指地球表面與大氣直接接觸的物質層，是大氣與地表進行能量、水分和動量交換的界面。

它是氣候系統、水文循環和生態環境研究中的重要概念，直接影響局地乃至全球的氣候、天氣和生態過程。

二、主要類型

下墊面是地表與大氣相互作用的基礎界面，涵蓋自然與人工要素。

1. 自然下墊面

陸地：包括森林、草原、沙漠、冰雪覆蓋區等。

水體： 包括海洋、湖泊、河流、濕地等。

過渡類型：包括沼澤、苔原等。

2. 人工下墊面

包括城市（建筑、道路、廣場等）、農田、水庫等人類活動改造的表面。

三、核心作用

1. 熱力平衡

不同下墊面的反照率（反射太陽輻射的能力）差異顯著。

如：冰雪反照率高（60%~90%），吸收熱量少；森林反照率低（10%~20%），吸收熱量多；瀝青路面吸收90%太陽輻射。

影響地表溫度、蒸發和大氣湍流。

2. 水分交換

植被覆蓋的土壤通過蒸散發（蒸發+植物蒸騰）向大氣輸送水分；森林蒸騰量可達降水量的70%。

城市硬化路面則減少滲透，增加地表徑流；城市地表徑流速度比自然地表快3-5倍；透水地表可使降水入滲率提升60%，城市硬化地表使洪峰提前1-2小時。三江平原濕地開墾使地表徑流系數從0.1增至0.3。

海洋是大氣水汽的主要來源。

3. 局地氣候調節

城市下墊面（混凝土、瀝青）熱容量小，導致“城市熱島效應”；

水體或植被則能降溫增濕，如綠洲效應、湖泊效應等。

4. 空氣動力學影響

粗糙度：森林或城市建筑會增加地表粗糙度，減弱風速；平坦沙漠或冰原則風速較大。

四、研究意義

1.氣象與氣候模型：

下墊面參數（如反照率、粗糙度、土壤濕度）是數值天氣預報和氣候模擬的關鍵輸入。

如人工下墊面導致城市溫度比郊區高2~5℃。北京夏季城市熱島強度可達4-6℃，中心城區比郊區升溫快30%。

大面積砍伐熱帶雨林，導致降水減少。

冰川大量融化，反照率下降，加劇全球變暖（正反饋效應）。

2.城市規劃：深圳通過40%綠地覆蓋率設計，使熱島強度降低1.5℃。

3.生態與環境：下墊面變化，城市化可能引發區域氣候異常、生物多樣性喪失。

如粵港澳大灣區城市群擴張使本地植物物種減少12-18%；

黃土高原植被覆蓋度每增加10%，土壤侵蝕模數下降15-20噸/平方公里·年。

4.災害防治：

城市排水設計需考慮不透水地面的徑流增加問題。如海綿城市設計使內澇發生率下降60%，投資回報周期縮短至8-10年。

5.生產管理：

如華北平原秸稈覆蓋使土壤含水量提高15%，減少灌溉量20%