一、概念：

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

它是氣候系統(tǒng)、水文循環(huán)和生態(tài)環(huán)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(tài)過程。

二、主要類型

下墊面是地表與大氣相互作用的基礎(chǔ)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(qū)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(nóng)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(fā)和大氣湍流。

2. 水分交換

植被覆蓋的土壤通過蒸散發(fā)（蒸發(fā)+植物蒸騰）向大氣輸送水分；森林蒸騰量可達(dá)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(shù)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(diào)節(jié)

城市下墊面（混凝土、瀝青）熱容量小，導(dǎo)致“城市熱島效應(yīng)”；

水體或植被則能降溫增濕，如綠洲效應(yīng)、湖泊效應(yīng)等。

4. 空氣動力學(xué)影響

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

四、研究意義

1.氣象與氣候模型：

下墊面參數(shù)（如反照率、粗糙度、土壤濕度）是數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和氣候模擬的關(guān)鍵輸入。

如人工下墊面導(dǎo)致城市溫度比郊區(qū)高2~5℃。北京夏季城市熱島強(qiáng)度可達(dá)4-6℃，中心城區(qū)比郊區(qū)升溫快30%。

大面積砍伐熱帶雨林，導(dǎo)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(yīng)）。

2.城市規(guī)劃：深圳通過40%綠地覆蓋率設(shè)計(jì)，使熱島強(qiáng)度降低1.5℃。

3.生態(tài)與環(huán)境：下墊面變化，城市化可能引發(fā)區(qū)域氣候異常、生物多樣性喪失。

如粵港澳大灣區(qū)城市群擴(kuò)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(shù)下降15-20噸/平方公里·年。

4.災(zāi)害防治：

城市排水設(shè)計(jì)需考慮不透水地面的徑流增加問題。如海綿城市設(shè)計(jì)使內(nèi)澇發(fā)生率下降60%，投資回報(bào)周期縮短至8-10年。

5.生產(chǎn)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%