土地利用/土地覆被变化（LUCC）的气候效应研究一直是土地系统科学和全球变化科学所关注的重要问题,也是全球环境变化和全球土地计划（GLP）的研究热点。考虑到不同时空尺度上全球变化的变异性与复杂性,从提出全球变化以来,人们越来越重视区域分异和时空变化对区域自然环境和社会经济可持续发展的影响。但截止到目前,区域尺度上LUCC通过生物地球物理过程影响气候系统的机理尚未完全明确,尤其是中高纬度地区地表性质变化对区域气候的影响有待于进一步深入。中国东北地区是过去300年经历人类活动高强度的干预且下垫面性质发生重大改变的典型区域,同时也是中国第二大稳定积雪区,是研究土地覆被变化对气候影响的典型敏感区。本文在总结和评述国内外土地覆被变化及其气候效应研究的基础上,用新的视角在考虑积雪的情况下,以东北地区冬季地表性质变化及其导致的气候效应为研究对象,结合区域气候模式（WRF）,采用统计分析、GIS空间分析等研究方法,揭示过去300年来人类活动影响下的东北地区土地覆被类型时空变化特征,探讨冬季中高纬度LUCC对区域气候的影响及物理机制。该研究对深刻理解中高纬度地区土地覆被变化与气候变化的耦合关系,丰富和发展区域环境变化的理论和实践,促进人与自然关系和谐发展等方面具有重要的意义。本文的主要内容和结论如下:（1）基于历史文献、历史地图和潜在自然植被重建了1700s东北地区土地覆被类型空间格局,并结合CCI-LC（Climate Change Initiative Land Cover）全球土地覆被数据集,分析了过去300年来东北地区土地覆被类型时空变化特征。结果表明,1700s~2010s东北地区土地覆被类型结构发生了显著的改变,全区土地覆被类型发生变化的区域约占全区总面积的92%以上,以森林（混交林、阔叶林、针叶林）、草原（灌草混合、草地、灌丛）及沼泽减少,耕地扩张为主要变化特征,其中森林面积减少最多,大约减少了21.52×104km2,其次分别为草原和沼泽,分别减少了14.70×104km2、6.47×104km2。东北地区土地覆被变化方式空间上具有显著特征,表现为在研究区北部大、小兴安岭地区及东部的长白山脉一带为森林转耕地集中分布区,在研究区西部的松嫩平原地区为草原转耕地集中分布区,东部的三江平原主要为沼泽转耕地集中分布区。（2）利用MODIS产品数据构建2001-2020年的东北地区冬季地表反照率时空数据库,在此基础上依据2001-2020年土地覆被数据统计了不同土地覆被类型与不同条件下（有雪与无雪）地表反照率的对应关系,并结合复原的1700s东北地区土地覆被数据,完成历史时期像元尺度上冬季地表反照率空间数据库的重建。对比分析了1700s与2010s东北地区冬季地表反照率的空间差异,结果显示,1700s与2010s东北地区冬季不同月份地表反照率均具有“平原高、山区低”的特点空间分布特征,但整体上存在巨大差异。11月、12月、1月及2月份地表反照率kappa系数均分布在0.10~0.17之间,两者冬季地表反照率空间分布特征基本为极低一致。主要差异表现在中高纬度的森林转耕地区,包括松嫩平原北部、大兴安岭南部及长白山山脉中部等地区地表反照率增加较明显,最高增加了2倍以上。另外在松嫩平原西南部（草原转耕地区）,地表反照率也有所减小,但变化幅度远没有森林转耕地大。（3）基于区域气候模式WRF地表数据本地化后的模拟结果,研究了东北地区冬季LUCC所导致的气候效应及其对气候变化的影响机理。从本文的模拟结果来看,东北地区冬季LUCC仅对冬季气候存在影响,其中冬季气温整体表现为降温效应,冬季平均降低了0.85℃,对气候变暖有正向缓解作用;耕地扩张和森林转耕地两种主要土地覆被变化过程分别导致东北地区冬季气温降低了0.41℃、0.13℃,从整体来看,耕地扩张的降温效应要大于森林转耕地。东北地区LUCC对冬季降水的影响很小,整个冬季略有增加,但增量仅为0.27 mm,耕地扩张和森林转耕地引起冬季降水量小幅度增加,但整个冬季变化幅度仅在0.05~0.20mm之间,几乎可以忽略不计。另外东北地区地表性质变化加强了该区域冬季地面风速,特别是在黑龙江省东部、吉林省中部及辽宁省南部和西南部等森林转耕地区,这主要是由于大面积密集而高耸的森林转为低矮而平坦的耕地,从而导致地表粗糙度降低所引起。（4）1700s~2010s东北地区LUCC显著改变了区域冬季地表辐射平衡和能量收支的分配,表现为地表净辐射通量明显减少,其主要原因是由于大面积的农田扩张造成地表反照率增加,使得反射的短波辐射增加,地表吸收的短波辐射减少。作为对地表净辐射变化的响应,地表感热和潜热通量也出现了不同程度的变化,其中地表感热通量减少幅度相对较大,潜热通量虽然也有所减少,但变化幅度较小。因此感热通量减少所产生的降温作用要大于潜热通量减少所产生的升温作用,进而整体上仍会产生制冷效应,由此解释了东北地区冬季气温的普遍降低。（5）东北地区LUCC对冬季地表水汽通量和东北地区及其邻近区域的环流形势影响较小,且中国东北地区地处东亚季风区,冬季整体被来自于西北方向的冷气团所控制,盛行西北风,同时东北地区冬季气温较低大气垂直向上运动不显著,大气对流活动较弱,造成冬季降水普遍较少,因此东北地区土地覆被变化对冬季降水的影响较小。