中文摘要：

农业是对全球气候变化响应最为敏感的领域之一，气候变化对发展现代农业提出了前所未有的严峻挑战。华北平原是我国粮棉主产区之一，同时也是气候变化的敏感地区。为了正确认识、量化和评价全球-区域气候变化对农作物生长的影响。本课题以华北平原为研究区域，基于区域气候与大气理化模式关联系统模拟/比对分析，筛选该区域大气气溶胶辐射强迫敏感因子，分析各敏感因子的时空分布特征及其耦合模式；以小麦、玉米等主要农作物为研究对象，利用长时间序列气象、农业及大气气溶胶站点观测数据与多源、多时相遥感定量反演的农作物生理生态参数相结合，基于GIS技术与方法及时-空关联分析模型，探讨气溶胶辐射强迫敏感因子影响模式下的农作物空间格局变迁和时间谱系演化特征及其时空尺度效应，并优化/构建相应的农作物响应机理动态模型。这将为评估气候变化对区域农作物的生长影响和农情监测模式的改进，以及制定确保粮食生产安全的应对策略，提供科学依据。

结论摘要：

农业是对全球气候变化响应最为敏感的领域之一，气候变化对发展现代农业提出了前所未有的严峻挑战。华北平原是我国粮棉主产区之一，同时也是气候变化的敏感地区。为了正确认识、量化和评价全球-区域气候变化对农作物生长的影响。本课题以华北平原为研究区域，基于区域气候与大气理化模式关联系统模拟/比对分析，筛选该区域大气气溶胶辐射强迫敏感因子，分析各敏感因子的时空分布特征及其耦合模式；以小麦、玉米等主要农作物为研究对象，利用长时间序列气象、农业及大气气溶胶站点观测数据与多源、多时相遥感定量反演的农作物生理生态参数相结合，基于GIS技术与方法及时-空关联分析模型，探讨气溶胶辐射强迫敏感因子影响模式下的农作物空间格局变迁和时间谱系演化特征及其时空尺度效应，并优化/构建相应的农作物响应机理动态模型。这将为评估气候变化对区域农作物的生长影响和农情监测模式的改进，以及制定确保粮食生产安全的应对策略，提供科学依据。经过四年的研究，本项目探讨了华北地区大气气溶胶遥感监测理论与方法，并对2003年以来大气气溶胶光学厚度时空变化进行了分析，利用大气模式模拟了华北地区大气气溶胶辐射强迫；在组织田间观测实验获得研究所需作物监测数据的基础上，基于DNDC模型模拟了大气气溶胶辐射强迫对农作物的影响。此外，本研究还对近30年来华北地区的复种指数及熟制的空间格局及变化进行了研究，并分析了气候变化和人类活动对该区种植制度变化的影响。得到的阶段性成果或初步结论，主要包括（1）研究了基于多源遥感数据反演大气气溶胶光学厚度的模型与算法，并对华北地区大气气溶胶光学厚度进行了反演应用研究。经与地面AERONET站点监测结果对比分析，其反演结果具有较高的精度。（2）分析得到了2003至2014年间华北地区大气气溶胶光学参数空间格局及其变化特征，深入分析了影响大气气溶胶时空特征的驱动因子，发现空间分布特征受人类活动影响大，而年际变化受自然因素影响更大。（3）进行了大气气溶胶辐射强迫研究，并分别以10年平均气溶胶浓度、模拟增加气溶胶浓度和模拟减少气溶胶浓度为基础，计算并分析了各季节华北地区大气气溶胶辐射强迫空间分布。（4）通过基于DNDC模型的模拟发现，在现有气象条件下大气气溶胶辐射强迫对冬小麦增产具有促进作用。（5）研究了近30年气候变化条件下华北地区复种指数和熟制的变化情况及其影响因素。