一、概念：
下垫面（Underlying Surface）是指地球表面与大气直接接触的物质层，是大气与地表进行能量、水分和动量交换的界面。
它是气候系统、水文循环和生态环境研究中的重要概念，直接影响局地乃至全球的气候、天气和生态过程。
二、主要类型
下垫面是地表与大气相互作用的基础界面，涵盖自然与人工要素。
1. 自然下垫面
陆地：包括森林、草原、沙漠、冰雪覆盖区等。
水体： 包括海洋、湖泊、河流、湿地等。
过渡类型：包括沼泽、苔原等。
2. 人工下垫面
包括城市（建筑、道路、广场等）、农田、水库等人类活动改造的表面。
三、核心作用
1. 热力平衡
不同下垫面的反照率（反射太阳辐射的能力）差异显著。
如：冰雪反照率高（60%~90%），吸收热量少；森林反照率低（10%~20%），吸收热量多；沥青路面吸收90%太阳辐射。
影响地表温度、蒸发和大气湍流。
2. 水分交换
植被覆盖的土壤通过蒸散发（蒸发+植物蒸腾）向大气输送水分；森林蒸腾量可达降水量的70%。
城市硬化路面则减少渗透，增加地表径流；城市地表径流速度比自然地表快3-5倍；透水地表可使降水入渗率提升60%，城市硬化地表使洪峰提前1-2小时。三江平原湿地开垦使地表径流系数从0.1增至0.3。
海洋是大气水汽的主要来源。
3. 局地气候调节
城市下垫面（混凝土、沥青）热容量小，导致“城市热岛效应”；
水体或植被则能降温增湿，如绿洲效应、湖泊效应等。
4. 空气动力学影响
粗糙度：森林或城市建筑会增加地表粗糙度，减弱风速；平坦沙漠或冰原则风速较大。
四、研究意义
1.气象与气候模型：
下垫面参数（如反照率、粗糙度、土壤湿度）是数值天气预报和气候模拟的关键输入。
如人工下垫面导致城市温度比郊区高2~5℃。北京夏季城市热岛强度可达4-6℃，中心城区比郊区升温快30%。
大面积砍伐热带雨林，导致降水减少。
冰川大量融化，反照率下降，加剧全球变暖（正反馈效应）。
2.城市规划：深圳通过40%绿地覆盖率设计，使热岛强度降低1.5℃。
3.生态与环境：下垫面变化，城市化可能引发区域气候异常、生物多样性丧失。
如粤港澳大湾区城市群扩张使本地植物物种减少12-18%；
黄土高原植被覆盖度每增加10%，土壤侵蚀模数下降15-20吨/平方公里·年。
4.灾害防治：
城市排水设计需考虑不透水地面的径流增加问题。如海绵城市设计使内涝发生率下降60%，投资回报周期缩短至8-10年。
5.生产管理：
如华北平原秸秆覆盖使土壤含水量提高15%，减少灌溉量20%
