李廣東、方創(chuàng)琳等在PNAS發(fā)文揭示全球城市變綠時空過程及其對城市熱的緩解意義
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隨著城市化的快速推進(jìn)，地球正逐步演變?yōu)椤俺鞘行乔颉薄Ｄ壳埃蛞延谐^一半的人口居住在城市，城市化顯著改變了地表特征，將自然植被大規(guī)模轉(zhuǎn)化為不透水地表，深刻影響了城市生態(tài)系統(tǒng)。為緩解城市化對城市生態(tài)系統(tǒng)帶來的負(fù)面影響，城市植被因其在降溫、碳儲存等方面的重要生態(tài)功能，成為應(yīng)對城市環(huán)境問題的關(guān)鍵。然而，城市植被動態(tài)特性復(fù)雜，加之現(xiàn)有研究多局限于區(qū)域尺度，對全球范圍內(nèi)城市植被變化規(guī)律、影響因素及其生態(tài)效應(yīng)的理解仍顯不足。此外，由于低分辨率數(shù)據(jù)的局限，現(xiàn)有研究可能低估了城市植被變化的規(guī)模及其對城市熱環(huán)境的緩解作用。因此，迫切需要利用高分辨率數(shù)據(jù)系統(tǒng)揭示全球城市植被時空動態(tài)演化、影響因素及其環(huán)境影響。
針對上述科學(xué)問題，李廣東研究員等基于全球30米分辨率增強(qiáng)植被指數(shù)（EVI）數(shù)據(jù)集，利用LandTrendr算法針對全球范圍11,235個城市全面分析了1990至2021年間城市植被的“變綠”（EVI的顯著提高）和“變黃”（EVI的顯著降低）趨勢及其空間模式。這一高精度數(shù)據(jù)的使用克服了以往低分辨率數(shù)據(jù)的局限，顯著提升了對城市植被動態(tài)演化過程的認(rèn)知精度。研究發(fā)現(xiàn)，全球近半數(shù)城市植被呈“變黃”趨勢，約四成呈“變綠”趨勢。從空間模式看城市植被變化形成了六種獨(dú)特的模式，而中心城區(qū)是全球城市植被“變綠”的核心區(qū)。同時，還發(fā)現(xiàn)人口分布與城市植被“變綠”在空間上存在錯配問題，享受“變綠”福利的人口比例顯著低于“變綠”面積的占比。在全球南北方之間，植被“變綠”的比例分布也存在明顯不均衡，北方城市顯著高于南方城市。人均GDP的變化與城市植被“變綠”比例顯著正相關(guān)。研究還深入探討了自然與人為因素對城市植被變化的綜合影響，發(fā)現(xiàn)城市化和氮沉降對城市植被“變綠”和“變黃”具有差異化的影響機(jī)制。城市植被“變綠”對降低城市熱環(huán)境的貢獻(xiàn)顯著，特別是在夏季白天能夠顯著緩解城市熱島效應(yīng)。因此，促進(jìn)城市植被實(shí)現(xiàn)長期“變綠”不僅可以緩解極端高溫對城市居民的影響，還可以推動城市空間的公平發(fā)展。該研究為全球城市可持續(xù)發(fā)展、城市綠化和城市氣候變化適應(yīng)策略的制定提供了科學(xué)支撐。
該研究成果以“Global urban greening and its implication for urban heat mitigation”為題于2025年1月21日在線發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS,Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）。中國科學(xué)院地理資源所李廣東研究員為第一作者兼通訊作者，第二作者為博士研究生曹越，共同通訊作者為方創(chuàng)琳研究員，其他合作者為孫思奧研究員、戚偉副研究員、王振波研究員、賀三維教授和楊智奇博士。論文得到國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目和第二次青藏高原科學(xué)考察項(xiàng)目等資助。
論文信息：G. Li*,Y. Cao,C. Fang*,S. Sun,W. Qi,Z. Wang,S. He,Z. Yang,Global urban greening and its implication for urban heat mitigation,Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2025,122 (4) e2417179122.
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論文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2417179122
圖1 全球城市植被變化的主導(dǎo)類型與模式
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