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龚佳露等:《Global and Planetary Change》中国城市化对地表物候的影响足迹

发布时间:2026-06-04 12:48 点击数:

城市化进程深刻改变了自然环境与气候,导致地表物候(Land surface phenology, LSP) 发生显著变化,进而对生态系统动态和人类社会产生一系列连锁效应。因此,厘清城市化对植被物候的影响机制至关重要,而探究城乡间的物候差异是该领域的基础方法。许多研究通过设置固定距离缓冲区来分析物候的城乡梯度规律,但该方法忽略了城市规模差异带来的影响,不适用于大尺度研究。相比之下,基于面积比例构建缓冲区的相关研究虽有所改进,但多侧重于二元化的城乡对比,忽视了连续梯度上植被物候的渐变特征。此外,现有研究普遍采用绝对差值来表征城乡差异,该指标无法消除区域物候基线值的干扰,不利于不同城市或不同物候背景下的横向对比。当前,在全国尺度上,城市化影响物候的空间范围和强度仍不明确;地理与生态背景如何调控这种影响,也有待系统量化。为此,本研究构建了基于面积比例的城乡梯度和标准化量化指标ratio,系统探究了不同地理与生态背景下城市化对植被物候的影响效应及其空间足迹。

研究结果表明,城市化显著促进了生长季开始期(SOS)的提前,并导致生长季结束期(EOS)的延迟。这种影响在空间上从城市中心向外围逐渐减弱,其衰减特征符合对数函数关系,而非简单线性关系。城市化的物候足迹与城市自身规模呈比例关系。在全国平均水平上,城市化对SOS的影响足迹可达城市边界外相当于城市面积5至5.5倍的范围,对EOS的影响足迹则为4.5至5.5倍。城市化对地表物候的影响强度和范围均受到背景因子的调控。在寒冷干燥冬季的地区,SOS提前最为明显;而在干旱及夏热冬干气候区,EOS的延迟最为显著。在水分充足且夏季温和的地区,城市化对LSP的影响范围更广。此外,农作物主导区的SOS足迹范围比自然植被区更广。

本研究通过量化城市化的物候足迹,为理解城市生态系统的动态变化提供了标准化框架。研究成果有助于精准评估城市化对生物多样性、生态系统碳循环及公共健康(如过敏季节延长)的影响,并为城市缓解热岛效应、优化生态功能提供科学依据。

研究成果以“The footprint of urbanization on land surface phenology in China”为题,发表于《Global and Planetary Change》期刊。博士生龚佳露为论文第一作者,赵建军教授和周宇宇教授(香港大学)为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金和吉林省科技厅项目的资助。


图 1 研究概念图


图 2 中国城市ratio值随城乡梯度的分布图(虚线为所有城市的在城乡梯度上ratio值的整体均值,阴影则为所有城市ratio值的标准误差)


图 3 不同气候带的影响足迹变化


图 4 不同植被类型下的影响足迹变化


图 5 不同纬度带下的影响足迹变化


图 6 不同城市规模下的影响足迹变化


图 7 植被物候城乡差值的空间分布


图 8 植被物候城乡差值随气候带和植被类型的变化


图 9 植被物候城乡差值随城市规模的变化