随着城市化的快速推进，地球正逐步演变为“城市星球”。目前，全球已有超过一半的人口居住在城市，城市化显著改变了地表特征，将自然植被大规模转化为不透水地表，深刻影响了城市生态系统。为缓解城市化对城市生态系统带来的负面影响，城市植被因其在降温、碳储存等方面的重要生态功能，成为应对城市环境问题的关键。然而，城市植被动态特性复杂，加之现有研究多局限于区域尺度，对全球范围内城市植被变化规律、影响因素及其生态效应的理解仍显不足。此外，由于低分辨率数据的局限，现有研究可能低估了城市植被变化的规模及其对城市热环境的缓解作用。因此，迫切需要利用高分辨率数据系统揭示全球城市植被时空动态演化、影响因素及其环境影响。
针对上述科学问题，李广东研究员等基于全球30米分辨率增强植被指数（EVI）数据集，利用LandTrendr算法针对全球范围11,235个城市全面分析了1990至2021年间城市植被的“变绿”（EVI的显著提高）和“变黄”（EVI的显著降低）趋势及其空间模式。这一高精度数据的使用克服了以往低分辨率数据的局限，显著提升了对城市植被动态演化过程的认知精度。研究发现，全球近半数城市植被呈“变黄”趋势，约四成呈“变绿”趋势。从空间模式看城市植被变化形成了六种独特的模式，而中心城区是全球城市植被“变绿”的核心区。同时，还发现人口分布与城市植被“变绿”在空间上存在错配问题，享受“变绿”福利的人口比例显著低于“变绿”面积的占比。在全球南北方之间，植被“变绿”的比例分布也存在明显不均衡，北方城市显著高于南方城市。人均GDP的变化与城市植被“变绿”比例显著正相关。研究还深入探讨了自然与人为因素对城市植被变化的综合影响，发现城市化和氮沉降对城市植被“变绿”和“变黄”具有差异化的影响机制。城市植被“变绿”对降低城市热环境的贡献显著，特别是在夏季白天能够显著缓解城市热岛效应。因此，促进城市植被实现长期“变绿”不仅可以缓解极端高温对城市居民的影响，还可以推动城市空间的公平发展。该研究为全球城市可持续发展、城市绿化和城市气候变化适应策略的制定提供了科学支撑。
该研究成果以“Global urban greening and its implication for urban heat mitigation”为题于2025年1月21日在线发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS,Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）。中国科学院地理资源所李广东研究员为第一作者兼通讯作者，第二作者为博士研究生曹越，共同通讯作者为方创琳研究员，其他合作者为孙思奥研究员、戚伟副研究员、王振波研究员、贺三维教授和杨智奇博士。论文得到国家自然科学基金创新群体项目、国家自然科学基金优秀青年科学基金项目和第二次青藏高原科学考察项目等资助。
图1 全球城市植被变化的主导类型与模式
