物候是植被生長活動響應(yīng)氣候變化的最準(zhǔn)確指標(biāo)。植被物候不僅直接表征植被的生長活動,而且在植被提供的生態(tài)、經(jīng)濟和社會功能中具有重要作用。由于城市溫度的升高已經(jīng)超過了對全球氣候變化的預(yù)測,城市環(huán)境被認(rèn)為是研究未來氣候變化對植被物候影響的自然實驗室。厘清城市植被物候的時空特征,對于認(rèn)識未來氣候變化對植被生長的潛在影響至關(guān)重要。然而,當(dāng)前研究主要集中在城市植被物候的長期變化上,缺乏城市化對城市植被物候時空特征影響的定量分析。
基于此,中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所景觀生態(tài)組利用多源數(shù)據(jù)評估了中國365個城市的植被物候(包括生長期開始、結(jié)束和長度:SOS、EOS和GSL)的長期(2003-2020年)和內(nèi)外(城市空間內(nèi)外)變化。采用SHAP模型和累積局部效應(yīng)模型,確定了關(guān)鍵驅(qū)動因素及其變化模式。研究發(fā)現(xiàn),與長期變化相比,城市植被物候在內(nèi)外變化中變化更為一致。75%的城市SOS的長期變化提前了-15.96±10.30 d,74%的城市GSL和72%的城市EOS的長期變化分別延長了23.89±13.81 d和11.93±8.99 d。80%城市的SOS在內(nèi)外變化中提前(-12.81±9.33 d),85%城市的GSL和73%城市的EOS分別延長和延遲(18.28±13.17 d和10.91±7.59 d)。城市植被物候的長期變化和內(nèi)外變化在不同城市規(guī)模之間存在顯著差異。從南向北的氣候帶,城市植被物候在長期變化上呈現(xiàn)明顯梯度變化,但在城市內(nèi)外變化不大。SHAP分析顯示,溫度是影響城市植被物候的最重要因素,其次是夜間照明和輻射,這些驅(qū)動因素與城市植被物候呈現(xiàn)復(fù)雜的非線性關(guān)系。該研究結(jié)果量化了城市化對城市植被物候時空特征的影響,有助于明確未來氣候變化對植被物候的可能影響,更好地理解快速城市化背景下城市生態(tài)系統(tǒng)的變化特征。
該研究成果以“Urbanization significantly impacts the long-term and inner-outer changes in urban vegetation phenology”為題于2025年3月發(fā)表在Sustainable Cities and Society上。中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所博士后賈廣亮為第一作者,李春林研究員為通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金(No. 42471118)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會(No. 2021194)和遼寧省自然科學(xué)基金(No. 2024BSBA57)等項目資助。
論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.scs.2025.106323

圖1 中國城市植被物候的時空變化特征

圖2?基于機器學(xué)習(xí)的城市植被物候驅(qū)動因素




