量化城市化对初级生产总值的影响

随着世界一半以上的人口居住在城市地区，城市地区不断扩大，城市植被在碳封存中的作用变得更加重要。关于植被的初级生产总值 (GPP)（衡量植被捕获的碳量）的一个常见假设是，它会随着城市面积的增加而减少，因为更多的混凝土、沥青和其他不透水表面将意味着更少的树木、灌木和其他植物。

直到最近，当来自中国河南大学和俄克拉荷马大学的研究人员使用基于卫星的数据集来量化 2000-2016 年城市化的影响时，这一假设才被广泛探索。他们发现，在此期间，城市地区的 GPP 继续增加。

研究人员于 2022 年 8 月在《遥感杂志》上发表了他们的发现。

“城市植被在陆地碳循环中发挥着不可或缺的作用，在调节城市气候方面发挥着重要作用，”通讯作者、美国大学地球观测与建模中心微生物学与植物生物学系教授肖向明说。俄克拉荷马州。

“但在全球范围内，城市化对 GPP 的影响很少受到关注，也没有得到很好的理解，部分原因是城市地区仅占全球陆地的一小部分，而且城市内有多种类型的土地覆盖，使得“对于那些归类为城市的像素，很难对 GPP 进行建模和估计。此外，城市区域也很难定义。”

为了在建立他们的方法时考虑到这些问题，研究人员使用了城市生态系统的定义，其中包括不透水表面的扩展、城市土地管理和当地气候的变化。然后，他们使用卫星获得的不透水表面数据，这些数据以 5 公里的空间分辨率显示网格单元，并将数据与不同的数据集进行比较，以确认数据集之间的合理一致性。

“为了量化各个城市网格单元内多年来城市化对 GPP 的影响，我们开发了一个概念框架，该框架考虑了城市扩张（通过城市不透水表面测量）以及城市管理和气候 (UMC) 对城乡植被的影响（URV）并在文献综述和综合的基础上，构建了关于它们可能对 GPP 动力学产生影响的假设，”河南大学黄河中下游地区地理空间技术重点实验室教授姚平崔说。

研究人员提出了三个假设：UIS 对 GPP 的影响类似于 UMC 对 GPP 的影响，导致年度 GPP 没有净变化；UIS对GPP的影响大于UMC对GPP的影响，导致年度GPP下降；并且 UIS 对 GPP 的影响小于 UMC 对 GPP 的影响，导致年 GPP 增加。

他们发现，几乎 79.3% 的城市网格单元与上一个假设一致——也就是说，尽管从 2000 年到 2016 年，单个城市网格单元内的城市不透水表面积的比例一直在增加，但几乎 80% 的年 GPP城市网格单元也在增加。

“城市扩张（以不透水表面为特征）对GPP的负面影响在很大程度上被城市管理和城市地区当地气候因素（UMC）的积极影响所弥补，”肖说。

“我们对大多数城市网格单元的年度 GPP 持续增加的研究结果为城​​市地区对陆地碳循环的重要性以及城市管理和当地气候和环境在改善城市地区植被方面的潜力提供了新的见解。”

研究人员表示，下一步包括向政策制定者提供这些数据，以便最佳管理实践可以进一步改善城市植被 GPP。他们还表示，他们想研究影响城市植被的其他因素。

“我们的下一个目标是区分自然和人类活动对城市地区各类植被的影响，”肖说。