苏泳娴副研究员团队首次界定城区植被气候阈值及物候的作用

【研究进展】苏泳娴副研究员团队首次界定城区植被降增温的背景气候阈值及物候的重要作用

近日,广州地理研究所苏泳娴副研究员团队及合作者在国际顶级期刊《Agricultural and Forest Meteorology》(IF2018=4.8,中科院1区,农林科学排名2 /139)上发表题为“Phenology acts as a primary control of urban vegetation cooling and warming: A synthetic analysis of global site observations”的研究论文。

植物能够通过冠层的郁闭作用直接遮挡太阳光的辐射,并能通过叶片水分蒸散,间接带走一部分热量起到降低温度、增加湿度的作用。城区绿地是城市内部最重要的块状绿地组分,对城市小气候起着重要的调节和改善作用,是城市内部重要的天然“冷源”。从目前大量基于站点的研究文献,该团队发现不同经度、不同纬度、不同城区绿地类型的研究样地在不同的研究时间点(季节、生长周期、每日时间)都呈现完全不同的增降温特征。因此传统的只能集中于一个城市或一个城市内几个站点的研究方法无法深入挖掘全球城区绿地的增降温作用规律和作用机制。

该团队通过全面分析全球35个城市77个样地3634条实测数据,首次界定了背景气温、绿地面积、蒸腾作用在城区植被增降温作用转化中的近似阈值:(1)背景温度高于10°C左右时,植被开始发挥降温效应,低于10°C左右,植被则可能呈现增温效应;(2)城区绿地面积大于35.2公顷、绿地蒸腾能力大于61.7mm/月时,可以显著增强城区植被的降温效果。

研究还发现,在白天、暖季、低纬度地区、森林覆盖区域以及叶片生长期,植被的降温作用一般较强,反之,植被的降温作用较弱甚至会出现增温的情况。植物物候指标—植被植物生长阶段(冠层叶片生长、衰老和休眠阶段)是控制城区植被增降温作用的最重要生物因素,季节性和纬度则是两个重要的非生物因素。

研究指出,随着未来全球气候变暖和城市热岛效应的进一步加剧,植被植物生长阶段的延长以及植被自生生长期间为适应热环境所增强的叶片蒸腾,将共同带来更强的降温作用。可见,城区绿地在调节城市小气候方面将扮演着越来越重要的角色。该研究提出的植被降增温的背景气候阈值、绿地面积阈值等,可为不同气候下的城市绿地规划提供切实可行的参考依据。

论文详情:

Su Yongxian, Liu Liyang, Liao Jishan,Wu Jianping, Ciais Philippe,Liao Jiayuan, He Xiaolei, Liu Xiaodong, Chen Xiuzhi*, Yuan Wenping, Zhou Guoyi, Lafortezza Raffaele. (2020). Phenology acts as a primary control of urban vegetation cooling and warming: A synthetic analysis of global site observations. Agricultural and Forest Meteorology, 280, 107765. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2019.107765

图1 全球35个城市77个样地分布图

图2 背景气温、植被蒸散和绿地面积的近似阈值界定

图3 植被物候(PGS)在城区绿地增降温扮演着重要作用

作者简介:

苏泳娴,博士/副研究员,硕士生导师。2017年科技部杰出青年科研人员人才入选者,2017年广东省科学院高端领军人才青年科技人才入选者,2017-2019年法国气候与环境科学实验室(Laboratoire des Sciences du Climat et de lEnvironnement)高级访问学者(合作者Philippe Ciais)。主要从事森林-大气相互作用、城市小气候、城市碳排放、GIS与遥感技术应用等方面的科学研究,在森林气候效益、城市热岛等方面有着较为深入的研究。荣获广东省科技进步二等奖,全国林业优秀工程咨询成果一等奖,广东省青年地理科技奖,中国地理年会优秀论文奖,广东省优秀城乡规划设计三等奖,2012-2016年连续5年被单位评为年度优秀科研工作者。主持科研项目8项,其中省部级以上项目6项,包括国家自然科学基金2项、广东省科技计划1项、广东省自然科学基金1项、广东省水利科技创新项目1项、科技部项目1项、广州市科技计划1项、广东省科学院项目1项。在Renewable and Sustainable Energy Reviews 、Environment International、Remote Sensing of Environment、Agricultural and Forest Meteorology、Journal of Geophysical Research-Atmosphere、Urban Forest and Urban Greening、地理学报、生态学报等国内外知名期刊上共发表论文40余篇。部分研究成果被下载量达7500余次,第一作者发表SCI他引40次以上论文2篇,单篇最高他引74次)。担任国际知名期刊审稿人和国家自然科学基金通讯评审专家。授权国家发明专利5项。

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