基于多尺度生态系统服务供需的大都市区生态安全格局构建与优化

以平衡生态系统服务供需为抓手构建生态安全格局对实现生态安全、提升人类福祉具有重要意义。以高度城市化的大都市区--上海市为研究区域,运用InVEST模型、生态系统服务供需比(ESDR)、耦合协调度(CCD)和最小累积阻力(MCR)模型等方法,探究上海市生态系统服务供需关系及尺度效应特征,构建基于供需匹配和耦合协调关系的生态安全格局优化模式。结果表明:(1)上海市生态系统服务供给和需求均存在显著空间分异,高供给区主要分布在林地、耕地和水体资源丰富的郊区,高需求区集中在人口稠密的中心城区。(2)上海市ESDR和CCD的空间分异具有明显的尺度依赖性,1500 m网格尺度和街镇尺度分别反映研究区内部细节性和整体的供需状况,可作为生态安全格局构建优化的参考尺度。(3)由综合生态系统服务供给和供需比共同确定生态源地的空间位置,共识别上海市生态源地275个,总面积为303.54 km^(2),密集分布于城市西部和北部,472条生态廊道总长度为3252.35 km,呈网状分布,338个生态夹点和411.84 km^(2)的生态障碍点主要分布在中心城区以外区域。(4)基于街镇尺度上的生态系统服务供需关系,上海市221个街镇可分为生态协调区(55个)、生态保育区(89个)、生态改良区(24个)、生态控制区(33个)和生态修复区(20个)。研究工作可丰富尺度效应相关理论,为城市化区域开展生态保护修复实践和管理提供借鉴和参考。

长三角地区植被覆盖演变城乡差异及其原因

城市生态环境和城市化之间的关系是城市可持续发展的关键。研究不同城市化水平下植被覆盖的长时间演变趋势,对理解城市化过程对植被生长动态的影响,城市更新以及推进城市绿化的科学管理具有重要意义。然而,目前对城市内部沿城乡梯度植被生长趋势差异的认识还比较有限。以我国城市化发展最为强烈的长三角地区为研究对象,基于2000—2020年长三角归一化植被指数数据,采用趋势分析和地理探测器方法,探究了长三角地区城市内部植被覆盖演变城乡差异,并从土地利用/覆被变化和城市化发展的角度解析其成因。研究结果表明:(1)2000—2020年长三角地区植被总体呈绿化趋势,植被明显绿化占最大比例(52.06%),轻微绿化与稳定不变地区占31.68%,零星分布的褐化区占6.82%。(2)城市老城区植被覆盖变化总体呈现返绿趋势(0.016/10 a),新城区褐化明显(-0.019/10 a),农郊区绿化突出(0.023/10 a)。在上海、南京和杭州等人口城市化水平较高的城市中,老城区土地利用变化强度最高,其绿化趋势也最高,体现了城市更新过程对绿地空间的促进作用;而在人口城市化水平相对较低的宣城、蚌埠和阜阳等城市,土地利用变化强度相对较低的农郊区也呈现明显的绿化趋势,更多的是受到区域生态保护的影响。(3)土地城市化是长三角地区老城区和新城区植被覆盖变化的主导因子,而城市化因子对农郊区解释程度总体不显著。从长三角总体区域看,城镇人口比重、不透水面积/总面积以及地区生产总值三者对植被覆盖演变存在显著影响,其中城镇人口比重影响最大。

上海地表热环境演变趋势城乡分异及其对城市更新的响应

快速而广泛的城市化过程对城市热环境产生了深刻影响,全面了解城市化进程如何影响城市热环境演变及其趋势差异对于城市生态安全、环境质量及居民健康等具有重要意义。本研究基于MODIS Aqua卫星2002—2020年夏季逐日白天地表温度产品,结合遥感植被指数和不透水面覆盖信息,使用归一化地表温度和热岛比例系数作为地表热环境衡量指标,利用M⁃K趋势检验和解释度分析,探究上海市城市化进程中夏季地表热环境演变趋势的城乡差异及其对城市空间更新的响应。结果表明:2002—2020年,上海市地表温度线性增长率为0.09℃·a^(-1),热岛比例系数呈先上升(2002—2010年)后下降(2010—2020年)的变化趋势。上海市夏季平均地表温度总体呈现中心城区>新城区>农郊区的特征。2002—2020年,1.6%的区域表现出显著降温趋势,其中54.0%分布在中心城区;39.5%的区域表现为显著增温趋势,其中77.6%分布在新城区。上海高度城市化的中心城区出现集中的显著降温区域,而在其他区域尤其是新城区表现为显著增温趋势。上海从城市扩张向城市空间更新的转变是中心城区出现集中显著降温区域的主要原因,中心城区近20%的区域表现为植被覆盖显著增加,不透水面和植被对热环境的影响几乎一致,表明在高度城市化发展地区开展聚集植被或分散不透水面等城市空间更新项目,是有效改善城市人居热环境的重要方式和手段。