城市化生態環境效應多尺度研究取得進展

　　中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室周偉奇研究組與歐陽志云研究組通過合作，在城市化的生態環境效應多尺度研究方面取得進展。相關成果以Beyond city expansion: multi-scale environmental impacts of urban megaregion formation in China為題發表于國際學術期刊《國家科學評論》（National Science Review）。

　　城市化對生態環境的影響是一個廣受關注的全球性問題。快速、大規模的城市擴張，給生態環境帶來了怎樣的影響？城市化空間形態的變化，尤其是城市群作為主體空間發展形態，區域尺度多個城市的連片發展，是否會帶來區域性的生態環境風險？城市發展過程中越來越注重生態環境的保護，是否新建城區比老城區更加綠色、生態？老城區的生態環境是否也在逐步改善？圍繞上述問題，研究人員采用長時間序列遙感數據，結合地面監測數據，以生態系統質量、城市熱島和細顆粒物（PM2.5）污染為典型案例，系統研究了2000年至2015年中國城市化空間形態的時空特征及其對生態環境的影響。主要發現如下：

　　中國城市擴張速度快、規模大，且城市內部格局變化劇烈

　　2000年至2015年間，中國城市快速擴張。城市建設用地增長了將近8萬平方公里，部分城市主要建成區成倍增長，并逐步形成了京津冀、長三角、珠三角、武漢、長株潭、成渝等多個規模不一的城市群。而且，這些城市群的規模、形成時間、擴張速度等各不相同。東部沿海城市（群）建設用地增速顯著高于西部城市，1980年至2015年，長三角城市群的建設用地占比從4.1%增長至24.8%，而成渝城市群僅從1.0%增長至3.4%。在城市不斷向外擴張的同時，城市內已經建成的區域也發生了劇烈變化。以北京5環內區域為例，2005年至2009年不到5年的時間中，區域內新建城市綠地70.1平方公里，但同時有40.2平方公里的綠地消失。城市內部的高度動態變化，為城市的綠色發展與更新、生態修復與重建提供了機遇，但也可能帶來負面的生態環境影響，這其中的細節值得更多關注。

　　圖1 長三角城市群形成過程中的土地覆蓋變化（左）2005-2009年北京五環內綠地的變化（右）

　　城市群集聚：可能帶來區域性生態環境風險

　　增強植被指數（Enhanced Vegetation Index，EVI）可以表征城市生態系統的質量。2000年至2015年間，中國城市的EVI指數呈下降趨勢。與此同時，城市溫度和PM2.5濃度都呈上升趨勢。可見，快速、大規模的城市化帶來了一系列生態環境問題。更值得關注的是，城市群連接成片、城市空間過度集聚，使城市中的生態環境問題呈現出更加明顯的區域化特征。例如，城市群中的PM2.5濃度顯著高于其他地區，分散的城市熱島也逐漸發展成為“城市熱島鏈”。這些生態環境變化和人類健康風險亟需深入研究。

　　圖2 長三角城市群2000年（A）和2015年（B）地表溫度的空間分布

　　一城兩面：新/老城區的不同故事

　　對比新（2000年之后建成）老（2000年以前建成）城區，研究者發現新城區通常比老城區更加綠色宜居。而在最近幾年，老城區的生態和環境質量也呈現出明顯的改善趨勢。研究者認為，這些現象背后的主要原因在于，我國近年來在城市建設中更加重視生態環境保護和人居環境改善，采取了增加城市綠地等各項政策和措施。

　　圖3 2000年至2015年北京和上海兩市的EVI變化趨勢分布（綠色為指數上升，紅色為指數下降，藍線為2000年城區邊界，黑線為2015年城區邊界）

　　城市化等于負面的生態環境影響？

　　一直以來，城市化被認為是生態系統退化和環境污染的“罪魁禍首”。然而從更加廣闊的視角來看，城市化的影響并不一定都是負面的。例如在城市周邊區域，尤其是遠離城市中心的區域，生態系統的質量呈現出顯著的上升趨勢。這與城市化過程中大量農村人口進入城市、當地人口生產生活方式改變使當地生態系統資源壓力減小等有關。城市化如何改變人口流動、信息和資本流動等遠程關聯，進而影響城市與區域生態環境（負面的和正面的），值得更進一步的探討。