长三角城市热环境与碳排放的互馈机制：基于土地利用格局-过程视角的协同调控研究

针对城市化进程中热岛效应(UHI)与碳排放(CE)协同加剧的难题，本研究通过Spearman相关分析和双变量Moran's I方法，揭示长三角地区2000-2020年土地利用格局演变下LST（地表温度）与NEP（净生态系统生产力）的负相关关系，发现城市土地密度55%-85%可有效抑制热-碳同步增长，为城市土地优化提供科学依据。

　　

随着中国城市化进程的加速推进，长三角地区正面临着热岛效应与碳排放双重环境压力的严峻挑战。高楼林立的城市中心区夏季地表温度(LST)可比郊区高出5-8°C，这种热岛效应(UHI)不仅导致居民中暑风险增加，还因空调使用激增形成能源消耗与碳排放(CE)的恶性循环。与此同时，该区域碳排放量已占全国总量的30.7%，如何实现热环境与碳排放的协同控制成为亟待解决的科学难题。

针对这一重大需求，南京大学地理与海洋科学学院的研究团队在《Sustainable Cities and Society》发表最新成果，创新性地将净生态系统生产力(NEP)引入热-碳关系研究框架。研究团队运用遥感反演、空间自相关分析和梯度圈层划分等方法，系统分析了长三角41个城市2000-2020年的土地利用变化特征，首次从微观尺度揭示了不同土地类型对热环境和碳循环的差异化影响机制。

主要技术方法

研究整合MODIS地表温度数据、NPP-VIIRS夜间灯光数据和碳收支模型，采用Spearman秩相关分析LST与CE的统计关系，运用双变量Moran's I指数识别空间集聚模式，并通过梯度分析法探讨城市规模效应。所有数据均统一至1km×1km网格，覆盖长三角358,000km²区域。

LST时空演变特征

研究发现长三角高温区(LST>33°C)面积持续扩张，2020年最高温达41.15°C。以上海-苏州-无锡为核心的都市圈形成显著热岛群，其空间分布与高CE区高度重叠。值得注意的是，建成区LST均值较林地高4.2°C，证实不透水表面对热累积的放大效应。

NEP与碳汇功能分异

森林和草地表现出最强的碳汇能力，年均NEP达0.82kg C/m²，而建成区NEP为负值(-0.15kg C/m²)。土地利用转变导致2000-2020年区域碳汇总量下降17.3%，凸显生态用地保护的重要性。

热-碳协同效应

双变量分析显示UHI与CE存在显著空间正相关(r=0.68)，高-高集聚区占研究区12.7%，主要分布在沪宁杭甬等中心城市。特别发现当城市土地密度达55%-85%时，热-碳增长曲线出现拐点，这为城市规划提供了关键阈值参考。

规模效应与空间分异

大城市UHI-CE相关性(r=0.71)显著高于中小城市(r=0.43)。城乡梯度分析显示，中心城区5km范围内UHI强度与CE密度同步攀升，而郊区则呈现生态用地对热-碳的显著缓冲作用。

该研究首次构建了"土地利用格局-热环境-碳循环"耦合分析框架，证实通过优化城市空间结构可实现热岛缓解与碳减排的双赢。提出的55%-85%城市土地密度控制阈值，为《长三角生态绿色一体化发展纲要》提供了量化依据。未来研究可进一步结合建筑形态和通风廊道设计，深化多尺度协同调控机制的认识。