全球城市树木覆盖恢复的降温效益量化及其气候适应性机制解析

本文系统量化了2000-2020年间全球1113个城市的树木降温效率（TCE）时空动态格局，揭示了气候背景与植被生物物理特征对TCE的交互调控与阈值效应。研究发现全球68%城市树木覆盖呈增长趋势，平均降温效率达0.138°C/%，产生1.586°C的降温效益，其中热带干旱区TCE最高而温带寒带降温效益最显著。研究通过可解释机器学习方法突破传统线性模型局限，为区域气候适应性绿化策略制定提供了动态监测依据。

　　

研究亮点

本研究利用2000-2020年多源卫星数据，首次在全球尺度系统解析城市树木降温效率（Tree Cooling Efficiency, TCE）的时空动态规律，突破传统线性模型局限，采用可解释机器学习方法揭示气候背景与植被生物物理特征的非线性调控机制。

树木降温效率的空间分布

全球城市TCE值域为-0.25°C/%至1.05°C/%，约92%城市呈现正向降温效应（图3a）。全球平均TCE达0.138°C/%（95%置信区间：0.136-0.140），意味着树木覆盖每增加1%可降低地表温度0.138°C。按气候带划分显示（图3b），热带干旱区城市TCE最高，而温带与寒带城市虽TCE相对较低，但因树木覆盖度更高，实际降温效益（△LST）更为显著。

树木降温效率的时空异质性

现有研究多基于线性模型，难以捕捉高树木覆盖下的非线性饱和效应及长期动态。本研究通过机器学习方法发现，TCE随时间呈现显著波动特征，且在不同气候区表现出差异化演变轨迹。例如干旱区城市TCE随植被覆盖增加呈先升后降的单峰曲线，而湿润地区则呈现持续增强趋势。

结论

全球城市树木恢复产生的平均降温效益达1.585°C，其冷却效应存在明显气候带梯度分布。树木通过遮荫（canopy shading）和蒸散（evapotranspiration）双重机制调节感热/潜热通量（sensible/latent heat flux），其中叶面积指数（LAI）是调控遮荫效率的关键生物物理参数，而蒸散冷却效益则受树木功能性状与环境条件的协同调控。本研究强调动态监测对区域气候韧性绿化策略制定的重要性。