城市湿热对植被和蒸散发的季节敏感性随干旱程度增加而增大

《Journal of Environmental Management》：Seasonal sensitivity of urban moist heat to vegetation and evapotranspiration increases with aridity

　　**摘要：**- 城市湿热对植被和蒸散量的敏感性随干旱度增加而上升。- 植被和蒸散量在寒温带地区表现出最高的预测重要性。- 尽管预测重要性较低，干旱地区仍表现出最高的湿热敏感性。- 绿化策略应考虑特定气候条件下的湿热响应。**引言：**城市绿地在城市生态系统和微气候中发挥着至关重要的作用，已成为缓解热应力和增强居民热舒适度的广泛采用策略（Taleghani, 2018; Zhang et al., 2024; Zhao et al., 2023）。越来越多的研究强调了基于植被的城市热缓解方案，突出了绿色植物在改善人体热舒适度方面的作用（de Quadros and Mizgier, 2023; Kumar and Sharma, 2020; Taleghani, 2018; Yan et al., 2026）。蒸散量（ET），主要包括植物蒸腾和土壤蒸发，是绿化影响城市微气候的关键途径（Wong et al., 2021）。通过以水蒸气形式将水分从液相转移至大气中，蒸散量不仅降低了城市空气和地表温度，还增加了湿度（Gillner et al., 2015; Hamada and Ohta, 2010; Qiu et al., 2013）。湿度的上升使城市湿热成为日益重要的城市气候风险（Xu et al., 2026; Yang et al., 2024; Zhang et al., 2023）。然而，大多数研究仅考察了绿地和蒸散量对城市干热的影响，通常是空气温度。它们对更广泛城市宏观气候中湿热——温度与湿度的综合效应——的影响仍知之甚少，尤其是在全球和区域尺度上。近期研究表明，湿热比干热更难缓解，对人类健康构成更大风险（Mishra et al., 2020; Simpson et al., 2023）。在高温干燥条件下，人体可以通过出汗散热；然而在炎热潮湿天气中，这种冷却机制受到抑制，增加了健康风险（Kang et al., 2019）。这是因为人体正常核心温度约为36.8°C ± 0.5°C，而皮肤温度必须维持在35°C附近，以保持从体表散热所需的热梯度（Sherwood and Huber, 2010）。湿球温度（TW）综合了温度和湿度，使用包裹湿布的温度计测量，被广泛用于评估湿热状况（Raymond et al., 2017）。在本研究中，"湿热"严格指其通过TW的物理表达，而非主观热感知。当TW达到32°C时，正常的户外活动变得困难，当达到35°C时，人体无法再通过出汗有效散热，触及人类生存的理论极限（Chen et al., 2022）。例如，2003年欧洲热浪期间，TW仅为28°C，但仍造成了数千人死亡（Rayward et al., 2020），凸显了湿热作为气候风险的重要性和紧迫性。城市绿地在为城市降温的同时，不可避免地通过蒸散量改变湿度（Yu et al., 2025），这将不可避免地影响TW。城市尺度TW对此如何响应，对居民热舒适度至关重要（Abuwaer et al., 2025），但仍尚不清楚。随着全球气候变化，极端高温和湿度事件日益频繁，对人类健康和全球经济造成严重负面影响（Dimitriadis et al., 2024; Matthews, 2018; Naghipour and Naghipour, 2025）。在许多地区，夏季温度和湿度极端值正超过历史纪录，对人类对当前热-湿度条件的耐受能力构成严峻挑战（Raymond et al., 2020）。研究表明，高温与湿度的协同效应将比单纯高温带来更大的未来健康风险（Baldwin et al., 2023; Deng et al., 2022）。这与复合温度-湿度极端事件更加频繁且强烈的预测一致（Fischer and Knutti, 2013）。因此，城市在应对日益增长的湿热健康风险时，需要同时考虑温度和湿度（Zhang et al., 2023）。城市绿化是有助于减轻极端高温影响的重要策略之一（Jay et al., 2021; Luber and McGeehin, 2008）。然而，湿热如何在不同气候区随绿化和蒸散量而变化仍不清楚，这限制了城市规划者有效利用绿色基础设施的能力。城市绿地的蒸散量与城市温度和湿度密切相关，受水分和能量可用性以及植被动态的制约，而这些因素又由背景气候驱动并随季节变化（Liao et al., 2023; Raz-Yaseef et al., 2012）。这种季节性可能改变蒸散量与湿热之间的关系，且在不同气候区之间存在明显差异（Moran et al., 2009; Raz-Yaseef et al., 2012）。尽管城市绿地蒸散量与湿热的研究日益受到关注（Gobatti et al., 2025; Ma et al., 2025; Rahimi et al., 2025），但关键不确定性仍然存在。目前尚不清楚哪些气候区域对蒸散量和植被更敏感，以及在不同区域中水分、能量还是植被对TW最为关键。解决这些问题至关重要，因为城市绿化对湿热的含义可能因气候区域而异。为应对这些不确定性，我们整合了中国86个城市的气象观测数据、格点气候数据和卫星反演植被数据，覆盖四个广泛气候区（表S1）。我们考察了城市湿热对植被和蒸散量敏感性的季节变化，并评估其相对于背景气候因素的预测重要性。具体而言，我们回答两个问题：（1）城市湿热对植被和蒸散量的敏感性如何随气候区域变化？（2）水分可用性、能量输入、植被和蒸散量对TW的预测重要性如何随气候区域变化？**部分摘要****研究区域与气候区**本研究聚焦于中国大陆的86个主要城市，涵盖四个主要气候区（图S1，详细分类见表S1）：温带（N = 46）、寒温带（N = 14）、干旱区（N = 18）和青藏高原（N = 8）。这些城市包括四个直辖市（北京、上海、天津和重庆）、26个省会和56个地级市。为确保气候和地理代表性，我们选择了一至两个主要城市……**气候和植被特征的季节变化模式**不同气候区的环境因素表现出明显的季节性变化模式，所有因素在暖季的值均显著高于冷季（图1、图S2和表S4）。在暖季，所有气候区的植被指数（NDVI）均高于冷季，因为水分（Pre）、能量（Rin）和大气水分需求（由VPD和PET衡量）在暖季处于较高水平（图1和图S2）。最终，更高的……**湿热敏感性季节和气候变化的潜在机制**湿热表现出强烈的季节性，在温暖湿润的温带季节达到峰值，与影响水分可用性和地表能量分配的背景气候条件相关。城市干热也已报告了类似的季节对比，城市热岛效应表现出显著的季节变化（An et al., 2025）。夏季，充足的土壤水分有利于潜热通量超过感热通量，而冬季干燥则抑制蒸发，使能量交换转向……**结论**总之，本研究揭示了植被和蒸散量与城市湿热之间季节关系的明显气候差异。湿热对植被和蒸散量的敏感性随干旱度增加而上升，表明在更干旱的地区季节性共变关系更强。然而，其预测重要性在不同气候区之间有所不同，并不一定遵循与敏感性相同的模式。植被和蒸散量表现出最高的预测……**作者贡献声明**许跃鹏：写作——审阅与编辑，写作——初稿，调查研究，形式化分析，数据管理，概念化。韩健：写作——审阅与编辑，监督，资源，项目管理，资金获取，概念化。廖佳源：写作——审阅与编辑，写作——初稿，可视化，项目管理，方法论，调查研究，形式化分析，概念化。**代码可用性**SPSS和Python被用于数据分析和图表制作。所有相关代码均可通过合理请求向通讯作者获取。**利益冲突声明**作者声明，他们不存在已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本研究中报告的工作。**致谢**本研究获得国家自然科学基金委员会（U2442212）、广东省自然科学基金（2024A1515510024）、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）创新研究群体项目（编号311020001）以及中山大学中央高校基本科研业务费专项资金（编号24xkjc004）资助。