树木是城市最主要的地物类型之一，其蒸腾蒸散能力在缓解城市热压力方面具有重要意义。树木的降温效应，一方面体现在树木绝对的覆盖度，而另一方面则体现在树木的降温效率，即单位树木覆盖度带来地表温度的下降。尽管目前已有不少研究报道了城市树木降温效率，但这些从单点城市得到的结果尚不足以归纳其全球格局及驱动因子。同时，在全球城市化和气候变化的大背景下，树木降温效率除了具有很大的空间异质性还很可能随时间发生变化。然而，目前有关城市树木降温效应的研究大多缺乏对降温效率时域特征的观测和考虑。
该研究利用Landsat卫星反演的城市树木覆盖度和地表温度数据在全球806个大城市中横向对比了10%树木覆盖度、25 ℃气温条件下的树木降温效率。较高的降温效率出现在近北美西海岸、北美东北部、中西欧和日本地区。较低的降温效率出现在中美洲、地中海沿岸、中国北方以及几乎全部南半球地区。进一步的机器学习建模结果显示，降温效率的全球异质性主要受到LAI等植被生理特性、城市反照率等人为管理相关变量以及VPD、短波辐射等气象要素的驱动。
图1 城市树木降温效率的全球格局及其驱动因子
自2000年以来，研究发现全球超过90%的城市表现出树木降温效率的上升趋势。基于遥感观测证据和城市生态水文模型模拟的结果表明，降温效率上升的部分原因是近年来LAI的普遍增加以及部分地区短波辐射的增强，而更有可能的原因则是城市相对湿度下降导致VPD的增加以及城市化带来的城市反照率的下降。此外，不少城市还表现出自2000年以来树木覆盖度的显著上升，这与上升的降温效率共同带来了日间城市地表温度全球平均1.5 ℃的下降。
图2 2000-2015年期间全球城市树木覆盖度的变化及其带来的城市地表温度下降
研究结果首次从时空两个维度给出了城市树木降温效率的全球格局，有助于城市管理者更好地理解树木降温效率的驱动机制及其与全球变化、人类活动之间的关系，并为城市现有绿地的管理和未来植树造林、绿地建设规划等提供了新的认识。
研究成果以“Satellite-based evidence highlights a considerable increase of urban tree cooling benefits from 2000 to 2015”为题发表于Global Change Biology杂志。并获得国家自然科学基金（42090012）和新加坡国立大学基金（22-3637-A0001）项目等的资助。