在“全球变化及应对”重点专项的支持下，“基于多源卫星遥感的高分辨率全球碳同化系统研究（2016YFA0600200）”项目团队在城市气候变化和植被光合物候监测方面取得新进展。
基于城市地区与郊区之间的温度和CO2梯度差异，南京大学居为民和张永光教授团队结合高空间分辨率叶绿素荧光数据（OCO-2 SIF）提出一种城市-郊区梯度的植物光合作用和光合生理状况研究方法。将北半球中高纬度地区880个城市及周围的郊区作为研究区，分别提取了城市和郊区植被的光合物候信息和结构物候信息。结果显示：相较于郊区植被，城市地区植被的光合作用开始时间、达到峰值的时间通常较早，其光合作用结束时间通常较晚，因此城市地区植被通常具有较长的生长期。该种差异在北半球几乎所有城市中均存在，且在半干旱地区更为显著（图1）。进一步研究表明，植被光合物候开始期和峰值期提前的主要影响因素是温度和大气CO2, 而影响植被光合物候结束期延后的主要影响因素是大气CO2。研究团队根据不同排放情景（不同的RCP情景）预测的未来大气CO2浓度和地表温度，对未来20年植被光合物候的变化趋势进行了预测（图2），发现未来生长季长度会延长5.9–11.4天/每10年。
该研究揭示了全球变化尤其是升温和CO2浓度升高对植被光合作用的促进作用，也表明城市生态系统可以作为未来自然生态系统气候变化研究的天然实验室，相关研究成果发表在Nature Ecology & Evolution杂志上。
图1基于卫星日光诱导叶绿素荧光遥感的城乡植物春季物候开始期（SOS）的差异。
从左至右，分别为北半球880个城市的空间分布、纬向分布及不同气候区的分布
图2 对未来20年植被光合物候的预测: 包括生长季开始(SOS)、生长季旺季(POS)和生长季长度(GSL)
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