剖析人和自然的力量，直面全球变化：城市扩张及气候变化对植被活动的影响研究

工业革命以来，人类活动的范围和强度不断增大，导致大气成分比例发生了明显变化。其中，大气中二氧化碳（CO2）浓度从1750年的280ppm增加到2019年的411ppm，增加了近二分之一。尤其是2000年以来，全球平均CO2浓度以每10年20ppm的速度增加。大气中CO2含量的迅速增加，对区域乃至全球气候产生了显著的影响。根据联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）2019年发布的特别评估报告ClimateChangeandLand，2006～2015年全球陆地表面平均气温比1850～1900年上升了1.53℃，未来几十年可能加速上升。

植被是陆地生态系统的重要组成部分，它对于降低大气CO2浓度、调节全球碳平衡、维持气候稳定具有重要作用。以往研究表明，气候变化、土地利用变化对植被活动产生显著影响。然而，二者对植被活动的相对影响认识仍然具有一定的不足之处。探讨气候变化及土地利用变化对植被活动的影响，有利于深入理解陆地碳循环的作用机理，从而解决陆地碳源/碳汇的不确定性问题。本书在地理学、生态学相关理论支撑下，利用基于广义帕累托分布的超门限峰值模型（POT-GPD）、标准化降水指数（SPI）方法实现识别、监测极端气候事件；结合卫星遥感方法，分析其对陆地植被活动的影响；基于降尺度技术，对广东省未来气候变化进行分析；提出利用极限学习机（ELM）算法来获取元胞自动机（CA）的转换规则；结合空间相互作用模型，进行大尺度条件下多个城市空间相互作用的城市扩张模拟；结合地理信息系统（GIS）探讨城市用地开发的植被净初级生产力（NPP）效应；最后，探讨城市扩张和气候变化因子对植被NPP的相对影响。

▲ 本书的主要框架结构

本书共由10章组成，涵盖气候诊断、气候模拟、城市扩张模拟及植被活动变化等方面，内容主要来自我们以往的研究成果。

第1章  首先介绍问题的提出、国内外研究进展、主要内容和主要框架。

第2～10章介绍气候变化、城市扩张及植被NPP相关理论、方法及应用研究。

其中，第2章和第3章介绍土地利用和气候变化的理论、方法和应用。具体地，第2章介绍基于CA模型的城市扩张模拟方法，并提出了用ELM算法来获取CA的转换规则（ELM-CA）；第3章利用POT-GPD方法识别1961～2012年长江流域或部分地区发生的极端降水事件，分析极端降水事件的时空变化及其可能原因。

第4～6章介绍植被活动监测的原理。其中，第4章介绍植被健康指数数据集［植被健康指数（VHI）和植被状态指数（VCI）］用于植被活动监测时的不确定性问题及其在中国范围内的应用；第5章介绍利用基于归一化植被指数（NDVI）的植被初级生产力监测植被活动，进一步分析长江三角洲植被活动的时空变化；第6章介绍利用植被NPP来监测植被活动的变化，以及不同植被NPP模型原理和应用。

第7～10章分别介绍气候变化、城市扩张及其对植被活动的影响。具体地，第7章运用SPI识别2000～2010年我国的气候干旱事件，分析气候干旱对植被活动的影响；第8章探讨中国东部南北样带极端气温变化及其对植被活动的影响；第9章利用CASA模型和邻域代理方法估算城市化前后我国植被NPP的时空分布，探讨城市土地开发对植被NPP变化的影响；第10章以广东省为例，开展未来多种发展情景下气候变化和城市用地扩张对植被NPP时空分布的影响研究。气候变化方面，运用统计降尺度方法及变化因子方法，结合IPCC排放情景特别报告（SRES）B2情景下HADCM3模式的预测输出，进行未来气候变化分析；在此基础上，模拟当前及将来植被NPP的变化，进一步探讨气候变化和城市用地扩张对植被NPP时空分布的相对影响。

本书得到以下资助：

江苏高校“ 青蓝工程” 项目
国家自然科学基金项目（ 41401438）
江苏高校优势学科建设工程

本文摘编自《城市扩张及气候变化对植被活动的影响研究》一书前言，有删减，图片来源于本书，标题为编者所加。

《城市扩张及气候变化对植被活动的影响研究》

ISBN 978-7-03-069534-5

裴凤松 黎 夏 刘小平  著

责任编辑：曾佳佳 黄 梅 石宏杰

联合国政府间气候变化专门委员会指出， 2006～2015 年全球陆地表面平均气温比 1850～1900 年上升了 1.53℃，未来几十年可能呈现加速上升趋势。随着城市人口的急剧增多，城市用地不断增加，这深刻改变了地表景观及植被碳循环过程， 对于维护生态系统碳平衡及气候稳定也具有重要影响。

本书开展城市扩张及气候变化分析，探讨二者对植被活动的影响；提出利用极限学习机方法获取元胞自动机的转换规则。本书对于城市扩张气候变化和陆地碳循环研究具有一定的科学价值， 也可以为政府相关部门提供决策参考。

本书可供从事气候变化、土地利用变化、陆地碳循环和相关跨学科研究的高校教师和科研院所研究人员，以及地理学、生态学、地理信息系统专业的本科生和研究生等阅读参考。

（本文编辑：洪弘）

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