何春阳教授等发现全球旱区城市扩展过程对自然生境的间接影响远大于直接影响

涵盖全球40%土地和30%以上人口的旱区生态环境脆弱，人地关系紧张，对气候变化敏感，是全球可持续发展的关键区域之一。过去几十年，全球旱区经历了快速的城市扩展过程。有效评估旱区城市扩展过程对自然生境的影响具有重要科学意义。然而，已有研究主要从直接影响角度评估全球旱区城市扩展过程对自然生境的影响，没有同时考虑城市扩展过程的直接和间接影响。针对这一问题，北京师范大学地理科学学部/地表过程与资源生态国家重点实验室何春阳教授团队与青海省人民政府——北京师范大学高原科学与可持续发展研究院、延边大学地理与海洋科学学院和美国得克萨斯农工大学地球科学学院等单位合作，利用生境质量指数模型，在全区、生物群区和生态区等多个尺度上系统评估城市扩展过程对自然生境的影响，发现全球旱区城市扩展过程对自然生境的间接影响远大于直接影响。2022年7月25日，《自然-可持续》（Nature Sustainability）杂志在线发表了这一研究成果。

研究表明全球旱区1992-2016年经历了快速的城市扩展过程。城市面积从1992年的9.46万km2增加到2016年的23.04万km2，增长了13.58万km2，年均增长率为3.78%，是全球同期城市面积年均增长率的1.09倍。城市面积占比从1992年的0.16%增加到2016年的0.38%，增加了0.22%。其中，干燥型亚湿润区的城市扩展速度最快。该区域城市面积占比增加了0.35%，是全球旱区城市面积占比增加值的1.6倍。各生物群区中，红树林群区城市扩展速度最快。该群区城市面积占比增加了1.8%，约为旱区平均城市扩展速度的8倍。红树林群区中，印度河三角洲-阿拉伯海红树林生态区城市扩展速度最快（图1）。

图1 全球旱区1992-2016年城市扩展过程 （a）全球旱区（b）各生物群区（c）红树林群区各生态区

研究发现全球旱区城市扩展过程导致自然生境质量下降。全球旱区1992-2016年城市扩展过程导致平均生境质量从0.3981下降到0.3951，下降了0.76%。干燥型亚湿润区城市扩展过程对自然生境的影响最严重。该区域城市扩展过程导致生境质量损失0.93%，是全球旱区生境质量平均损失的1.22倍。各生物群区中，红树林群区城市扩展过程对自然生境的影响最严重。红树林群区城市扩展过程导致自然生境损失5.5%，是全球旱区生境质量平均损失的6.6倍。研究还识别了8个城市扩展过程影响自然生境的热点地区。在这些热点地区，城市扩展过程导致生境质量平均损失6.8%，是全球旱区生境质量平均损失的9倍（图2）。

图2 全球旱区1992-2016年城市扩展过程对自然生境的影响 （a）全球旱区（b）各类型旱区（c）各生物群区

研究揭示全球旱区城市扩展过程对自然生境的间接影响远大于直接影响。全球旱区城市扩展过程导致生境质量间接损失0.71%，直接损失0.05%，间接影响是直接影响的近14倍。在不同类型旱区，城市扩展过程导致生境质量间接损失0.24% - 0.81%，直接损失0.02% - 0.07%，间接影响是直接影响的10 - 17倍。在各生物群区中，城市扩展过程对自然生境的间接影响也都大于直接影响。其中，热带亚热带针叶林群区直接影响和间接影响的差距最大，间接影响是直接影响的42倍。在各热点地区，城市扩展过程平均导致生境质量间接损失6.26%，直接损失0.55%，间接影响是直接影响的12倍（图3）。