城市化对生态环境的影响是一个广受关注的全球性问题。改革开放以来，中国经历了快速、大规模的城市化进程，城市化的空间形态，也发生了巨大的变化。快速、大规模的城市扩张，给生态环境带来了怎样的影响？城市化空间形态的变化，尤其是城市群作为主体空间发展形态，区域尺度多个城市的连片发展，是否会带来区域性的生态环境风险？城市发展过程中越来越注重生态环境的保护，是否新建城区比老城区更加绿色、生态？老城区的生态环境是否也在逐步改善？围绕上述问题，研究采用长时间序列遥感数据，结合地面监测数据，以生态系统质量、城市热岛和细颗粒物（PM2.5）污染为典型案例，系统研究了2000-2015年中国城市化空间形态的时空特征，及其对生态环境的影响。主要发现如下：
中国城市扩张速度快、规模大，且城市内部格局变化剧烈——2000-2015年间，中国城市快速扩张。城市建设用地增长了将近8万平方公里，部分城市主要建成区成倍增长，并逐步形成了京津冀、长三角、珠三角、武汉、长株潭、成渝等多个规模不一的城市群。而且，这些城市群的规模、形成时间、扩张速度等各不相同。东部沿海城市（群）建设用地增速显著高于西部城市，1980-2015年，长三角城市群的建设用地占比从4.1% 增长至24.8%，而成渝城市群仅从1.0%增长至3.4%。在城市不断向外扩张的同时，城市内已经建成的区域也发生了剧烈的变化。以北京5环内区域为例，2005-2009不到5年的时间中，区域内新建城市绿地70.1平方公里，但同时有40.2平方公里的绿地消失。城市内部的高度动态变化，为城市的绿色发展与更新、生态修复与重建提供了机遇，但也可能带来负面的生态环境影响，这其中的细节值得更多关注。
图1长三角城市群形成过程中的土地覆盖变化（左）2005-2009年北京五环内绿地的变化（右）
城市群集聚：可能带来区域性生态环境风险——增强植被指数(Enhanced Vegetation Index，EVI)可以表征城市生态系统的质量。2000-2015年间，中国城市的EVI指数呈下降趋势。与此同时，城市温度和PM2.5浓度都呈上升趋势。可见，快速、大规模的城市化带来了一系列生态环境问题。更值得关注的是，城市群连接成片、城市空间过度集聚，使城市中的生态环境问题呈现出更加明显的区域化特征。例如，城市群中的PM2.5浓度显著高于其他地区，分散的城市热岛也逐渐发展成为“城市热岛链”。这些生态环境变化和人类健康风险亟需深入研究。
图2长三角城市群2000年（A）和2015年（B）地表温度的空间分布
一城两面：新/老城区的不同故事——对比新（2000年之后建成）老（2000年以前建成）城区，研究者发现新城区通常比老城区更加绿色宜居。而在最近几年，老城区的生态和环境质量也呈现出明显的改善趋势。研究者认为，这些现象背后的主要原因在于，我国近年来在城市建设中更加重视生态环境保护和人居环境改善，采取了增加城市绿地等各项政策和措施。
图3 2000-2015年北京和上海两市的EVI变化趋势分布（绿色为指数上升，红色为指数下降，蓝线为2000年城区边界，黑线为2015年城区边界）
城市化=负面的生态环境影响？——一直以来，城市化被认为是生态系统退化和环境污染的“罪魁祸首”。然而从更加广阔的视角来看，城市化的影响并不一定都是负面的。例如在城市周边区域，尤其是远离城市中心的区域，生态系统的质量呈现出显著的上升趋势。这与城市化过程中大量农村人口进入城市、当地人口生产生活方式改变使当地生态系统资源压力减小等有关。城市化如何改变人口流动、信息和资本流动等远程关联，进而影响城市与区域生态环境（负面的和正面的），值得更进一步的探讨。
该研究得到了国家重点研发计划项目(2016YFC0503004)、中国科学院项目(QYZDB-SSW-DQC034)、国家自然科学基金项目(41590841)、以及“全国生态环境十年变化（2000—2010年）调查评估”项目资助。
文章连接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwab107
城市与区域生态国家重点实验室
2021年7月13日
