Спутниковые данные по 354 городам Китая: весеннее зеленение в городах ускоряется быстрее, чем в селе

Исследователи проанализировали спутниковые наблюдения за фенологией в 354 городах Китая с 2001 по 2020 год. Они обнаружили, что дата весеннего зеленения (ДВЗ) при непрерывном потеплении сдвигалась к более раннему сроку быстрее в городах, чем в их сельском окружении. В работе, опубликованной в The Innovation, такое расхождение отмечено в 47,7% городов. В них городские тренды опережали сельские в среднем на 0,37 ± 0,24 дня в год, особенно в умеренных регионах с тёплым летом sciencedirect.comThe Innovationsciencedirect.comОткрыть источник ↗.

Даты зеленения взяты из продукта NASA MCD12Q2 с разрешением 500 м. Анализ повторили на снимках Landsat с разрешением 30 м для Пекина, Шэньяна и Чанчуня. Там городская растительность ускорялась на 3,00 ± 1,28 дня в год, а на сельскохозяйственных землях — на 2,64 ± 1,41 дня.

Потребность в тепле как главный фактор

Авторы проверили, не объясняет ли разрыв более сильная реакция городов на температуру. Чувствительность городской и сельской растительности к температуре, осадкам и радиации оказалась статистически неразличимой. Затем команда объединила модели накопления холода и модели потребности в тепле с интерпретируемым машинным обучением. Использовали 11 моделей накопления холода, пять моделей потребности в тепле и 17 переменных среды.

Частный корреляционный анализ показывает, что сдвиги ДВЗ определяются прежде всего потребностью в тепле. Она объясняет 74% дисперсии в городах, опережая накопление холода (51%) sciencedirect.comThe Innovationsciencedirect.comОткрыть источник ↗. Поэтому авторы называют накопленную потребность в тепле основным фактором расхождения между городом и селом.

Структура растительности модулирует сдвиги. Большее видовое богатство усиливает городские тренды ДВЗ, а плотность деревьев сдерживает сельские сдвиги.

Стандартные модели не воспроизводят разрыв

Четырём стандартным моделям — сумме градусо-дней, весеннему потеплению, последовательной и параллельной — предложили воспроизвести наблюдаемый ряд. Наблюдаемые городские тренды составили −0,94 ± 0,08 дня в год, сельские — −0,83 ± 0,07. Модели дали значения от −0,62 до −0,42, и лишь параллельная модель различила города и село (p = 0,004).

На уровне отдельных пикселей значимые тренды имели 36,1% городских пикселей. Ни в одной из моделей их доля не превысила 7%. Авторы заключают, что существующие эмпирические модели в основном не воспроизвели ни пространственную картину, ни величину городско-сельского расхождения трендов ДВЗ sciencedirect.comThe Innovationsciencedirect.comОткрыть источник ↗.

По словам авторов, результаты меняют представление об иерархии факторов, управляющих весенней фенологией в ландшафтах, где доминирует человек.