山地地形复杂，不同海拔和坡向具有显著的辐射和水热差异，形成高度异质的局地热环境。温度递减率（LRT）是表征温度随海拔变化的重要指标，但受气象站点稀疏和再分析数据空间分辨率限制，全球尺度上坡向对山地温度垂直梯度的影响仍缺乏系统认识。针对这一问题，中国科学院成都山地灾害与环境研究所山地地表过程智能监测与模拟创新团队基于长时间序列高分辨率卫星遥感观测，揭示了全球山地温度递减率的时空变化及其坡向效应。
研究基于1995—2020年1公里分辨率卫星地表温度（LST）数据，结合高程、坡向和土地覆盖信息，分别分析了森林、稀疏植被和非植被地表的温度—海拔关系。结果表明，全球山地温度递减率存在显著的昼夜和季节差异，年均白天LRT为5.16℃／km，高于夜间的3.41℃／km。坡向进一步增强了山地热环境的空间差异，其引起的LRT变异约为0.34—1.00℃／km，并在夏季白天最为显著。森林、稀疏植被和非植被地表夏季白天的坡向LRT变异分别为0.44、0.63和1.00℃／km，表明坡向效应随植被覆盖降低而增强。研究进一步发现，植被对坡向引起的热力差异具有明显缓冲作用。在相近海拔条件下，从森林、稀疏植被到非植被地表，昼夜LRT差异和坡向敏感性均逐渐增强。这表明植被通过冠层遮荫、蒸散发及地表能量调节，可削弱不同坡向之间的热力差异。
该研究从全球尺度定量揭示了地形坡向对山地温度垂直梯度及陆气能量交换的调控作用，突破了传统温度递减率研究主要关注海拔变化、而较少考虑坡向异质性的局限。结果发现，相同海拔并不意味着相同的热环境，坡向造成的太阳辐射差异及其与植被、海洋和局地气候条件的相互作用，可以显著重塑山地温度—海拔关系。这些发现有助于更加准确地认识山地微气候形成机制，为改进复杂地形条件下的气候和生态模型，以及评估气候变化背景下山地植被分布、生物多样性、积雪消融和生态系统韧性提供了新的科学依据。
该研究得到了国家自然科学基金区域联合重点项目（U25A20769）、国家自然科学基金面上项目（42471429）和中国科学院青年创新促进会项目（2023390）等项目的资助。相关成果以“Topographic aspect shapes temperature lapse rates and land–atmosphere energy exchange in global mountains”为题发表在领域TOP期刊npj Climate and Atmospheric Science上。
全球山地温度递减率的昼夜空间格局及其差异
不同地表覆盖类型下坡向引起的温度递减率年际和季节变化
全球山地温度递减率南北向与东西向坡向效应的空间分布及纬度差异