城市扩张
我们基于遥感影像在全国尺度上提取了城市用地，并量化分析了中国1978-2010年城市扩张的速率，空间格局和进程。 结果表明中国32个主要城市用地在1978到2010年间呈现指数型模式扩张，平均增长速率达到6.8%，而且小城市的扩张速率更快。 特别的是，中国城市化进程在2005年后出现跃升，城市面积加倍的时间由2005年前的14.6-20.4年缩短到9.7年。 同时2005年后，不同地区，以及不同大小的城市之间扩张速率的差异不再明显。
城市热岛效应
通过不透水表面范围和地表温度估算城市热岛强度至关重要，而这需要我们对地表条件进行准确而及时的制图表达。 我们对中国32个主要城市地表热岛强度进行了表达和量化分析，分析了地表热岛强度空间格局，以及潜在机制。 不同的城市呈现了不同的空间格局和日/季节变化特征，以及可能的驱动因子。气候变化是热岛效应变化的主要影响因子。 在白天和夜间，城市热岛效应的足迹大约分别为城市面积2.3倍和3.9倍，同时具有很大的时空异质性。
城市化对植被的影响
城市地区温度较高，同时也具有较高的CO2浓度和氮沉降，因此也被认为是全球变化趋势下的"先驱“。在气候变暖的背景下， 城市生态系统是研究未来全球变化情景的“天然实验室，对预测其他生态系统对环境变化的响应具有重要意义。 我们建立了量化城市化对植被生长影响的概念框架，并将其应用于对中国32个主要城市以及美国377个大都市区的研究。结果表明城市地区存在着普遍的植被生长增强现象。 城市植被生长季开始较早而结束较晚，相对于乡村地区有所延长。
中国城市的演化
探究城市系统演化的时空规律和组织性对于城市的可持续发展具有重要意义。 目前尚缺乏研究揭示城市系统内各个属性在时间和空间上的共同演化，也少有研究对普遍存在的幂度尺度推绎规律是否适用进行探讨。 我们对中国32个主要城市在六个时间段内的时空演化进行了量化分析，一个重要的发现就是过去30年中国跨越城市间的城市人口和城市面积存在线性或超线性尺度推绎关系，与理论的次线性关系 (Economies of scale)不符，表明我国的城市化推进存在严重的土地资源浪费现象，指出我国的城市扩张应该更关注土地资源利用的有效性而不是持续扩张，为我国城市化过程的完善和优化提供指导性的理论基础。
城市碳循环
城市化进程对地球的生物地球化学循环产生了重要的影响，而这种影响从城市内部也延申到城市周边和更远的地区。 城市生态系统碳循环的研究对量化分析城市碳源和碳汇意义重大，也是从区域尺度到全球尺度了解碳循环机制的重要部分。
尺度临界效应
尺度推绎是生态学和其他地球科学的核心课题。目前，尺度（包括粒度和幅度）对于生态系统过程的影响尚未得到很好的探究。 我们以碳循环这一生态过程为出发点，系统地对美国东南部地区进行了一系列粒度和幅度下碳动态的估算，并探讨了生态过程研究中的尺度临界性。
