La expansión urbana continua y los cambios resultantes en el uso y la cobertura del suelo (LULC) exacerban significativamente el efecto de isla de calor urbano e intensifican las olas de calor. Si bien los efectos de enfriamiento de los espacios azul-verde están ampliamente documentados, la mayoría de los estudios se centran en tipos de paisajes individuales o marcos temporales específicos. Pocas investigaciones exploran sistemáticamente los mecanismos de regulación térmica de los espacios gris-verde, o sus factores impulsores no lineales y efectos interactivos a través de escalas estacionales y diurnas acopladas. Para abordar estas lagunas, este estudio se centra en Chengdu, una ciudad en expansión típica de China, para establecer un sistema integral de indicadores para los espacios urbanos gris-verde. Este sistema abarca cuatro dimensiones clave: cobertura, fragmentación, agregación y patrón espacial morfológico. Después de evaluar 12 modelos de aprendizaje automático, se seleccionó el modelo óptimo para un análisis más detallado utilizando Explicaciones Aditivas de Shapley (SHAP) y Gráficos de Dependencia Parcial (PDP). Esta investigación investiga los umbrales no lineales y los efectos interactivos de los indicadores compuestos de espacio gris-verde sobre la temperatura de la superficie terrestre (LST) a través de ciclos estacionales y diurnos variables. Los resultados indican que: (1) El impacto de los espacios gris-verde sobre la LST varía significativamente en contextos estacionales y diurnos. Los espacios verdes ejercen principalmente un efecto de enfriamiento durante la primavera, el verano y el otoño, mientras que los espacios grises dominan la retención de calor durante el invierno y en todos los períodos nocturnos. (2) El patrón espacial morfológico de los espacios verdes (GMSPA) supera a los indicadores de cobertura tradicionales (G1) en la provisión de beneficios de enfriamiento en múltiples escenarios. (3) La eficiencia de enfriamiento de GMSPA alcanza su punto máximo entre -0.8 y -0.5, alcanzando la saturación en 0.53. Por el contrario, la LST exhibe un aumento agudo y escalonado cuando la agregación de espacio gris (B3) supera -0.58. (4) Optimizar áreas con alta GMSPA puede mitigar significativamente los riesgos de exposición al calor en ciudades en expansión. Estos hallazgos ofrecen perspectivas teóricas sólidas y pautas prácticas para la planificación espacial orientada a la resiliencia térmica, la gestión del entorno térmico urbano y la conservación de energía en edificios en áreas urbanas de rápido crecimiento.