2023-全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響-全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)2023年度報(bào)告-部分2

4.1.3不同生態(tài)分區(qū)森林損毀碳損失的時(shí)間變化35年間，不同生態(tài)分區(qū)的森林損毀碳損失速率均表現(xiàn)損毀的熱點(diǎn)區(qū)域，累積碳損失為19.59±3.29GtC,占比約為57%;其碳損失速率也高于其MtC/a,增長(zhǎng)了167%。亞熱帶碳損失量次之，約為5.78±0.48GtC,碳損失速率由1985—盡管寒帶森林損毀面積高于亞熱帶和溫帶，但由于其森林生物量碳 4.1.4典型區(qū)域森林損毀碳損失總量的22%,主要集中在著名的“砍伐弧”地區(qū)；年均碳損失量為214.19±28.40MtC;碳a,表明其碳損失速率增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)并未得到有 —亞馬孫雨林全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響35年間，東南亞地區(qū)森林損毀的碳損失總量為5.78±0.73GtC,約占全球的17%,主森林損毀和森林恢復(fù)可在同一區(qū)域交替發(fā)生，相當(dāng)比例的森林損毀后其土地利用方式并未改變(未轉(zhuǎn)變?yōu)楦睾筒煌杆娴绕渌恋馗采w類型),經(jīng)一段時(shí)間后，損毀的林地可再次恢復(fù)為森林。因此，全球森林恢復(fù)碳吸收與森林損毀碳損失于南美洲亞馬孫流域、東南亞馬來(lái)半島和非洲剛果盆地等熱區(qū)[圖4-8]。這些區(qū)域在過(guò)去的35年里經(jīng)歷了“森林砍伐-森林恢復(fù)”的過(guò)程，且其恢復(fù)的 全球森林恢復(fù)區(qū)域的碳吸收速率呈現(xiàn)出顯著的加速態(tài)勢(shì)，年均森林恢復(fù)碳吸收量由4.2.2六大洲森林恢復(fù)碳吸收的時(shí)空動(dòng)態(tài)35年間，南美洲、非洲和亞洲主導(dǎo)了全球森林恢復(fù)碳吸收量，分別為2.77±0.16GtC,2.59±0.19GtC和2.50±0.16GtC,約占全球總量的80%;北美洲、大洋洲和歐洲的森4-10(a)]。1985—2020年，六大洲森林恢復(fù)碳吸收占比相對(duì)穩(wěn)定，其中南美洲、亞洲、大洋洲和歐洲維持在28%、25%、4%和3%左右；而非洲占比則增加近3%,北美洲占比減少(年份)(年份)全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響約3%[圖4-10(b)].35年間，六大洲每年因森林恢復(fù)帶來(lái)的碳吸收量均表現(xiàn)出顯著增長(zhǎng)，排序依次為歐洲洲(170%)[圖4-11]1985-20002000-20052005-20102010-20152015-20201985-20002000-1985-20001985-20002000-20052005-20102010-20152015-202019854.2.3不同生態(tài)分區(qū)森林恢復(fù)碳吸收的時(shí)間變化35年間，不同生態(tài)分區(qū)的森林恢復(fù)碳吸收量對(duì)全球的貢獻(xiàn)存在顯著差異，但速率均呈現(xiàn)明顯增長(zhǎng)[圖4-12]。熱帶地區(qū)是森林恢復(fù)碳吸收的主導(dǎo)區(qū)域，相比其他生態(tài)分區(qū)，累積碳吸收量最大，為7.37±0.02GtC,貢獻(xiàn)了全球總量的近3/4;其碳吸收速率也始終居于首 現(xiàn)出顯著的增長(zhǎng)(259%)。亞熱帶地區(qū)和溫帶地區(qū)的森林恢復(fù)碳吸收速率也表現(xiàn)出一定的增長(zhǎng)，但相比熱帶來(lái)說(shuō)增幅較為平緩；值得指出的是，盡管二者在森林恢復(fù)面積上相當(dāng)(亞熱帶60.90萬(wàn)km2,溫帶57.60萬(wàn)km2),由于亞熱帶森林固碳能力更強(qiáng)，因此其碳吸收累積量(1.64±0.01GtC)明顯高于溫帶(0.41±0.01Gt4.2.4典型區(qū)域森林恢復(fù)碳吸收恢復(fù)非洲薩赫勒地區(qū)11個(gè)國(guó)家約1億公頃退化的生態(tài)系統(tǒng)、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展和減緩氣候變?nèi)蛲恋馗采w變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響35年間，南美洲森林恢復(fù)碳吸收量為2.77±0.12GtC,約占全球總量的28%,主要集中在南美洲亞馬孫流域邊緣及外圍區(qū)域。該地區(qū)年均碳吸收量為79.24±3.45MtC,由1985—2000年44.16±2.95MtC/a增長(zhǎng)到2015—2020的154.26±15.66MtC/a,森林恢復(fù)碳吸35年間，在森林損毀與森林恢復(fù)的共同作用下，全球森林凈變化整體表現(xiàn)為碳源，全球生態(tài)環(huán)境 共導(dǎo)致了24.38±2.04GtC的凈碳損失。從緯度分布來(lái)看，碳源主要集中分布于南北回歸線之間的熱帶雨林區(qū)和北半球高緯度寒溫帶森林區(qū)；從經(jīng)度分布來(lái)看，碳源主要集中于東經(jīng)100°和西經(jīng)55°附近，而碳匯則主要分布在西經(jīng)45°左右的亞馬孫流域的東部區(qū)域[圖35年間，全球森林損毀凈碳損失始終高于森林恢復(fù)碳吸收，即每年因森林變化導(dǎo)致的凈碳效應(yīng)均表現(xiàn)為碳源，年均凈碳損失量為0.70±0.06GtC。森林變化的凈碳損失速率由1985—2000年的549.27±87.51MtC/a增長(zhǎng)到2015—2020年的1117.88±197.69MtC/a,增長(zhǎng)比例為104%;但森林恢復(fù)帶來(lái)的碳吸收抵消森林損毀碳損失的比例也在逐年提高，由1985—2000年的21.74%增加到2015—2020年的32.95%[圖4-16]。主要原因是森林恢復(fù)速率的加快促進(jìn)了碳吸收量的迅速增加，且以往時(shí)間段內(nèi)恢復(fù)的森林區(qū)域也繼續(xù)貢獻(xiàn)著大量的碳吸收。全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響受森林損毀碳損失在凈碳效應(yīng)中主導(dǎo)作用的影響，森林變化凈碳損失與森林損毀碳損失具有相似時(shí)空變化特征。35年間，在森林變化導(dǎo)致的碳損失和碳吸收綜合作用下，六大洲森林變化在時(shí)間態(tài)勢(shì)上均呈現(xiàn)為碳源，其中亞洲、南美洲、北美洲起主導(dǎo)作用，總量的80%;而歐洲、非洲和大洋洲的凈碳效應(yīng)量則相對(duì)來(lái)說(shuō)較低，分別為3.34±0.38Gt比變化較大，其中亞洲的增長(zhǎng)最為迅速，占比由1985—2000年的31.90%增年的41.32%;其次為北美洲和非洲，占比分別增加了3.62%和2.51%;而歐洲和南美洲的占比明顯下降，分別從1985—2000年的20.30%和23.24%下降到2015—2020年的10.74%和凈全球生態(tài)環(huán)境 1985-20002000-20052005-20102010-20152015-20201985-20002000-20052005-20102010-20152015-20201985-20002000-20052005-20102010-20152015-1985-20002000-20052005-20102010-20152015-202019854.3.3不同生態(tài)分區(qū)森林變化凈碳效應(yīng)的時(shí)間變化35年間，在森林損毀碳損失和森林恢復(fù)碳吸收的共同作用下，各生態(tài)分區(qū)森林變化的凈碳效應(yīng)均呈現(xiàn)為碳源，并且凈碳損失速率均增長(zhǎng)明顯；但全球占比存在差異，熱帶地區(qū)作為森林凈變化的重點(diǎn)區(qū)域，累積的凈碳損失量為12.21±1.91GtC,占全球總量的50.12%;其凈碳損失速率一直高于其他生態(tài)分區(qū)，從1985—2000年的242.99±79.74MtC/a增加到2015—2020年541.92±185.09MtC/a,增長(zhǎng)了約123%。其次是溫帶地區(qū)和亞熱帶地區(qū)，累積凈碳損失分別為5.37±0.49GtC和2.80±0.36GtC,占全球總量的22.02%和11.50%。寒帶地區(qū)的森林變化也導(dǎo)致了3.99±0.42GtC的凈碳損失量[圖4-18]。全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響4.4全球不透水面擴(kuò)張?zhí)紦p失4.4.1全球不透水面擴(kuò)張?zhí)紦p失的時(shí)空特征35年間，全球不透水面擴(kuò)張導(dǎo)致的總碳損失為1.04±0.04GtC,包括593.79±6.90MtC的表層土壤有機(jī)碳損失和448.37±35.27MtC的森林生物量碳損失。亞洲、北美洲和歐洲主導(dǎo)了全球不透水面擴(kuò)張?zhí)紦p失，累積碳損失量分別為460.26±27.55MtC、224.76±17.17MtC和179.96±7.95MtC,占比分別為全球總量的44.16%、21.57%和17.27%。非洲、南美洲和大洋洲的碳損失總量相對(duì)較小，分別為72.32±10.34MtC、78.35±7.47MtC和26.51±3.13MtC,僅占全球總量的6.94%、7.52%和2.54%[圖4-19(a)]。((從緯度分布看，全球不透水面擴(kuò)張?jiān)斐傻奶紦p失主要集中于北半球的0°~45°,約占全球總碳損失的65%。從經(jīng)度分布來(lái)看，其主要集中在東經(jīng)0°~50°(歐洲)、70°~135°(東亞和東南亞)和西經(jīng)65°~130°(北美地區(qū))。相較而言，非洲和南美洲的不透水面擴(kuò)張?zhí)紦p失相對(duì)較少，非洲碳損失最多的地區(qū)位于西部沿海地區(qū)，南美洲不透水面擴(kuò)張?zhí)既蛏鷳B(tài)環(huán)境 損失空間分布較為分散。綜合而言，碳損失的空間分布格局受不透水面擴(kuò)張所控制，即經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和人口快速增長(zhǎng)區(qū)域主導(dǎo)了全球不透水面擴(kuò)張的碳損失[圖4-20]。2000年之后全球不透水面擴(kuò)張?zhí)紦p失的速率明顯高于2000年之前，1985—2000年全球年均碳損失量為18.98MtC,而2000—2020的年均損失量超過(guò)35MtC。其中，森林生物量碳損失和表層土壤有機(jī)碳損失的年均值分別從2000年之前的為8.23MtC和10.75MtC增加全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響35年間，因經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和人口增長(zhǎng)體量的差異，六大洲因不透水面擴(kuò)張導(dǎo)致的碳損失有著各自的時(shí)間變化特點(diǎn)。其中，亞洲和非洲的碳損失速率呈“上升-穩(wěn)定-下降”的態(tài)勢(shì)，主要原因是：隨著2015年可持續(xù)發(fā)展城市SDG11目標(biāo)的提出，部分國(guó)家的城市擴(kuò)張模式從高速擴(kuò)張向“高品質(zhì)”建設(shè)過(guò)渡，且城市發(fā)展到一定規(guī)模之后也會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。北美洲、歐洲和大洋洲不透水面擴(kuò)張?zhí)紦p失的速率呈現(xiàn)“上升-下降”的態(tài)勢(shì)，主要由于這些區(qū)域大部分為發(fā)達(dá)國(guó)家，2000年后基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度放緩。南美洲不透水面擴(kuò)張?zhí)紦p失的速率在逐年升高，與南美洲持續(xù)加速的城市化進(jìn)程一致[圖4-22]。1985-20002000-20052005-20102010-20152015-21985-20002000-20052005全球不透水面擴(kuò)張導(dǎo)致的表層土壤有機(jī)碳損失中，占用耕地起主導(dǎo)作用，占據(jù)了總表層土壤有機(jī)碳損失的72.82%(表4-1)。碳損失(MtC)耕地森林灌木地草地濕地其他用地 六大洲不透水面擴(kuò)張?zhí)紦p失的來(lái)源并不一致，亞洲和歐洲的的占用(>50%),其表層土壤有機(jī)碳損失高于森林生物量碳損失；北美洲、南美洲、非洲和大洋洲的碳損失主要占用了森林和耕地，其森林生物量碳土地覆蓋北美洲歐洲其他用地35年間，不同生態(tài)分區(qū)的不透水面擴(kuò)張?zhí)紦p失速率表現(xiàn)出不同的變化態(tài)勢(shì)，且全球占比存在差異。全球不透水面擴(kuò)張?zhí)紦p失主要集中于溫帶、熱帶和亞熱帶地區(qū)，占比分別為36.76%、32.52%和24.72%,寒帶地區(qū)僅占全球的6.00%。溫帶地區(qū)的碳損失速率表現(xiàn)出“上升-下降”的態(tài)勢(shì)，由1985—2000年的7.69±0.78MtC/a增長(zhǎng)到2000—2005年的2015年的10.00±0.70MtC/a,后下降至2015—2020年的8.41±0.99MtC/a;熱帶地區(qū)的碳損失速率呈現(xiàn)出“上升-穩(wěn)定”的態(tài)勢(shì)，由1985—2000年5.82±1.28MtC/a上升到2000—2005年的12.70±2.17MtC/a,并一直維持在較高水平；寒帶地區(qū)的碳損失速率則表現(xiàn)出持續(xù)的35年間，東亞地區(qū)因不透水面擴(kuò)張導(dǎo)致的碳損失總量為186.93±8.67MtC,占全球總量的17.94%。從空間分布角度分析，碳損失的分布與經(jīng)濟(jì)和人口活動(dòng)顯著相關(guān)，中國(guó)的華北平原、長(zhǎng)三角和珠三角以及日本的關(guān)東平原等地區(qū)的損失強(qiáng)度顯著高于其他經(jīng)濟(jì)發(fā)展偏弱區(qū)域[圖4-24a]。其次，從碳損失的速率分析，該區(qū)域平均碳損失速率為5.34±0.25MtC/a,呈現(xiàn)出“快速上升-穩(wěn)定-緩慢下降”的態(tài)勢(shì)。1985—2000年該區(qū)域的碳損失速率為3.81±0.41MtC/a,2000—2015年約為6.99±0.38MtC/a(城市快速化階段),到2015—2020年的5.01±0.49MtC/a(城市發(fā)展飽和階段)。35年間，北緯50°以南的北美洲地區(qū)不透水面擴(kuò)張?zhí)紦p失總量為195.39±15.86MtC,占全球總量的18.75%。不透水面擴(kuò)張?zhí)紦p失的強(qiáng)度反映了其經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，如美國(guó)城市群區(qū)域的碳損失強(qiáng)度顯著高于墨西哥和加勒比海地區(qū)[圖4-25(a)],在該區(qū)域起主導(dǎo)作用。從時(shí)間變化看，平均碳損失速率為5.58±0.45MtC/a,表現(xiàn)出先上升后下降的態(tài)勢(shì)，由1985—2000年3.11±0.63MtC/a增長(zhǎng)到2000—2005年的8.24±1.47MtC/a,后持續(xù)降低至全球生態(tài)環(huán)境 降低土地覆蓋變化碳收支估算的不確定性，助力全球“碳中和”,是國(guó)際社會(huì)及各國(guó)政府優(yōu)先關(guān)注事項(xiàng)。本報(bào)告利用多種遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品和《IPCC國(guó)家溫室氣體清單統(tǒng)計(jì)指南》中的碳收支估算模型，評(píng)估了1985—2020年全球土地覆蓋變化的碳損失和碳吸收。35年間，全球森林變化和不透水面擴(kuò)張導(dǎo)致的碳損失呈加速態(tài)勢(shì)，累積碳凈損失約為1.全球土地覆蓋變化顯著,森林損毀和森林恢復(fù)均呈加速態(tài)勢(shì)，不透水面持續(xù)擴(kuò)張全球土地覆蓋發(fā)生了顯著變化，其凈變化總面積約為533.27萬(wàn)km2,占陸地(不含南極洲)面積的3.63%。其中，不透水面增幅最大(104.43%),增加面積為55.88萬(wàn)km2。森林損毀(582.17萬(wàn)km2)和森林恢復(fù)(342.16萬(wàn)km2)在不同區(qū)域同時(shí)發(fā)生或同一區(qū)域交替由6.84萬(wàn)km2/a增加至19.89萬(wàn)km2/a,恢復(fù)速率仍低于損毀速率。在森林損毀和恢復(fù)作用下，全球森林凈減少速率在2010—2015年間達(dá)到峰值約為9.21萬(wàn)km2/a,隨后略有降低，在遏制森林面積加速減少趨勢(shì)的方面取得了一定成效，但尚未完全球土地覆蓋變化導(dǎo)致的碳損失主要來(lái)源于森林損毀和不透水面3.全球森林恢復(fù)帶來(lái)的碳吸收雖呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但僅能抵消約30%的森林損毀碳損失森林恢復(fù)是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳吸收增加的主要來(lái)源之一。35年間，全球森林恢復(fù)的碳吸收約為9.84GtC,南美洲、非洲和亞洲貢獻(xiàn)較大，約占總量的80%;但全球森林恢復(fù)碳吸收僅能抵消約30%的森林損毀碳損失。全球森林變化造成的碳損失與碳吸收相互抵消后，凈碳損失總量約為24.38GtC。因此，加強(qiáng)是國(guó)際社會(huì)協(xié)作應(yīng)對(duì)全球氣候變化、實(shí)現(xiàn)全球“碳全球生態(tài)環(huán)境 1.專業(yè)術(shù)語(yǔ)1)土地利用變化(landusechange):指人類改變土地利用和管理方式，側(cè)重土地的2)碳損失(carbonloss):陸地生態(tài)系統(tǒng)固定的碳重新釋放到大氣中的過(guò)程。3)碳吸收(carbonsequestration):與碳損失過(guò)程相反，陸地生態(tài)系統(tǒng)從大氣中吸收4)碳收支(carbonbudget):指一個(gè)地區(qū)、國(guó)家或組織的二氧化碳排放量和吸收量之5)碳中和(carbonneutrality):即全球CO?凈零排放，是指在特定時(shí)間段內(nèi)，人類造6)碳儲(chǔ)量(carbonstock):即碳的儲(chǔ)備量，通常指一個(gè)碳庫(kù)(森林、海洋、土地等)中碳的數(shù)量。7)碳密度(carbondensity):即單位土地面積的碳儲(chǔ)量。8)凈碳效應(yīng)(netcarbonexchange):指一段時(shí)間內(nèi)某種陸地生態(tài)系統(tǒng)類型與大氣之9)凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力(NetEcosystemProductivity,NEP):指植被所固定的有機(jī)碳中扣除本身呼吸和異養(yǎng)生物呼吸消耗(土壤呼吸)光合產(chǎn)物后的剩余部分。10)凈生物群區(qū)生產(chǎn)力(NetBiomeProductivity,NBP):指從凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力中減去各類自然和人為干擾(如火災(zāi)、病蟲害、動(dòng)物啃食、森林間伐以及農(nóng)林產(chǎn)品收獲)等非11)碳源(carbonsource):指向大氣釋放碳的過(guò)程、活動(dòng)或機(jī)制，如毀林、煤炭燃燒12)碳匯(carbonsink):指通過(guò)各種方式吸收二氧化碳并將其儲(chǔ)存在自然系統(tǒng)中，以13)森林損毀(forestloss):指在以后轉(zhuǎn)換為非森林用途的土地上去除森林和直立的樹木的自然或人為過(guò)程。例如，森林轉(zhuǎn)換為農(nóng)業(yè)用地或城市用地。本報(bào)告將土地覆蓋類型14)森林恢復(fù)(forestgain):根據(jù)一定的恢復(fù)目標(biāo)，采用一系列森林演替理論、森林培育和生態(tài)工程學(xué)的技術(shù)方法，通過(guò)人為干擾，排除引起森林退化的因子和切斷引起森林退化的過(guò)程，優(yōu)化森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，使其恢復(fù)到演替15)不透水面(impervioussurfaces):指由不透水材料覆蓋的地表，通常包括屋頂、停全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響車場(chǎng)及道路等滲透率較小的表面，是城市化最顯著的特征。本報(bào)16)生物量(biomass):指植物地上和地下等活的部分和枯死的有機(jī)干物質(zhì)，例如樹18)地下生物量(belowgroundb從土壤有機(jī)成分或枯落物中區(qū)分出來(lái)的細(xì)根(直徑≤2.0mm)。全球生態(tài)環(huán)境 附錄B數(shù)據(jù)源清單中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院劉良云研究員團(tuán)隊(duì)以2020年最新研發(fā)的30m全球地表覆蓋精細(xì)分類產(chǎn)品(GLC_FCS30-2020)為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，提出了耦合連續(xù)變化檢測(cè)和動(dòng)態(tài)更新相結(jié)合的長(zhǎng)時(shí)序地表覆蓋動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方案，利用1984—2022年所有Landsat衛(wèi)星數(shù)據(jù) 該產(chǎn)品沿用了2020年基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的分類體系，共包含35種地表覆蓋類型，更新周期在2000年以前和2000年以后分別為5年和逐年，定量精度評(píng)估表明該數(shù)據(jù)集在基礎(chǔ)分類體系下的總體精度為80.88%(±0.27%),而在精細(xì)分類體系下的總體精度約為73.24%(±0.30%)2.生物量遙感數(shù)據(jù)研究綜合兩套高分辨率、覆蓋全球范圍的地上生物量數(shù)據(jù)來(lái)獲取生物量碳庫(kù)信息，其中以美國(guó)國(guó)家航空航天局發(fā)射的全球生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)調(diào)查傳感器(GlobalEcosystemDynamicsInvestigation,GEDI)在2020-01-01至2020-12-31期間的4A級(jí)(L4A)25m足跡地上生物量密度數(shù)據(jù)為主，在其未覆蓋的高緯度地區(qū)則選用Santoro等人研制的用GEDI2A產(chǎn)品中相對(duì)高度(RH)指標(biāo)和13個(gè)線性模型來(lái)預(yù)測(cè)植物功能類型(PFT)和世界區(qū)域的32種組合的AGBD(Duncansonetal.,2022),數(shù)據(jù)產(chǎn)品包含對(duì)單個(gè)足跡和相關(guān)預(yù)對(duì)合成孔徑雷達(dá)后向散射信號(hào)與約110897個(gè)野外實(shí)測(cè)StockVolume,GSV),進(jìn)而結(jié)合公開的木材密度(WoodDensity,WD)和生物量膨脹因子 (BiomassExpansionFactors,BEFs)來(lái)間接得到對(duì)地上生物量及其不確定性的估計(jì)，具有研究選用中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所趙永存研究員團(tuán)隊(duì)參與的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“全球碳循環(huán)關(guān)鍵參數(shù)立體觀測(cè)與反演”關(guān)于表層土壤有機(jī)碳庫(kù)的重要成果，該數(shù)據(jù)集基于時(shí)空數(shù)字土壤制圖(DSMst)模型進(jìn)行估算，包括1981—2018年主要土地類別(森林、草地、灌木地、稀樹草原、耕地、耕地/自然植被鑲嵌和稀疏植被地)表層(O~30cm)土壤有機(jī)碳(SoilOrganicCarbon,SOC)儲(chǔ)量，模型驗(yàn)證RMSE為3.06g/kg,平均誤差為-0.19g/kg,決定系數(shù)R2為0.61(Xieetal.,2022),數(shù)據(jù)共享網(wǎng)址為/4.凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)研究選用中國(guó)科學(xué)院空天院牛錚研究員團(tuán)隊(duì)參與的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響鍵參數(shù)立體觀測(cè)與反演”關(guān)于凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要成果，該數(shù)據(jù)主要借助全球212個(gè)通量站點(diǎn)觀測(cè)的月凈生態(tài)系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)和多源遙感產(chǎn)品，基于隨機(jī)NEP產(chǎn)品驗(yàn)證精度為74%(Huanget五種動(dòng)態(tài)植被模型，使用其在S2情景下的1985—2020期間逐年的凈生物群區(qū)生產(chǎn)力(NetBiomeProduction,NBP)數(shù)據(jù)(Sitchetal.,2015)。TRENDY作為全球碳計(jì)劃項(xiàng)目(Global部分的結(jié)果；考慮到森林生物量在本報(bào)告估算結(jié)果中的重要影始前均發(fā)生變化時(shí)的情景)6.衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)本報(bào)告主要采用的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)包括國(guó)產(chǎn)的高分一號(hào)衛(wèi)星和國(guó)外的陸地衛(wèi)星衛(wèi)星傳感器空間分辨率重訪周期高分一號(hào)(GF-1)衛(wèi)星搭載了兩臺(tái)2m分辨率全色、8m分辨率多光譜相機(jī)，四臺(tái)16m分辨率多光譜相機(jī)。Landsat-5衛(wèi)星是美國(guó)陸地衛(wèi)星系列中的第五顆，于1984年3月發(fā)射升空，是一顆光學(xué)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星，有效載荷為專題制圖儀(TM)和多光譜成像儀(MSS)7.FAO生態(tài)分區(qū)數(shù)據(jù)研究選用聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織推薦的生態(tài)分區(qū)數(shù)據(jù)作為劃分地理分?jǐn)?shù)據(jù)由FAO依據(jù)降水、溫度等因素劃分得到，并在《IPCC2006國(guó)家溫室氣體清單統(tǒng)計(jì)指南》中得到推薦使用，包含了6種熱帶生態(tài)分區(qū)、5種亞熱帶生態(tài)分區(qū)、5種溫帶生態(tài)分區(qū) 表B-2各生態(tài)分區(qū)中英文名稱中文全稱英文全稱中文全稱熱帶雨林熱帶濕潤(rùn)落葉林熱帶干燥森林熱帶灌叢熱帶沙漠熱帶山地系統(tǒng)亞熱帶濕潤(rùn)森林亞熱帶干燥森林亞熱帶草原亞熱帶沙漠亞熱帶山地系統(tǒng)溫帶海洋森林溫帶大陸森林溫帶草原溫帶沙漠溫帶山地系統(tǒng)北方針葉林北方苔原森林北方山地系統(tǒng)所屬生態(tài)分區(qū)亞熱帶大太極地水洋西平洋圖B-1各生態(tài)分區(qū)的空間分布全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響附錄C技術(shù)方法1.全球30m精細(xì)土地覆蓋動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)方法針對(duì)長(zhǎng)時(shí)序地表覆蓋動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，傳統(tǒng)逐期分類策略存在誤差累于時(shí)序Landsat數(shù)據(jù)的地表擾動(dòng)監(jiān)測(cè)算法與應(yīng)用研究取得了突破性的進(jìn)展，發(fā)展了多種時(shí) (Landsat-baseddetectionofTrendsinDisturbanceandRecovery),VCT(VegetationChangeTrack),CCDC(ContinuousChangeDetectionandClassification)和COLD(COntimonitoringofLandDisturbance)。其中，根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的使用強(qiáng)度可以分為年際尺度變化檢測(cè)模型(LandTrendr和VCT)和全時(shí)序變化檢測(cè)模型(BFAST,CCDC和COLD)。具體而言，年際尺度變化檢測(cè)是指逐年選取或者合成一期能夠代表該年份地表狀態(tài)的數(shù)據(jù)(例如：林地監(jiān)測(cè)選取長(zhǎng)勢(shì)峰值期)組合成為時(shí)序數(shù)據(jù)集，然后，通過(guò)時(shí)序分割算法或判別規(guī)則來(lái)檢測(cè)變化年份。該方法以時(shí)間維度作為分析對(duì)象，所以監(jiān)測(cè)結(jié)果消除了傳統(tǒng)逐期處理中存在的誤差累計(jì)問(wèn)題，具有很好的時(shí)相連續(xù)性。但是，年際尺度時(shí)序數(shù)據(jù)在構(gòu)造過(guò)程中會(huì)受到云、陰影和定量化誤差等因素影響而導(dǎo)致數(shù)據(jù)在時(shí)間維度上存在不穩(wěn)定擾動(dòng)，當(dāng)該為了保證長(zhǎng)時(shí)序地表覆蓋產(chǎn)品的準(zhǔn)確性和魯棒性，研究摒棄了傳統(tǒng)逐期分類和年際尺度變化監(jiān)測(cè)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方案，采用了基于全時(shí)序Landsat地表反射率的變化檢測(cè)模型 所以其變化檢測(cè)結(jié)果比年際尺度時(shí)序變化檢測(cè)模型更全面，尤其是在漸變檢測(cè)方面更為有效，另外，全時(shí)序建模也完美避免了年際尺度建模中存在的如何保證數(shù)據(jù)時(shí)相一致性問(wèn)題。全時(shí)序變化檢測(cè)模型的核心原理如下，利用趨勢(shì)項(xiàng)、周期項(xiàng)和均值項(xiàng)來(lái)擬合反射率隨時(shí)間的變化規(guī)律，進(jìn)而通過(guò)比較擬合模型和時(shí)間觀測(cè)值之間的插值來(lái)判斷變化的時(shí)間點(diǎn)的儒略日；c?;×x表征時(shí)序數(shù)據(jù)隨時(shí)間的趨勢(shì)性變化，主要用于林地生長(zhǎng)和病蟲害導(dǎo)致的退化等)。地表反射率數(shù)據(jù)集以及全時(shí)序變化檢測(cè)掩膜文件，從不變區(qū)域中隨樣本局部自適應(yīng)隨機(jī)森林模型；其次，由自適應(yīng)隨機(jī)森林模型和變化區(qū)域多時(shí)相反射率特征來(lái)獲取變化區(qū)域的地表覆蓋更新結(jié)果；最后，組合變化區(qū)域全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)2023年度報(bào)告在《IPCC國(guó)家溫室氣體清單統(tǒng)計(jì)指南》所采用的聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FoodandAgricullureOrganization,FAO)生態(tài)分區(qū)基礎(chǔ)上，研究結(jié)合六大洲邊界將全球劃分成85個(gè)地理分區(qū)作為基本單元，進(jìn)而對(duì)每一地理分區(qū)內(nèi)的所有土地覆蓋類別均建立碳密度與碳通本報(bào)告以2020年每一地理分區(qū)內(nèi)各精細(xì)類別森林的生物量碳密度查找表為基礎(chǔ)。首先，使用2020年30m全球地表覆蓋產(chǎn)品提取每一地理分區(qū)內(nèi)各精細(xì)類別森林的位置；然后，基于25m全球生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究傳感器(GlobalEcosystemDynamicsInvestigation,GEDI)L4A足跡生物量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出屬于各類別森林的地上生物量數(shù)據(jù)集合(注：對(duì)于GEDI未覆蓋的高緯度區(qū)域，選用(Santoroetal.,上生物量數(shù)據(jù)),以各自集合的均值和標(biāo)準(zhǔn)差作為地上生物量碳密度查找表。量碳密度查找表所對(duì)應(yīng)的地下生物量碳密度查找表，最終得到了完整對(duì)于時(shí)間序列生物量碳密度查找表的構(gòu)建，研究首先借助五種動(dòng)態(tài)全球植被模型模擬的凈生物群區(qū)生產(chǎn)力(NBP),逐五年合成獲取時(shí)間分辨率與地表覆蓋產(chǎn)品相匹配的結(jié)果，并按照上述地理分區(qū)的方式構(gòu)建長(zhǎng)時(shí)間序列凈生物群區(qū)生產(chǎn)力查找表；而后，通過(guò)時(shí)間回溯的方式，在2020年生物量碳密度查找表的基礎(chǔ)上，減去植被固碳在時(shí)間序列上的積累量，來(lái)最終得到與地表覆蓋產(chǎn)品時(shí)間分辨率相匹配的全球長(zhǎng)時(shí)間序列生物量碳密度全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響全球土地覆蓋變化對(duì)碳損失和碳吸收的影響本報(bào)告主要在每一地理分區(qū)內(nèi)，首先通過(guò)逐五年均值合成，獲取時(shí)間分辨率與地表全球地表覆蓋產(chǎn)品提取每一地理分區(qū)內(nèi)各精細(xì)土地覆蓋類別的位置，并基于對(duì)應(yīng)時(shí)相的表層土壤有機(jī)碳密度數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出屬于各土地覆蓋類別的表層土壤有機(jī)本報(bào)告不同于《IPCC2006國(guó)家溫室氣體統(tǒng)計(jì)指南》給出的碳吸收因子，而以凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力表征碳通量，主要通過(guò)在每一地理分區(qū)內(nèi)，逐五年均值合成來(lái)獲取時(shí)間分辨率與地表覆蓋產(chǎn)品相匹配的全球凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)；而后在每一時(shí)間段內(nèi)，通過(guò)使用30m全球地表覆蓋精細(xì)類別產(chǎn)品提取每一地理分區(qū)內(nèi)各土地覆蓋類別的位置，并疊加對(duì)應(yīng)時(shí)相的凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出屬于各土地覆蓋式中，NEP”,為在時(shí)間段內(nèi)，第m個(gè)屬于地理分區(qū)i和土地覆蓋類型j的凈生態(tài)系統(tǒng)生研究按照《IPCC國(guó)家溫室氣體清單統(tǒng)計(jì)指南》的計(jì)算準(zhǔn)則，首先基于長(zhǎng)時(shí)序全球精細(xì)地表覆蓋產(chǎn)品，在每一地理分區(qū)內(nèi)獲取了不同時(shí)間段各土地覆合上述構(gòu)建的全球動(dòng)態(tài)精細(xì)化各類型碳庫(kù)密度查找表，針對(duì)森林生物量碳庫(kù)，研究總結(jié)了2020年全球、六大洲和生態(tài)分區(qū)的森林上生物量碳儲(chǔ)量狀況和全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)2023年度報(bào)告析了六大洲森林平均碳密度的時(shí)間態(tài)勢(shì)。此外，研究也重點(diǎn)分析了202用類型即耕地、森林、草地、濕地、不透水面和其他用地的表層土壤有機(jī)碳庫(kù)在不同生態(tài)BioCstock=2Area×BioCmean碳庫(kù)和表層土壤有機(jī)碳庫(kù)損失。首先通過(guò)對(duì)1985—2020年30m全球地表覆蓋逐五年疊加分析，獲取了每一時(shí)間段內(nèi)各地理分區(qū)不同類型土地覆蓋變化面積(注：由于部分地區(qū)在2000年以前衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)的匱乏，逐五年的分析結(jié)果不可靠，因此2000年以前全球統(tǒng)一只表述1985—2000年的變化總量)。研究采用“承諾碳損失”的方式，即將碳庫(kù)損失統(tǒng)一歸因到土 (Davisetal.,2南》和文獻(xiàn)調(diào)研的結(jié)果，確定了如表C-1所示土地覆蓋變化后不同土地利用類型對(duì)表層土播定律量化了全球碳損失估算結(jié)果的不確定性。每一地理分區(qū)內(nèi)不同類型土地覆蓋的碳損失及其不確定性的量化過(guò)程如式(C.13)和式(C.14)所示。森林0草地濕地5.碳吸收計(jì)算方法系統(tǒng)生產(chǎn)力查找表取代《IPCC2006國(guó)家溫室氣體統(tǒng)計(jì)指南》給出的碳吸收因子。首先通過(guò)對(duì)1985—2020年30m全球地表覆蓋動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品逐五年疊加，獲取了每一時(shí)間段內(nèi)各地理分區(qū)森林恢復(fù)的面積(注：2000年以前全球統(tǒng)一只表述1985—2000年的變化總量);而后，通過(guò)分析森林恢復(fù)后地表覆蓋產(chǎn)品的時(shí)序標(biāo)簽，獲取恢復(fù)區(qū)域森林后續(xù)所存在的時(shí)間段；最終，每個(gè)研究時(shí)間段內(nèi)森林恢復(fù)帶來(lái)的碳吸收量等于以往恢復(fù)區(qū)域森林的碳吸收和新恢復(fù)區(qū)域森林的碳吸收之和。全球森林恢復(fù)碳吸收量及其不確定性的量化過(guò)程如公式時(shí)長(zhǎng)。全球生態(tài)環(huán)境 附錄D共享數(shù)據(jù)產(chǎn)品地理區(qū)域時(shí)間分辨率空間分辨率全全球1985—2020年2000年以后每五年1期方精云，柯金虎，唐志堯，等，2001.生物生產(chǎn)力的“4P”概念、估算及其相互關(guān)系[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，25(4):414-419.劉良云，白雁，孫睿，等，2021.全球生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)關(guān)鍵參數(shù)立體觀測(cè)與反演[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，36(1):11-24.劉良云，陳良富，劉毅，等，2022.全球碳盤點(diǎn)衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)方法，進(jìn)展與挑戰(zhàn)[J].遙感學(xué)報(bào)，26(2):243-267.assessingtheaccuracyanduncertaintyofglobalabove-groundbiomassmEnvironment,272:112917.BACCINIA,GOETZS,WALKERW,etal.,2012.Estimatedcarbondioxideemitropicaldeforestationimprovedbycarbon-densitymaps[J].Natureclimatechange,2(BASTOSA,CIAISP,SITCHS,etal.,2022.estimatesofnationalgrlearnedfromESA-CCIRECCAP2[J].CarbonBalanceandManaDAVISSJ,BURNEYJA,PONGRATZJ,etal.,2014.Methodsforemissionstoproducts[J].CarbonManagement,5(2):233-2DONA,SCHUMACHERJ,FREIBAUERA.2011.Impactoftropicalsoilorganiccarbonstocksametaanalysis[J].GlobalCDUNCANSONL,KELLNERJR,ARMSTONJ,etal.,2022.AbovegroundbiomassdensmodelsforNASA'sGlobalEcosystemDynamiesInvestigSensingofEnvironment,270:112845.FA0.2012.GlobalEcologicalZonesforFAOForestAssessmentWorkingPaperN.179,42pp,FAO,Rome.FENGY,ZENGZ,SEARCHINGERTD,etal.,2022.Doublingofannualforestcarbonlossoverthetropicsduringtheearlytwenty-firstFRIEDLINGSTEINP,O'SULLIVANM,JONESMW,etal.,22022[J].EarthSyst.Sci.Data,14(11):4811-4900.GANZENMüLLERR,BULTANS,WINKLERK,emissionsbasedonhigh-resolutionactivityEnvironmentalResearchLetters,17(6):06405GUOLB,GIFFORDRM.2002.Soilcarbonstocksandlandusechange:ametaanalys全球生態(tài)環(huán)境 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