整合反照率偏移助力 2050 年美国植树造林决策：应对气候变化的关键之举

为解决以往植树造林研究未考虑地表反照率变化带来的变暖影响问题，研究人员开展 “整合反照率偏移在植树造林决策中对 2050 年气候变化缓解成果影响” 的研究。结果表明反照率偏移对美国东北部植树决策影响大，意义在于为管理者提供决策指导。

　　在全球努力应对气候变化的大背景下，减少温室气体排放、实现碳中和成为全人类的紧迫任务。植树造林作为一种重要的自然气候解决方案（NCS），被认为在缓解气候变化方面具有巨大潜力。以往的研究大多聚焦于植树造林在碳储存和固碳方面的益处，却忽视了森林建立和生长过程中地表反照率变化对气候的影响。地表反照率是指地表反射太阳辐射的能力，森林的反照率通常低于其他土地利用类型，这意味着森林会减少反射回太空的太阳能，从而对地球的能量平衡产生影响。这种影响可能会部分抵消植树造林在碳储存方面带来的气候缓解效益，使得我们对植树造林实际效果的评估存在偏差。

为了更准确地评估植树造林对气候变化的影响，为土地管理者提供更科学的决策依据，国外研究人员开展了一项关于 “Integrating albedo offsets in reforestation decisions for climate change mitigation outcomes in 2050: A case study in the USA” 的研究。该研究成果对于指导美国乃至全球的植树造林工作，实现 2050 年的气候目标具有重要意义，论文发表在《Forest Ecology and Management》。

研究人员在这项研究中用到了几个主要关键技术方法。首先，利用美国农业部森林服务局（USFS）的森林资源清查与分析（FIA）数据库，该数据库提供了全国范围内森林的详细信息，包括土地利用、树木测量数据等。其次，结合 Landsat 8 卫星的反照率图像数据，通过特定的计算方法，得出不同森林类型和年龄组的联合碳反照率估计值。此外，研究人员运用空间分析技术，以 64,000 公顷的六边形为单位对美国本土（CONUS）进行划分，探究反照率影响的空间模式，并开发了一个独立应用程序辅助决策分析。

研究结果

1. 区域集中的反照率影响：研究聚焦 25 年时间跨度（2050 年），发现 25 年碳最优森林类型组和联合碳反照率最优森林类型组的差异大多集中在美国东部地区。在该地区，超过 50% 的六边形在考虑反照率对碳储存的抵消影响后，森林类型选择发生变化。例如，在许多情况下，种植枫香 / 山毛榉 / 桦树森林类型组（MBB）比种植碳最优的白松 / 红松 / 杰克松组（WRJP）能产生更多的联合碳反照率效益。虽然在 25 年里，WRJP 的碳储量更高，但松树森林形成的茂密常绿树冠导致其碳当量反照率抵消量更大。相比之下，种植 MBB 在 25 年内每公顷可额外产生 21.7Mg 的联合碳反照率效益。在西部大部分地区，由于 FIA 样本中许多六边形只有一种森林类型，管理者几乎没有选择替代森林类型进行种植的决策空间。例如，在山区、山间和西南部地区，分别有 39%、49% 和 56% 的六边形只有一种森林类型，其中山间和西南部地区的矮松 - 杜松森林类型最为常见，这种森林碳积累缓慢，随着年龄增长，其联合碳反照率净效益越来越低。
2. 管理者的相关考虑因素：考虑到 FIA 样本的密度以及实际管理中的多种因素，研究人员开发了一个可下载的应用程序。该应用程序可以帮助管理者查看不同森林类型组的联合碳反照率效益随时间的变化情况，识别所有可用森林类型组之间联合碳反照率效益的差异，以及了解反照率抵消对特定项目或地点相关森林类型组的影响。通过该应用程序，管理者可以结合当地的实际情况，如土壤条件、生态系统需求等，更科学地做出植树决策。
3. 研究的局限性：研究中联合碳反照率效益的估计是在当前气候和大气条件下进行的，但未来 25 年这些条件很可能发生变化。例如，气候变化可能导致生态系统从能量限制转变为水分限制，森林类型组的适宜范围可能向北移动，CO₂施肥对森林生长的影响存在区域差异等。此外，积雪变化会改变森林的平均反照率值，影响反照率变化的评估精度。而且，研究中的联合碳反照率估计是基于全国平均条件，未充分考虑不同林分密度、土壤类型等局部因素的影响，实际的局部联合碳反照率结果与研究估计值可能存在差异。
4. 研究的适用性：该研究方法适用于有完善森林清查计划的地区。只要这些地区的野外样本包含生物量或碳估计、林分年龄和森林类型观测数据，并且能够获取高分辨率反照率图像，就可以借鉴该研究的方法。对于缺乏足够野外清查数据的地区，可以利用其他地球观测（EO）数据，如美国国家航空航天局（NASA）的全球生态系统动力学调查（GEDI）数据等，结合反照率图像和森林类型地图，来实现类似的研究目标，但可能需要更多的投入和研究。

研究结论与讨论

这项研究通过整合反照率偏移因素，重新评估了植树造林决策对气候变化缓解的影响，为土地管理者提供了更全面、科学的决策依据。研究明确了反照率偏移对美国东北部地区植树决策的显著影响，以及在其他地区的不同情况，有助于优化植树造林策略，提高气候缓解效果。然而，研究也存在一定的局限性，未来的研究需要考虑更多的环境变化因素，进一步完善联合碳反照率的评估方法。同时，该研究方法具有一定的普适性，为全球其他地区开展类似研究提供了参考，有望推动全球范围内更科学、更有效的植树造林工作，助力实现应对气候变化的目标。