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为解决森林变化 / 干扰碳通量定量与连续监测不足的问题，研究人员对长江三角洲（YRD）2000-2020 年森林覆盖变化的碳排放、吸收及净变化进行研究。结果显示碳排放大于吸收，且新造林固碳能力有限。该研究为区域森林管理提供决策依据。
在全球气候变化的大背景下，森林作为陆地生态系统的重要组成部分，对调节大气二氧化碳浓度起着关键作用。森林碳汇能够抵消部分人为活动产生的碳排放，在缓解气候变化方面意义重大。然而，目前森林动态及其碳储量变化的区域分布存在很大不确定性，森林生态系统对全球碳预算的贡献也备受争议。传统研究方法，如直接卫星观测、基于过程的模型和记账（BK）模型等，都存在各自的局限性。直接卫星观测的空间分辨率较低，难以捕捉城市化地区细微的碳变化；基于过程的模型在量化土地利用 / 覆盖变化（LUCC）产生的碳通量时不确定性较高；传统 BK 模型则忽略了森林类型的异质性和森林覆盖变化的连续性。而且，森林变化的不对称碳效应及其净碳平衡尚未得到充分量化，这严重阻碍了区域土地利用和森林管理以实现碳中和目标。
为了解决这些问题，来自国内的研究人员开展了一项针对长江三角洲（YRD）2000 - 2020 年森林覆盖变化碳效应的研究。研究人员整合了改进的空间碳记账（SBK）模型、连续变化检测与分类（CCDC）算法、长期 Landsat 观测数据和地面测量数据，对该地区森林覆盖变化的碳排放、吸收及净变化进行了跟踪研究。研究成果发表在《Forest Ecosystems》上，为区域森林资源保护和管理提供了重要依据。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先，利用 Landsat 卫星数据，通过 CCDC 算法监测土地覆盖的连续变化。该算法通过对 Landsat 表面反射率观测数据进行时间序列谐波回归模型拟合，检测变化信号并分类，从而获取高时空连续性的森林变化信息。其次，利用森林地面测量数据估计碳储量，并通过 Chapman–Richard 模型拟合不同森林类型的生长曲线。最后，基于 Google Earth Engine（GEE）平台开发改进的 SBK 模型，该模型能结合森林亚类及其碳响应异质性，跟踪森林覆盖变化的碳通量。
研究结果
- 森林损失和增加的时空连续动态：研究期间，YRD 地区森林覆盖最终净增加 10.95×104 公顷，但不同省份和城市存在差异，部分城市森林覆盖由净损失转变为净增加 。
- 森林覆盖变化的碳排放、吸收和净平衡：2000 - 2020 年，YRD 地区森林覆盖变化是净碳源，年净碳排放量为 -2.95 Tg C。森林损失的碳排放是森林增加碳吸收的四倍多，且新造林的碳吸收仅能抵消 2000 - 2019 年能源相关碳排放的 0.28% 。城市尺度上，多数城市为净碳源，少数为净碳汇或接近碳中性。
- 人为驱动因素对碳排放和吸收的相对贡献：城市扩张、农业扩张和其他森林损失活动分别贡献了约 37%、10% 和 53% 的森林碳排放；退耕还林和其他森林增加分别占碳吸收的 45% 和 55%。不同城市的人为贡献存在差异，部分城市城市化主导碳排放，部分城市退耕还林主导碳吸收。
研究结论与讨论
研究表明，尽管 YRD 地区过去 20 年森林增加带来了一定的碳汇，但仍无法弥补森林损失造成的碳排放缺口。这意味着新造林的固碳能力有限，可能是因为砍伐的多为成熟且碳储量高的森林，新造林短期内难以达到相同碳储量水平。因此，保护现有森林、减少森林损失，并通过造林和再造林增强陆地碳汇至关重要。
研究中也存在一些不确定性。如变化检测和分类的准确性受样本、图像质量和算法本身影响，森林亚类之间存在误分类；森林损失碳池的分配基于省级数据，缺乏市级年度数据且未考虑野火碳排放；森林生长曲线未考虑环境变化对森林恢复和生长率的影响，也未涉及森林变化对地下和土壤碳储量的影响。
该研究对区域和城市土地利用管理具有重要意义。区域和城市在追求碳中性的过程中，应平衡森林覆盖和碳储量的损失与增加，优化土地利用模式，防止原生高碳储量森林的流失。一些城市虽森林资源初始匮乏，但通过积极的绿化活动显著提高了森林覆盖率，为其他城市提供了借鉴。未来，需要更好地协调城市发展、农业生产和森林保护之间的关系。
总之，该研究通过创新的监测方法，为区域森林资源保护和管理提供了关键的数据、方法体系和决策依据，有助于推动可持续绿色低碳发展，对实现碳中和目标具有重要的理论和实践价值。
