非洲湿地高分辨率制图揭示人类活动驱动的碎片化与碳库危机

为解决非洲湿地分布不清与生态功能评估难题，研究人员利用10米分辨率Sentinel-1/2影像和随机森林算法完成首张非洲湿地高精度分类图谱（面积947,750 km2），发现人口密集区湿地碎片化（WFPI>0.5）与碳储量（54±11 Gt C）的关联性，揭示排水可能导致260 MtC yr-1碳排放，为全球气候变化与湿地保护政策提供关键数据支撑。

　　

非洲湿地作为全球重要的碳汇和生物多样性热点区域，长期以来面临两大困境：一是缺乏高精度空间分布数据，现有全球湿地数据集（如GLWD）分辨率仅250米至1公里，难以捕捉小型湿地动态；二是人类活动与气候变化双重压力下，湿地退化机制不明，尤其对碳排放潜力的量化存在巨大空白。这种认知缺口直接阻碍了《巴黎协定》框架下的气候治理与联合国可持续发展目标（SDGs）的实现。

为破解这一难题，由英国利兹大学（University of Leeds）领衔的国际团队在《Nature Communications》发表了突破性研究。该研究首次利用10米分辨率Sentinel-1/2卫星影像，结合8204个地面验证点，通过随机森林（Random Forest）算法构建了非洲湿地五分类体系（沼泽、红树林、泥炭地、季节性湿地和矿质土壤沼泽），并创新性提出湿地碎片化-人口指数（WFPI）来量化人类干扰强度。研究揭示：非洲湿地总面积达947,750 km²（占全球10%），其中刚果盆地拥有最大泥炭地集群（165,250 km²）；人口密集区如尼日利亚河流州（WFPI=0.89）的湿地碎片化程度最高；更惊人的是，若湿地遭排水，年碳排放量可达936 Mt CO₂当量，相当于全球年排放量的2.4%。

关键技术方法包括：（1）基于Google Earth Engine平台处理2020-2021年Sentinel-1/2时序数据，提取NDVI（归一化植被指数）、NDWI（归一化水体指数）等光学/雷达特征；（2）按柯本气候带分区训练随机森林模型，总体分类精度达89%；（3）融合1公里人口数据（GPW V4）与10米湿地斑块数构建WFPI指数；（4）采用IPCC湿地补充指南的排放因子估算碳通量。

【研究结果】
湿地分布特征：热带湿润气候区（TW）集中了57%的湿地，以泥炭地（37%）和矿质土壤沼泽（34%）为主。刚果盆地湿地复合体面积达278,450 km²，而南苏丹Sudd湿地（67,150 km²）呈现显著季节性动态。

碎片化与人口关联：西非（尼日利亚、利比里亚）、北非（埃及、阿尔及利亚）和东非（肯尼亚）的9个热点区域WFPI>0.5，其中尼日利亚拉各斯（人口303,143人/10 km²）与湿地斑块数107个/10 km²高度耦合。刚果盆地的高碎片化则主要由地貌-气候因素驱动。

碳库与排放风险：非洲湿地碳储量（54±11 Gt C）远超欧洲（12-31 Gt），泥炭地占比41%。模拟显示，水位下降至-70 cm（WTL-3）时，碳排放达310 Mt CO₂ yr^-1，而自然状态下仅吸收98 Mt CO₂ yr^-1。

【结论与意义】
该研究首次从洲际尺度证实：湿地碎片化与人口密度呈空间耦合，而热带湿地碳库的脆弱性远超预期。刚果盆地泥炭地虽暂未受人类活动显著影响，但其41%的碳储量面临未来开发风险。研究建立的10米分辨率制图框架，不仅为《湿地公约》履约提供技术标准，更揭示了非洲湿地保护对实现全球2℃温控目标的关键作用——仅保护高WFPI区域即可避免37 Mt CO₂ yr^-1的排放。作者团队呼吁将湿地碎片化指数纳入国家自主贡献（NDCs）评估体系，并为非洲气候融资机制提供科学依据。