山区木结构建筑替代的脱碳路径：基于意大利阿尔卑斯地区的动态生命周期评估

《Trees, Forests and People》：Decarbonization Through Wood-Based Building Material Substitution in Mountain Territories

本研究针对建筑材料碳减排需求，通过整合遥感数据、森林管理方案和动态LCA方法，量化了意大利阿尔卑斯山区用本地木材替代矿物建材的脱碳潜力。研究发现：在工业脱碳背景下，木材替代的减排效益将从121 kg CO2eqm?2降至15.6 kg CO2eqm?2，短期替代效益尤为显著。该研究为山区森林资源参与低碳建筑转型提供了时空明确的量化依据。

　　

随着全球气候变化加剧，建筑行业作为碳排放的重要来源，其脱碳路径成为关键议题。传统混凝土和钢结构建筑在生产过程中产生大量温室气体，而木结构建筑不仅能固定碳元素，还能替代高能耗材料。尤其在森林资源丰富的山区，如何平衡森林生态保护与木材资源利用，通过本地化木建材替代实现区域脱碳，成为亟待解决的科学问题。

研究人员以意大利阿尔卑斯山的Valle Camonica和Valtellina地区为案例，创新性地将动态脱碳路径纳入木材替代效益评估。通过整合卫星遥感、森林管理计划和生命周期评估(LCA)数据，构建了2025-205年期间木材供给-需求匹配模型。研究首次量化了工业脱碳进程对木材替代效益的时效性影响，揭示了木结构建筑在能源转型过渡阶段的独特价值。

关键技术方法包括：1）基于GEDI激光雷达和Sentinel-2多光谱数据的森林立木量遥感反演；2）符合ISO标准的动态生命周期评估框架，涵盖A1-C4建筑全生命周期阶段；3）位移因子(Displacement Factor, DF)计算模型，量化单位木材替代的减排当量；4）结合区域土地消耗政策和人口变化的建筑需求预测模型。

研究结果

1. 1.
   建筑碳排放基准：矿物结构住宅碳排放达273.7 kg CO_2eqm^?2，木结构为152.7 kg CO_2eqm^?2，砂浆和钢材是主要排放源
2. 2.
   脱碳情景下的DF衰减：在脱碳路径下，位移因子从0.64±0.15降至0.14±0.09，反映替代效益随时间递减
3. 3.
   木材供给潜力：遥感监测显示研究区森林立木量达272 m³ha^?1（针叶林），年可持续供给木材45.6×10³吨
4. 4.
   减排规模量化：本地木材全量利用可避免7×10⁸kg CO_2eq排放，相当于布雷西亚省年排放量的88倍

讨论部分指出，木材替代效益具有明显的时间敏感性，在矿物材料生产工艺完成脱碳前（2030-2040年）是实施替代策略的关键窗口期。研究强调需通过改进抚育措施（如适时疏伐、修枝）提升木材品质，同时加强本地木材产业链建设，以克服当前意大利木建材高度依赖进口的结构性矛盾。

该研究的创新在于建立了耦合时空维度的评估框架，既规避了传统静态LCA低估未来减排潜力的缺陷，又通过高精度遥感技术实现了森林资源可开采量的空间显式量化。研究成果为山区践行"级联木材利用"(Cascading Wood Use)原则提供了决策支持，证实森林资源在区域碳中和进程中的战略价值不仅限于碳储存，更体现在其对高碳材料的替代潜力上。