整合鸟类栖息地适宜性与模型化潜在迁徙廊道，构建青藏高原可持续风能部署的生态适宜性分区框架

《Sustainable Energy Technologies and Assessments》：Integrating avian habitat suitability and modelled potential migration corridors into an ecological suitability zoning framework for sustainable wind energy deployment on the Qinghai–Tibet plateau

　　

鸟类栖息地与潜在迁徙廊道被纳入风电选址评估体系；在青藏高原识别出21处鸟类优先保护区和40条迁徙路线；青藏高原被划分为六个区域，仅11.3%的区域适合开发；忽视迁徙廊道会导致将关键区域错误归类为适宜开发区域；该框架支持将鸟类保护纳入可持续风电规划。引言：化石燃料仍供应全球80%以上的能源，其燃烧释放大量温室气体和空气污染物，加剧气候变化和生态系统退化，凸显了向清洁能源转型的迫切需求[1]。因此，风能凭借其技术成熟度高、发电成本低及资源丰富等优势，成为低碳转型的核心组成部分。可再生能源预计到2030年将提供全球61%的电力，到2050年可达85%，其中太阳能光伏和陆上风电将领先[2]。作为全球最大的风电市场，中国2024年风电发电量为9916亿千瓦时[3]。然而，装机容量的快速扩张加剧了人们对生态影响的担忧，尤其是在生物多样性敏感景观区域[4]、[5]。因此，可持续风电开发越来越依赖于兼顾能源生产与生态保护的选址策略。现有风电场选址研究主要关注风能资源可用性和风电场建设运营的可行性，通常考虑风速或风功率密度、地形、道路和电网可达性、土地利用、居民点、保护区和规划限制等因素[6]、[7]。这些因子通常通过基于GIS的多准则决策分析（MCDA）进行整合，以识别适合风电开发的区域[8]。较新的综合评估将技术、社会经济和环境标准相结合，划定空间上适宜开发的区域[9]。这些研究反映了风电选址本质上是风电开发与生态保护之间的空间协调问题这一认识的日益提升。然而，重要局限性仍然存在。首先，大多数现有研究在项目或局部尺度上处理风电场选址问题，主要评估风能资源可用性以及建设、运营和维护的可行性。因此，区域尺度的生态适宜性分区——用于风电开发战略规划——仍未得到充分探索，生态系统功能重要性和生态环境敏感性的连续空间变化未能得到一致表征。其次，大多数现有研究忽视了风电开发和建设对候鸟的影响。部分研究排除了鸟类保护区，但未考虑风电开发对候鸟迁徙运动的潜在屏障效应，或其对候鸟迁徙停歇地和越冬地的生态影响[10]、[11]、[12]、[13]。最后，生态标准与开发标准的直接加权聚合可能掩盖复合适宜性评分中的关键生态约束。这些局限性可能导致候选开发区域与生态重要栖息地和潜在迁徙廊道重叠，增加栖息地丧失和破碎化、种群驱离、碰撞死亡以及迁徙连通性中断的风险[14]、[15]、[16]、[17]。因此，将生态避让纳入区域规划早期阶段，对于在风电设施全生命周期中最大限度降低这些风险至关重要[18]、[19]。本研究的案例区选择青藏高原，是因为该区域兼具丰富的风能潜力、重要的生态价值和关键的鸟类栖息地。青藏高原约占中国国土面积的25%，拥有全国约26%的技术可开发风能潜力[20]。近年来，中国"双碳"承诺已将青藏高原定位为大规模可再生能源扩展的战略前沿。该区域还是亚洲重要的生态屏障，也是全球候鸟迁徙路线网络的关键枢纽，支持700余种鸟类，约占中国鸟类多样性的半成[21]。其中，国家一级保护物种18种，国家二级保护物种48种。青藏高原还以显著的生态环境敏感性为特征，包括易受冻土退化、土壤侵蚀和沙漠化的影响[22]。针对上述局限性，本研究开发了一套综合生态适宜性分区框架，以支持区域风电开发与生态系统及鸟类保护的协调。该框架整合了若干互补维度，代表风电规划的不同需求：风能资源禀赋反映能源生产能力，建设、运营和社会经济条件决定开发是否具有实际可行性，生态系统功能重要性和生态环境敏感性则用于识别风电开发可能与关键生态功能产生冲突的区域，或景观特别易受干扰的区域。为弥补候鸟保护表征不足的缺陷，框架将模型模拟的栖息地适宜性、鸟类优先保护区以及模型模拟的潜在迁徙廊道纳入分区过程，这些要素代表正式保护区边界之外的重要鸟类栖息地和迁徙空间。本文主要贡献总结如下：（1）为风电系统的战略规划开发了区域尺度的生态适宜性分区方法，建立了由8项排除指标和19项分级评价指标组成的指标体系。分级评价涵盖五个基础维度：风能资源禀赋、建设运营适宜性、社会经济可行性、生态系统功能重要性和生态环境敏感性。这使风电评估从单个项目选址转向宏观尺度的生态适宜性分区。（2）框架通过将模型模拟的栖息地适宜性、鸟类优先保护区和模型模拟的潜在迁徙廊道联合纳入评估，将鸟类生态筛查扩展至正式保护区边界之外。这些空间产出作为风电分区的重要生态标准，使关键栖息地和保护区边界之外的迁徙空间能够在规划早期阶段被识别和避让。（3）框架将多维评估转化为空间差异化的规划决策。首先应用明确的排除规则，将受生态或治理约束的区域指定为政策禁止建设区，这一过程降低了生态约束被聚合适宜性评分中有利的风能资源或基础设施条件所掩盖的风险。剩余区域通过多维分级评价指标划分为优先建设区、适宜建设区、限制建设区和约束建设区，从而为引导风电开发向相对适宜区域集中提供依据。研究区域：青藏高原横跨西藏自治区和青海省，并延伸至新疆、甘肃、四川和云南（图1），面积约260万平方公里，平均海拔超过4000米，跨越北纬26°00′12″–39°46′50″、东经73°18′52″–104°46′59″。青藏高原是世界上最高、面积最大、地貌最为复杂的陆地高原[23]。其独特的地质历史、地形特征和多样气候共同塑造了该方法论框架如图2所示，主要包括两个组成部分。第一部分涉及鸟类优先保护区和潜在迁徙廊道的模拟（见"鸟类适宜性分布模拟"和"鸟类迁徙廊道"各节）。第二部分聚焦生态适宜性分区（见"生态适宜性分区"各节），包括指标体系建设、层次化评价和空间环境变量的选取：经皮尔逊相关性分析后，剔除存在强两两相关性的变量（r>0.8，见附录A表A-4）。最终用于MaxEnt模型的变量包括年均温、月均日间温度范围、等温性、温度季节性（变异系数）、年降水量、最干月降水量、降水季节性（变异系数）和最冷季降水量。鸟类适宜性分布：适宜性在风能潜力与鸟类生物多样性保护之间寻求平衡：分区结果表明，风能潜力高且工程条件有利的区域，在纳入鸟类栖息地和活动区域后并不一定仍然适宜。这种空间不匹配表明，粗略的风能潜力可能高估了具有相对较低生态风险的可用开发土地面积。在青藏高原，风能丰富的开阔景观可能与敏感鸟类的繁殖、停歇和迁徙栖息地重合。局限性：由于数据限制，未纳入若干可能相关的指标，如距变电站距离和湍流强度。输电线路数据仅有青海330kV及以上和西藏110kV及以上网络，可能扭曲电网可达性的表观空间格局。此外，1公里网格适用于区域比较，但无法分辨风机级地形、尾流效应、进近道路走向或小尺度栖息地特征。结论：本研究开发了一套综合生态适宜性分区框架，为青藏高原风电布局优化提供了空间明确的工具，使规划者能够在战略规划阶段识别并避让高风险区域。三个关键结论如下：第一，66种国家保护鸟类形成三个高适宜性栖息地簇群，它们通过21处优先保护区和40条迁徙廊道相互连接，共同构成青藏高原尺度的……作者贡献声明：李家琦：写作—审阅与编辑、写作—初稿撰写、可视化、验证、形式化分析、数据整理。张瑞佳：写作—初稿撰写、可视化、数据整理。马炳然：软件、方法论、数据整理。王丽婷：写作—审阅与编辑、监督。张晓晓：写作—审阅与编辑。彭怀武：资源。李小涵：写作—审阅与编辑。曾维华：写作—审阅与编辑、项目管理、资金获取。利益冲突声明：作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。致谢：本研究受中国国家重点研发计划可再生能源专项项目"青藏高原大规模太阳能与风电系统协同规划及生态环境技术"（项目编号：2022YFB4202101）资助。感谢中国能源建设集团西北工程有限责任公司和寰能清洁能源研究院对早期稿件提出的反馈意见。李家琦|张瑞佳|马炳然|王丽婷|张晓晓|彭怀武|李小涵|曾维华