基于能值的海洋自然资本空间化评估方法研究

Understanding and quantifying marine natural capitals is fundamentally important in sustainable ocean development. It is also a challenge for global natural capital assessment. Emergy analysis has been wildly applied in natural capital assessment as it integrates all the energy and resources in ecosystem processes that generate a product or service in units of same type of solar energy, which could account for the true value of natural capital. As the improvement of spatial information technologies, Emergy-GIS approaches have been applied in terrestrial natural capital mapping, but have not yet been applied in marine ecosystems. We therefore propose an Emergy-GIS approach for marine natural capital assessment. Firstly, we analyze the value composition of marine natural capital based on energy flow map, and then identify proper indicators for Emergy assessment; secondly, we try to calculate the Unit Emergy Value (UMV) of marine ecosystems through food web chains for its Emergy analysis; thirdly, by collecting high-resolution marine data and numerical simulation, we attempt to map the marine natural capital Emergy/value based on GIS. The proposed methods and expected results of this study may provide feasible decision making support in sea use management, marine ecological compensation and ocean zoning.

认识和评估海洋自然资本价值是实现海洋可持续发展需要解决的基本问题，也是当前全球自然资本价值研究中的难点。能值分析法通过将生态系统内流动、存储的能源和物质转换为同一标准的能值，实现了对生态系统结构和功能的标准化定量分析，可系统真实地反映自然资本价值。随着空间信息技术的发展，基于能值的自然资本价值空间化评估已开始应用于陆地生态系统，在海洋生态系统中的应用仍处于探索阶段。本项目基于现有研究基础，拟采用能值分析方法，结合空间信息技术，开展海洋自然资本价值空间化评估方法研究。基于能流图，分析海洋自然资本价值构成，建立能值评估指标；通过海洋生物能值转换系数研究，实现能值分析方法在海洋生态系统中的应用；通过海域内空间点位监测数据与数值模拟，实现海洋自然资源能值/价值空间化分布，以期为海域使用管理、生态补偿、功能区划等提供决策支持。

“绿水青山就是金山银山”是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要内容，更是建设生态文明现代化中国的核心指导思想。如何全面辨识海洋中的绿水青山，科学评估其金山银山的价值是本项目需要解决的主要科学问题。基于现有研究基础，借助GIS空间分析方法，本项目开展了以能值分析法为主、生态系统服务为辅的海洋自然资本系统评估与时空分布研究，并在浙江省温州市洞头区、舟山市以及上海市无居民海岛三个地区开展实践应用，取得了系列研究成果：1）构建了基于能值与生态系统服务框架的海洋自然资本存量与流量评估模型；2）引入海洋食物网信息能流图和生态系统能量传递定律，提出了海洋生物能值转换率的经验公式；3）利用贝叶斯最大熵方法空间建模，通过海域内空间点位监测数据与数值模拟，实现近海海洋污染时空评估；4）三个案例分析结果表明能值分析方法的科学适用性，其中上海市无居民海岛自然资本评估结果获得上海市水务局认可，能值-生态系统服务-GIS分析法将作为上海市无居民海岛价格形成机制中评估自然资本价值的主要方法。项目形成的系统海洋自然资本评估方法未来可继续为我国海域使用管理、生态补偿、海岸带综合保护与利用规划等提供技术支持。