区域土地利用变化碳足迹时空模拟及增汇潜力研究-以吉林西部为例

Carbon footprint is a measure of directly or indirectly CO2 emissions caused by certain activities, and an effective way to research on response to climate change and quantitative evaluation of carbon emissions intensity. In recent years, carbon footprint has become the new hot spot of research at home and abroad. Western Jilin Province is a typical pastoral area located in Northeast China Transect which belongs to Global Change Research. Western Jilin Province is an important area to develop carbon cycle studies because of the significantly change of climate and land use. The integrated accounting list of carbon footprint under regional land use change will be determined drawing on the classifications and methodologies from "the 2006 IPCC Guide for National Greenhouse Gas list". Based on combination of historical data reconstruction and remote sensing interpretation, a spatial database of centennial-scale land use change will be established to simulate temporal and spatial distribution and variation of carbon footprint in this area. The parameter of the model will be modified before. The study will analyze the channels of increasing carbon sink, forecast the potential under different scenarios, and propose the optimization program of increasing region carbon sink. The results will not only reveal the temporal and spatial variation of carbon footprint under regional land use change, but also provide local data and technical support for the national response to climate change. It has important theoretical significance and application value of improving land use management methods and enhancing regional response capabilities for global change.

碳足迹是对某种活动引起的直接或间接的CO2排放量的度量，是研究应对气候变化、解决定量评价碳排放强度的一种有效途径，成为近年来国内外研究的新热点。吉林西部为典型的农牧交错区，位于全球变化研究中国东北样带内，是气候变化、土地利用变化显著和开展碳循环研究的重要地区。本研究以历史数据重建和遥感解译相结合，建立研究区百年尺度的土地利用变化空间数据库，借鉴《2006 年IPCC国家温室气体清单指南》中的分类和方法，确定研究区土地利用变化碳足迹的综合核算清单并进行参数修正，模拟研究区百年来碳足迹的时空分布和变化状况。在分析土地利用变化增汇途径的基础上，预测不同情境下的增汇潜力，提出区域土地利用增汇的优化方案。研究成果不仅可揭示区域土地利用变化的碳足迹时空变化规律，还可为国家应对气候变化的碳减排提供局地数据与技术支撑，对改进土地利用与管理方式、提升全球变化的区域响应能力具有重要的理论意义和应用价值。

碳足迹是解决定量化评估碳排放强度的一种有效途径。吉林西部作为全球变化研究中国东北样带的组成部分，土地利用变化十分剧烈，同时，由于该区盐碱土集中分布，使得土壤中有机碳和无机碳的分布呈现不同于其他地区的特点，是碳增汇最具潜力的区域，因此，本研究旨在建立一套符合区域特点的土地利用变化碳足迹核算清单，定量化评估研究区土地利用格局快速转变的形势下，碳足迹的时空分布和变化规律，在此基础上分析区域土地利用变化的增汇途径，提出区域土地利用增汇的优化方案，为改进区域土地利用与管理方式提供科学依据与技术支撑。主要开展了以下研究内容：.采用人机交互方式对研究区1989、1996、2000、2004和2008年的美国Landsat TM/ETM卫星遥感影像进行土地利用空间信息解译，采用空间信息图谱技术，建立研究区“时间-空间-属性-过程”一体化的土地利用变化时空动态数据库，进而分析20年尺度的土地利用格局的时空转化规律，土地利用变化的主要特征表现为耕地面积的增加，林地、草地面积的减少，且耕地的主要来源为草地的退化和湿地的萎缩，土地盐碱化、沙化面积有所减少。基于《2006 年IPCC国家温室气体清单指南》中的方法及思路构建了适用于吉林西部的土地利用变化碳足迹核算模型，模型包括植被碳足迹核算模型、保持土地利用类型的土壤碳足迹核算模型以及转变的土地利用类型的土壤碳足迹核算模型。通过文献分析、整理课题组已有土壤有机碳密度测试数据，借鉴第二次土壤普查资料以及野外实地采样测试等多种方式，对吉林西部不同土地利用类型土壤有机碳密度的参数进行修正。以土地利用空间数据库为数据支撑，应用所构建的碳足迹核算模型，模拟了研究区20年尺度碳足迹的时空分布和变化状况，分析研究区碳足迹时空变化特征。研究结果表明，20年间，吉林西部土地利用变化碳足迹总体为负值并呈逐年递减的趋势，研究区陆地生态系统整体表现为碳汇，净碳汇水平在84.5×104~397.62×104tC/yr。针对不同土地利用类型转换所表现出的碳源汇特点，提出了区域土地利用增汇的优化方案。. 本研究所构建的土地利用碳足迹核算模型不仅可较好的定量化评估研究区的土地利用碳足迹，也可为其他地区的相关研究提供方法体系。研究结果不仅可为国家应对气候变化的碳减排提供局地数据，而且对于改进研究区土地利用与管理方式，改善生态环境，提升全球变化区域响应能力，具有重要的应用价值。