基于时序InSAR形变观测的若尔盖高原泥炭地碳排放估算研究

As a peatland, the Zoige Plateau stores approximately 50% peat carbon in China. Nowadays this area is degraded extensively and is one of hot carbon emission spots currently. Generally, degraded peatland results in peatland subsidence, observation subsidence deformation becomes an effective way in estimating CO2 emission. However, there are very limited subsidence observations, and deformation caused by non-degraded process is not removed. In addition, the model used to estimate carbon emission does not take into account peat variations in space. Therefore, distribution scatterer InSAR time series method is proposed to extract the Zoige Plateau peatland high-accuracy and long-term deformation during 2006-2020. A correction model for phase disturbance caused by soil dielectric constant change is developed by MODIS data, then deformation phase caused by soil moisture change is analysed and removed. By GRACE/GLDAS data giving land water storage change, the loading vertical deformation is estimated and subtracted. Considering peat variations in space, a carbon emission model based on peatland deformation and peat type is proposed. The inter-annual CO2 emission caused by degraded peatland is thus estimated quantitatively in the Zoige Plateau, the long-term pattern is also estimated. This research provides a new idea and solution for estimating carbon emission in the Zoige Plateau.

若尔盖高原泥炭地泥碳存储量约占我国的50%，目前退化较严重，是当前碳排放研究的热点区域之一。泥炭地退化引起地面沉降，利用这种沉降信息估算碳排放量是当前较为有效的一种方法，但地面沉降观测严重不足且未顾及泥炭地非退化过程对地表形变的影响，同时现有基于泥炭地形变的碳排放估算模型未考虑泥碳类型的空间差异。因此，本项目拟通过同分布点目标时序InSAR方法，获取若尔盖高原2006~2020年间泥炭地高精度、长时序的地表形变；利用MODIS数据构建土壤介电常数变化起的相位扰动改正模型，分析并去除土壤湿度变化对形变相位反演的影响；基于GRACE/GLDAS数据给出的陆地水储量变化模型，计算并扣除陆地水储量负荷变形；顾及泥碳类型空间差异，建立基于泥炭地表形变和泥碳类型的CO2排放模型，估算该地区泥炭地退化导致的的年际碳排放量并评估其长期变化趋势。该研究为若尔盖泥炭地CO2排放提供了新的思路与解决方案。

泥炭地是全球重要的有机碳库,在全球碳循环和气候变化中起着重要作用。若尔盖高原泥炭地泥碳存储量约占我国的50%，然而,自1970年以来,若尔盖高原泥炭地在排水、过度放牧等强烈人类活动影响下,泥炭地在碳积累、生物多样性和水文水资源等方面的功能显著退化。该区域泥炭地的严重退化导致大量泥碳氧化分解释放CO2到大气中，是当前碳排放研究的热点区域之一。泥炭地退化引起地面沉降，利用这种沉降信息估算碳排放量是当前较为有效的一种方法，但地面沉降观测严重不足且未顾及泥炭地非退化过程对地表形变的影响，同时现有基于泥炭地形变的碳排放估算模型未考虑泥碳类型的空间差异。因此，本项目通过低相干区高精度时序InSAR方法，获取了若尔盖高原2016~2021年间泥炭地高精度、长时序的地表形变。结果表明，若尔盖泥炭地研究区整体相对稳定，形变主要集中退化区。经分析典型泥炭区形变时间序列，表明在退化区形变速率相对未退化区明显。由冻融过程影响，形变信号季节性变化显示，每年在2月份左右冻胀达到季节性最大位置，而在每年8月份左右融沉到季节最小位置，但是由于最下水损失问题，退化的泥炭地每年在持续下沉。基于形变信号，建立基于泥炭地表形变和泥碳类型的CO2排放模型。该研究为若尔盖泥炭地CO2排放提供了新的思路与解决方案。基于低相干区高精度时序InSAR形变提取技术，开展了东南亚泥炭地恢复监测的应用，和流域库岸边坡形变的应用，同时也开展了基于SAR影像评估多年冻土植被过火后恢复监测的应用，均取得了很好的效果。