清華新聞網(wǎng)9月26日電 野火是全球碳循環(huán)的重要組成部分，每年向大氣中釋放約2GtC。野火過(guò)后植被重新生長(zhǎng)，可以將燃燒過(guò)程釋放的碳再次吸收，但如果野火侵入了泥炭地、森林等富含碳、具有較強(qiáng)碳匯功能的生態(tài)系統(tǒng)，并導(dǎo)致泥炭地大火、毀林、森林退化等嚴(yán)重自然災(zāi)害，不僅使野火燃燒過(guò)程釋放的碳難以被完全吸收，還會(huì)阻礙生態(tài)系統(tǒng)的迅速恢復(fù)與重建，削弱陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力。及時(shí)、準(zhǔn)確追蹤量化全球野火排放的時(shí)空變化特征，尤其在不同類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)間的動(dòng)態(tài)演進(jìn)與驅(qū)動(dòng)機(jī)制，對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估全球碳收支具有重要科學(xué)意義，同時(shí)對(duì)于增強(qiáng)應(yīng)對(duì)和適應(yīng)氣候變化能力、制定和落實(shí)氣候變化減緩與適應(yīng)策略具有政策意義。
近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院環(huán)境與生態(tài)研究院鄭博團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地構(gòu)建了基于一氧化碳衛(wèi)星遙感反演野火二氧化碳排放的新技術(shù)方法，解析了2000-2019年全球野火二氧化碳排放時(shí)空變化趨勢(shì)及驅(qū)動(dòng)力，結(jié)合燃燒面積、土地利用、植被覆蓋變化等多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，揭示出全球野火碳排放沒(méi)有隨全球燃燒面積快速下降的主要原因是森林野火排放的持續(xù)增加。本研究結(jié)果可為未來(lái)構(gòu)建基于多源衛(wèi)星遙感的全球碳收支監(jiān)測(cè)與反演技術(shù)體系提供重要支撐。
本研究建立了耦合一氧化碳衛(wèi)星遙感觀(guān)測(cè)、大氣組分源匯反演系統(tǒng)、野火燃燒效率與多組分排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)的野火碳排放反演技術(shù)方法，基于野火一氧化碳排放反演結(jié)果模擬燃燒效率時(shí)空分布，基于實(shí)測(cè)排放因子數(shù)據(jù)重構(gòu)二氧化碳排放與燃燒效率的定量關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)野火二氧化碳排放的反演。本研究首次基于一氧化碳衛(wèi)星遙感觀(guān)測(cè)定量了全球過(guò)去20年間野火二氧化碳排放的時(shí)空變化趨勢(shì)。反演結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2000-2019年全球野火二氧化碳年均排放量為1.8 GtC yr?1，排放變化速率為?0.5 ±0.8% yr?1（95%置信區(qū)間），排放下降速率顯著慢于衛(wèi)星遙感觀(guān)測(cè)到的全球燃燒面積下降（?1.6 ±0.4% yr?1），這表明全球野火單位燃燒面積的平均碳排放強(qiáng)度在逐年升高（0.9 ±0.9% yr?1）。
圖1.基于衛(wèi)星遙感反演的近20年全球野火一氧化碳與二氧化碳排放量
研究表明，全球野火燃燒面積的大幅下降主要發(fā)生在以草為主導(dǎo)（grass-dominated）的陸地植被區(qū)域，然而在以樹(shù)（tree-dominated）為主導(dǎo)的陸地植被區(qū)域內(nèi)燃燒面積有增加趨勢(shì)。由樹(shù)主導(dǎo)的陸地植被區(qū)域雖然僅占全球野火燃燒面積的5%，卻貢獻(xiàn)了野火二氧化碳排放的18%，因?yàn)闃?shù)在單位燃燒面積上生物量和含碳量更高。雖然增加的森林野火燃燒面積少于減少的草原野火燃燒面積，但仍基本抵消了由草原野火減少導(dǎo)致的二氧化碳排放量下降，使近20年來(lái)全球野火二氧化碳排放量基本持平。森林生態(tài)系統(tǒng)與草原生態(tài)系統(tǒng)相比在野火后恢復(fù)更慢，森林野火如進(jìn)一步導(dǎo)致毀林與森林退化，生態(tài)系統(tǒng)功能則在短期內(nèi)難以恢復(fù)和重建，對(duì)陸地生產(chǎn)力和碳匯產(chǎn)生長(zhǎng)期不利影響。近年來(lái)全球野火燃燒面積持續(xù)下降，但由野火帶來(lái)的氣候風(fēng)險(xiǎn)并沒(méi)有隨之減輕，增加的森林野火對(duì)氣候系統(tǒng)仍具有顯著威脅，因此仍需關(guān)注不同生態(tài)系統(tǒng)尤其是森林生態(tài)系統(tǒng)野火及其氣候環(huán)境影響。
圖2.不同陸地植被區(qū)域燃燒面積、碳排放量與單位燃燒面積碳排放強(qiáng)度
9月24日，相關(guān)研究成果以研究論文（Research Article）形式在線(xiàn)發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances），論文題目為“全球燃燒面積下降背景下持續(xù)增加的森林野火排放”（Increasing forest fire emissions despite the decline in global burned area）。
清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院環(huán)境與生態(tài)研究院鄭博助理教授為論文第一作者兼通訊作者，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院為第一單位。法國(guó)環(huán)境與氣候科學(xué)實(shí)驗(yàn)室菲利普·西亞斯（Philippe Ciais）和弗雷德里克·謝瓦利埃（Frederic Chevallier）研究員、西班牙阿爾卡拉大學(xué)艾米利奧·丘維科夫（Emilio Chuvieco）教授、美國(guó)加州大學(xué)歐文分校陳陽(yáng)（Yang Chen）研究員、德國(guó)馬克斯·普朗克生物地球化學(xué)研究所楊卉（Hui Yang）博士為論文合作者。該研究得到了清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)和國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abh2646
供稿：深圳國(guó)際研究生院
編輯：李華山
審核：呂婷
