2023-全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响-全球生态环境遥感监测2023年度报告-部分1

全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响全球生态环境遥感监测年度报告(全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响)《全球生态环境遥感监测2023年度报告》全球生态环境遥感监测2023年度报告全球生态环境遥感监测2023年度报告编写委员会全球生态环境遥感监测2023年度报告编写委员会柳钦火尹子盛宋婉娟赵鲜东张兆祥杨立刚韦纳都梁丹晨《全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响》报告编写组《全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响》报告编写组成员：(按贡献大小排序)张肖刘文迪李哲华韩棋治陈思媛赵婷婷彭思琦杜珊珊刘新杰关琳琳陈曦东高媛高志海居为民匡文慧袁文平岳超曾振中翟盘茂全球生态环境遥感监测2023年度报告顾问组全球生态环境遥感监测2023年度报告顾问组全球生态环境遥感监测2023年度报告专家组全球生态环境遥感监测2023年度报告专家组地球是人类唯一赖以生存的家园，保护生态环境、推动可持续发展是各国的共同中国作为负责任的大国，始终紧跟时代、展现大国担当。作为地球观测组织据、产品、工具、知识和服务，为世界各国，尤其是发展中国家开展生态环境监测提供遥感技术支持。目前，中国已形成气象、资源、环境、海洋等地球观测卫星应用体享、国际合作”的基本思路，会同遥感科学国家重点实验室启动《全球生态环境遥感监测年度报告》工作。12年来，他们充分发挥科技引领作用，产出一系列专题报告和数据集产品，推动国产卫星数据共享和应用，促进了生态环境遥感监测和分析能力的球观测事务的影响力。为应对全球生态环境问题、构建人类命运共同体、实现联合国影响”等三个专题报告，为应对气候变化、增强全球粮食供给透明度、实现可持续发衷心希望《全球生态环境遥感监测年度报告》编写组继续坚持需求导向，持续深党的十八大以来，我国把生态文明建设作为关系中华民族永续发展的根本大计，开展了一系列开创性工作，从解决突出生态环境问题入手，注重点面结合、标本兼治，实现由重点整治到系统治理的重大转变；坚持转变观念、压实责任，不断增强全党全国推进生态文明建设的自觉性主动性，实现由被动应对到主动作为的重大转变；紧跟时代、放眼世界，承担大国责任、展现大国担当，实现由全球环境治理参与者到引领者的重大转变。《全球生态环境遥感监测年度报告》(简称年度报告)这项工作应运而生，是我国主动参与全球环境治理、深入实施创新驱动发展战略、落实联合国2030年可持续发展目标、推动全球生态环境保护和绿色低碳发展的务实行动，充分彰显了我国以科技手段应对全球生态自2012年起，科技部国家遥感中心(地球观测组织中国秘书处)会同遥感科学国家重点实验室，持续开展年度报告工作，面向国展全球及洲际尺度的生态环境遥感监测、分析与评估。在财政部跨部门组织国内优势科研力量，在专题产品研发及分析的基础上，按照“以高品质生态环境支撑高质量发展，加快推进人与自然和谐共生的现代化”“构建人类命运共同体”等有关要求，在保持继承性和强调发展性的原则基础上，2023年度报告工作围绕全球土地覆盖变化导致的碳损失和碳吸北极与青藏高原冰雪变化展开。通过联合中国科学院空天信息创新研究院、同济大学等单与粮食安全形势”和“南北极与青藏高原冰雪变化及影响”3个专题的报告编制及数据集生产工作。研究可为关注这一领域的决策者、科学家和大众呈现环境的变化和全球推进实现零饥饿等方面的典型案例，以及区域极端“全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响”报告是在2018年“全球碳源汇时空分从碳损失和碳吸收两个角度定量揭示了全球土地覆盖变化导致“全球大宗粮油作物生产与粮食安全形势”是自2013年以来持续发布的一个专题系列，今年发布该专题系列第10个报告。在继承往期报告优联合国可持续发展目标2零饥饿，持续聚焦2023年全球大宗粮油作物生产形势监测，从粮食生产、供应及进出口趋势等多个角度分析了全球以及中国的粮食象、农情、旱情减缓、休耕、弃耕、粮食生产预警等系列指标，得出本年度全球大宗粮油作物产量变化不大，但供给形势收紧的结论，并重耕地利用水平稳步提升对全球粮食产量的稳定影响。报告对增强粮农“南北极与青藏高原冰雪变化及影响”报告和数据集是在2020年“南极冰盖变化”和2022年“北极地区冰雪与植被变化”报告的基础上，加入青藏积与厚度和青藏高原积雪分布等的时空变化趋势及其驱动因素，揭平面变化的影响。报告可为全球气候变化研究和相关政策制定，尤其2023年度报告工作持续重视对国家科技计划及相关部门最新科研成果的吸收，采用等卫星遥感数据，以及BedMachine冰厚数据、FAO生态分区、NCEP/NCAR温度再分析数据、RACMO和TRENDY模型数据、社会经济统计数据(包括粮食产量、人口等)以及全球农业生态分区等辅助资料。形成的成果在国家综合地球观测数据共享平台(https://www./)发布，并通过地球观测组织(GEO)合作机制积极为 1 32.1全球土地覆盖变化总体状况 32.2全球森林覆盖变化 42.3全球不透水面时空变化特征 133.1全球森林生物量碳 3.2全球表层土壤有机碳 4.1全球森林损毁碳损失 4.2全球森林恢复碳吸收 4.3全球森林覆盖变化碳综合效应 4.4全球不透水面扩张碳损失 附录A名词解释 附录B数据源清单 45 50 51 全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响气候变暖及其引发的环境问题给全球可持续发展带来严峻挑制全球增温最有效途径”已成为共识。全球碳计划(GlobalCarbonProject,GCP)2022年评估报告表明，大气中CO₂浓度从工业革命以前1750年的278ppm增加到2022年的417.2措施，是减缓CO₂浓度升高的有效途径，也是国际社会和各国政府共同努力的可持续发展目标(SustainableDevelopme土地利用变化是仅次于化石燃料燃烧的第二大人为碳排放源，185利用变化碳排放是目前全球碳循环过程中最不确定的一项，不同土地利用描述土地的用途，而土地覆盖表征土地的自然属性。人类活动(如森林砍国家温室气体清单统计指南》中土地利用变化与土地覆盖变化二者的概念和内涵基本等同。准确评估土地覆盖变化导致的碳损失和碳吸收，是《巴黎协定》中国家自主贡献 面扩张是影响全球土地覆盖变化碳收支最重要、最显著的两个因扩张直接导致生态系统碳损失，降低陆地生态系统的碳汇能力；森林卫星遥感具有大范围重复观测的优势，是全球土地利用与土地覆盖变化(Land-UseandLand-CoverChange,LULCC)、碳排放和碳来，陆续推出的一系列高时空分辨率全球土地覆盖和陆地生态系化和不透水面扩张这两种最显著的土地覆盖变化方式，利用长时覆盖和碳循环关键参数遥感产品，分析了森林损毁、森林恢复和特征，构建了不同生态分区森林生物量和不同土地覆盖类型表层土壤有机碳密度的查找表，估算了1985—2020年全球森林损毁和不透水面扩张导致的碳损失以及全球森林恢复引起的碳吸收，并从全球、洲际、生态分区等尺度分析了碳损失和告特色主要包括两个方面：一是利用了我国自主研发的卫星遥感产品，包括30m全球土地覆盖动态监测数据集(GLC_FCS30D)和陆地碳循环关键参数产品；二是提高了遥感产品的时空分辨率和查找表的精细程度，有效降低了既有全球土地覆盖变化碳收支估算中的1全球生态环境 结果表明：1985—2020年全球森林面积持续减少，且其加速损毁态势并没有得到遏制，不透水面持续扩张；全球森林损毁和不透水面扩张导致的碳增长态势，但仅能抵消同期森林损毁碳损失的约30%。全球森林变化和不透水面扩张共同2全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响本章利用6期30m全球土地覆盖遥感监测产品，分析了1985—2020年森林覆盖变化和km²,主要转变为耕地(37.24%)、灌木地(27.07%)和草地(13.31%);耕地面积增加了90.61万km²;不透水面面积增加了55.88万km²,增幅最为显著(104.43%),主要占用耕地(70.09%)和森林(9.13%)。2.森林损毁与森林恢复在不同区域同时发生或同一区域交减少35年间，全球森林损毁面积达582.17万km²,热带地区主导了全球的森林损毁 (56.79%)。六大洲森林损毁面积均持续增加，其中亚洲和非洲的森林损毁速率增长最快，2015年后超过南美洲位居前两位。全球森林恢复面积达342.16万km²,亚洲、非洲、北美洲和南美洲贡献了84%,森林恢复在减缓森林面积减少的过程中发挥着重要作用。复速率为6.84万km²/a和19.89万km²a,均呈现加速态势；1985—2015年森林面积的净减少利用1985年和2020年两期30m全球土地覆盖遥感数据产品，统计了不同土地覆盖类型的面积[图2-1],森林、裸地、耕地、草地和灌木地等土地覆盖类型均占比较高，不透水面、湿地和永久性冰雪等占比相对较小。35年间，全球土地覆盖净万km²,占陆地(除南极洲)总面积的3.63%。其中，森林变化和不透水面扩张最为显著,森林净减少面积约为240.01万km²,比1985年减少了4.84%;不透水面比1985年增加了104.43%,相对增幅最大，增加的面积约为55.88万km²。3 图2-11985年和2020年全球10种土地覆盖面积对比图化，全球不透水面呈现了显著的扩张，主要占用耕地(70.09%)和森林(9.13%),占用(年份)2.2.1全球森林损毁时空动态4全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响全球总量全球总量rsrs兽图2-31985—2020年六大洲森林损毁量占比(a)和空间分布(c)以及各生态分区森林损毁量和占比(b)35年间，全球森林损毁速率呈现显著加快的态势，1985—2000年和2015—2020年全球年均森林损毁速率分别为12.2万km²/a和28.4万km²/a,增加了近1.2倍[图2-4(a)]。亚洲和非洲的森林损毁速率增幅最为显著,分别从1985—2000年的2.66万km²/a和2.65万km²/a,增加至2015—2020年的6.98万km²/a和6.77万km²/a,在2015—2020年时间段位居六大洲的前两位；南美洲的森林损毁速率始终保持在较高水平，但在2005—2010年受各类生态保护政策的支持有所下降，随后该地区农牧场的发展造成农业用地快速扩张，使得森林损毁速率再图2-41985—2020年全球(a)和六大洲(b)森林损毁速率变化 5 图2-51987—2020年俄罗斯伊尔库茨克州森林损毁卫星影像图(左上角/右下角地理坐标分别为2.2.2全球森林恢复时空动态25.14%、23.48%、18.16%和17.86%[图2-6全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响路路全球总量图2-61985—2020年六大洲森林恢复量占比(a)和空间分布(c)以及各生态分区森林恢复量和占比(b)35年间，全球森林恢复速率呈现加速态势，从1985—2000年的6.84万km²/a增加到2015—2020年的19.89万km²/a[图2-7(a)]。非洲、亚洲和南美洲的森林恢复速率增长显著,其中，非洲森林恢复速率从2000—2005年的1.75万km²/a增加到2015—2020年的5.23万km²/a,增加了近2倍，在2010年后成为全球森林恢复速率最大的大洲；亚洲的森林恢复速率次之，从2000—2005年的1.73万km²/a增加到2015—2020年的4.75万km²/a,增长了1.75倍；南美洲森林恢复速率从2000—2005年的1.58万km²/a增加到2015—2020年的3.78万km²/a[图7全球生态环境 年度报告(年份)(年份)截至2020年，35年间全球342.16万km²的森林恢复区域仍有约316.17万km²的土地保存为森林，占比(保存率)为92.40%,即恢复森林再次损毁的面积占比不到8%。六大洲恢复森林的保存率介于89.96%~93.16%[图2-8]。年的高分一号(GF-1)和Landsat-5卫星影像，该区域森林恢复状况良好[图2-9]。82.2.3全球森林面积净变化1985—2020年，在森林损毁和森林万km²。其中，南美洲、亚洲、北美洲、非洲、欧洲和大洋洲的减少面积分别为79.80万km²、50.10万km²、43.78万km²、35.11万km²、29.10万km²和2.13万km²,占比分别为33.25%、20.87%、18.24%、14.63%、12.12%和0.89%[图2-10(a)]。热带森林面积净减少最 9 35年间，全球森林总面积持续减少，2015年前下降速率持续加达到峰值，约为9.21万km²a。但随着全球可持续发展倡议和各国政府对全益重视，持续加速的态势在2015年后得到有效遏制[图2-11(a)]。从六大洲来看，南美洲、亚洲和北美洲森林损失速度的增长最为显著。其中，南美洲的森大洲前列，但在2015—2020年森林面积净损失显著下降，表明努力产生了积极成效；亚洲森林损失速率在2015年前快速增长，但同样在2015—2020年也显著下降；北美洲的森林损失速率保持着持续增长的态势，并在损失速率略超过了亚洲和南美洲；非洲同时经历了强烈的森林损毁面积下降速率较为平缓，在2010年以后有一定的增加；欧洲的森林面随着世界人口和经济的增长以及城市化的持续推进，全球不透水面面积显著增加。从1985年的53.51万km²增加至2020年的109.39万km²,全球陆域面积(除南极洲)占比从0.36%增加至0.74%,总扩张面积为55.88万km²,增幅相较于1985年达到了104.43%,平均人口增长和经济发展规模呈现正相关，扩张主要集中在中国和印度等亚洲人口大国以及经(年份)如图2-14所示，2013年7月和2020年9月的高分一号卫星影像图清晰地显示了北京大兴国际机场建设导致的不透水面扩张。 遥感监测2023年度报告从洲际尺度分析，过去35年间，六大洲的不透水面扩张面美洲和欧洲的不透水面面积增幅最显著,扩张面积分别为29.81万km²、8.61万km²和8.41万km²,三者扩张面积之和占全球不透水面扩张总面积的83.81%;亚洲面积最大，且人口增加和经济增长幅度也最大，其占比达到了53.35%(表2-1);非洲、南美洲和大洋洲不透7.80%、6.78%和1.61%。大洋洲1985—2000年2000—2005年2005—2010年2010—2015年2015—2020年总扩张面积的70.09%,主要原因是城市周边多为适宜城镇建设的平坦耕地。其次是占用森土地覆盖类型被侵占面积(万km²)耕地灌木地其他用地全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响三、全球森林生物量和表层土壤有机碳的储量与密度光雷达地上生物量数据以及全球净生物群区生产力产品，构建了1985—2020年不同生态分区森林生物量碳和不同土地覆盖类型表层土壤有机碳的查找表，揭示了全球森林生物量碳和全球表层土壤有机碳的时空分异特点，形成了如下结论。1.全球森林生物量碳密度空间分异显著,且35年间碳密度持续增长2.森林具有最高的表层土壤有机碳储量2020年全球表层土壤有机碳储量约为641.58GtC,其中森林的表层土壤有机碳储量为283.03GtC,占比最高，达44.12%;其平均碳密度(5.97千tC/km²)高于其他土地覆盖类型，35年间年均增长3.17tC/km²。2020年，全球森林生物量碳储量为645.21GtC,亚洲、南美洲、非洲、北美洲、欧洲和大洋洲的碳储量分别为236.65GtC、164.59GtC、95.60GtC、86.01GtC、49.01GtC和13.35GtC,占比分别为36.68%、25.51%、14.82%、13.33%、7.59%和2.07%。从生态分区的角度分析，热带区域的森林生物量碳储量最高，为372.13GtC,占比为57.67%;寒带、温带和亚热带次之，分别为116.76GtC、95.49GtC和60.83GtC,占比为18.10%、14.80%和9.43%[图3-1]。S答图3-12020年全球森林生物量碳储量的六大洲占比(a)及各生全球生态环境 全球森林生物量碳密度平均为1.36万tC/km²,但空间分异显著。从洲际尺度来看，南美洲的森林生物量碳密度最高，为1.76万tC/km²,其次分别是亚洲、大洋洲、欧洲、非洲从生态分区来看，截至2020年，热带的森林中东南亚、非洲刚果盆地和南美洲亚马孙等热带雨林区均超过2.3万tC/km²,主要得益于万tC/km²。但需要注意的是，北方寒温带森林生物量碳密度也较高，平均达1万tC/km²;而分布在非洲、中亚和澳洲等干旱半干旱区的森林生物量碳密度却低于0.3万tC/km²[图3.1.2森林生物量碳密度的时间动态动，生物量碳密度基本稳定，并略有上升[图3-3]。相对而言，南美洲的森林生物量碳密度的增速最快，年均增速为114.99tC/km²,从1985年的1.36万tC/km²增长到2020年的1.标，建立了原始雨林保护区，制定和实施了积极有效的森林监督水热条件良好且相对稳定，森林固碳潜力较大，这两项因素共量碳密度稳定增长。非洲、亚洲、大洋洲和北美洲次之，相应的森林森林生物量碳密度(万tC森林生物量碳密度(万tC/km²)全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响全球土地覆盖变化对碳损失和碳吸收的影响增速为分别为69.17tC/km²、60.63tC/km²、40.77tC/km²和39.40tC/km²。欧洲的森林生物量碳密度的年均增速相对最慢，为29.12tC/km²,从1985年的1.09万tC/km²增长到2020年的35年间，四大生态分区的森林生物量碳密度均呈持续上升态势[图3-4]。热带的森林生物量碳密度的年均增速最快，为93.41tC/km²,从1985年的1.28万tC/km²增长到2020年的1.61万tC/km²。亚热带、寒带和温带次之，年均增速分别为48.82tC/km²、41.58tC/km²和2020年，全球表层土壤有机碳储量为641.58GtC,与森林生物量碳储量相当。亚洲和北美洲居于前两位，分别为236.73GtC和129.37GtC,占比分别为36.90%和20.16%。非 全球生态环境 洲、南美洲和欧洲次之，分别为93.08GtC、89.513.96%和10.48%。大洋洲的表层土壤有机碳储量最低，为25.59GtC,占比仅为3.99%[图从生态分区的角度分析，热带区域的表层土壤有机碳储量最高，为223.77GtC,占比为34.88%;温带、寒带和亚热带次之，分别为162.98GtC、162.74GtC和92.09GtC,占比分别为25.40%、25.37%和14.35%[图3-5(b)]。综合对比表明，表层土壤有机碳储量的高低主要受气候环境控制，气候温润区的表层土壤有机碳储量一般高于其他生态区。从土地覆盖的角度分析，森林的土壤表层有机碳储量最高，约为283.03GtC;其次是草地、耕地、其他用地、湿地和不透水面，储量分别为182.42GtC、103.16GtC、53.56GtC、13.29GtC和6.12GtC,占比分别为28.43%、16.08%、8.35%、2.07%和0.95%[图鲁答欧洲?C.C豆客3图3-52020年六大洲(a)和生态分区(b)以及不同土地覆盖类型(c)的全球表层土壤有机碳储量占比3.2.1表层土壤有机碳密度的空间分布全球表层土壤有机碳密度空间分异显著,其空间分布与地表植被类型、气候环境和土壤属性等密切相关。从洲际尺度看，欧洲的表层土壤有机碳密度最高，为6.84千tC/km²,北美洲、亚洲、南美洲、大洋洲和非洲次之，分别为5.51千tC/km²、5.31千tC/km²、5.05千tC/km²、3.21千tC/km²和3.11千tC/km²。从生态分区来看，在北半球的寒温带出现最高值，部分区域超过了1万tC/km²[图3-6];在东南亚、非洲刚果盆地和南美洲亚马孙热带雨林次之，为0.5~1万tC/km²;在亚洲、非洲、大洋洲和南北美洲干旱半干旱区最低，为0.1万tC/km²,该区域主导的植被生物量较低，导致凋落物的积累较少，同时土壤的生物活性较低不利于土壤有机碳的积累。3.2.2表层土壤有机碳密度的时间动态35年间，六大洲的表层土壤有机碳密度整体稳定且呈缓慢增长的态势[图3-7]。欧洲的表层土壤有机碳密度的增长最快，从1985年的6.62千tC/km²增长到2020年的6.84千tC/增速最快，从1985年的5.84千tC/km²增表层土壤有机碳密度(千tC表层土壤有机碳密度(千tC/km²)全球生态环境 遥感监测2023年度报告寒带的表层土壤有机碳密度出现了轻微下降，为-1.3tC/km²a,球变暖导致冻土的有机碳流失，但2000年以后略有增加。主要是在1985—2000年全35年间，6种土地覆盖类型的表层土壤有机碳密度的变化均呈稳定且小幅上升态势。耕地的表层土壤有机碳密度年均增长最快，增速为6.18tC/km²/a,从1985年的5.36千tC/km²增长到2020年的5.58千tC/km²;草地和森林次之，分别为3.38tC/km²/a和3.17tC/km²/a;湿地最慢，为0.24tC/km²/a。到2020年，森林的表层土壤有机碳密度最高，为5.97千tC/km²,耕地、不透水面和草地次之，分别为5.58千tC/km²、4.77千tC/km²和4.58全球土地覆盖变化对