2023年3月，北京师范大学地理科学学部张泽博士生（第一作者）、蒋卫国教授（通讯作者）等共同撰写的题为“Assessment of the impact of wetland changes on carbon storage in coastal urban agglomerations from 1990 to 2035 in support of SDG15.1”的研究论文发表在 《Science of the Total Environment》（1区TOP，IF=10.753）期刊。本研究得到了国家自然科学基金联合基金重点支持项目(U1901219)、(U21A2022)共同资助。
该研究揭示1990-2035年多情景湿地时空变化规律，基于InVEST模型估算过去30年和未来15年的湿地碳储量，面向SDG15.1使用敏感性分析法分析湿地变化对碳储量的影响。研究亮点：（1）提出了一种“过去-现状-未来”长时序精细化的湿地碳储量评估模式，整合CLUE-S和InVEST模型方法框架。（2）对比两个滨海城市群定量评估SDG15.1，分析湿地变化对碳储量的影响，讨论了本研究对SDG14.2和SDG14.5的其他贡献，以及湿地碳储量变化与城市群发展和生态保护政策有关联。
Part.1
研究区域
本研究以广西北部湾（GBG）和粤港澳大湾区（GBA）的两个中国南部滨海城市群为研究区，两个区域同时拥有珠江流域复杂河网，拥有红树林、滩涂、浅海水域等丰富的滨海湿地资源，类型多样。在改革开放以来，两个区域进入了快速发展阶段，诸多因素导致生态系统服务功能和可持续利用下降，对该地区湿地碳储量构成了巨大威胁。广西北部湾城市群位于中国广西南部，由6个地级市 38 个县（区）组成。从西北向东南整体地势逐渐降低，气候是亚热带和热带季风气候。粤港澳大湾区位于中国广东南部，地形西北高，东南低，由广东9市和香港、澳门两个特别行政区构成，内河网密布，水量充沛，湿地资源丰富，以亚热带和热带季风气候为主，水热条件良好。
Part.2
数据与方法
本研究数据包括湿地精细化遥感分类数据、湿地多情景模拟预测数据和湿地碳储量数据。
本研究首先基于RF-CLUE-S模型分析广西北部湾和粤港澳大湾区1990-2020年和2020-2035年三种情景（自然增长情景：NIS、经济发展情景：EDS、生态保护情景：EPS）湿地面积变化和空间变化特征。其次基于InVEST模型探究1990-2035年精细化湿地碳储量时空变化规律，分别进行了1990-2020年和2020-2035年多情景的湿地碳储量受损空间识别分析。最后关联SDG15.1与碳储量，采用敏感性分析法揭示湿地变化对碳储量的影响。
图2 总技术路线图
Part.3
研究结果
3.1 1990-2035年湿地变化分析
两个城市群都呈现波动增加的趋势，呈现水库/养殖池多，河流面积大，湖泊少的特点。两个城市群河流、滩涂和浅海水域减少，河流主要是水库/养殖池和建设用地侵占；浅海水域减少区域主要分布在各自区域的中部，减少原因和河流相同。粤港澳大湾区的红树林分布没有广西北部湾分布广泛，广西北部湾主要分布在茅尾海，粤港澳大湾区主要分布在深圳湾。水库/养殖池破碎度越来越严重。
图3 1990-2035年广西北部湾湿地类型空间分布图
图4 1990-2035年粤港澳大湾区
湿地类型空间分布图
3.2 1990-2035年碳储量变化分析
湿地碳储量总体呈波动下降趋势，河流减少最多，沼泽增加最多，1990-2020年广西北部湾多年平均碳储量是粤港澳大湾区的3.2倍。在2020-2035年三种情景中，NIS基本与过去变化趋势一致，EDS除了红树林和水库/养殖池均呈现持续下降的趋势，EPS均呈现出以2025年为拐点，先下降后上升的趋势。
图5 两个区域1990-2035年各湿地类型
碳储量变化图
湿地碳储量受损较为严重的区域集中在建设用地的扩张区，对所有湿地类型都有不同程度的侵占。GBA的受损面积是GBG的3倍，GBG湿地碳储量受损主要集中在南宁市城区和沿海三市的建成区；GBA主要集中在深圳、中山和佛山。
图6 1990-2035年广西北部湾湿地
碳储量受损空间分布图
图7 1990-2035年粤港澳大湾区湿地
碳储量受损空间分布图
3.3湿地变化对碳储量的影响
1990-2020年GBG和GBA的SI分别为1.296和1.521，表明湿地变化趋势对碳储量是积极影响，GBG沼泽以1.5的指数，GBA红树林以1.6的指数略有增加，两个城市群的河流、湖泊、滩地和浅海水域的变化对碳储量有负影响。2020-2035年，两个城市群在EPS下，湿地变化对碳储量有积极影响，GBG的NIS呈现负影响，EDS呈现正影响。GBA湿地对碳储量影响趋势与GBG相反。
图8 1990-2035年研究区湿地变化
对碳储量敏感性分析图
基于1990-2035年的湿地碳储量评估结果，根据SDG的定义我们细化挖掘，对SDG15.1进行定量评估。结果表明，两个城市群湿地面积恢复，碳储量均呈现不同程度的提升。在SDG前沿视角的引领下，两个城市群的修复和保护政策以及城市发展对碳储量是积极推动的。1990-2035年，GBA碳储量分别是GBG的0.5倍，1.5倍，2倍和0.4倍，均没有达到湿地面积恢复比。
图9 1990-2035年研究区湿地和碳储量
面积变化对比图
Part.5
结果与讨论
我们实现了滨海城市群湿地动态监测与精细化碳储量评估，并揭湿地变化对碳储量的影响和多情景下SDG15.1评估。得到以下结论：两个城市群都具有水库/养殖池多，河流面积大，湖泊少的特点。湿地碳储量总体呈波动下降趋势，类型为河流、湖泊、滩涂。1990-2020年湿地变化趋势对碳储量是积极影响，在生态保护情景下对SDG15.1推动作用最大。根据本研究的研究数据和结果，还可以支持SDG其他目标的评估，本研究以SDG14.2和SDG14.5为例展开讨论，希望我们的研究可以丰富这一领域。
对两个城市群湿地碳储量管理启示，以期可以为湿地固碳效益管理提供参考。中国的湿地变化除了人类活动和气候变化，还与保护政策和经济计划有关。特别是城市经济建设政策、湿地修复保护政策和碳储量变化可以发现有趣的规律。结果对比明显看出湿地碳储量的变化可能是与国家或区域实施的发展战略和湿地保护修复方案的确定有一定关系。两个城市群都实施了多种社会经济政策和湿地保护政策。如何实现政策平衡，来推动两个城市群的湿地碳储量提升和可持续发展，是值得我们思考的。
图10 研究区城市群发展历程和
湿地保护政策与碳储量关系
团队湿地碳估算研究：
[1] Ze Zhang., Weiguo Jiang., Kaifeng Peng., Zhifeng Wu., Ziyan Ling., Zhuo Li. Assessment of the impact of wetland changes on carbon storage in coastal urban agglomerations from 1990 to 2035 in support of SDG15.1. Science of the Total Environment, 877 (2023) 162824.
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162824.
[2] Yawen Deng, Weiguo Jiang, Zhifeng Wu, Kaifeng Peng, Ziyan Ling, Zhuo Li, Xiaoya Wang. Assessing and Characterizing Carbon Storage in Wetlands of the Guangdong–Hong Kong–Macau Greater Bay Area, China, During 1995–2020. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2022, 15: 6110-6120.
原文链接：https://doi.org/10.1109/JSTARS.2022.3192267 .
[3] Weiguo Jiang, Yue Deng, Zhenghong Tang, Xuan Lei, Zheng Chen. Modelling the potential impacts of urban ecosystem changes on carbon storage under different scenarios by linking the CLUE-S and the InVEST models. Ecological Modelling 345 (2017) 30–40.
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2016.12.002.
转自：“生态遥感前沿”微信公众号
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