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7月31日，西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持科學(xué)與工程學(xué)院（水土保持研究所）岳超研究員團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名綜合性期刊自然通訊上發(fā)表題為“Substantial terrestrial carbon emissions from global expansion of impervious surface area”的研究論文。西北農(nóng)林科技大學(xué)深圳研究院邱玲花副研究員和水保學(xué)院何俊皓副研究員為共同第一作者，岳超研究員為論文通訊作者，法國(guó)氣候與環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)室Philippe Ciais教授和寧波東方理工大學(xué)鄭春苗教授為貢獻(xiàn)作者。

全球城市土地面積在過(guò)去三十年內(nèi)擴(kuò)張了一倍多，到本世紀(jì)末預(yù)計(jì)將再增加一半甚至一倍。城市化引起的全球不透水面擴(kuò)張?jiān)斐傻年懙靥寂欧?，是大氣CO2增長(zhǎng)的人為碳排放的潛在重要組成部分。然而，其對(duì)全球碳循環(huán)中的貢獻(xiàn)仍然未知。本研究應(yīng)用全球高分辨率不透水面遙感產(chǎn)品首次對(duì)1992-2018年全球不透水面時(shí)空分布及其擴(kuò)張導(dǎo)致的碳排放進(jìn)行了評(píng)估。

研究發(fā)現(xiàn)，全球不透水面面積從1992年的37萬(wàn)平方公里增長(zhǎng)至2018年的78萬(wàn)平方公里，增長(zhǎng)了41萬(wàn)平方公里，增長(zhǎng)幅度達(dá)112%。其中65%的不透水面擴(kuò)張來(lái)源于耕地。采用Meta分析得到的不透水面覆蓋后土壤有機(jī)碳（SOC）平均損失率59.5%為不透水面擴(kuò)張導(dǎo)致的SOC碳排放上限，IPCC國(guó)家溫室氣體排放清單指南Tier 1默認(rèn)的SOC損失率20%作為SOC碳排放下限，結(jié)合全球生物量及0–30cm表層土壤SOC碳密度數(shù)據(jù)產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)1993-2018年間全球不透水面擴(kuò)張導(dǎo)致的陸地碳排放總量為1.19-1.95 Pg C（45.8-74.9 Tg C yr-1），占同時(shí)期全球土地利用碳排放的3.7%–6.0%（圖1）。

圖1  1993-2018年全球不透水面擴(kuò)張及其陸地碳排放

此外，本研究評(píng)估了聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約中附件一國(guó)家不透水面擴(kuò)張導(dǎo)致的陸地碳排放，與這些國(guó)家提供的國(guó)家溫室氣體排放清單中因人類(lèi)居住地?cái)U(kuò)張引起的陸地碳排放大致相當(dāng)（圖2）。

圖2  附件一國(guó)家不透水面擴(kuò)張導(dǎo)致的陸地碳排放

與國(guó)家溫室氣體排放清單（NGHGIs）中

人類(lèi)居住地?cái)U(kuò)張?jiān)斐傻年懙靥寂欧?/p>

研究還發(fā)現(xiàn)，全球、發(fā)達(dá)國(guó)家以及發(fā)展中國(guó)家不透水面擴(kuò)張導(dǎo)致的陸地碳排放可歸因于總?cè)丝?、城市化率、城市人均不透水面面積、不透水面擴(kuò)張加速因子以及碳排放強(qiáng)度等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。在國(guó)家尺度上，不透水面擴(kuò)張導(dǎo)致的陸地碳排放的增長(zhǎng)模式與其社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平密切相關(guān)（圖3）。

圖3  1993-2018年間不透水面擴(kuò)張陸地碳排放

及其驅(qū)動(dòng)因素的相對(duì)變化率與人均國(guó)內(nèi)

生產(chǎn)總值（GDP）之間的關(guān)系

本研究為未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展驅(qū)動(dòng)的不透水面擴(kuò)張導(dǎo)致的陸地碳排放建立了預(yù)測(cè)框架。研究強(qiáng)調(diào)通過(guò)可持續(xù)城市規(guī)劃以減少陸地碳排放或面臨巨大挑戰(zhàn)，應(yīng)引起公眾、城市規(guī)劃者、政策制定者以及利益相關(guān)者的關(guān)注。

研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2023YFB3907403）、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究（2022QZKK0101）、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDB40000000）等項(xiàng)目的聯(lián)合資助。

論文信息：Qiu, L., He, J., Yue, C., Ciais, P., Zheng, C., 2024. Substantial terrestrial carbon emissions from global expansion of impervious surface area. Nat   Commun 15, 6456.