威廉希尔STEAR团队与美国麻省理工学院、香港大学、中国科学院地理科学与资源研究所等单位合作，在林龄影响中国森林未来碳汇方面取得重要进展，研究成果以“China’s current forest age structure will lead to weakened carbon sinks in the near future”为题，发表在期刊The Innovation（IF = 32.1）上。该论文以威廉希尔体育app官网为第一署名单位，商荣副教授为第一作者，陈镜明教授为通讯作者，研究得到国家自然科学基金青年项目、福建省自然科学基金青创项目、福建省林业科技攻关项目课题和威廉希尔体育app官网碳中和研究院开放基金项目的资助。
为实现碳中和，人们期待森林碳汇倍增。不少研究基于自然和人为因素预测中国未来森林碳汇将会增加22-67%。然而，这些预测可能过于乐观，因为他们并未考虑森林年龄对碳汇的影响。森林的碳汇潜力与净初级生产力（NPP）密切相关，NPP在幼龄阶段迅速增加，在中龄达到峰值，在老龄阶段逐渐下降。导致老龄林NPP下降的主要机制是总初级生产力（GPP）和自养呼吸（Ra）随林龄减少，其中GPP的减少速度更快。中国自20世纪60年代以来进行了大规模的造林和再造林计划，森林覆盖率从14%增加到23%，导致大部分森林处于幼龄和中龄阶段，具有较高的碳吸收能力。如果不发生大规模的森林砍伐，中国森林还能维持一段时间的高碳汇。但随着森林的自然衰老，降汇风险将显著增加。
另一方面，中国森林绝大部分分布在山区，受地形和人为因素的干扰，林分尺度较小（102-1002平方米）。然而，目前中国林龄产品的空间分辨率均为1000米，远远大于林分尺度，不足以定量刻画中国的林龄结构并预测碳汇变化。例如，10岁和60岁森林的固碳潜力较低，但将它们的年龄平均（35岁）时，固碳潜力则可能翻倍。因此，需要与林分尺度相匹配的林龄分布图，以提高森林碳汇预测的可靠性。同时，我们也缺乏中国不同地区不同森林类型的生长曲线，难以判断林龄将如何影响中国碳汇的未来走势。
为解决上述问题，本研究基于高分辨率（30m）时间序列卫星遥感数据，联合森林扰动监测和机器学习，生产了中国2019年30米分辨率的森林年龄数据（图1）；并基于3121个样地调查数据、卫星遥感数据和森林清查数据，提取出不同地区不同森林类型的生长曲线（图2）；最后，联合降尺度得到的30米分辨率2000-2021 年NPP数据，预测和评估了2022-2100年中国森林的增汇潜力和降汇幅度。结果表明，受林龄结构的影响，当前中国森林的碳汇水平仅能维持15年，其后随着森林逐渐衰老，固碳潜力将在2060-2100年下降8-17%（图3），预示着未来中国森林碳汇的减弱。通过选择性砍伐和实施新的或改进的造林来优化林龄结构，可能有助于缓解这一趋势。这一发现对区域和全球碳循环和气候预测非常重要，同时也对制定增强陆地碳汇的森林管理策略具有指导意义。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2023.100515
图1. 2019年30米分辨率中国森林年龄分布图
图2. 中国不同森林覆盖类型和分区的森林生长曲线图
图3. 林龄对未来中国森林碳汇的增汇潜力与降汇幅度的影响
