海岸带城市陆海碳通量高分辨率遥感监测与时空演变分析

研究背景

城市是人类社会产业经济活动的集聚地和消费活跃中心。在全球范围内，城市以不足3%的陆地面积聚集着全球56%以上的人口，消耗了全球67%-76%的能源，排放了75%的温室气体。城市作为主要的政策调控单元，已成为全球碳减排的关键阵地，在碳中和战略推进中承担着引领者的角色。与此同时，我国海岸带总面积约28万平方千米，涉及深圳、上海、天津、青岛等38个海岸带城市，是我国人口最集中，经济最发达的区域，也是区域“碳达峰、碳中和”的核心区域。但由于在海岸带城市中，生态碳汇涵盖了陆地和海洋区域，其物种繁多、区域空间异质性高，海陆碳汇交互复杂，使得精准监测区域生态碳汇，仍然存在很大的挑战。因此，如何在城市尺度精准有效地对生态环境碳汇进行有效监测、计算，是实现海岸带城市尺度“碳达峰、碳中和”目标的重要难题。

城市碳中和战略地位

• 全球城市以不足3%的陆地面积承载56%以上人口，消耗67%-76%能源并排放75%温室气体
• 我国海岸带覆盖38个城市（含深圳、上海等），总面积28万平方公里，是人口经济核心区和”双碳”战略实施关键区域

技术瓶颈与政策需求

• 监测挑战：
  1. 卫星遥感产品空间分辨率不足（>1 km）且时间不连续
  2. 陆地碳汇反演忽视林层垂直结构特征
  3. 近岸海域CO₂通量监测依赖站点数据，缺乏高时空分辨率产品
• 政策支撑：
  • 生态环境部《”十四五”监测规划》明确要求发展碳汇遥感监测
  • 深圳市提出”以先行示范标准完成国家碳排放达峰任务”

关键科学问题

1. 模型适配性：全球尺度遥感模型无法解析城市碳汇空间异质性
2. 系统整合度：陆海碳通量计算基准不统一，交互过程量化缺失
3. 方法局限性：
   • 陆地：忽略海岸带复杂林层结构
   • 海洋：依赖站点监测导致空间代表性不足

研究框架与技术路线

| 研究层级 | 核心创新点 | |——————|—————————————————————————| | 统一计算框架 | 建立陆海碳参量联合定标体系与精度评定基准 | | 多源数据融合 | 发展高分卫星+无人机协同的时空-光谱超分辨模型（分辨率提升至米级） | | 高精度反演 | - 城市植被三维碳通量模型
- 近岸水-气CO₂通量动态估算模型 | | 时空演变建模 | 构建环境驱动因子与碳汇参量的定量响应模型 |

创新价值与应用

1. 方法体系创新：
   • 首次建立海岸带城市陆海碳通量一体化计算框架
   • 突破多源遥感数据融合技术瓶颈（时空分辨率提升2个数量级）
2. 应用支撑：
   • 为生态环境部城市碳汇监测提供关键技术方案
   • 支撑深圳等先锋城市实现”双碳”目标路径优化