融合长时序遥感和地面实测的北京城市森林碳汇功能多尺度评估及其影响因素

摘要

【目的】城市森林作为城市生态系统的重要组成部分，具有巨大的碳汇潜力。本研究旨在对受城市化影响最严重的北京中心城区进行大样本量的城市森林调查，融合多源数据开展长时间序列多尺度的碳储量动态变化及其影响因素研究，以期为我国城市林业管理政策的制定提供重要参考。【方法】以北京市为研究对象，在2023—2024年夏季对中心城区典型城市公园进行样地调查，结合多种遥感数据比较分析北京市五环内、老城区及老城区典型城市公园的碳储量；基于NDVI–碳密度模型对近10年北京市不同空间尺度城市森林的碳汇潜力进行评估，利用多个城市公园的土地利用分类图，探究城市生态系统景观结构对碳密度的影响。【结果】（1）本研究实地调查共118个样地，碳密度最高的是地坛公园（106.4 Mg/hm²，以C计，下同），碳密度最低的是景山公园（22.4 Mg/hm²）。（2）对比不同空间分辨率影像碳密度估算结果，中高分辨率遥感影像（Sentinel-2A和Spot-6）对碳密度评估具有显著优势；低分辨率影像（Landsat-8）会不同程度地低估城市森林碳密度，且低估程度随着空间尺度的缩小而增加，公园尺度下被低估的尤为明显。（3）基于Sentinel-2A影像估算产品，北京市近10年（2015—2024）城市森林碳储量稳步增长，各空间尺度碳储量增幅显著。其中五环以内区域尺度的城市森林碳汇潜力最大，2024年碳储量约为2015年的1.9倍。（4）在城市公园尺度，景观组成和构型对城市森林碳储量有显著影响，基于Sentinel-2A影像估算产品的城市公园碳密.度与斑块密度、平均欧式最近邻域距离、景观分离度、香农多样性指数显著负相关。【结论】北京近10年城市森林碳汇能力在不同时空尺度呈现明显区别，北京市五环以内区域尺度的城市森林碳汇潜力最大，表明北京市森林碳储量稳步增长，增汇潜力不容忽视。大都市区的城市森林碳汇潜力评估需使用更高空间分辨率的遥感影像，才能揭示景观结构对城市森林碳储量的影响，融合高分辨率的多源数据进行超大城市核心区森林碳汇潜力研究可以为我国其他快速城市化区域的城市森林提质增效建设与管理提供重要参考。

关键词

城市林业 / 碳汇 / 景观结构 / 多尺度 / 北京