耦合PLUS-InVEST模型的黑龙江流域土地利用演变下碳储量变化模拟和预测

摘要

为探究黑龙江流域碳储量的时空变化,并对该流域未来的碳储量情况进行分情景的模拟预测,笔者在黑龙江流域对比3个元胞自动机模型,选定并利用斑块生成土地覆盖模拟模型(patch generating land use simulation,PLUS)耦合生态系统服务和交易的综合评估模型(integrated valuation of ecosystem services and trade-offs,InVEST)来模拟黑龙江流域未来的土地利用和土地覆盖(land use and land cover,LULC)以及碳储量演变,开展大尺度跨国LULC演变和碳储量变化研究。结果表明:(1)PLUS模型对于黑龙江流域的大尺度跨国LULC模拟有较好的精度(OA=0.897 2,Kappa=0.842 6)。(2)2000—2020年,黑龙江流域内的土地覆盖转变以林地、耕地和草地之间的转变为主,同时人造地表迅速扩张,挤占耕地面积。气温和降水是林地、草地和耕地扩张的重要驱动因素,耕地的扩展因素还和GDP有较大的关系。(3)PLUS模型耦合InVEST模型能够实现在黑龙江流域的碳储量变化分析和预测。从2000到2020年,黑龙江流域内的碳储量先减少后增加,总体减少了3.171×10～7 t,其中中国部分的碳储量减少1.930×10～7t,俄罗斯部分减少0.090×10～7t,蒙古国部分减少0.017×10～7t。分情景预测2030年的LULC和碳储量,生态保护优先情景的碳储量最大,达到了619.350×10～7t,中国部分增加0.530×10～7t,达到325.110×10～7t,俄罗斯部分增加0.010×10～7t,达到249.250×10～7t,蒙古国部分减少0.180×10～7t,达到44.990×10～7t。研究表明人类活动与自然环境在实现碳中和中的重要性,并指出应采取生态保护措施以提升区域碳储量水平。

关键词

碳储量变化 / 土地利用和土地覆盖模拟 / PLUS模型 / InVEST模型 / 黑龙江流域

基金资助

国家自然科学基金项目(42330607,42171407,42077242)