王 濤，趙 銳，殷 悅,2，鄧麗靜

（1.國家海洋信息中心，天津 300171；2.中國海洋大學經(jīng)濟學院，山東青島 266100）

0 引言

氣候變化是人類面臨的共同挑戰(zhàn)，應(yīng)對氣候變化關(guān)系著人類未來的生存和發(fā)展。濱海濕地對溫室氣體具有巨大的吸收能力，開展濱海濕地溫室氣體收支核算方法研究是國家溫室氣體清單編制和自主貢獻盤點的重要支撐，也是當前和今后氣候履約、深度參與國際氣候治理的必然要求。為提高濱海濕地溫室氣體吸收/排放透明度，科學反映濱海濕地應(yīng)對氣候變化的貢獻[1]，探索構(gòu)建濱海濕地溫室氣體收支核算方法體系具有重要的理論價值，同時，對于掌握我國濱海濕地碳源匯格局、研究制定增匯減排政策具有重要的實踐意義。

1 濱海濕地溫室氣體收支核算內(nèi)涵

1992年，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會簽署通過了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（United Nations Framework Convention on Climate Change，UNFCCC），UNFCCC要求締約方定期提交本國氣候變化的信息通報，從2014 年開始，UNFCCC 要求非附件一締約方編制提交兩年更新報告，內(nèi)容涉及國家溫室氣體清單、減緩行動及效果等。我國相繼提交了三次國家信息通報和兩次兩年更新報告，包括1994 年、2005年、2010年、2012年及2014年的國家溫室氣體清單。

1.1 溫室氣體收支基本概念

溫室氣體是指大氣中能夠吸收和再次反射紅外輻射的氣體成分，主要包括二氧化碳、氧化亞氮、甲烷、全氟化碳、氫氟碳化物、六氟化硫等氣體類型。溫室氣體收支則是指從大氣中吸收和向大氣中排放溫室氣體、氣溶膠或溫室氣體前體的過程或活動[2]。國家溫室氣體收支核算的范圍主要涵蓋能源活動、農(nóng)業(yè)活動、工業(yè)生產(chǎn)過程、土地利用、廢棄物處理等類型[3]。

1.2 溫室氣體收支核算方法

為了向世界各國編制國家溫室氣體清單提供統(tǒng)一的指南，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）出臺了《IPCC 國家溫室氣體清單指南（1995）》，并很快修訂出版了《IPCC 國家溫室氣體清單指南（1996 修訂版）》。IPCC 分別于2000年和2003 年相繼出臺《國家溫室氣體清單優(yōu)良做法指南和不確定性管理》《土地利用、土地利用變化和林業(yè)優(yōu)良做法指南》等來完善技術(shù)體系。隨后修訂出版的《2006 年IPCC 國家溫室氣體清單指南》全面取代了前期版本，且隨著生產(chǎn)工藝與技術(shù)的不斷改進，核算方法更為精細化，并相繼發(fā)布了《2006 年IPCC 國家溫室氣體清單指南的2013年補充版：濕地》（簡稱《IPCC 濕地指南》）和《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南2019年修訂版》，構(gòu)成了溫室氣體收支核算的方法體系。

1.3 濱海濕地溫室氣體收支核算

我國濱海濕地包括淺海水域、潮下水生層、珊瑚礁、巖石海岸、沙石海灘、淤泥質(zhì)海灘、潮間鹽水沼澤、紅樹林、河口水域、三角洲/沙洲/沙島、海岸性咸水湖、海岸性淡水湖等[4]。由于《IPCC 濕地指南》對于溫室氣體的收支核算尚未考慮沒有植被覆蓋的沿海開闊水域，因此，濱海濕地溫室氣體收支核算重點定位于濱海濕地覆被類型變化狀態(tài)下的溫室氣體吸收/排放核算[5]。

濱海濕地溫室氣體收支核算是對一定時期在大氣和海洋中吸收和排放溫室氣體的數(shù)量進行核查計算。其中，吸收是指濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)從大氣中清除二氧化碳而形成吸收匯；排放則是指濱海濕地植被和土壤中所存儲的碳被釋放回大氣中，形成排放源。濱海濕地溫室氣體收支核算除了對CO2的吸收與排放進行計算外，還包括對CH4與N2O的吸收與排放的計算。

2 濱海濕地溫室氣體收支核算框架設(shè)計

濱海濕地溫室氣體收支核算（見圖1）是以濱海濕地覆被類型和利用方式變化為依據(jù)，通過調(diào)查、監(jiān)測、統(tǒng)計核算等環(huán)節(jié)，開展特定時期、特定濱海濕地范圍內(nèi)溫室氣體吸收/排放量的核算工作，以此來反映溫室氣體收支分布格局及演變規(guī)律[6]。

圖1 濱海濕地溫室氣體收支核算技術(shù)路線圖

2.1 濱海濕地溫室氣體收支核算邊界

濱海濕地溫室氣體收支核算范圍為宏觀層面上的國家/區(qū)域大尺度空間，以小尺度監(jiān)測樣地數(shù)據(jù)為樣本，按照“抽樣樣地—濱海濕地—省級—國家級”逐級統(tǒng)計，以保證樣本尺度的溫室氣體收支核算可以推廣到國家/區(qū)域大尺度。

2.1.1 濱海濕地空間核算單元

濱海濕地空間核算單元是溫室氣體核算的空間基礎(chǔ)，借助遙感識別與調(diào)查監(jiān)測來獲取濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的空間范圍，并構(gòu)建濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)空間分布圖。依據(jù)覆被類型，濱海濕地核算空間可劃分為淺海水域、沙石海灘、淤泥質(zhì)海灘、潮間鹽水沼澤、紅樹林、河口水域、三角洲/沙洲/沙島、海岸性咸水湖八種核算單元。

2.1.2 濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)碳庫

碳庫也稱為碳儲存庫，一般包括大氣碳庫、巖石圈碳庫、海洋碳庫和陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫，可進一步細化為地上和地下生物量、枯死木、枯落物、土壤有機碳等碳庫類型。本文將濱海濕地碳庫劃分為生物質(zhì)、死有機質(zhì)和土壤有機質(zhì)三類，其生態(tài)系統(tǒng)類型與碳庫類型的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 濱海濕地碳庫類型

2.2 濱海濕地溫室氣體收支活動數(shù)據(jù)

活動數(shù)據(jù)是用于反映濱海濕地覆被類型和利用方式的地理數(shù)據(jù)。依據(jù)《IPCC 濕地指南》及國際清單編制經(jīng)驗，濱海濕地溫室氣體收支核算的活動類型包括核算期內(nèi)濱海濕地未發(fā)生變化的區(qū)域、植被覆蓋的濱海濕地轉(zhuǎn)變?yōu)榉侵脖桓采w的開闊水域、非植被覆蓋的開闊水域轉(zhuǎn)變?yōu)橹脖桓采w的濱海濕地、其他土地覆被類型轉(zhuǎn)化為植被覆蓋的濱海濕地以及水產(chǎn)養(yǎng)殖活動五種類別，其中，CO2依據(jù)碳庫開展碳收支核算，CH4和N2O 按氣體排放核算。濱海濕地覆被變化與溫室氣體排放/吸收核算的對應(yīng)關(guān)系如表2所示。

表2 濱海濕地覆被變化與溫室氣體核算類型對應(yīng)關(guān)系

2.3 濱海濕地溫室氣體收支排放因子

排放因子與活動數(shù)據(jù)相對應(yīng)，反映單位活動的溫室氣體的吸收量或排放量[7]。根據(jù)指標詳細程度和數(shù)據(jù)可獲取性的不同，IPCC 確定了等級Ⅰ至等級Ⅲ的排放因子的獲取方法。等級Ⅰ是指參考已知數(shù)據(jù)獲取缺省排放因子，精度等級最低，適用于全球；等級Ⅱ需要對特定區(qū)域進行計量進而估算排放因子，精度較高，適用于國家或區(qū)域大尺度；等級Ⅲ一般采用實測方法并結(jié)合復(fù)雜模型來獲取基于地理信息的動態(tài)排放因子，精度最高?！禝PCC 濕地指南》針對紅樹林管理、采掘、排干、還濕、植被重建、濕地新建、水產(chǎn)養(yǎng)殖等活動分別給出了等級Ⅰ至等級Ⅲ排放因子的取值建議。

3 濱海濕地溫室氣體收支核算方法

濱海濕地溫室氣體收支核算由生物碳收支、死有機質(zhì)碳收支、土壤碳收支、甲烷排放和水產(chǎn)養(yǎng)殖N2O 排放五個部分構(gòu)成，在計算結(jié)果匯總時，需要將CH4和N2O 換算成二氧化碳當量。

3.1 生物質(zhì)碳收支核算

生物質(zhì)碳收支核算采用期末與期初生物質(zhì)碳儲量的差值表示。濱海濕地生物質(zhì)碳儲量一般采用單位面積生物量法測算，通過濱海濕地覆被類型面積乘以排放因子得到。

其中，ΔC1表示核算期間濱海濕地生物質(zhì)碳收支量；C1和C'1分別表示核算期初和期末濱海濕地生物質(zhì)碳儲量；s1i和s'1i分別表示核算期初和期末各濱海濕地覆被類型面積；p1i和p'1i分別表示核算期初和期末各濱海濕地類型植被含碳量；i表示各種濱海濕地覆被類型。

3.2 死有機質(zhì)碳收支核算

死有機質(zhì)碳儲量變化包括凋落物和枯死物兩個部分[8]，在核算上涉及喬木枯死木、喬木凋落物、灌木凋落物、草叢凋落物等類型。死有機質(zhì)碳儲量也是采用單位面積生物量法，由濱海濕地生物質(zhì)碳庫和死有機質(zhì)與生物質(zhì)碳儲量比值的乘積得到。

其中，ΔC2表示核算期間濱海濕地死有機質(zhì)碳收支量；C2和C'2分別表示核算期初和期末濱海濕地死有機質(zhì)碳儲量；γi表示濱海濕地i種生態(tài)系統(tǒng)類型死有機質(zhì)與生物質(zhì)碳儲量的比值；C1、s1i、s'1i、p1i、p'1i和i的含義同式（1）。

3.3 土壤有機質(zhì)碳收支核算

土壤有機質(zhì)碳收支核算可采用儲量差分法和收支法，其中，儲量差分法主要是基于土壤碳庫的碳儲量之差進行核算；收支法則是基于開發(fā)活動所引起的碳庫變化量進行核算。

3.3.1 儲量差分法

儲量差分法是在匯總疊加不同核算時點上各種覆被類型的土壤有機質(zhì)碳儲量的基礎(chǔ)上，將核算期初與期末的總儲量之差作為核算期間濱海濕地土壤有機質(zhì)的碳收支凈值。

其中，ΔC3表示核算期間濱海濕地土壤有機質(zhì)碳收支量；C3和C'3分別表示核算期初和期末濱海濕地土壤有機質(zhì)碳儲量；s3i和s'3i分別表示核算期初和期末各濱海濕地覆被類型面積；ρ3i和ρ'3i分別表示核算期初和期末各濱海濕地覆被類型土壤碳密度；i表示各種濱海濕地覆被類型。

3.3.2 收支法

收支法是假定濱海濕地土壤有機質(zhì)碳收支是由各種開發(fā)活動所導(dǎo)致的碳收支變動量的疊加之和，結(jié)合紅樹林管理、采掘、水產(chǎn)養(yǎng)殖、制鹽、排干、還濕、植被重建等活動數(shù)據(jù)，結(jié)合科學文獻和國際數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)活動的排放因子進行測算。

其中，ΔC3表示核算期間濱海濕地土壤有機質(zhì)碳收支量；sij和eij分別表示第i種濱海濕地類型第j類開發(fā)利用方式的活動數(shù)據(jù)和排放因子；i表示各種濱海濕地覆被類型；j表示紅樹林管理、采掘、水產(chǎn)養(yǎng)殖、制鹽、排干、還濕、植被重建等開發(fā)利用方式。

3.4 甲烷排放核算

在濱海濕地植被覆蓋未發(fā)生變化以及紅樹林管理、還濕、植被重建等開發(fā)利用方式造成其他類型轉(zhuǎn)為植被覆蓋的濱海濕地時，會產(chǎn)生CH4排放。CH4排放通常采用排放因子經(jīng)驗值乘以濱海濕地覆被類型面積變化進行測算[9]。

其中，ΔC4表示核算期間濱海濕地CH4排放量；sij和eij分別表示第i種濱海濕地覆被類型第j類變化方式下的活動數(shù)據(jù)和排放因子；i表示各種濱海濕地覆被類型；j表示濱海濕地覆被類型變化的利用方式。

3.5 氧化亞氮排放核算

濱海濕地N2O 排放通過水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量來估算，用水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量乘以相應(yīng)養(yǎng)殖魚類的排放系數(shù)表示，通常會考慮水產(chǎn)養(yǎng)殖的魚種、養(yǎng)殖密度、飼料類型、養(yǎng)殖環(huán)境等因素。

其中，ΔC5表示核算期間濱海濕地N2O 排放量；pim和eim分別表示第i種濱海濕地覆被類型第j類養(yǎng)殖魚類的活動數(shù)據(jù)和排放因子；i表示各種濱海濕地覆被類型；j表示養(yǎng)殖魚類。

3.6 不確定性分析

不確定性分析是濱海濕地溫室氣體收支清單編制的重要組成部分，目的是對溫室氣體收支核算結(jié)果提供量化指標，用于改進和提升核算結(jié)果的精度。導(dǎo)致溫室氣體收支核算值和真實值產(chǎn)生差異的原因主要包括調(diào)查監(jiān)測方式、活動數(shù)據(jù)統(tǒng)計、排放因子篩選等[10]。

3.6.1 不確定性量化方法

采用統(tǒng)計學上的置信區(qū)間來量化濱海濕地溫室氣體收支核算隨機誤差，根據(jù)樣本均值、標準差和置信區(qū)間來測算，通常采用95%的置信度。

其中，和分別表示置信下限和置信上限；t為95%置信度的統(tǒng)計值。

均值為：

3.6.2 不確定性合并

不確定性合并可采用誤差傳遞公式計算，分為加法和乘法兩種運算的誤差傳遞公式。

（1）加法合并

其中，fC表示n個不確定性因素的總估計值；fs1,…,fsn表示n個單因素不確定性估計值；μs1,…,μsn表示n個估計值。

（2）乘法合并

其中，fC表示n個不確定性因素的總估計值；fs1,…,fsn表示n個單因素不確定性估計值。

4 濱海濕地溫室氣體收支核算及清單設(shè)計

4.1 濱海濕地溫室氣體收支合計

依據(jù)濱海濕地在核算期間的覆被類型變化，分別對濱海濕地未變化、開闊水域轉(zhuǎn)為植被覆蓋的濱海濕地、其他類型轉(zhuǎn)為植被覆蓋的濱海濕地、植被覆蓋的濱海濕地轉(zhuǎn)為開闊水域、濱海濕地水產(chǎn)養(yǎng)殖五種類型進行匯總，具體的核算公式如表3所示。

表3 濱海濕地溫室氣體收支核算類型

4.2 濱海濕地溫室氣體收支清單

濱海濕地溫室氣體收支清單是用于表征濱海濕地溫室氣體收支核算結(jié)果的載體，目的是承載各種濱海濕地覆被類型變化狀態(tài)下的各種氣體類型的收支核算結(jié)果，溫室氣體收支清單如表4所示，在進行填報時需要將單位統(tǒng)一為二氧化碳當量。

表4 濱海濕地溫室氣體收支清單（單位：二氧化碳當量）

5 展望

本文借鑒IPCC 編制國家溫室氣體清單的理論方法，以濱海濕地溫室氣體的吸收和排放為研究對象，初步構(gòu)建出濱海濕地溫室氣體收支核算方法體系。為確保核算方法可以實際應(yīng)用和實施，還需要從以下幾個方面進一步展開深入研究：

（1）細化濱海濕地溫室氣體核算空間邊界。對國家尺度范圍內(nèi)的濱海濕地，從自然生態(tài)角度進行生態(tài)區(qū)域均質(zhì)化，構(gòu)建出橫向空間范圍上的覆被類型核算單元，并結(jié)合縱向上的碳庫類型劃分，構(gòu)建出濱海濕地溫室氣體收支核算的立體空間單元。

（2）加強濱海濕地溫室氣體收支調(diào)查監(jiān)測。通過開展濱海濕地調(diào)查以獲取國家尺度上的溫室氣體收支核算基礎(chǔ)底圖，同時，提高對濱海濕地各覆被類型、碳庫類型和開發(fā)利用活動的監(jiān)測，完善長時間序列下濱海濕地溫室氣體核算數(shù)據(jù)的獲取渠道，為開展濱海濕地溫室氣體收支核算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（3）完善濱海濕地溫室氣體收支核算指標。進一步細化生態(tài)修復(fù)、開發(fā)利用等影響碳源匯格局變化的活動類型，并明確可量化的核算指標和量化參數(shù)，完善對單位面積內(nèi)生物量測算方法、生物量轉(zhuǎn)換吸收率、含碳率、植被生長率等技術(shù)方法的研究，提高核算結(jié)果的精確性。

（4）優(yōu)化濱海濕地溫室氣體收支核算表格。匯總表是承載濱海濕地溫室氣體收支核算結(jié)果的載體，依據(jù)濱海濕地覆被類型、碳庫類型、開發(fā)利用活動類型等對清單表各進行優(yōu)化設(shè)計，一方面銜接國家溫室氣體清單，另一方面也要反映區(qū)域碳吸收/排放結(jié)果，以便對地方“雙碳”目標進行評價考核。