3大尺度：解析全球海岸线森林碳储量现状

 

基于ORNLDAAC提供的全球森林生物质分布图（分辨率100km×100km），通过SNAP和ARCMAP软件构建出1950年和2010年全球海岸线森林生物质模型，对比1950年与2010年的模型（图5），结果显示：过去60年间，不同区域和国家海岸线的破坏直接威胁着沿海人类栖息地—城市的生存与安全。生物质明显减少的区域主要分布在南美西部海岸线，以及中国东部海岸线和东南亚岛屿国家海岸线，这些区域由于旅游开发、矿产开发过度，森林砍伐严重，导致土壤沙化，生态系统破碎化严重；生物质增加明显的区域主要集中在美国东北部和西部海岸线、地中海海域海岸线、新西兰主岛海岸线。

从大尺度生物质时空演化比对模型可以解析出全球海岸线历经半个世纪的修复，生态系统总体呈现出积极修复的状态，但也有部分海岸线在修复后，仍然受城市扩张、环境污染等干扰，其生态现状依然持续退化。

 

基于1950年全球森林生物质模型（分辨率100km×100km），提取1950年西班牙东北部海岸森林生物质分布（图5）。模型解析显示，西班牙西北部海岸线北部区域森林生物质更高，因为北部区域紧邻阿尔卑斯山脉，而南部沿海因城市扩张以及旅游业的过度开发，森林生物质低。其历史原因主要是地中海沿岸大部分原生植被已经被数千年的人类活动所改变，几乎不存在相对完整的自然区域[18-19]。西班牙三大城市中就有两座城市（巴塞罗那和瓦伦西亚）位于地中海西北海岸线上，大规模的旅游开发对其城市海岸线区域的干扰尤为严重[13]。

 

4中尺度:地中海西北海岸线用地性质时空演化

 

在本研究中，地中海西北海岸线的研究区域面积控制在2022年土地用地性质时空演化遥感模型显示，海岸线上的主要城镇处于持续扩张中，植被区域破碎化趋势日渐加剧。笔者根据遥感影像(图}>反演出用地性质的具体数值，发现基础设施用地面积从m75年至今一直处于持续增长中，特别在m}2-2o1s年增长幅度最大。城市的扩张导致卫星城镇的出现，进而导致基础设施的增加主要集中在海岸线城镇与内陆城镇之间。


遥感模型显示，此阶段城市扩张、旅游发展速度加快，与此同时农田面积也大幅增加。而在此期间植被区域的面积减少最多，主要集中在城市郊区。然而到了2013年，此区域显示出微小但关键的变化:基础设施建设面积与农业受干扰面积均缓慢减少，而植被区域大幅增加(表1)。笔者将此演化规律与地中海海岸线现状进行时空比对，发现地中海西北海岸线在2014年之后，受欧洲经济危机影响城市基础设施建设处于停滞阶段，同时一些国家从20世纪七八十年代对海岸线采取的一系列修复措施也在逐渐显现出生态系统的修复效应。

 

 

6结论与启示

 

本研究通过遥感技术精准且高效地揭示了多维时间以及地域尺度下的地中海西北海岸线生态系统土地利用演化规律，从技术层面实现了多维度联动解析的突破性创新。同时通过应用景观生态学理论，对海岸线生态系统监控新的理论体系进行探索[21]。经过对全球海岸线以及地中海西北海岸线用地性质时空演化模型规律的推演，总结出针对海岸线生态连通性的相关结论与启示。

 

1）通过对大尺度下全球海岸线森林碳储量演化规律的解析，揭示了沿海城市基础设施建设规模的缩减对于海岸线生态系统恢复意义重大，并直接影响着城市的生态安全及其生态系统的变化趋势。在中小尺度下，对地中海西北海岸线上的代表城市菲格拉斯市和瓦伦西亚市海岸线2个时间跨度的NDVI模型进行对比，发现当被修复的海岸线进入自然演替进程中时，自然连通性的复原对于周边环境的依赖性极大。其制约因子不仅仅局限于沿海城市的扩张速度和范围，气候变化、产业带来的污染等都将会成为未来沿海城市海岸线修复与演替的关键性干扰因子，这些已成为海岸线生态系统面临的新的挑战。

 

2）从景观生态学景观格局视角出发，发现：地中海西北海岸线几个项目点位的成功修复意味着海岸线斑块实现了自然复原力的恢复。然而斑块的成功修复并不意味着整条海岸线生态系统的恢复。在此问题上，可以借鉴美国的海岸线修复项目，该项目对全美海岸线上（包括钱伯斯湾、弗拉姆博矿、纳帕·索诺玛沼泽、班顿沼泽等）的近16hm2湿地进行修复。这些案例不仅仅是独立的修复案例，事实上，这些修复项目形成了一个生态恢复系统，将斑块、廊道、基质连接在一起，实现真正意义上的生态连通性的修复。

 

对全球海岸线现状的分析，启示我们必须加强海岸线生态系统连通性的监控，对优化沿海城市生态系统联通性提出准确科学的可量化评判参数和改进措施，从而实现真正意义上的海岸线生态系统修复，构建可持续的沿海城市生态安全屏障。