港大地理学者与国际专家团队全球首次研究 中国内陆水体过去30多年CO2温室气体排放量和变化

冉立山博士在青藏高原湖泊CO2排放及环境特征现场采样观测（照片提供：冉立山博士）

（原新闻稿已于2021年4月12日发布）

陆地生态系统通过光合作用把大气中的二氧化碳（CO2）转换为生物有机质，从而固定在陆地生态系统里（碳汇），是减少大气系统中CO2浓度的重要途径。然而，被陆地生态系统吸收而固定下来的大气CO2，有相当一部分将因为土壤侵蚀和农业土地利用、森林砍伐、过度放牧等人类活动而流失进入内陆水体中。这些进入内陆水体的有机质又有相当一部分会被氧化分解而转化为CO2，最后经内陆水体排放重新进入大气中去。在如何减缓温室气体排放以应对全球暖化的讨论中，内陆水体排放CO2对陆地生态系统的碳汇的能力的反作用，一直被忽略，全球的总碳排放量因而一直被低估。

 近年的研究发现，内陆水体在迁移过程中，尤其是当河流流动时，会分解转化大量源于陆地生态系统的有机质，释放出大量的CO2令大气温室气体的浓度增加。近年全球包括美国等国家或区域，在内陆水体CO2排放研究已取得一定成果，然而仍然未有一个全面完整的估算。

 由香港大学（港大）地理系的冉立山博士牵头，联合来自内地、美国、瑞士、澳大利亚和德国的科学家，首次系统性地评估了中国内陆水体CO2温室气体排放通量，比较了中国在1980年代和2010年代，即国内环境及社会经济发生剧烈变化前后两段时期，内陆水体的CO2温室气体排放通量，研究结果刚于国际学术期刊《自然-通讯》发表。

 中国的陆地面积占全球陆地总面积约百分之七，其内陆水体包括河流，湖泊和水库等对全球碳循环及大气温室气体排放研究具有重要意义。研究团队收集了1980年代遍布全国1,709个采样点的水化学数据，以及2010年代在全国1,064个地点进行的采样数据，包括珠三角和长江流域，黄淮海、东北、西北和青藏高原等地的河流，湖泊和水库。团队分析了近二十万个样本数据，结合卫星遥感技术，计算水体的表面面积，再通过水体溶解CO2浓度及水 - 气界面的CO2气体交换速率估算水体的CO2温室气体排放量。

中国内陆水体CO2排放通量空间变化。（a）1980年代枯水期，（b）1980年代丰水期，（c）2010年代枯水期，（d）2010年代丰水期。

 研究结果显示，中国内陆水体的CO2温室气体排放量，在过去的30年间下降了29%，从1980年代每年1.38±0.31亿吨的碳排放总量，降低至2010年代的0.98 ± 0.19亿吨碳/年（表一）。

中国内陆水体CO2排放通量在1980年代及2010年代对比

 其中河流是CO2排放的主要来源，占总排放量的88 - 93%。2010年代中国内陆河流的每年碳排放量已降低至0.858 ± 0.194亿吨，与美国河流的碳排放量（0.97亿吨碳/年）相约（注释一），是非洲河流的碳排放量每年2.7 至3.7 亿吨的三分一 (注释二)。

 论文第一作者港大地理系冉立山博士指出，中国内陆水体的碳排放量减少，与过去30年内地增加水库建设，减少了其CO2排放量有关。他说：「自1980年代以来，随着改革开放政策的实施，蓬勃发展的经济刺激了对能源、粮食和用水的需求，国内共新修了约15,000个水库，水库的蓄水量也增加了一倍以上。持续的水库建设让原本自由流动的河流在修建水库后，表现出类似于湖泊的特性，如水流流速减小、水体透明度增强、水生植物更易生长，从而大大减少了CO2温室气体的排放。」

冉立山博士（右）在中国黄土高原河流CO2排放采样观测（照片提供：冉立山博士）

 研究的另一重要成果，是精确估算了中国内陆水体的水面积变化。团队采用高精度卫星影像，结合历史数据数据，对内陆水体面积进行了重新估算。结果显示，从1980年代至2010年代，国内河流面积总体下降了8.1% - 10.4%，而湖泊和水库的面积则增加了13.1%（表二）。互相抵销下，中国内陆水体在期间的总面积增加了大约8,600 平方公里（约6%）。

 而当内陆水体的整体碳排放量呈下降趋势，只有青藏高原地区的水体CO2排放在这30年间呈现上升趋势，其中河流和湖泊的CO2排放量分别增加18%和81%，估计是受全球气候变暖影响，冰川融化令水量增加，和降雨量增加有关。青藏高原地区的河流水面积，期间分别在旱季和雨季，增加了8.5%和2.5%。 「研究结果亦表明，尽管内陆水体有着重要的碳汇功能，但其排放的CO2同时也是大气温室气体的重要来源。如考虑1980年代中国内陆水体排放的CO2量，则中国同期的陆地生态系统碳汇的结果将减少24%至59%。自1980年代初开始实施全国性的生态恢复计划，国内陆地生态系统在2010年代得到全面改善，其碳汇功能显著增强。然而，即使如此，如考虑2010年代全国内陆水体排放的CO2量，也将抵消掉17%至 21%的陆地生态系统碳汇结果。」

黄河上游水库CO2排放野外采样观测（照片提供：冉立山博士）

 冉博士认为，准确评估各国内陆水体CO2排放，不单有助理解全球碳循环的过程，也为气候变化治理提供科学化的数据基础，对于制定公平和有效的全球性减排策略非常重要。而将来针对中国陆地生态系统的碳收支平衡估算，应将经内陆水体排放而回到大气系统中的CO2考虑在内。

 「随着我国生态环境的持续改善，环境可持续发展的观念已深入人心，我们有理由相信未来的内陆水体CO2温室气体排放量将进一步降低，这将有助于我国于去年在第75届联合国大会上提出的在2060年前实现全国碳中和的宏伟目标。」冉立山博士总结说。

 相关论文连结：https://doi.org/10.1038/s41467-021-21926-6

冉立山博士

 注释一： Butman, D., and P. A. Raymond. 2011. Significant efflux of carbon dioxide from streams and rivers in the United States, Nature Geoscience, 4, 839-842.

 注释二： Borges, A. V., F. Darchambeau, C. R. Teodoru, T. R. Marwick, F. Tamooh, N. Geeraert, F. O. Omengo, F. Guérin, T. Lambert, and C. Morana. 2015. Globally significant greenhouse-gas emissions from African inland waters, Nature Geoscience, 8, 637-642.

 参考数据：

Lu F, et al. 2018. Effects of national ecological restoration projects on carbon sequestration in China from 2001 to 2010. Proceedings of the National Academy of Sciences 115, 4039-4044.

 Raymond PA, et al. 2013. Global carbon dioxide emissions from inland waters. Nature 503, 355-359.