科研进展 | 国家生态科学数据中心发展的考虑林龄动态的生态系统碳汇评估模型在地球系统模拟进展（JAMES）发表
- ：NESDC
- ：2025-02-13
净生态系统生产力（NEP）随林龄增长的巨大变化主要由净初级生产力（NPP）的动态决定，又进一步取决于总初级生产力（GPP）和自养呼吸(Ra)对林龄响应斜率的差异。然而，只有少数模型能够从生态过程角度全面反映林龄动态、土地利用变化和全球变化的影响，这极大地阻碍了生态系统碳汇的准确评估和预测。
中国科学院地理科学与资源研究所国家生态科学数据中心何洪林研究组在自主研发的生态系统服务过程模型（CEVSA-ES）的基础上，进一步发展了考虑林龄动态的生态系统碳汇评估模型（CEVSA-AgeD），并应用该模型评估了近20年林龄动态对中国陆地生态系统碳汇的影响，为我国造林规划、基于林龄的森林管理和“碳中和”战略提供了重要的模型工具。这一研究成果于2025年2月发表在模型领域国际主流期刊Journal of Advances in Modeling Earth Systems。
CEVSA-AgeD模型的发展分为三步：1）开发了林龄动态模块：基于2020年中国遥感林龄数据和时序土地覆盖数据，推导了2000-2021年的中国森林年龄分布；2）构建了植被生产力与林龄标准化曲线：基于MODIS NPP、GPP和森林类型数据，采用半经验函数（公式1–2）建立了8种气候-森林型的GPP、Ra和林龄的最佳模型，并生成标准化曲线；3）实施了林龄对光合和自养呼吸影响的影响：在0.05°网格中林龄对光合作用和呼吸作用的总约束被表征为各林龄的比例和相应的标准化约束值的加权和（公式3–4），然后添加到对应过程的敏感性系数中（公式5–6）。
图1 植被生产力-林龄曲线的验证
采用模型数据融合方法对CEVSA-AgeD模型进行校准，校准后的CEVSA-AgeD模型能够准确模拟季节尺度（GPP、生态系统呼吸和NEP的R2值分别为0.86、0.79和0.66）和年尺度（GPP、生态系统呼吸和NEP的R2值分别为0.83、0.77和0.67）的碳通量变化。
图2. 碳通量的验证
CEVSA-AgeD模型估计的2001-2021年中国多年平均GPP、NPP和NEP分别为4.35、3.21和0.35 PgC/yr。林龄动态使NEP增加了87-92 TgC/yr，促进作用主要在热带-亚热带季风气候区，该区域以快速生长的中幼林为主，抵消了在中国东北和青藏高原东部森林老化的抑制作用。这些结果表明林龄动态对生态系统碳汇有重大影响，有必要将林龄动态对碳循环过程的影响纳入生态过程模型中。
图3. 林龄动态对碳通量的影响
该研究得到了国家自然科学基金专项项目（42141005）和国家重点研发计划（2021YFF0703900）的资助。国家生态科学数据中心何洪林研究员为通讯作者，中国科学院地理资源所博士后张梦宇为第一作者。
论文链接：
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024MS004575