杭州森林植被对能源碳排放量的抵消能力评估

研究结果

 

2.1杭州森林固碳能力评估

 

本文利用森林二调数据获得三江汇地区森林树种分布情况和单位面积蓄积量数据，参照吴征镒[40]的研究对固碳参数进行分类，根据已有文献[41-50]得到相应植被类型的木材基本密度、生物量扩展因子、根茎比数据(表1)。



基于生物量法估算的2017年杭州市三江汇地区森林植被固碳的总量为4.43×104t，单位面积固碳量为2.66t/hm2·a-1。从空间分布来看，NPP呈现出北部和南部较高，东部、中部和东北部较低的趋势(图2)。

西北森林植被的固碳能力最强，NPP约为1000~1200gC/(m2·a)，西部、东南部和北部少部分区域森林植被的固碳能力次之，NPP约为800~1000gC/(m2·a)，西部和南部部分地区森林植被的固碳能力较强，NPP约为600~800gC/(m2·a)，中部、东部和南部部分地区森林固碳能力较低，NPP为400~600gC/(m2·a)，中部和东北部部分地区森林植被固碳能力最弱，NPP小于400gC/(m2·a)。

 

基于CASA模型法评估2017年杭州市三江汇地区森林植被固碳量为5.54×104t，单位面积固碳量为3.34t/hm2·a-1。在NPP的空间分布上，呈现出西部、北部和南部较高，中部和东北部较低的特征(图2)。根据测算结果可知，西部和南部森林植被固碳能力最强，NPP约为900~1000gC/(m2·a)，西北和东部植被固碳能力次之，NPP约为800~900gC/(m2·a)，南部、中部、东北部和东部部分区域森林植被能力较弱，NPP约为400~600gC/(m2·a)，中部和东北部部分区域森林固碳能力最弱，NPP约为200~400gC/(m2·a)。

总体来说，基于生物量法评估的结果小于CASA模型法结果。2种方法评估结果的空间分布特征基本保持一致，均呈现西部、北部和南部高，中部和东北部低的特征。部分区域略有差异。

 

不同固碳量评估方法测算的结果往往不同[8]，基于生物量法评估的固碳结果可能会低于实际值[51]，而基于CASA模型法测算的结果可能会高于实测值和其他模型结果[36，52-53]。



为提高对三江汇地区的固碳能力评估准确性，本研究以2种方法结果的平均值表征2017年三江汇地区森林植被的固碳能力，为4.98×104t，单位面积固碳量为3.00t/hm2·a-1(表2)。

俞静芳等[54]评估杭州市植被单位面积固碳量的结果为2.95t/hm2·a-1，本文评估单位面积固碳量与其研究结果仅相差0.05t/hm2·a-1，因此，使用2种方法评估结果的均值更能代表三江汇地区森林植被固碳能力。

 

2.2能源碳排放量评估

 

2017年三江汇地区CO2排放量为7.60×106t，碳排放量为2.07×106t。在空间分布上，三江汇地区的能源碳排放量呈现出南低北高、西低东高的特征(图3)。不同的街道，排放量也不同。其中义桥镇能源碳排放量最高，约为3.38×105t，对总能源碳排放量的贡献为16.24%；其次为浦沿街道、闻堰街道、长河街道、转塘街道，碳排放量为2.47×105~2.95×105t，对总能源碳排放量的贡献为11.93%~14.24%；城厢街道、双浦镇、蜀山街道和东洲街道能源碳排放量为1.32×105~1.76×105t，对总能源碳排放量的贡献率为6.36%~8.48%；渔山乡、里山镇和灵桥镇街道能源碳排放量最低，为0.17×105~0.21×105t，对总能源碳排放量的贡献率为0.08%~1.03%。

 

2.3杭州森林植被对能源碳排放量的抵消能力评估

 

 

根据2017年杭州市三江汇地区森林植被固碳量和能源碳排放量，估算出该地区森林植被对能源碳排放量的平均碳抵消率为2.41%。从空间分布上看，森林植被对能源碳排放量的碳抵消能力呈现出西高东低、南高北低的空间格局(图4)。

街道尺度上差异较大，各街道的抵效率为0.17%~49.04%。里山镇和渔山乡森林植被对能源碳排的抵消能力最强，分别为49.04%和37.41%；双浦镇、转塘街道、东洲街道和灵桥镇的碳抵消能力次之，为4.07%~4.84%；蜀山街道、浦沿街道、长河街道、闻堰镇和城厢街道碳抵消率最弱，小于1.00%，其中浦沿街道森林碳抵消能力最小，为0.17%(表3)。

 

2.42030年三江汇地区森林植被碳抵消情景预测

 

杭州三江汇地区2017年常住人口约为74.67万，人均能源碳排放量为2.77t/人。根据相关规划，三江汇地区2030年规划的常住人口为120万。为提高森林植被对能源碳排放量的碳抵消能力，本文从减排和增汇2个方面进行2030年碳抵消率预测情景设置(表4)。

 

三江汇地区未来碳增汇情景进行设置主要依据《“三江汇”杭州未来城市实践区发展战略与行动规划》，根据规划内容，2035年三江汇地区森林覆盖率大于等于40%，而2017年三江汇地区森林覆盖率为36.19%，要达到规划目标，未来需要增加森林植被面积。根据三江汇地区未来规划，设置的增汇情景为以下几方面。1)现状：2030年三江汇地区森林植被面积维持不变，固碳量为4.98×104t。2)增汇情景1：森林植被面积增加5%，固碳量增加5%，该情景下固碳量为5.23×104t。3)增汇情景2：森林植被面积增加10%，固碳量增加10%，该情景下固碳量为5.48×104t。

 

根据黄蕊等[55]对浙江省的能源强度预测研究与《杭州市能源“十四五”规划》确定杭州市2030年能源强度为0.25t和0.20t标准煤/万元2个不同情景。根据《杭州市人口发展“十四五”规划》和《杭州市国民经济和社会发展“十四五”规划》确定2030年杭州市人均GDP为19.7万元/人。利用能源强度和人均GDP数据，本研究确定的减排情景为以下几方面。

 

1)现状：2030年三江汇地区人均能源碳排放量为2.77t/人。

 

2)减排情景1：2030年三江汇地区能源强度为0.25t标准煤/万元，人均能源碳排放量为0.90t/人，该情景下能源碳排放量为1.08×106t。

 

3)减排情景2：2030年三江汇地区能源强度为0.20t标准煤/万元，人均能源碳排放量为0.72t/人，该情景下能源碳排放量为0.84×106t。

 

根据预测，情景0、情景1和情景2中，2030年人均能源碳排量保持不变，但根据预测，三江汇地区的人口会增加，所以森林植被固碳对能源碳排的抵消能力由2.41%降低为1.50%~1.64%。采用减排情景和增汇情景后，随着人均能源碳排放量减少及森林面积的增加，森林植被抵消能源碳排的能力得到提高(图5)。结果显示，减少能源碳排放对提高森林植被对能源碳排的抵消能力效果更为显著。

当人均能源碳排放量不变时，森林面积每增加5%，森林植被对能源碳排抵消率提高约为0.07%~0.29%；当森林面积不变，人均能源碳排放量由2.77t/人降为0.90和0.72t/人，森林植被对能源碳排抵消率可分别提高2.21%~2.67%和3.36%~3.94%。



在减少能源使用的同时，增加森林植被覆盖面积可显著提高森林植被对能源碳排的抵消能力。对于三江汇地区而言，人均能源碳排放量减为0.72t/人，森林植被面积增加10%对能源碳排放的抵消能力最强，为6.35%(图5)，碳抵消率为2017年的2.64倍。