在全球气候变化的背景之下，准确估算全球碳收支对未来的可持续发展至关重要。内陆水体排放的CO2主要来自陆地生态系统的呼吸作用，一般以溶解的土壤或者湿地CO2的形式进入的水生系统，或者来自水体中源自陆地衍生有机物的矿化作用，将有机碳转化为溶解的CO2。内陆水体是全球碳循环的重要组成部分，可以输移和转化大量源于自然和人类活动的碳，并向大气中排放以CO2为主的温室气体，对大气中温室气体的浓度产生直接影响。因此，准确估算内陆水体的CO2排放量在全球碳循环的研究中有非常重要的意义。
我院杨现坤副教授与香港大学冉立山老师，联合美国，瑞士，澳大利亚和德国的合作者首次对我国经济高速发展阶段的三十年内（1980年代和2010年代）的内陆水体（河流，湖泊，和水库）CO2排放变化进行估算。研究结果发表在本周出版的Nature Communications期刊上。
基于大尺度卫星遥感技术，以及1980年代在1709个地点收集的历史水化学数据和最近在中国1064个地点进行的野外采样数据，本研究估算了中国内陆水体的CO2排放通量。结果表明，中国内陆水体的CO2排放通量已从1980年代每年1.38±0.31亿吨（约5.06亿吨CO2）降至2010年代的每年0.98±0.19亿吨（约3.59亿吨CO2），表明在过去的30年间中国内陆水体CO2排放量总体下降了29％；河流是内陆水体CO2排放的主要来源，占总排放量的88–93％。在空间分布上，只有青藏高原的内陆水体CO2排放在30年间呈现了增加的趋势，河流和湖泊的CO2排放分别增加18％和81％。而中国其他地区的河流CO2排放均呈下降趋势（降低31–56％）。
图1.1980年代（上）和2010年代（下）汛期（右）和非汛期（左）实测CO2分压变化
图2 1980年代和2010年代中国内陆水体二氧化碳总释放量对比
本研究的另一重要贡献是准确估算1980年代和2010年代中国区域的水面积变化。在参考了历史资料的同时，研究人员采用高精度卫星影像对中国当代的内陆水体面积进行了重新分析提取。结果表明，1980年代中国河流非汛期水面积为55,488±12,886 km2，汛期为65,076±14,357 km2。到2010年代，河流非汛期水面积下降至51,003±14,439 km2，汛期河流水面积降至58,279±15027 km2，总体下降了8.1−10.4％。而遥感结果表明湖泊和水库的面积则呈现增加的趋势，湖泊面积由1980年代的79,196±6415 km2增加到2010年代的82,570±6688 km2，水库面积则从1980年代的14,772±1196 km2增加到2010年代的25,616±2075 km2。由于这个阶段中国经济蓬勃发展刺激了对能源和粮食生产的需求，从1980年代到2010年代之间我国完成了约15,000个新水库的建设，水库的存储容量增加了一倍以上。自然河流向水库转化后，具有类似于湖泊的理化特性，从而大大减少了CO2的排放。如果将河流和水库一起考虑，则在最近的30年中，它们的总CO2排放量减少了大约三分之一，这在很大程度上是由于中国各地的水库蓄水所致。
图3 DEM中国河流的DEM提取结果与本研究的提取结果对比
研究表明，如考虑1980年代中国内陆水体排放的CO2，会使当时全国陆地生态系统碳汇的估算结果减少24–59％。自1980年代初开始实施全国性的生态恢复计划以来，中国的陆地生态系统在2010年代得到了极大的恢复。即便如此，考虑到2010年代内陆水体排放的CO2，也可以抵消17–21％陆地碳汇。由于内陆水体排放的CO2当前尚未纳入我国陆地景观的碳收支中，忽略内陆水域的碳排放可能会很大程度高估森林等生态系统的陆地碳汇。
该研究结果对于全球碳排放评估的贡献是：中国内陆水体排放的CO2约占全球排放的5–7％，基于此结果更新后的全球内陆水体CO2排放将增加约1亿吨。考虑到我国横跨世界上大多数气候带以及多样化的地貌系统，而且还涵盖了大多数全球植被类型，此项基于中国的研究具有全球性的参考价值。如果忽略内陆水体CO2排放，在评价全球陆地生态系统在碳平衡中的作用时，可能产生非常大的误差。
我院杨现坤副教授为该论文共同通讯作者，承担了本研究中中国内陆水体遥感监测和分析的部分，研究助理田明扬老师也参与了本项研究，对本项的外业调研、水化学数据分析做了大量工作。此项研究得到国家自然科学基金及广州大学引进人才科研启动金资助。
本期《Nature Communications》期刊出版时间为北京3月19日19:00。出版后可在此链接访问：https://doi.org/10.1038/s41467-021-21926-6
期刊简介
《Nature Communications》(自然-通讯)，简称NC，是英国《Nature》(自然)杂志首个冠名“Nature”品牌的纯开放获取期刊，致力于发表生物、物理、化学和地球科学等各领域的高质量研究。NC是被自然指数收录的5大综合性期刊之一（包括Nature，Science，NC, PNAS, Science Advances）。NC 在2019年影响因子为12.309。
