地球大数据服务“一带一路”土地退化评估
2020-08-18 14:08    来源:空天信息研究院

  土地退化是全球面临的最为严重的生态环境问题之一,影响全球32亿人口的生存与发展,而且气候变化与人口增长将会进一步加剧其危害。1994年12月,联合国第49届大会通过了决议,宣布从1995年起,每年的6月17日为“世界防治荒漠化和干旱日”,呼吁各国政府重视土地沙化这一日益严重的全球性环境问题。2015年9月,《2030年可持续发展议程》在联合国大会第七十届会议上通过,将“到2030年,防治荒漠化,恢复退化的土地和土壤,包括受荒漠化、干旱和洪涝影响的土地,努力建立一个不再出现土地退化的世界”(SDG 15.3)列为重要的可持续发展目标(SDG)之一。

  数据、方法和模型的限制,使SDG的有效度量和监测SDGs面临巨大挑战,迫切需要建立科学合理和完善的可持续发展目标评估指标体系。当前,建立可对比、可量化、可监测、本土化的指标体系并开展应用,对于评估可持续发展目标进展并最终确保SDG的实现具有重要意义。随着科技创新的日新月异,科学技术在 SDGs 实施中所发挥的关键作用越发凸显。为此,联合国启动了技术促进机制(TFM)以凝聚科技界、企业界和利益攸关方的集体智慧,支持和促进 SDGs 的实施,使全球走上可持续发展的道路,实现人与自然的和谐相处。

  2018年,中国科学院启动了A类战略性先导科技专项“地球大数据科学工程”(以下简称“广目”专项),其重大目标之一是利用地球大数据服务联合国可持续发展议程有效实施。“广目”专项服务SDG主要目标是在TFM框架下,利用地球大数据蕴含的丰富多元的信息为SDG精确评估和有效落实提供数据、方法、模型和决策支持服务。

  面向“一带一路”的土地退化零增长监测与衡量的需求,“广目”专项选取全球、中亚与蒙古为试验区,开展了基于地球大数据的SDG 15.3监测与衡量工作,形成了数据集、方法模型等一系列公共产品,可为“一带一路”土地退化零增长提供有效决策支持。

 

  中国提前实现土地退化零增长

 

  研究选取土地覆盖、土地生产力与土壤碳3个子指标,利用全球尺度地球大数据与产品,采用联合国防治荒漠化公约(UNCCD)发布的 Good Practice Guidance on SDG 15.3开展了全球尺度 2000-2015 年(SDGs15.3 评估基准年) 土地退化基准评估及2018年跟踪评估。

  2015年土地退化基准评估结果(图1)表明:全球土地退化问题仍然非常突出,全球仍有32个国家土地退化面积大于土地恢复面积,2030年SDG 15.3的实现面临严重挑战。中国提前实现土地退化零增长,土地净恢复面积全球占比18.24%,位居世界第一,为全球土地退化零增长做出了重要贡献。

▲ 图1. 2000-2015年全球土地退化/恢复评估图

  2018年跟踪评估发现:2015-2018年间全球SDG 15.3.1趋势整体向好,从土地退化零增长实现情况来看,未实现土地退化零增长的国家主要集中在中亚与非洲地区,处于平衡的国家也主要集中在这两个区域,这些区域是“一带一路”的核心区域,面临着土地退化与社会经济发展的多重压力,这些国家SDG 15.3的实现面临着较大挑战,需要持续予以关注。

▲ 图2. 国别尺度2018土地退化零增长实现状况及动态变化图

 

  中亚土地退化区域主要在西部

 

  研制综合土地退化指数(LDI)评估土地退化,基于多指标几何平均方法计算得到 LDI 时间序列数据用于监测土地退化过程。采用《联合国防治荒漠化公约》提议的趋势、表现和状态三种衡量方法开展了中亚地区2000-2018土地退化评估。

  评估结果表明:2000-2018年期间,中亚土地退化区域主要发生在西部,而土地改善区域集中在东部,咸海周边的土地退化较为严重。中亚土地退化面积占总面积的比例为4.97%。哈萨克斯坦和吉尔吉斯斯坦的土地退化面积比例较高,分别为5.35%和6.92%。“广目专项”基于地球大数据新技术和模型,提出了适用于内陆干旱区土地退化精准评价的新评估方法体系,可提供SDG 15.3.1指标典型干旱区评价新数据源。

▲ 图3. 2000年至2018年土地退化指数(LDI)的空间分布及变化趋势。(a)年平均LDI的空间分布;(b)LDI的年度变化趋势;(c)LDI变化趋势分为三类:土地退化,稳定区和土地改善;(d)不同国家LDI变化的百分比。CA:中亚五国;KAZ:哈萨克斯坦;UZB:乌兹别克斯坦;KGZ:吉尔吉斯斯坦;TJK:塔吉克斯坦;TKM:土库曼斯坦。(d)的图例与(c)的图例相同。

 

  蒙古国近25年整体呈现土地退化趋势

 

  研制蒙古国30米分辨率土地覆盖产品的遥感分类体系,首次获得1990、2000、2010、2015年蒙古国30米分辨率的荒漠化类型土地覆盖数据,基于土地覆盖变化分析实现了近25年蒙古国的中高分辨率土地退化评估。

  评估结果表明:近25年来蒙古国整体呈现土地退化的趋势,但后期土地恢复明显增强。1990-2000年土地退化区域约占蒙古国总面积的11.21%,土地恢复区域约占蒙古国总面积的14.45%;2000-2010年土地退化区域约占蒙古国总面积的17.96%,土地恢复区域约占蒙古国总面积的8.82%;2010-2015年土地退化区域约占蒙古国总面积的8.19%,土地恢复区域约占蒙古国总面积的12.92%。1990-2015年间蒙古国土地退化区域呈现出先以半圆环状向西南、南与东南部扩展移动,后再以半圆环状向蒙古国中北部区域集中聚集的变化特点;土地恢复区域呈现出先向北移动收缩后向南扩张发展的变化特点。

▲ 图4. 蒙古国1990-2000、2000-2010、2010-2015年土地退化与土地恢复分布图(a: 土地退化(1990-2000); b: 土地退化(2000-2010); c: 土地退化(2010-2015); d: 土地恢复(1990-2000); e: 土地恢复(2000-2010); f: 土地恢复(2010-2015))

  2019年9月,联合国发布了题为“现在就是未来:科学实现可持续发展目标”的《2019年全球可持续发展报告》。倡议要从“六个切入点”和“四个杠杆”实现各个层面的平衡的可持续发展和实现《2030年可持续发展议程》所需的转型。科学作为可持续发展的核心,是帮助可持续性转型的重要途径。通过加强科学–政策–社会的衔接,为社会和决策制定者提供可用于解决可持续发展问题的科学支撑。通过跨学科建设,加强SDGs在科学领域的跨界和跨学科合作。这为未来10年可持续发展的工作指明了方向。

  “广目”专项将在TFM的框架下持续开展地球大数据支撑联合国可持续发展议程实施的工作,为UN机构及其成员国,特别是“一带一路”国家,提供关键数据集、模型方法及在线计算工具等一系列公共产品,为“一带一路”SDGs目标实现贡献力量。

  以上内容由数字地球重点实验室李晓松提供。