A spatially explicit dynamic biomass baseline for forest-management carbon projects in China

ملخص تقني: خط أساس ديناميكي للكتلة الحيوية ذو أبعاد مكانية لإدارة مشاريع الكربون الغابوية في الصين

بيان المشكلة
تعتمد مشاريع كربون الغابات، ولا سيما مبادرات تحسين إدارة الغابات (IFM)، على مستويات مرجعية مضادة لتحديد "الإضافية" (additionality)—وهي مكاسب الكربون المحققة بما يتجاوز ما كان سيحدث لولا المشروع. غالبًا ما تعاني منهجيات خط الأساس الحالية من تحيزات كبيرة؛ فالمستويات المرجعية الثابتة والمتوسطات الإقليمية الفضفاضة تفشل في مراعاة الطبيعة الديناميكية للكتلة الحيوية للغابات، والتي تتأثر بعمر الوقفة الشجرية، ودورات الإدارة التاريخية، والاضطرابات الطبيعية أو البشرية المنشأ. يمكن أن تؤدي هذه التبسيطات المفرطة إلى خطأين حرجين: وضع خطوط أساس منخفضة للغاية مما يبالغ في تقدير مكاسب التخفيف (الإفراط في الائتمان)، ووضع خطوط أساس مرتفعة للغاية مما يحجب الإنجازات الحقيقية للمشروع. إن طرق التقييم البعدي الموجودة (مثل المطابقة أو الضوابط الاصطناعية) مفيدة للمراجعة، لكنها لا تستطيع توفير خطوط أساس معيارية ذات أبعاد مكانية مطلوبة في مرحلة تسجيل المشروع (ex-ante). هناك حاجة إلى إطار عمل يدمج النمو المعتمد على العمر، وإمكانات الكتلة الحيوية المكانية، واستمرارية الإدارة التاريخية، ومخاطر الفقد المرصودة في نظام إسقاط واحد قابل للتدقيق.

المنهجية
طوّر المؤلفون إطار عمل لخط الأساس المضاد ذو أبعاد مكانية وديناميكية للصين، باستخدام نهج منحنى النمو المقترن. تسير المنهجية عبر الخطوات التالية:

1. تصنيف البيانات وملاءمة منحنى النمو:

   • تم تصنيف مجموعة بيانات وطنية تضم 24,237 سجلًا لقطع غابية إلى 155 طبقة إيكولوجية بناءً على المنطقة النباتية، ونوع الغابة، والأصل (طبيعي مقابل مزروع).
   • لكل طبقة، تم ملاءمة منحنيات تراكم الكتلة الحيوية مع العمر باستخدام دالات ريتشاردز (Richards)، ولوجستيك (Logistic)، وويبول (Weibull). وتم إنشاء مكتبة تضم 67 منحنى نمو نهائي.
   • أشار تحليل عدم اليقين إلى أن حد الكتلة الحيوية التقاربي (أي الحد الأقصى للكتلة الحيوية المحتملة) كان المحرك الرئيسي لعدم اليقين في هذه المنحنيات الملائمة.

2. تقدير سقف الكتلة الحيوية الإيكولوجي ($B_{eco}$):

   • لمعالما عدم اليقين في الحد التقاربي، استبدل المؤلفون الحد التقاربي الثابت في معادلات النمو بتقدير مكاني للكتلة الحيوية التي يمكن الوصول إليها في الحالة الطبيعية القريبة ($B_{eco}$).
   • تم نمذجة $B_{eco}$ باستخدام مجموعة من 50 نموذجًا لـ "الغابة العشوائية" (Random Forest) تم تدريبها على بكسلات الغابات الناضجة ومنخفضة الاضطراب (المختارة من المناطق المحمية والمحميات الطبيعية).
   • شملت المتنبئات متغيرات المناخ (مثل نطاق درجة الحرارة الشهرية)، وخصائص التربة، والتضاريس، والمسافة إلى المناطق المحمية، والغطاء الشجري. حقق النموذج معامل تحديد ($R^2$) قدره 0.39 في التحقق المتقاطع للكتل المكانية.

3. إطار عمل منحنى النمو المقترن:

   • يربط إطار العمل بين شكل منحنى النمو الخاص بالطبقة وبين سقف $B_{eco}$ على مستوى البكسل.
   • قارل تحليل الحساسية بين نموذج قياسي ($M_0$، حيث يتغير التقارب فقط مع $B_{eco}$) ونموذج بديل ($M_1$، حيث تتغير معدلات النمو أيضًا مع $B_{eco}$). وجدت الدراسة أن $M_1$ قدم تحسنًا طفيفًا (أقل من 5% في تقليل جذر متوسط مربع الخطأ RMSE) لمعظم الطبقات، مما يبرر استخدام النموذج الأكثر اقتصادًا $M_0$ للتطبيق الوطني.

4. إسقاط سيناريو الحالة المضادة:

   • تم إسقاط مسارات سنوية للحالة المضادة من عام 2000 إلى 2020 (بآفاق زمنية مدتها 20 عامًا) تحت ثلاثة سيناريوهات:
     • BAU (العمل كالمعتاد): نمو مستمر غير مقيد بدون حصاد أو إعادة ضبط للكتلة الحيوية.
     • S1 (المقيد بالإدارة): استمرار دورات الإدارة التاريخية (على سبيل المثال، دوران قصير 15 عامًا، ودوران طويل 60 عامًا) وإعادة ضبط الكتلة الحيوية.
     • S2 (الفقد المرصود): السيناريو S1 مضافًا إليه احتمالات وشدة أحداث فقدان الكتلة الحيوية المقدرة تجريبيًا والمستمدة من السلسلة الزمنية لبيانات الكتلة الحيوية فوق الأرض للغابات في الصين (CFATD). ملاحظة: يتم تحديد هذه الخسائر من خلال تغير الكتلة الحيوية، وليس من خلال نسبتها إلى محركات محددة (مثل الحريق مقابل الحصاد).

النتائج الرئيسية

• تباين خط الأساس: أنتج سيناريو BAU غير المقيد باستمرار خطوط أساس أعلى من السيناريوهات المقيدة بالإدارة (S1 و S2). زاد متوسط الفرق الوطني بين BAU و S1 من 9.98 ميجا جرام هكتار⁻¹ عند 10 سنوات إلى 14.40 ميجا جرام هكتار⁻¹ عند 20 سنة (لبداية عام 2000). وبالنسبة لبداية عام 2020، وصل هذا الفارق إلى 29.30 ميجا جرام هكتار⁻¹ عند 10 سنوات و36.99 ميجا جرام هكتار⁻¹ عند 20 سنة.
• محركات التحيز: كان التباين أكثر وضوحًا في المزارع ذات الدوران القصير، ونخيل الزيت، وأنظمة الزراعة المتداخلة. أظهرت الغابات المزروعة فجوات أكبر بكثير بين BAU و S1 مقارنة بالغابات الطبيعية. مكانيًا، حدثت أكبر التباينات في المقاطعات الجنوبية ذات إمكانات النمو العالية والإدارة المكثفة (مثل هاينان، قوانغدونغ، قوانغشي، فوجيان).
• مساهمة الطبقات الإيكولوجية: ساهم عدد قليل من الطبقات في الفرق الوطني. ساهمت أعلى ست طبقات إيكولوجية (بما في ذلك صنوبر ماسون الطبيعي والمزروع، وخشب الساج الصيني، والغابات دائمة الخضرة النموذجية) بأكثر من 70% من إجمالي الفرق الوطني بين BAU و S1.
• تأثير أحداث الفقد: كان دمج أحداث فقدان الكتلة الحيوية المرصودة (S2) له تأثير ضئيل على المتوسطات الوطنية مقارنة بـ S1 (فروق أقل من 0.22 ميجا جرام هكتار⁻¹)، رغم أنه غير المسارات المحلية وتوقيت التراجعات.
• انتشار عدم اليقين: كان عدم اليقين في إسقاطات خط الأساس مدفوعًا بسقف الكتلة الحيوية القابل للوصول ($B_{eco}$)، والذي استحوذ على الغالبية العظمى من التباين. كان عدم اليقين المتعلق بمعلمات أحداث الفقد (الاحتمالية والاحتفاظ) ضئيلاً على المستوى الوطني (أقل من 0.04% من مساهمة عرض الفترة)، وإن كان أعلى قليلاً في طبقات حساسة معينة.

الأهمية والادعاءات
يزعم البحث توفير "مرجع وطني لتحديد خط الأساس" يتيح قياسًا دقيقًا وموثوقًا لنتائج التخفيف المناخي لمشاريع تحسين إدارة الغابات (IFM) في الصين. تكمن أهمية إطار العمل في قدرته على:

1. الحد من التقدير الشخصي للمطورين: من خلال استخدام بيانات مستقلة خارجية (جرد الغابات الوطني والاستشعار عن بعد) بدلاً من التقارير الخاصة بالمشروع، يقلل إطار العمل من خطر الإفراط في الائتمان المنهجي.
2. ضمان القابلية للتدقيق والتحديث: تم بناء قاعدة البيانات وفق قواعد متسقة ويمكن تحديثها مع توفر بيانات جرد جديدة أو منتجات كتلة حيوية جديدة.
3. تمثيل الاستمرارية التاريخية: بخلاف خطوط الأساس الثابتة، يدمج هذا الإطار الدينماكي صراحةً دورات الإدارة التاريخية وأنظمة الفقد المرصودة، مما يمنع التصنيف الخاطل للتعافي الطبيعي أو التراكم المستمر للكربون كإضافية للمشروع.
4. دعم تطوير السياسات: يفترض المؤلفون أن هذا الإطار يمكن أن يعمل كوحدة تأسيسية لتطوير منهجيات تحسين إدارة الغابات في الصين، لمعالجة القضايا الحالية المتعلقة بالقواعد المجزأة وعدم كفاية الوقاية من المخاطر.

يحافظ المؤلفون على موقف متواضع، مشيرين إلى أنه بينما يوفر إطار العمل وحدة مضادة قوية للكتلة الحيوية، فإنه لا يحل جميع تحديات ائتمان الكربون مثل التسرب (leakage)، أو الدوام (permanence)، أو المنتجات الخشبية المحصودة، أو كربون التربة. ويؤكدون أن إطار العمل هو أداة للتقييم الشفاف للإضافية، وليس حلاً كاملاً لجميع حسابات مخازن الكربون.