“落葉不掃”上海街頭最美秋色中，藏著超大城市的氣候解法

楓葉紅，銀杏黃，彩葉點(diǎn)綴的上海街頭又到一年最美時(shí)節(jié)。當(dāng)我們?cè)谛蕾p深秋“落葉不掃”的詩(shī)情畫意時(shí)，或許未必會(huì)想到，這些深入城市肌理的園林景觀，還是這座超大城市固碳屏障的重要拼圖。

申城街頭，銀杏點(diǎn)綴最美時(shí)節(jié)。

在傳統(tǒng)認(rèn)知中，城市常被視為碳排放的核心源地，而碳匯功能主要由自然生態(tài)系統(tǒng)承載，通過植被固碳、土壤儲(chǔ)碳等自然過程實(shí)現(xiàn)。如今，在全球碳中和愿景與中國(guó)“雙碳”戰(zhàn)略的雙重引領(lǐng)下，城市通過系統(tǒng)性碳匯能力建設(shè)，正從人為碳源向碳中和加速轉(zhuǎn)型。

近年來(lái)，上海將碳匯能力提升作為推動(dòng)生態(tài)轉(zhuǎn)型的重要支撐，以城市森林、綠地、濕地三大生態(tài)載體為基礎(chǔ)，構(gòu)建起多層次城市生態(tài)碳匯協(xié)同體系。數(shù)據(jù)顯示，上海五年植被碳匯量已超百萬(wàn)噸量級(jí)，成為城市碳收支平衡的重要調(diào)節(jié)器。

五年升四成，上海植被“吸碳力”猛漲

遍布城鄉(xiāng)的生態(tài)空間不僅為市民休閑提供了好去處，更是二氧化碳的強(qiáng)力吸收器。過去五年，上海城市植被的“吸碳”能力猛增四成。

根據(jù)筆者團(tuán)隊(duì)測(cè)算，2015-2020年，上海市植被碳儲(chǔ)量增加110萬(wàn)噸，增幅達(dá)41.98%；碳密度（單位面積碳儲(chǔ)量）同步提升41.54%。這背后是上海持續(xù)推進(jìn)“公園城市”和“環(huán)城生態(tài)公園帶” 建設(shè)的成果。

從空間分布看，植被碳儲(chǔ)量呈現(xiàn)明顯的“城鄉(xiāng)梯度特征”：郊環(huán)外是“碳儲(chǔ)量主力倉(cāng)”，約75%的植被碳儲(chǔ)量集中于此，2020年植被碳密度達(dá)每公頃7.19噸，是內(nèi)環(huán)內(nèi)的50倍以上；郊區(qū)碳匯“高而不穩(wěn)”，存在碳匯量為負(fù)的“冷點(diǎn)區(qū)域”（碳排放量多于碳吸收量）；內(nèi)環(huán)內(nèi)碳匯“穩(wěn)而不高”，即碳儲(chǔ)量有限，但未出現(xiàn)負(fù)碳匯，像一個(gè)穩(wěn)健的小儲(chǔ)碳罐，盡管2020年植被碳密度僅約每公頃0.14噸，但穩(wěn)定性在三個(gè)區(qū)域中居首。

作為城市核心區(qū)，內(nèi)環(huán)內(nèi)建筑密集、綠化空間有限，植被生長(zhǎng)依賴土壤條件。研究指出，土壤的磷含量、酸堿度、電導(dǎo)率是影響碳儲(chǔ)量與碳匯量的唯一顯著因素——土壤肥力不足、板結(jié)會(huì)直接導(dǎo)致樹木生長(zhǎng)緩慢，吸碳能力下降。而精細(xì)化土壤管理（如添加有機(jī)肥）能讓有限綠地發(fā)揮最大碳匯作用，這也是內(nèi)環(huán)碳匯穩(wěn)定的核心原因。因此，內(nèi)環(huán)內(nèi)區(qū)域的碳匯提升應(yīng)聚焦土壤管理，通過保育與修復(fù)提升土壤質(zhì)量。

內(nèi)環(huán)外至郊環(huán)的過渡區(qū)，是城市擴(kuò)張與生態(tài)保護(hù)的交界帶，碳匯受多重因素共同影響，諸如土壤有機(jī)質(zhì)、年降水量等自然因素，交通設(shè)施密度、居民區(qū)分布等社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，以及與河流、鐵路的距離等區(qū)位因素。靠近商業(yè)區(qū)的綠地可能因人流密集導(dǎo)致的土壤壓實(shí)、尾氣污染物沉降等因素而生長(zhǎng)受限，碳匯效率低于其他區(qū)域。靠近河流的綠地配合濱水區(qū)域更溫和的微氣候（如相對(duì)濕度提升、極端高溫緩解），形成“藍(lán)綠空間耦合效應(yīng)”，水綠協(xié)同減碳效果較好——這種“多方交織”的特點(diǎn)，意味著過渡區(qū)的碳匯管理不能“一刀切”，需因地制宜，采取協(xié)同治理，將綠化和林業(yè)措施與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市規(guī)劃相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益的共贏。

在擁有大片森林與生態(tài)綠地的郊環(huán)外區(qū)域，氣候是碳匯能力的主導(dǎo)力量——年均氣溫、極端高溫、累計(jì)降水量都直接影響著植被生長(zhǎng)。比如，連續(xù)高溫干旱會(huì)導(dǎo)致樹木水分不足，生長(zhǎng)停滯甚至死亡，引發(fā)碳匯負(fù)增長(zhǎng)。而在適宜溫濕度下，郊區(qū)森林可快速生長(zhǎng)，成為碳匯熱點(diǎn)區(qū)。這也解釋了郊區(qū)碳匯為何波動(dòng)大：氣候條件的年際變化直接影響“碳儲(chǔ)量主力倉(cāng)”的穩(wěn)定性。這里的碳匯提升關(guān)鍵在于氣候適應(yīng)性經(jīng)營(yíng)，通過選育本地化抗旱樹種、優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)來(lái)提升森林的氣候韌性。

由此可見，城市碳匯建設(shè)非一日之功，應(yīng)綜合施策，利用驅(qū)動(dòng)因子的交互增強(qiáng)效應(yīng)，通過“組合拳”實(shí)現(xiàn)更顯著的碳匯提升效果。

降碳減污擴(kuò)綠，“上海方案”正在形成

既然城市碳匯提升并不容易，那么上海“五年升四成”的城市碳匯能力從何得來(lái)？其實(shí)，有相當(dāng)部分就在你每天路過的公園和社區(qū)綠地里。

簡(jiǎn)單說(shuō)，城市綠地中的植物通過光合作用捕獲大氣中的二氧化碳，將其構(gòu)建成樹干、枝葉、根系等自身生物量；部分生物量則會(huì)通過凋落物分解、根系分泌物釋放等途徑進(jìn)入土壤，轉(zhuǎn)化為有機(jī)質(zhì)長(zhǎng)期儲(chǔ)存。這一“捕獲—轉(zhuǎn)化—雙庫(kù)儲(chǔ)存”的凈吸碳過程，就是城市綠地的碳匯。

事實(shí)上，城市綠地的作用不僅在于遮陽(yáng)降溫、美化環(huán)境的“顏值擔(dān)當(dāng)”，它還是真正的碳吸存高手。由此，如何讓城市綠地能夠在有限范圍內(nèi)多“吸”碳，即所謂的“增匯”，就成了一個(gè)重要方向。為此，園林綠化人員想出了各種辦法。

城市園林綠化碳庫(kù)、碳循環(huán)、碳收支及碳中和總體框架（圖片來(lái)源：“城市碳匯”微信公眾號(hào)）

從提升城市綠量的角度，可通過屋頂綠化、垂直綠化、棚架綠化等立體綠化方式，見縫插針地?cái)U(kuò)大綠化面積。可以在城市綠地中優(yōu)選高碳匯植物，通過選擇固碳能力強(qiáng)的樹種，搭配合理種植密度，同時(shí)做好科學(xué)灌溉和病蟲害防治，讓植物長(zhǎng)得更壯，從而吸收更多碳；還可通過改良土壤來(lái)儲(chǔ)碳，如提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，讓土壤成為“碳倉(cāng)庫(kù)”。

值得注意的是，綠地建設(shè)（如機(jī)械施工）、養(yǎng)護(hù)（灌溉、修剪等）過程也會(huì)產(chǎn)生碳排放，只有讓綠地的“吸碳量”大于“排碳量”，才能使之成為真正的碳匯貢獻(xiàn)者。

如今，多學(xué)科交叉的科研和管理手段，正在讓綠地碳匯效能最大化。隨著我國(guó)碳交易市場(chǎng)的逐漸形成，各領(lǐng)域正逐步形成碳匯監(jiān)測(cè)核算的標(biāo)準(zhǔn)體系，使城市綠地吸收釋放的碳量可測(cè)量、可報(bào)告、可核查——以后，或許你家樓下的公園和小區(qū)綠地，都能參與到碳普惠和碳交易中。

可見，從“雙碳”目標(biāo)來(lái)看這些遍布上海城市角落的“碳吸收器”，它們就不再只是一道孤立的園林風(fēng)景，而是助力氣候治理不可或缺的“碳匯力量”。隨著碳匯機(jī)制的不斷完善和生態(tài)空間的持續(xù)拓展，申城的多年實(shí)踐有望為超大城市碳匯建設(shè)提供可復(fù)制、可推廣的“上海方案”。

人工智能出馬，精準(zhǔn)測(cè)算城市碳匯

當(dāng)城市綠地越來(lái)越多，吸碳能力越來(lái)越強(qiáng)，城市綠地碳匯就不能再“毛估估”，而是要讓每一片綠地的固碳價(jià)值都清晰可查——對(duì)城市碳匯進(jìn)行精細(xì)測(cè)算，是一個(gè)亟待解決的難題。

現(xiàn)在的城市綠地日益立體化，除了直立的樹木、大片的草地，那些掛在墻上、建于屋頂?shù)木G化碳匯該如何計(jì)算？同時(shí)，城市里的樹木生長(zhǎng)環(huán)境也極為復(fù)雜，哪怕是同一樹種，其在不同小區(qū)、不同街道的固碳能力也可能有很大的區(qū)別，該如何進(jìn)行碳匯價(jià)值評(píng)估？

如果采用傳統(tǒng)方法，依靠人工測(cè)量和采樣測(cè)算，不僅耗時(shí)費(fèi)力，還容易忽略環(huán)境因子的綜合影響，誤差通常較大。要解決這個(gè)“算不準(zhǔn)、算得慢”的難題，人工智能（AI）正好可以發(fā)揮所長(zhǎng)，成為城市碳匯評(píng)估的“超級(jí)大腦”。筆者團(tuán)隊(duì)也投入到這一方向的探索中。

一棵樹能吸多少二氧化碳？一片林地能儲(chǔ)存多少碳？通過無(wú)人機(jī)搭載高光譜相機(jī)、激光雷達(dá)等設(shè)備，筆者團(tuán)隊(duì)通過遙感技術(shù)可快速采集植被數(shù)據(jù)、構(gòu)建三維模型，精準(zhǔn)測(cè)算樹木的冠幅、體積、生物量等關(guān)鍵指標(biāo)。而人工智則可從融合建模、在線實(shí)時(shí)計(jì)算、精準(zhǔn)決策優(yōu)化等方面賦能城市碳匯的評(píng)估和提升。

首先，AI可實(shí)現(xiàn)多因子“融合建模”，其精度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)單一變量模型。它不放過任何影響碳匯的因素，比如與樹木生長(zhǎng)相關(guān)的線索，它既會(huì)收集樹木自身的胸徑、樹高、林齡等數(shù)據(jù)，也會(huì)涵蓋城市里的地形、氣候、土壤條件等環(huán)境因子。通過構(gòu)建深度學(xué)習(xí)模型，AI會(huì)自動(dòng)分析這些因子的相互作用，多重環(huán)境因子如何共同影響樹木固碳，從而給出更全面的碳匯估算。

城市園林綠化樹木三維立體模型建立及參數(shù)獲取示意圖（圖片來(lái)源：“城市碳匯”微信公眾號(hào)）

配合解釋工具，AI還能清晰顯示哪些因子對(duì)碳匯影響最大、不同因子之間如何配合，甚至單個(gè)因子讓碳儲(chǔ)量增加或減少了多少。這樣的結(jié)果能讓城市管理者不僅知道“碳匯有多少”，還明白其背后的原因，為后續(xù)優(yōu)化綠化布局、提升固碳效率提供改進(jìn)方向。而且，相關(guān)AI模型有望嵌入在線云平臺(tái)，只要輸入城市植被的相關(guān)數(shù)據(jù)，就能快速算出整株樹木、樹干、樹枝甚至樹葉的生物量和碳儲(chǔ)量，不用再等專業(yè)團(tuán)隊(duì)上門測(cè)算，大大降低了城市碳匯評(píng)估的門檻。

此外，AI在助力城市碳匯管理上的作用還有很多。比如，給城市綠化“精準(zhǔn)定價(jià)”，明確每片綠地的固碳價(jià)值，為碳交易、生態(tài)補(bǔ)償提供數(shù)據(jù)支撐。又如，給優(yōu)化綠化布局提供建議，知道哪些區(qū)域種什么樹、種多少密度，固碳效率最高。AI還可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)碳匯變化，實(shí)時(shí)跟蹤樹木生長(zhǎng)情況并及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)方案，讓城市碳匯持續(xù)“增值”。未來(lái)，隨著AI技術(shù)的升級(jí)，我們身邊的每一棵樹木、每一片草地，都能在城市碳中和中發(fā)揮更大作用。

（作者為上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院高級(jí)工程師）