森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的植被碳庫和土壤碳庫［1］，其碳通量對全球碳收支具有重要影響［2］，在全球碳循環(huán)和碳平衡中起著重要作用［3］．森林火災(zāi)可燃物燃燒所排放的大量溫室氣體［4－5］可導(dǎo)致植被和土壤碳儲量的動態(tài)變化［1］，對區(qū)域碳平衡產(chǎn)生重要影響，破壞大氣碳平衡［5－8］，同時使自然生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞［9］，對全球氣候變化和環(huán)境具有負(fù)面影響［7，10－11］，并影響生物地球化學(xué)循環(huán)，在碳循環(huán)中起著重要作用［12－13］．全球每年約1%的森林遭受火干擾［4，10，14］，森林火災(zāi)排放約4Pg•a－1的碳到大氣中［15－16］，這相當(dāng)于每年化石燃料燃燒排放量的70%［15］．隨著全球氣候變暖，森林火災(zāi)頻率和強(qiáng)度將加劇［3，12－13，17－18］，科學(xué)準(zhǔn)確地計量森林火災(zāi)直接排放的碳量、研究碳排放的計量模型方法，對進(jìn)一步量化森林火災(zāi)對大氣碳平衡的貢獻(xiàn)、正確評價火干擾在生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和碳平衡中的作用具有重要意義．同時，對于減少全球變化研究中碳平衡測算的不確定性，以及為制定科學(xué)有效的林火管理策略等也具有重要意義．為此，本文從3個方面闡述了森林火災(zāi)碳排放計量模型的研究進(jìn)展，并提出了提高碳排放計量定量化的3種路徑選擇．

1森林火災(zāi)碳排放研究概況

1.1國外研究概況

早在20世紀(jì)60年代后期，國外就有學(xué)者研究如何計量森林火災(zāi)的氣體排放量［19］．隨后許多學(xué)者對森林火災(zāi)可燃物燃燒排放的碳量和含碳?xì)怏w量進(jìn)行研究［4－5，7，10］．隨著氣候變化研究的深入，國外對森林火災(zāi)排放溫室氣體的研究越來越多，特別是對加拿大、俄羅斯和阿拉斯加等北方林區(qū)［20］．通過室內(nèi)模擬試驗和野外觀測方法，Campbell等［21］對俄勒岡2002年森林火災(zāi)碳排放進(jìn)行計量;Aulalr和Cart-er［22］研究了加拿大、俄羅斯和阿拉斯加北方林區(qū)因火災(zāi)而直接和間接排放的碳量;Amiro等［23］對1959—1999年加拿大森林火災(zāi)直接碳排放進(jìn)行估算;Levine等［20］估算了全球森林火災(zāi)碳排放．采用統(tǒng)計資料和通用計量參數(shù)，Choi等［24］估算了韓國森林火災(zāi)碳排放;Kasischke和Bruhwiler［25］估算了北方林1998年森林火災(zāi)碳排放;Lavoue和Stocks［9］通過加拿大森林火災(zāi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)估算了2000—2004年火災(zāi)排放的痕量氣體;French等［26］對阿拉斯加1950—1999年森林火災(zāi)碳排放進(jìn)行計量．使用通用排放因子或排放比，DeGroot等［27］對加拿大森林火災(zāi)中地被物的碳排放進(jìn)行估算;Kasischke等［28］對北方林區(qū)森林火災(zāi)中排放的碳與CO進(jìn)行計量;An-dreae和Merlet［16］對全球森林火災(zāi)排放的痕量氣體進(jìn)行估算;Crutzen和Andreae［11］對熱帶森林火災(zāi)碳排放進(jìn)行估算．利用空中采樣測定參數(shù)，Cofer等［8］用直升機(jī)對北方林區(qū)火災(zāi)排放因子進(jìn)行測定;Sinha等［29］用飛機(jī)對贊比亞稀樹草原火災(zāi)排放因子進(jìn)行測定;Cofer等［30］將燃燒過程分為焰燃和陰燃，其測定的燃燒效率在0.03～0.9;French等［31］對北方林區(qū)火災(zāi)碳排放中的不確定性進(jìn)行分析．通過以上工作，人們進(jìn)一步了解火災(zāi)對大氣碳平衡的影響，但計量參數(shù)的來源多數(shù)沒有經(jīng)過實際測定，而僅僅通過模型手段或估測，且參數(shù)的來源亦不同，許多通過小尺度的分析外推到大尺度上，導(dǎo)致計量結(jié)果存在不確定性．

近年來，各種遙感平臺與算法不斷地被應(yīng)用到森林火災(zāi)碳排放的計量中，對火災(zāi)面積、可燃物載量、燃燒效率和火燒強(qiáng)度等進(jìn)行估測，收到了較好效果［32］．在大尺度上利用NOAA衛(wèi)星的AVHRR影像估測森林火災(zāi)碳排放方面:Kasischke等［33］估測了阿拉斯加1990—1991年森林火災(zāi)碳排放;JrCahoon等［32］估測了1987年西伯利亞的森林火災(zāi)碳排放;Conard等［34］對西伯利亞的森林火災(zāi)碳排放進(jìn)行估測;Soja等［35］估測西伯利亞1998—2002年森林火災(zāi)碳排放;Kaufman等［36］對亞馬遜火災(zāi)碳排放中的燃燒效率進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)燃燒效率達(dá)97%，高于其他熱帶地區(qū)．在中尺度上利用MODIS影像估測森林火災(zāi)碳排放方面:Turquety等［37］估測2004年北美森林火災(zāi)碳排放;Hoelzemann等［38］結(jié)合火災(zāi)排放模型估算全球森林火災(zāi)碳排放;Korontzi等［39］估測南非森林火災(zāi)碳排放;vanderWerf等［40］對熱帶和亞熱帶森林火災(zāi)碳排放進(jìn)行估測．在小尺度上利用SPOT影像估測森林火災(zāi)碳排放方面:Isaev等［41］結(jié)合航空攝影估算了俄羅斯森林火災(zāi)碳排放;Zhang等［42］估算俄羅斯每月燃燒區(qū)域與火災(zāi)碳排放量的關(guān)系;Fraser和Li［14］估測北方林1949—1998年的森林火災(zāi)碳排放．在小尺度上利用TM/ETM+數(shù)據(jù)估測森林火災(zāi)碳排放并測定計量參數(shù)方面:Page等［43］估測印尼1997年森林大火碳排放;Michalek等［44］估測阿拉斯加森林火災(zāi)碳排放;Brandis和Jacobson等［45］估測澳大利亞森林火災(zāi)消耗可燃物量;Mitri和Gitas［46］估測地中海森林火災(zāi)面積;Hudak等［47］估測森林火災(zāi)面積與燃燒效率的相關(guān)關(guān)系．在利用多時相遙感影像估測森林火災(zāi)碳排放計量參數(shù)方面:Lewis等［48］估測2004年阿拉斯加森林火災(zāi)碳排放;Ito和Penner［49］對全球的生物質(zhì)碳排放進(jìn)行估測;vanderWerf等［50］對1997—1998年全球森林火災(zāi)碳排放進(jìn)行估測;DeGroot等［51］估算了加拿大野火直接排放的碳量．在利用高分辨率遙感影像估測森林火災(zāi)燃燒效率方面:Lambin等［52］研究了中非地區(qū)森林火災(zāi)的燃燒效率，發(fā)現(xiàn)不連續(xù)燃燒面積的燃燒效率比連續(xù)燃燒面積的燃燒效率低;French等［53］建立了火災(zāi)面積與燃燒效率的相關(guān)關(guān)系．由于遙感數(shù)據(jù)的客觀性、宏觀性和實時性等優(yōu)點，基于遙感估測森林火災(zāi)碳排放是當(dāng)前國際上普遍運(yùn)用的方法，但由于空間分辨率等問題，其精度需進(jìn)一步提高［54－55］．

1.2國內(nèi)研究概況

近年來，國內(nèi)學(xué)者用不同方法在各時空尺度上對我國森林火災(zāi)過程中排放的碳量進(jìn)行計量．基于規(guī)則可燃物燃燒計量方法，王效科等［56］對我國1959—1992年火災(zāi)排放的含碳?xì)怏w進(jìn)行計量;Lü等［3］結(jié)合森林資源清查資料和遙感影像估算1950—2000年我國火災(zāi)所排放的碳量和含碳?xì)怏w．采用排放因子或排放比法，田曉瑞等［57］根據(jù)1991—2000年火災(zāi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)估算我國森林火災(zāi)排放的碳量;楊國福等［58］估算浙江1991—2006年火災(zāi)氣體排放量;單延龍和張姣［6］估算吉林省1969—2004年火災(zāi)碳排放．使用遙感影像估測計量參數(shù)法，田曉瑞等［59］利用衛(wèi)星火產(chǎn)品對我國2000年林火碳排放量進(jìn)行估測;黃麟等［60］估測江西1950—2008年森林火災(zāi)碳排放．在對生物質(zhì)燃燒排放氣體進(jìn)行估算方面:莊亞輝等［61］測算了我國1950—1992年生物質(zhì)燃燒排放的含碳?xì)怏w;曹國良等［62］根據(jù)各省2000年生物質(zhì)的消耗量，計算生物質(zhì)燃燒排放清單;陸炳等［63］估算各省生物質(zhì)燃燒排放清單;田賀忠等［64］估算我國2000—2007年生物質(zhì)排放清單．在對森林火災(zāi)碳排放計量的不確定性進(jìn)行分析方面:王效科等［55］對森林火災(zāi)排放含碳?xì)怏w的估算方法進(jìn)行總結(jié);呂愛鋒等［12－13］對氣候變化、火干擾與生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的因果關(guān)系進(jìn)行闡述，并估算了含碳?xì)怏w排放．以上研究雖然能得出相對的森林火災(zāi)碳排放量，但不經(jīng)過實驗分析而僅通過經(jīng)驗或模型手段推算大尺度森林火災(zāi)對大氣碳排放的貢獻(xiàn)，存在較大的不確定性．