基于自然的碳抵消项目边界开放数据库：解锁气候行动新视角

《Scientific Data》：An open-access database of nature-based carbon offset project boundaries

当前，基于自然的气候解决方案（NBS）中碳抵消项目饱受争议，其减排效果难以验证，关键在于缺乏项目边界数据。研究人员针对此开展研究，构建了涵盖 55 国 575 个项目的全球空间边界数据库。该数据库有助于推动测量、报告和核查（MRV）工作，提升对 NBS 气候效益的分析能力。

　　在应对气候变化的征程中，基于自然的气候解决方案（Nature-based climate solutions，NBS）成为了关键一环。它就像是地球的 “绿色卫士”，通过改善和恢复生态系统，将大气中的二氧化碳 “捕捉” 并储存到陆地碳库中，既能减缓全球变暖的步伐，又能保护生态系统服务和生物多样性，为实现可持续发展目标助力。据估算，到 2030 年，NBS 有望承担起 30% 的二氧化碳减排重任，把全球变暖幅度控制在 2°C 以内。

在 NBS 众多策略里，碳抵消（Carbon offsets）项目发展迅猛，成为引导资金流向气候变化缓解领域的重要机制。从 2018 年到 2021 年，碳信用交易市场规模一路飙升，从 2.957 亿美元增长到超 20 亿美元。然而，这一市场的快速扩张也暴露出诸多问题。一方面，碳信用的发放备受质疑，项目开发者为获取更多信用，常常采用悲观的基线情景进行计算，并且在选择预测算法上拥有过大的自主权，导致最终发放的信用数量可能远超实际减排量。比如，一些在减少毁林和森林退化（Reducing Emissions from Deforestation and forest Degradation，REDD+）等项目框架下开发的项目，就被指责发放了大量无真实减排的信用。另一方面，项目边界数据的缺失更是让问题雪上加霜。由于碳信用由注册机构管理，这些机构在数据共享上较为保守，许多项目边界数据无法获取，而且项目边界分散在各个注册机构，格式和提交要求不统一，很多边界数据仅以图片或地图形式存在于项目文档中，难以整合利用。这使得独立的排放核查困难重重，现有的相关分析也只能局限于小规模的项目数据库，无法全面、准确地评估 NBS 项目的效果。

为了解决这些棘手的问题，来自 Renoster Systems Inc. 等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们致力于构建一个全球数据库，收录基于自然的森林碳项目的空间边界信息。经过不懈努力，研究人员成功创建了包含 55 个国家、575 个自然基森林碳项目空间边界的开放数据库。这一成果意义非凡，它为未来的测量、报告和核查（Measurement, Reporting and Verification，MRV）工作提供了关键数据支持，让相关评估变得更加准确、全面。同时，也有助于深入分析 NBS 项目的气候效益，推动整个行业朝着更加透明、高效的方向发展，与监管和行业标准机构倡导的透明度原则高度契合。该研究成果发表在《Scientific Data》上。

研究人员在构建数据库时，运用了多种技术方法。首先是网络爬虫技术，从碳项目注册机构收集公开数据，获取项目描述文件、监测报告、验证报告以及项目边界地理空间文件等。对于那些未公开边界数据的项目，研究人员通过邮件联系项目负责人，请求获取数据。若未收到回复，则采用手动地理参考和数字化的方法，利用 QGIS（v3.32.2）软件，将项目文档中的地图与 OpenStreetMap 和 Bing 卫星图像底图进行叠加，选取至少 4 个地面控制点进行地理参考，再手动数字化几何图形，最终整合形成代表项目区域或项目核算区域的地理空间层。

研究结果如下：

• 项目边界聚合：项目数据通过网络爬虫、个人通信和手动地理参考相结合的方式进行编译。在 575 个项目中，460 个（83%）项目的核算区域和项目区域相同。对于未获取到地理空间数据的项目，先联系项目负责人，若未得到回复则手动处理。
• 手动地理参考与数字化：针对不同情况的项目边界数据采用了不同处理方式。9 个项目边界为线性特征，通过缓冲、消除空洞、反向缓冲等操作处理成多边形；6 个项目依据项目文档描述重建边界；42 个因信息不足无法获取边界的项目，以点几何形式录入数据库。
• 数据库编译结果：数据库涵盖 55 个国家的 575 个地理空间边界，包含 252 个改善森林管理（Improved forest management，IFM）项目、190 个造林、再造林和植被恢复（Afforestation, reforestation, and re-vegetation，ARR）项目以及 133 个避免森林砍伐（Avoided deforestation，AD）项目。从注册机构来看，Verra 项目多为 AD 或 ARR 类型，IFM 项目多注册于气候行动储备（Climate Action Reserve）或美国碳注册机构（American Carbon Registry）。美国、哥伦比亚、墨西哥、中国和巴西的项目数量较多。同时，数据库中多边形边界占 92.7%，点位置占 7.29% 。在获取数据过程中，向 149 个项目开发者请求边界数据，94.6% 的开发者拒绝提供或未回应，不同注册机构项目边界数据缺失比例有所差异。
• 数据记录：数据库存储在 Zenodo 平台，以 6 个大陆 GeoPackage 文件形式发布，并提供包含数据库索引的 CSV 文件，还附带 Python 脚本用于处理文件和指定项目核算区域。
• 技术验证：对 10 个项目进行准确性评估，结果显示地理参考和数字化过程具有较高准确性。交并比（Intersection over Union，IoU）得分为 0.96（± 0.03），精度（0.98 ± 0.02）和召回率（0.98 ± 0.01）相近，且较大多边形的数字化准确性更高。

研究结论表明，研究人员成功构建了全球首个基于自然的碳抵消项目边界开放数据库，涵盖众多国家和项目类型，为后续的 MRV 工作和 NBS 项目气候效益分析提供了有力的数据支撑。不过，该数据库也存在一定局限性，如并非涵盖所有 NBS 项目，部分边界数据准确性难以评估等。未来，随着更多项目边界数据的整合，数据库将不断完善，为全球应对气候变化贡献更大力量。这一研究成果为相关领域的研究和实践开辟了新的道路，推动着基于自然的气候解决方案朝着更加科学、有效的方向发展，在全球气候行动中发挥着不可或缺的作用。