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］．森林火災可燃物燃燒所排放的大量溫室氣體［4－5］可導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)境具有負面影響［7，10－11］，并影響生物地球化學循環(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］，森林火災排放約4Pg•a－1的碳到大氣中［15－16］，這相當于每年化石燃料燃燒排放量的70%［15］．隨著全球氣候變暖，森林火災頻率和強度將加劇［3，12－13，17－18］，科學準確地計量森林火災直接排放的碳量、研究碳排放的計量模型方法，對進一步量化森林火災對大氣碳平衡的貢獻、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碳排放計量模型的研究進展，并提出了提高碳排放計量定量化的3種路徑選擇．

1森林火災碳排放研究概況

1.1國外研究概況

早在20世紀60年代后期，國外就有學者研究如何計量森林火災的氣體排放量［19］．隨后許多學者對森林火災可燃物燃燒排放的碳量和含碳氣體量進行研究［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年森林火災碳排放進行計量;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年加拿大森林火災直接碳排放進行估算;Levine等［20］估算了全球森林火災碳排放．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碳排放;Kasischke和Bruhwiler［25］估算了北方林1998年森林火災碳排放;Lavoue和Stocks［9］通過加拿大森林火災統(tǒng)計數(shù)據(jù)估算了2000—2004年火災排放的痕量氣體;French等［26］對阿拉斯加1950—1999年森林火災碳排放進行計量．使用通用排放因子或排放比，DeGroot等［27］對加拿大森林火災中地被物的碳排放進行估算;Kasischke等［28］對北方林區(qū)森林火災中排放的碳與CO進行計量;An-dreae和Merlet［16］對全球森林火災排放的痕量氣體進行估算;Crutzen和Andreae［11］對熱帶森林火災碳排放進行估算．利用空中采樣測定參數(shù)，Cofer等［8］用直升機對北方林區(qū)火災排放因子進行測定;Sinha等［29］用飛機對贊比亞稀樹草原火災排放因子進行測定;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)火災碳排放中的不確定性進行分析．通過以上工作，人們進一步了解火災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用到森林火災碳排放的計量中，對火災面積、可燃物載量、燃燒效率和火燒強度等進行估測，收到了較好效果［32］．在大尺度上利用NOAA衛(wèi)星的AVHRR影像估測森林火災碳排放方面:Kasischke等［33］估測了阿拉斯加1990—1991年森林火災碳排放;JrCahoon等［32］估測了1987年西伯利亞的森林火災碳排放;Conard等［34］對西伯利亞的森林火災碳排放進行估測;Soja等［35］估測西伯利亞1998—2002年森林火災碳排放;Kaufman等［36］對亞馬遜火災碳排放中的燃燒效率進行測定，發(fā)現(xiàn)燃燒效率達97%，高于其他熱帶地區(qū)．在中尺度上利用MODIS影像估測森林火災碳排放方面:Turquety等［37］估測2004年北美森林火災碳排放;Hoelzemann等［38］結(jié)合火災排放模型估算全球森林火災碳排放;Korontzi等［39］估測南非森林火災碳排放;vanderWerf等［40］對熱帶和亞熱帶森林火災碳排放進行估測．在小尺度上利用SPOT影像估測森林火災碳排放方面:Isaev等［41］結(jié)合航空攝影估算了俄羅斯森林火災碳排放;Zhang等［42］估算俄羅斯每月燃燒區(qū)域與火災碳排放量的關(guān)系;Fraser和Li［14］估測北方林1949—1998年的森林火災碳排放．在小尺度上利用TM/ETM+數(shù)據(jù)估測森林火災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碳排放;Brandis和Jacobson等［45］估測澳大利亞森林火災消耗可燃物量;Mitri和Gitas［46］估測地中海森林火災面積;Hudak等［47］估測森林火災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碳排放;Ito和Penner［49］對全球的生物質(zhì)碳排放進行估測;vanderWerf等［50］對1997—1998年全球森林火災碳排放進行估測;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燃燒效率方面:Lambin等［52］研究了中非地區(qū)森林火災的燃燒效率，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碳排放是當前國際上普遍運用的方法，但由于空間分辨率等問題，其精度需進一步提高［54－55］．

1.2國內(nèi)研究概況

近年來，國內(nèi)學者用不同方法在各時空尺度上對我國森林火災過程中排放的碳量進行計量．基于規(guī)則可燃物燃燒計量方法，王效科等［56］對我國1959—1992年火災排放的含碳氣體進行計量;Lü等［3］結(jié)合森林資源清查資料和遙感影像估算1950—2000年我國火災所排放的碳量和含碳氣體．采用排放因子或排放比法，田曉瑞等［57］根據(jù)1991—2000年火災統(tǒng)計數(shù)據(jù)估算我國森林火災排放的碳量;楊國福等［58］估算浙江1991—2006年火災氣體排放量;單延龍和張姣［6］估算吉林省1969—2004年火災碳排放．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年林火碳排放量進行估測;黃麟等［60］估測江西1950—2008年森林火災碳排放．在對生物質(zhì)燃燒排放氣體進行估算方面:莊亞輝等［61］測算了我國1950—1992年生物質(zhì)燃燒排放的含碳氣體;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．在對森林火災碳排放計量的不確定性進行分析方面:王效科等［55］對森林火災排放含碳氣體的估算方法進行總結(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)系進行闡述，并估算了含碳氣體排放．以上研究雖然能得出相對的森林火災碳排放量，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對大氣碳排放的貢獻，存在較大的不確定性．