全球城市土地面积在过去三十年内扩张了一倍多，到本世纪末预计将再增加一半甚至一倍。不透水面是城市土地的核心特征，从植被覆盖转换为不透水面，将导致生物量和土壤碳的损失。然而，全球碳计划（Global Carbon Project, GCP）提供的全球碳预算中，土地利用和土地利用变化碳排放评估应用的簿记模型和动态全球植被模型（DGVMs）均忽略了不透水面扩张导致的陆地碳排放。全球不透水面扩张造成的陆地碳排放，是大气CO₂增长的人为碳排放的潜在重要组成部分，但其对全球碳循环中的贡献仍然未知。

基于此，西北农林科技大学岳超研究员团队应用全球高分辨率不透水面遥感产品分析发现（图1），全球不透水面面积从1992年的37万平方公里增长至2018年的78万平方公里，增长41万平方公里，增长幅度达112%。其中65%的不透水面扩张来源于耕地，来自于森林、草地、灌木的比例分别为12%、11%和4%。在此期间，全球不透水面扩张以305.5km2yr-2的加速度显著增长。

本研究应用基于Meta分析得到不透水面建立后土壤有机碳（SOC）的平均损失率为59.5%，以此作为不透水面扩张导致的SOC碳排放上限，同时应用IPCC 国家温室气体排放清单指南Tier 1默认的SOC损失率20%作为SOC碳排放下限，叠加全球生物量及0–30cm表层土壤SOC碳密度地图，定量评估了近30年来全球不透水面扩张导致的陆地碳排放。结果发现（图1），全球不透水面扩张陆地碳排放平均为每年45.8-74.9 Tg C，其中土壤有机碳排放占32%-59%，生物量占比41%-68%。1993-2018年间全球不透水面扩张导致的陆地碳排放总量为1.19-1.95 Pg C，占同时期全球土地利用碳排放的3.7%–6.0%（如考虑GCP中应用的0–100cm土壤层厚度，则该比例达到6.0%–12.9%）。本研究的发现证实了全球不透水面扩张对全球碳循环以及全球气候变化的深远影响。

图2 附件一国家不透水面扩张导致的陆地碳排放与国家温室气体排放清单（NGHGIs）中人类居住地扩张造成的陆地碳排放。

基于构建的不透水面扩张驱动的排放识别框架，全球、发达国家以及发展中国家不透水面扩张导致的陆地碳排放可归因于总人口、城市化率、城市人均不透水面面积、不透水面扩张加速因子以及碳排放强度等社会经济因素。并且，国家尺度上，不透水面扩张陆地碳排放的增长模式与其社会经济发展水平密切相关（图3）。本研究的发现为未来社会经济发展驱动的不透水面扩张导致的陆地碳排放建立了预测框架。本研究的发现意味着通过可持续城市规划减少陆地碳排放是一个巨大的挑战，值得公众、城市规划者、政策制定者以及利益相关者的关注。

图3 1993-2018年间不透水面扩张陆地碳排放及其驱动因素的相对变化率与人均国内生产总值（GDP）之间的关系。