Dynamic Estimation of Mangrove Carbon Storage in Hainan Island Based on the InVEST-PLUS Model
Creators
- 1. Heilongjiang University
- 2. Hainan University
- 3. Ministry of Agriculture and Rural Affairs
- 4. Northeast Agricultural University
Description
Mangrove ecosystems are pivotal to the global carbon budget. However, there is still a dearth of research addressing the impact of regional mangrove land use and land cover change (LUCC) on carbon sequestration and its associated spatial distribution patterns. To investigate the impact of different development scenarios on the carbon storage capacity of mangrove ecosystems, we focused on Hainan Island. We used LUCC data from 2010 to 2020 from mangrove-inhabited regions. The Markov-PLUS model was applied to predict the spatiotemporal dynamics of mangrove coverage under the natural increase scenario (NIS) and the mangrove protection scenario (MPS) over the next 40 years. Carbon storage was estimated using the InVEST model based on field-measured carbon density data. The outcomes show the following: (1) The Markov-PLUS model, with an overall accuracy of 0.88 and a Kappa coefficient of 0.82, is suitable for predicting mangrove distribution patterns on Hainan Island. (2) Environmental factors were the main drivers of historical mangrove changes on Hainan Island, explaining 54% of the variance, with elevation, temperature, and precipitation each contributing over 13%. (3) From 2025 to 2065, the mangrove area on Hainan Island is projected to increase by approximately 12,505.68 ha, mainly through conversions from forest land (12.73% under NIS and 12.37% under MPS) and agricultural land (39.72% under NIS and 34.53% under MPS). (4) The carbon storage increment within Hainan Island's mangroves is projected at 2.71 TgC over the whole island, with notable increases expected in the eastern, northern, and northwestern regions, and modest gains in other areas. In this study, we comprehensively investigated the spatiotemporal dynamics and future trends of carbon storage in the mangroves of Hainan Island, offering invaluable guidance for the long-term management of mangrove ecosystems and the realization of carbon neutrality goals by 2060.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تعد النظم الإيكولوجية لغابات المانغروف محورية لميزانية الكربون العالمية. ومع ذلك، لا تزال هناك ندرة في الأبحاث التي تتناول تأثير استخدام أراضي المنغروف الإقليمية وتغير الغطاء الأرضي على عزل الكربون وأنماط التوزيع المكاني المرتبطة به. للتحقيق في تأثير سيناريوهات التنمية المختلفة على قدرة تخزين الكربون في النظم الإيكولوجية لغابات المانغروف، ركزنا على جزيرة هاينان. استخدمنا بيانات LUCC من 2010 إلى 2020 من المناطق التي تسكنها أشجار المانغروف. تم تطبيق نموذج Markov - PLUS للتنبؤ بالديناميكيات المكانية والزمانية لتغطية أشجار المانغروف في ظل سيناريو الزيادة الطبيعية (NIS) وسيناريو حماية أشجار المانغروف (MPS) على مدى السنوات الأربعين المقبلة. تم تقدير تخزين الكربون باستخدام نموذج InVEST بناءً على بيانات كثافة الكربون المقاسة ميدانيًا. تظهر النتائج ما يلي: (1) نموذج Markov - PLUS، بدقة إجمالية 0.88 ومعامل كابا 0.82، مناسب للتنبؤ بأنماط توزيع أشجار المانغروف في جزيرة هاينان. (2) كانت العوامل البيئية هي الدوافع الرئيسية لتغيرات المنغروف التاريخية في جزيرة هاينان، مما يفسر 54 ٪ من التباين، حيث يساهم كل من الارتفاع ودرجة الحرارة وهطول الأمطار بأكثر من 13 ٪. (3) في الفترة من 2025 إلى 2065، من المتوقع أن تزداد مساحة أشجار المانغروف في جزيرة هاينان بنحو 12,505.68 هكتار، وذلك بشكل رئيسي من خلال التحويلات من الأراضي الحرجية (12.73 ٪ تحت الشيكل و 12.37 ٪ تحت MPS) والأراضي الزراعية (39.72 ٪ تحت الشيكل و 34.53 ٪ تحت MPS). (4) من المتوقع أن تبلغ الزيادة في تخزين الكربون داخل أشجار المانغروف في جزيرة هاينان 2.71 تيراغرام في جميع أنحاء الجزيرة، مع توقع زيادات ملحوظة في المناطق الشرقية والشمالية والشمالية الغربية، ومكاسب متواضعة في مناطق أخرى. في هذه الدراسة، حققنا بشكل شامل في الديناميكيات المكانية والزمانية والاتجاهات المستقبلية لتخزين الكربون في غابات المانغروف في جزيرة هاينان، وقدمنا إرشادات لا تقدر بثمن للإدارة طويلة الأجل للنظم الإيكولوجية لغابات المانغروف وتحقيق أهداف حياد الكربون بحلول عام 2060.Translated Description (French)
Les écosystèmes de mangrove sont essentiels au budget carbone mondial. Cependant, il existe encore une pénurie de recherches sur l'impact de l'utilisation des terres et du changement de la couverture terrestre de la mangrove régionale (LUCC) sur la séquestration du carbone et ses modèles de distribution spatiale associés. Pour étudier l'impact de différents scénarios de développement sur la capacité de stockage de carbone des écosystèmes de mangrove, nous nous sommes concentrés sur l'île de Hainan. Nous avons utilisé les données LUCC de 2010 à 2020 provenant de régions habitées par des mangroves. Le modèle Markov-PLUS a été appliqué pour prédire la dynamique spatio-temporelle de la couverture de la mangrove dans le scénario d'augmentation naturelle (NIS) et le scénario de protection de la mangrove (MPS) au cours des 40 prochaines années. Le stockage du carbone a été estimé à l'aide du modèle InVEST basé sur des données de densité de carbone mesurées sur le terrain. Les résultats montrent ce qui suit : (1) Le modèle Markov-PLUS, avec une précision globale de 0,88 et un coefficient Kappa de 0,82, convient pour prédire les modèles de répartition des mangroves sur l'île de Hainan. (2) Les facteurs environnementaux ont été les principaux moteurs des changements historiques de la mangrove sur l'île de Hainan, expliquant 54 % de la variance, l'altitude, la température et les précipitations contribuant chacune à plus de 13 %. (3) De 2025 à 2065, la superficie de mangrove sur l'île de Hainan devrait augmenter d'environ 12 505,68 ha, principalement grâce à des conversions de terres forestières (12,73 % sous NIS et 12,37 % sous MPS) et de terres agricoles (39,72 % sous NIS et 34,53 % sous MPS). (4) L'augmentation du stockage de carbone dans les mangroves de l'île de Hainan est projetée à 2,71 TgC sur l'ensemble de l'île, avec des augmentations notables attendues dans les régions de l'est, du nord et du nord-ouest, et des gains modestes dans d'autres régions. Dans cette étude, nous avons étudié de manière approfondie la dynamique spatio-temporelle et les tendances futures du stockage du carbone dans les mangroves de l'île de Hainan, offrant des conseils inestimables pour la gestion à long terme des écosystèmes de mangroves et la réalisation des objectifs de neutralité carbone d'ici 2060.Translated Description (Spanish)
Los ecosistemas de manglares son fundamentales para el presupuesto mundial de carbono. Sin embargo, todavía hay una escasez de investigaciones que aborden el impacto del uso de la tierra de los manglares regionales y el cambio de la cubierta terrestre (LUCC) en el secuestro de carbono y sus patrones de distribución espacial asociados. Para investigar el impacto de diferentes escenarios de desarrollo en la capacidad de almacenamiento de carbono de los ecosistemas de manglares, nos centramos en la isla de Hainan. Utilizamos datos de LUCC de 2010 a 2020 de regiones habitadas por manglares. El modelo Markov-PLUS se aplicó para predecir la dinámica espaciotemporal de la cobertura de manglares bajo el escenario de aumento natural (NIS) y el escenario de protección de manglares (MPS) durante los próximos 40 años. El almacenamiento de carbono se estimó utilizando el modelo InVEST basado en datos de densidad de carbono medidos en campo. Los resultados muestran lo siguiente: (1) El modelo Markov-PLUS, con una precisión general de 0,88 y un coeficiente Kappa de 0,82, es adecuado para predecir los patrones de distribución de manglares en la isla de Hainan. (2) Los factores ambientales fueron los principales impulsores de los cambios históricos de los manglares en la isla de Hainan, explicando el 54% de la varianza, con la elevación, la temperatura y la precipitación contribuyendo cada una con más del 13%. (3) De 2025 a 2065, se prevé que el área de manglares en la isla de Hainan aumente en aproximadamente 12,505.68 ha, principalmente a través de conversiones de tierras forestales (12.73% bajo NIS y 12.37% bajo MPS) y tierras agrícolas (39.72% bajo NIS y 34.53% bajo MPS). (4) El aumento del almacenamiento de carbono dentro de los manglares de la isla de Hainan se proyecta en 2,71 TgC en toda la isla, con aumentos notables esperados en las regiones oriental, septentrional y noroccidental, y ganancias modestas en otras áreas. En este estudio, investigamos exhaustivamente la dinámica espaciotemporal y las tendencias futuras del almacenamiento de carbono en los manglares de la isla de Hainan, ofreciendo una guía invaluable para el manejo a largo plazo de los ecosistemas de manglares y la realización de los objetivos de neutralidad de carbono para 2060.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التقدير الديناميكي لتخزين الكربون في غابات المانغروف في جزيرة هاينان بناءً على نموذج INVEST - PLUS
- Translated title (French)
- Estimation dynamique du stockage de carbone dans les mangroves de l'île de Hainan sur la base du modèle InVEST-PLUS
- Translated title (Spanish)
- Estimación dinámica del almacenamiento de carbono en manglares en la isla de Hainan según el modelo InVEST-PLUS
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4395684021
- DOI
- 10.3390/f15050750
References
- https://openalex.org/W1986496185
- https://openalex.org/W2006568719
- https://openalex.org/W2027747654
- https://openalex.org/W2047744778
- https://openalex.org/W2056738367
- https://openalex.org/W2061999641
- https://openalex.org/W2066100113
- https://openalex.org/W2089795799
- https://openalex.org/W2120700469
- https://openalex.org/W2122825721
- https://openalex.org/W2132191918
- https://openalex.org/W2137667764
- https://openalex.org/W2214058817
- https://openalex.org/W2382653967
- https://openalex.org/W2671790725
- https://openalex.org/W2763867874
- https://openalex.org/W2786427067
- https://openalex.org/W2792331738
- https://openalex.org/W2804011213
- https://openalex.org/W2809359672
- https://openalex.org/W2899452179
- https://openalex.org/W2917554281
- https://openalex.org/W2989015665
- https://openalex.org/W3045438072
- https://openalex.org/W3047107171
- https://openalex.org/W3087398771
- https://openalex.org/W3103805093
- https://openalex.org/W3109268000
- https://openalex.org/W3117515893
- https://openalex.org/W3133211856
- https://openalex.org/W3137330121
- https://openalex.org/W3163140961
- https://openalex.org/W3165196941
- https://openalex.org/W3183896951
- https://openalex.org/W3210651358
- https://openalex.org/W417757878
- https://openalex.org/W4200114668
- https://openalex.org/W4205324692
- https://openalex.org/W4210720720
- https://openalex.org/W4220716679
- https://openalex.org/W4224993446
- https://openalex.org/W4225134151
- https://openalex.org/W4281695219
- https://openalex.org/W4288069076
- https://openalex.org/W4296639059
- https://openalex.org/W4308200595
- https://openalex.org/W4310460301
- https://openalex.org/W4311968064
- https://openalex.org/W4322109871
- https://openalex.org/W4323863577
- https://openalex.org/W4366091508
- https://openalex.org/W4382752428
- https://openalex.org/W4386168779
- https://openalex.org/W4387244516
- https://openalex.org/W4388083411
- https://openalex.org/W4394766425