From in situ to remote sensing: a framework for quantifying boundary-condition sensitivity in soil organic carbon models across diverse European sites

摘要。基于过程的土壤有机碳（SOC）模型被广泛用于碳核算与评估。在实验站点之外的应用中，遥感衍生的输入常被用来补充或替代原位边界条件。这种替代引入了额外的敏感性，而该敏感性鲜有被明确量化。在此，我们提出一个通用框架，用于量化SOC建模中的边界条件敏感性，区分动态敏感性——反映SOC储量时间轨迹的偏差——和端点敏感性——捕捉在既定报告期内估算的SOC变化差异。敏感性通过将替代模拟（即边界条件逐一被遥感衍生的空间数据集替换）与由原位观测驱动的基线模拟进行比较来量化。该框架应用于欧洲16个长期实验站点，涵盖多种土地利用类型和环境条件。边界条件替代影响了SOC轨迹和端点估算，尽管这些影响的幅度和形式因输入而异。初始SOC、植被衍生的碳输入和气候数据是动态敏感性的主要驱动因素。固定端点敏感性相对于实测SOC变化通常较小，支持将遥感衍生的空间数据集作为SOC建模的可扩展边界条件代理。滚动端点敏感性进一步揭示，SOC变化评估不仅取决于SOC动态，还取决于所选的报告窗口。较短报告期更受短期变异影响，而较长时期更易受累积偏差影响。约15–30年的报告窗口在这些效应之间提供了实际平衡。总体而言，该框架能够系统量化由边界条件替代引起的敏感性，从而评估轨迹稳健性和报告稳健性。这些发现凸显了在应用遥感驱动的SOC建模进行区域碳核算时，联合考虑关键边界条件和报告窗口设计的重要性。