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植树造林，让地球降温还是升温？

图片：Tama66 / CC0

植树造林，让地球降温仍是升温？

Nature天然科研，思惟常新者以天然为其靠得住之依据

导语：一般认为树木可以放慢全球变暖的脚步，可是越来越多的证据表白，它们并不老是天气转变的救星。

一提到抵御天气转变，树木常被认为是最好用的“兵器”之一。因为列国在节制碳排放方面取得的进展有限，很多当局和倡议人士力推植树打算，但愿操纵树木接收大气中的二氧化碳，缓解天气转变。可是最新研究表白，树木可能并不总像人们但愿得那样有效。

2015 年的《巴黎协心猿意马》初次承认列国可以经由过程植树或庇护丛林来抵消本国化石燃料碳排放的做法，这大大鞭策了丛林相关打算的成长。中国打算的植树造林面积半斤八两于英国河山面积的四倍。美国加州许可丛林所有者标的目的碳排放公司出售额度，美国的其他州也在考虑实施近似的方案，这或将刺激植树造林和庇护已有丛林的项目落地。欧盟正考虑许可当作员国将植树造林纳入其抵御天气转变的打算傍边；部门欧友邦家也已经承诺投入几十亿美元用于热带丛林项目。

很多科学家都对增添丛林面积暗示接待，但也有一些科学家提醒采纳谨严立场。他们认为丛林对于天气转变的影响很是复杂且具有不确定性，政策拟定者、环保人士，甚至一些科学家对此缺乏充沛的熟悉。

树木简直可以经由过程光合感化接收二氧化碳，使地球降温，可是它们也会释放各类稠浊的化学物质，此中部门可能会使地球变暖。不仅如斯，树木深色的叶子会接收阳光，使温度上升。曩昔几年里有若干阐发表白，丛林的这种变暖效应可能会部门或完全抵消其带来的冷却效应。

这类挂念在科学家群体中激发了激烈的争论：分歧区域的丛林为何具有变暖效应或冷却效应。没有人否定树木对情况有益；究竟结果丛林可以供给大量益处，并且地球的陆上生物多样性本家儿要存在于丛林中。也没有研究人员建议要砍伐现有的丛林或削减旨在节制滥砍滥伐的办法。不外，鉴于当局、企业和非营利组织鞭策实施的缓解天气转变的打算越来越弘大，一些科学家提醒不要把丛林看成抵御全球变暖的不贰秘诀，因为我们对于丛林的理解还不敷透辟。一些研究人员介入大型数据收集项目，操纵飞机、卫星和丛林中的塔楼提取树木释放的全数化学物质的样本，这些化学物质可能既关乎天气转变，也关乎空气污染。

与此同时，也有一些研究人员害怕颁发那些会挑战丛林具有降温感化这一不雅点的研究成果。曾有一位科学家写了一篇评论，否决经由过程植树来预防天气转变，之后竟收到了灭亡威胁。

跟着越来越多的科学家插手这场辩说，问题也几回再三被放大。关于天气转变的警告声愈加振聋发聩，植树造林需要的投入也不是小数量，是以当务之急即是弄清晰植树对天气的影响。美国国度大气研究中间的地学科学家 Gordon Bonan 说：“人们想要一个切当的谜底；他们但愿能确定地说：‘我们应该这样做或那样做’。”他说，关于丛林及其降温感化，“有很多错误或强调其辞的指导。”

吸碳海绵

若是那些植树打算真能达到其所宣传的结果，那么就能为宿世界博得贵重的时候来逐渐降低对于化石燃料的依靠，取而代之以加倍洁净的能源。2017 年一项被普遍引用的研究估算，丛林和其他生态系统可以或许帮忙将全球二氧化碳排放量削减三分之一——在 2030 年之前将全球变暖维持在 2 °C 以下所需的减排力度。

固然这项研究依靠于弘大的假设，好比可用的帮助机制和政治意愿，可是作者暗示，当宿世界忙于应对本家儿要的碳排放来历——燃烧化石燃料，丛林可能是一个主要的权宜之计。论文作者之一、大天然庇护协会（The Nature Conservancy）的丛林 - 碳科学家 Peter Ellis 说：“这是大天然抛给我们的一根救命绳。”

植物可以接收空气中的二氧化碳的理论雏形可追溯至 18 宿世纪 70 年月，那时一位名叫 Jean Senebier 的瑞士牧师在分歧的尝试前提下莳植植物。他认为植物可以分化空气中的二氧化碳，并接收碳。后来，光合感化机制的发现证实了这一不雅点。

200 多年后，Senebier 的看法当作了操纵植物抗击大气中二氧化碳储蓄积累的主要理论支撑。它的道理是树木可以将碳封锁在树干和树根内达几十年，甚至几百年之久。1997 年缔结的《京都议心猿意马书》许可敷裕国度在履行限制温室气体排放的方针时，将丛林碳储计较在内。然而在现实操作中，很少有国度这么做，因为该和谈划定的核算机制极不适用，别的还有其他身分影响。之后颠末构和订立了一个框架：让敷裕国度标的目的地处热带区域的国度支付费用，让后者削减因砍伐丛林所造当作的碳排放，增添丛林的碳储。2015 年的《巴黎协心猿意马》将此框架正规化，要求各个国度承诺削减温室气体排放；已有 50 多个国度承诺将增添林木植被或庇护已有的丛林（拜见“Where Are The Trees？”）。

这类方案要求用严酷的数据申明有几多碳被封锁在丛林中。在曩昔的几十年里，科学家操纵试验田和卫星数据，估算了列国植被接收和增添的碳量。2011 年，在美国农业部林务局的研究人员的带领下，一支国际团队得出结论：全球规模内的丛林是一个庞大的碳汇，它们经由过程光合感化和林木出产所接收的碳多于其经由过程呼吸和腐臭所释放的碳。

可是，那并不料味着所有丛林都具有降温感化。几十年来，研究人员一向都知道树叶接收的阳光要多于其他类型地盘笼盖，如地步或裸地。丛林会降低地球的概况反射率，也就是说地球反射回太空的入射光会削减，从而引起温度上升。这种效应在高纬度地域、山区或干燥地域尤其较着。在这些地域，针叶树发展较迟缓，树叶较暗，遮挡了原本会反射阳光的颜色较浅的地面或积雪。可是，大部门科学家都附和热带丛林是显而易见的天气“冷却器”：在这里，树木发展相对较快，蒸发失落大量会形当作云的水分——从而负气候冷却。

最新研究将丛林影响天气的其他体例也纳入考量规模之内。科学家已经领会到，在树木从发展到灭亡的过程中，它们不竭地与空气发生互作：互换碳、水分、光以及各类可以与天气发生互作的化学物质。

曾就职于耶鲁大学的大气化学家 Nadine Unger 率先开展了首批考查这种互换感化的全球性研究之一：树木释放的挥发性有机化合物（VOC）的影响。这类 VOC 包罗异戊二烯——一种可以或许经由过程多种体例负气候变暖的碳氢化合物。好比，它可以或许与空气中的氮氧化物发生反映，形当作臭氧——位于低层大气时，具有壮大的天气变暖感化。它也可以耽误另一种温室气体——大气甲烷的寿命。不外，异戊二烯也可以发生冷却效应：促进生当作气溶胶粒子，反对入射光。

Unger 构建了一个地球系统模子，用来估算丛林的化学物质排放所发生的效应。成果表白，工业时代的伐林垦地对天气的整体影响可能并不大。砍伐丛林将树木中封存的碳释放了出来，可是也增添了地球的概况反射率（促进天气冷却），削减了兼具冷却与升温感化的 VOC 的排放。

由此推论，Unger 认为从头造林对于天气的影响也存在不确定性。热带和温带地域的树木会释放大量的异戊二烯，可是这一点却没有计入大部门的林业打算中。高纬度的海说神聊方丛林本家儿要释放萜烯，萜烯可以形当作气溶胶，反对阳光，促进形当作云粒，达到冷却天气的结果；不外，Unger 没有测验考试量化这种云种散播效应。她认可本身的研究只是第一步，并呼吁增强对丛林释放的化学物质及其与大气的互作进行监测。

论文颁发后，她还为《纽约时报》撰写了题为《拯救地球，遏制植树》（To Save the Planet, Don’t Plant Trees）的不雅点文章，她认为丛林负气候冷却或变暖的效应存在庞大的不确定性，在这种环境下，把种树看成一种抵御天气转变的策略是有风险的。这篇文章，尤其是题目（非 Unger 所取）引起了研究人员的强烈抗议，他们斥其不科学，并且可能摆荡多年来的研究和倡议当作果。30 位丛林科学家在情况新闻网站 Mongabay 上做出结合回应：“我们强烈否决 Unger 传授的焦点不雅点”。

Unger 说她收到过灭亡威胁，并且有些同事也不再和她措辞。可是，也有部门科学家认同研究丛林 VOC 的影响具有主要意义。后续研究有的撑持了 Unger 2014 年的阐发，有的则并不撑持。英国利兹大学的大气化学家 Dominick Spracklen 和 Catherine Scott 率领的一支团队在模子中纳入了可以散播云种（云会反射阳光）的丛林源气溶胶。他们的结论是，丛林源 VOC 的净效应是使全球天气冷却。

Unger 则对 Scott 和 Spracklen 的一些假设提出了质疑。Unger 今朝就职于英国埃克塞特大学，她和 Spracklen 正在会商采用一种常规尝试设计来解决他们之间的不合。

他们和其他一些研究人员都暗示，因为缺乏有关丛林排放的数据，这类研究备受掣肘。加州大学欧文分校的大气科学家 Alex Guenther 说“在我看来，我们此刻所把握的信息仍然不敷充实”，难以申明丛林 VOC 事实具有什么效应。

最新的研究发现使这个问题变得加倍复杂。2013 年和 2014 年的大部门时候里，英国兰卡斯特大学的生态学家 Sunitha Pangala 都待在亚马逊雨林内，她在 2300 多棵树的树干四周放置了气体测量器。“真正让我们感应惊奇的是这些树木释放甲烷的规模。”Pangala 说。2017 年，她和英国开放大学的 Vincent Gauci 及其同事陈述称，树木约占亚马逊甲烷总排放量的一半。曩昔，研究人员假设甲烷直接从泥土中渗入进空气里面（甲烷由泥土中的微生物发生）。而新近研究表白，树木可能是微生物甲烷的另一个发生路径，这或许可以诠释为什么在热带湿地上方检测到的甲烷比在泥土中检测到的要多。

Gauci 和其他同事在客岁 10 月初次颁发的一项研究为此再添一道证实，他们发现高山林地里的树木会释放甲烷和另一种温室气体——一氧化二氮。

今朝，这些发现的全球性意义仍然不甚明白。Pangala 和 Gauci 的估算均显示，树木吸碳所发生的冷却效应显著跨越树木经由过程释放甲烷和一氧化二氮所发生的增温效应。可是，美国斯基德莫尔学院的情况科学家 Kristofer Covey 发现温带丛林里的非湿地树木也会释放甲烷，他认为在某些地域，这种排放可能会减弱树木对天气的有益效应，且减弱的水平超出研究人员和环保人士已有的熟悉。“那真的是一个不幸的动静。”他说。

Unger 说，最新涌现出的各类研究成果突显了充实理解丛林对于天气转变的影响的需要性。“我们知道热带树木会接收大气中的二氧化碳，同时我们也必需认可，它们也会标的目的大气中释放甲烷和 VOC。”

各就列位

站在丛林一边的科学家认为，固然相关研究多多益善，可是现有成果已经足以撑持操纵造林来抵御天气转变的做法，出格是考虑到今朝天气转变问题十分紧迫。“我们耗不起了，必需步履起来。”芝加哥情况科学家、《巴黎协心猿意马》的参谋兼不雅察员 Jason Funk 说。

此刻，研究人员正在操纵复杂紧密的计较机模子和越来越多、越来越周全的数据，精准鉴定分歧区域的丛林对于天气事实有什么影响。有些成果足以令人警醒。客岁 10 月，阿姆斯特丹自由大学生态学家 Sebastiaan Luyssaert 的团队建造模子模拟了欧洲分歧的丛林办理场景。最后得出结论：没有哪一种场景会对全球天气发生显著影响，因为由造林导致的地表颜色变深和云量转变将大致抵消丛林的碳储感化。

为了估量在美国分歧地域造林会对天气发生何种影响，美国克拉克大学的生态学家 Christopher Williams 将十几年的全球卫星数据与美国国度林务局的碳封存数据连系起来。初步研究发现，从天气角度看，增添美国西海岸和密西西比河以东地域的植被笼盖是合理的。可是，在洛矶山脉和美国西南部造林引起的反射率转变，在大部门环境下对天气的影响都是负面的，因为这些区域盛产的针叶树颜色较深，接收的阳光比下面的泥土或积雪要多。他但愿将这项研究转化为一种尺度化的方式，让丛林办理人员可以用来评估某个项目标天气影响。

可是，要让规划人员采用这类方式并不轻易。Williams 发现，有些规划人员拒绝考虑反射率效应，包罗但愿发卖丛林项目碳额度的公司代表。“甚至一些科学家也不相信反射率效应的严重水平，甚至不相信反射率效应的存在，”他说。

“我听到有科学家说，若是我们发现了削减丛林面积可以使地球降温的证据，我们就不会颁发出来。”

有一些持久项目会追踪树木释放和接收的气体与化学物质，它们或将带来更多有关丛林对于天气的影响的数据。亚马逊雨林内有一座高 325 米的不雅测塔，研究人员正操纵它监测巴西玛纳斯东海说神聊部规模约 100 平方公里的原始热带雨林上方的碳、水和其它化学物质通量。西伯利亚也有一座功能一样的不雅测塔。

研究团队在全球上百个地址建起了小型研究塔，用以收集分歧类型丛林的近似样本；好比，挪威的首座研究用不雅测塔不久便将起头在丛林中收集数据。尽管如斯，还有很多主要区域未被笼盖。客岁 NASA 启动全球生态系统动态调查激光雷达（Global Ecosystem Dynamics Investigation）和“爱斯塞特 2 号”卫星（ Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2）应该很快就能供给加倍同一的全球丛林碳储数据。

介入会商丛林对天气影响的科学家火烧眉毛地想要获取这些数据。那些坚信丛林项目可以抵御天气转变的科学家也对这些加倍周全严谨的研究暗示接待。好比，Ellis 认可他作为配合作者颁发的一项研究只是粗略地考虑了反射率效应，研究团队没有考虑树木释放的 VOC 和甲烷。

“我们需要脚踏实地地将其他近似效应纳入考量规模，也要加倍谨严地拟定相关策略，”Ellis 说，“我们的现有东西是钝的，若是能有更尖锐的东西就再好不外了。”ⓝ

Nature|doi:10.1038/d41586-019-00122-z

原文发布在 2019 年 1 月 15 日《天然》新闻特写上，作者：Gabriel Popkin

本文由施普林格·天然上海办公室负责翻译。中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。接待转发至伴侣圈，如需转载，请邮件 China@nature.com。未经授权的翻译是侵权行为，版权方将保留究查法令责任的权力。