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森林是应对气候变化问题的万灵药吗?| 读者来信

写在前面:
从今天开始,《知识分子》将开辟一个新栏目 “读者来信”,我们将在这里不定期刊登读者对某些话题的意见或回应。
 
现实世界的复杂性往往让我们对问题的看法过于乐观或悲观,难以看清全貌,而我们相信只有通过理性讨论,问题才能被逐渐辨明,因此我们欢迎所有理性探讨的声音,也期待读者根据自己的专业所长为我们提供真知灼见。
 
本栏目的第一篇文章是两位研究森林生态的学者对 Science 此前刊发的一篇论文的不同看法,通过这篇文章,我们可以看到解决气候变化问题并不是那么简单。
 
撰文 | 杨   曦 (弗吉尼亚大学环境科学系)
         徐湘涛 (康奈尔大学生态与进化生物学系)
责编 | 夏志坚
 
控制和减少大气中的二氧化碳含量,从而避免气候变化带来的灾难性后果,早已成为深入人心的共识。然而,如何具体实现这一目标却英雄所见不同。
 
相对于减排,或者运用物理化学手段人工捕集封存二氧化碳 (carbon capture and storage),一些科学家提出了自然式的气候变化对策(natural climate solutions),即通过保护和管理自然生态系统(森林,湿地,草地等),尤其是植树造林来达到固碳的目的 [1]。7月5日出版的 Science 上的一篇文章更是宣称“造林是目前为止最有效的解决气候变化问题的办法” [2]。
 
诚然,森林能帮助吸收并储存二氧化碳 [3],例如中国近几十年来的退耕还林等政策就起到了明显效果 [4]。且应对气候变化的一个重要方式就是减少森林砍伐,因为土地利用变化造成的碳排放(森林砍伐是其中最重要的部分)占每年人类造成的碳排放的10%左右 [5]。
 
然而,过去几十年生态学和地球科学的研究已经证明了造林并不能成为降低大气二氧化碳含量最有效和最主要的手段,甚至在一些情况下会起到反作用 [6,7]。某些顶级科学期刊或者媒体的报道往往有意无意地忽视掉了这一点 [2],比如《卫报》的报道对利用造林解决气候变化就显得过于乐观 [8]。更让人担忧的是这些论断很有可能会影响政策的制定,不仅会浪费资源,更可能会适得其反,例如已经被提出的“一万亿棵树”计划 [9]。那么,为什么说造林并不是降低大气中二氧化碳含量最有效的手段呢?
 
第一,生态学的基本规律决定了森林固碳是一个缓慢的过程,很难在短期(20-50年)改变大气中二氧化碳的含量。研究表明,即使在水热条件优异的热带和亚热带,次生森林平均也需要近70年才能回复到较高的固碳水平 [10]。新栽的树苗长到成熟的森林的过程中,个体之间对阳光,水分和养料的竞争会进一步限制森林固碳的能力。
 
第二,森林的长期固碳能力取决于其是否将碳以生物质 (biomass) 的形式保存下来。各种自然扰动,例如飓风、火灾和干旱会显著降低森林的长期固碳能力。比如,2015年的厄尔尼诺现象在南美亚马逊雨林带来的火灾和树木死亡,就把“地球之肺”从净吸收变为了净排放二氧化碳。2003年的欧洲干旱和最近的加利福尼亚干旱都带来了极其严重的生态后果,直接影响森林的固碳能力。而最近关于造林固碳能力的“毛估” (back-of-the-envelope calculation),并没有系统地考虑这些复杂因子,显然过于乐观 [2]。
 
第三,森林的碳汇并不是免费的午餐,地球系统的其他过程也会相应产生连锁反应。森林在吸收二氧化碳的同时,需要使用更多的水。未来几十年,地球上不少地方都会受到干旱的影响,包括很多已有森林的地区。因此,造林不能不考虑未来水资源的变化。更重要的是,在土壤碳蓄积量全球最高的北半球高纬度地区,用森林来替代已有的生态系统(比如草地)反而会使得地表变得更”黑“,吸收更多的太阳短波辐射,从而使温度进一步升高,增加土壤中微生物的活性。这些微生物会分解储存在土壤里面的有机物,导致更多的二氧化碳排放。许多研究已经表明,在高纬度再造林带来的正面效应(吸收二氧化碳)会被负面效应(地表增温)抵消掉,甚至反超 [6,7]。
 
第四,如果没有其他的辅助手段,仅仅依靠森林固碳并不能降低目前大气中的二氧化碳含量。目前人类排放到大气中的碳大约是一百亿吨每年 (10 PgC/year)。而即便是最乐观的估计 [3],森林在接下来的50-100年能存储两千零五十亿吨碳 (205 Pg C),也就是平均每年二十到四十亿吨碳 (2-4 Pg C/year),也不足以将每年的净排放量降到零以下。如果只寄希望于造林,大气中的二氧化碳含量还是会继续升高。
 
解决气候变化不是一个零和博弈,而是需要多种方案齐头并进。我们的确需要保护和更有效的管理森林,但对森林碳汇能力也不能盲目乐观,需要更加严谨的考证计算。归根到底,科学有效的制定并执行减排政策,才是解决气候变化问题的真正灵药 [10]。
 
 读者来信,请寄 editor@zhishifenzi.com,邮件标题注明“读者来信”。
 
 参考文献:
[1] Griscom, B.W., Adams, J., Ellis, P.W.,Houghton, R.A., Lomax, G., Miteva, D.A., Schlesinger, W.H., Shoch, D.,Siikamäki, J.V., Smith, P. and Woodbury, P., 2017. Natural climate solutions. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(44),pp.11645-11650.
[2] Bastin, J.F., Finegold, Y., Garcia, C.,Mollicone, D., Rezende, M., Routh, D., Zohner, C.M. and Crowther, T.W., 2019.The global tree restoration potential. Science, 365(6448),pp.76-79.
[3] Bonan, G.B., 2008. Forests and climate change:forcings, feedbacks, and the climate benefits of forests. Science, 320(5882),pp.1444-1449.
[4] Chen, C., Park, T., Wang, X., Piao, S., Xu, B.,Chaturvedi, R.K., Fuchs, R., Brovkin, V., Ciais, P., Fensholt, R. and Tømmervik, H., 2019. China and India lead in greening of the world through land-use management. Nature sustainability, 2(2),p.122.
[5] Le Quéré, C., Andrew, R.M., Friedlingstein, P.,Sitch, S., Hauck, J., Pongratz, J., Pickers, P.A., Korsbakken, J.I., Peters,G.P., Canadell, J.G. and Arneth, A., 2018. Global carbon budget 2018. Earth System Science Data, 10(4).
[6] Betts, R.A., 2000. Offset of the potential carbon sink from boreal forestation by decreases in surface albedo. Nature, 408(6809),p.187.
[7] Bala, G., Caldeira, K., Wickett, M., Phillips,T.J., Lobell, D.B., Delire, C. and Mirin, A., 2007. Combined climate and carbon-cycle effects of large-scale deforestation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(16), pp.6550-6555.
[8] Tree planting 'has mind-blowing potential' totackle climate crisis. https://www.theguardian.com/environment/2019/jul/04/planting-billions-trees-best-tackle-climate-crisis-scientists-canopy-emissions
[9] Goymer, P., 2018. A trillion trees. Nature ecology & evolution, 2(2), p.208.
[10] Poorter, L., Bongers, F.,Aide, T.M., Zambrano, A.M.A., Balvanera, P., Becknell, J.M., Boukili, V.,Brancalion, P.H., Broadbent, E.N., Chazdon, R.L. and Craven, D., 2016. Biomass resilience of Neotropical secondary forests. Nature, 530(7589),p.211.
[11] Anderson, C.M., DeFries,R.S., Litterman, R., Matson, P.A., Nepstad, D.C., Pacala, S., Schlesinger,W.H., Shaw, M.R., Smith, P., Weber, C. and Field, C.B., 2019. Natural climate solutions are not enough. Science, 363(6430),pp.933-934.
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