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植樹造林，讓地球降溫還是升溫？

圖片：Tama66 / CC0

植樹造林，讓地球降溫仍是升溫？

Nature天然科研，思惟常新者以天然為其靠得住之依據

導語：一般認為樹木可以放慢全球變暖的腳步，可是越來越多的證據表白，它們并不老是天氣轉變的救星。

一提到抵御天氣轉變，樹木常被認為是最好用的“兵器”之一。因為列國在節制碳排放方面取得的進展有限，很多當局和倡議人士力推植樹打算，但愿操縱樹木接收大氣中的二氧化碳，緩解天氣轉變。可是最新研究表白，樹木可能并不總像人們但愿得那樣有效。

2015 年的《巴黎協心猿意馬》初次承認列國可以經由過程植樹或庇護叢林來抵消本國化石燃料碳排放的做法，這大大鞭策了叢林相關打算的成長。中國打算的植樹造林面積半斤八兩于英國河山面積的四倍。美國加州許可叢林所有者標的目的碳排放公司出售額度，美國的其他州也在考慮實施近似的方案，這或將刺激植樹造林和庇護已有叢林的項目落地。歐盟正考慮許可當作員國將植樹造林納入其抵御天氣轉變的打算傍邊；部門歐友邦家也已經承諾投入幾十億美元用于熱帶叢林項目。

很多科學家都對增添叢林面積暗示接待，但也有一些科學家提醒采納謹嚴立場。他們認為叢林對于天氣轉變的影響很是復雜且具有不確定性，政策擬定者、環保人士，甚至一些科學家對此缺乏充沛的熟悉。

樹木簡直可以經由過程光合感化接收二氧化碳，使地球降溫，可是它們也會釋放各類稠濁的化學物質，此中部門可能會使地球變暖。不僅如斯，樹木深色的葉子會接收陽光，使溫度上升。曩昔幾年里有若干闡發表白，叢林的這種變暖效應可能會部門或完全抵消其帶來的冷卻效應。

這類掛念在科學家群體中激發了激烈的爭論：分歧區域的叢林為何具有變暖效應或冷卻效應。沒有人否定樹木對情況有益；究竟結果叢林可以供給大量益處，并且地球的陸上生物多樣性本家兒要存在于叢林中。也沒有研究人員建議要砍伐現有的叢林或削減旨在節制濫砍濫伐的辦法。不外，鑒于當局、企業和非營利組織鞭策實施的緩解天氣轉變的打算越來越弘大，一些科學家提醒不要把叢林看成抵御全球變暖的不貳秘訣，因為我們對于叢林的理解還不敷透辟。一些研究人員介入大型數據收集項目，操縱飛機、衛星和叢林中的塔樓提取樹木釋放的全數化學物質的樣本，這些化學物質可能既關乎天氣轉變，也關乎空氣污染。

與此同時，也有一些研究人員害怕頒發那些會挑戰叢林具有降溫感化這一不雅點的研究成果。曾有一位科學家寫了一篇評論，否決經由過程植樹來預防天氣轉變，之后竟收到了滅亡威脅。

跟著越來越多的科學家插手這場辯說，問題也幾回再三被放大。關于天氣轉變的警告聲愈加振聾發聵，植樹造林需要的投入也不是小數量，是以當務之急即是弄清晰植樹對天氣的影響。美國國度大氣研究中間的地學科學家 Gordon Bonan 說：“人們想要一個切當的謎底；他們但愿能確定地說：‘我們應該這樣做或那樣做’。”他說，關于叢林及其降溫感化，“有很多錯誤或強調其辭的指導。”

吸碳海綿

若是那些植樹打算真能達到其所宣傳的結果，那么就能為宿世界博得貴重的時候來逐漸降低對于化石燃料的依靠，取而代之以加倍潔凈的能源。2017 年一項被普遍引用的研究估算，叢林和其他生態系統可以或許幫忙將全球二氧化碳排放量削減三分之一——在 2030 年之前將全球變暖維持在 2 °C 以下所需的減排力度。

固然這項研究依靠于弘大的假設，好比可用的幫助機制和政治意愿，可是作者暗示，當宿世界忙于應對本家兒要的碳排放來歷——燃燒化石燃料，叢林可能是一個主要的權宜之計。論文作者之一、大天然庇護協會（The Nature Conservancy）的叢林 - 碳科學家 Peter Ellis 說：“這是大天然拋給我們的一根救命繩。”

植物可以接收空氣中的二氧化碳的理論雛形可追溯至 18 宿世紀 70 年月，那時一位名叫 Jean Senebier 的瑞士牧師在分歧的嘗試前提下蒔植植物。他認為植物可以分化空氣中的二氧化碳，并接收碳。后來，光合感化機制的發現證實了這一不雅點。

200 多年后，Senebier 的看法當作了操縱植物抗擊大氣中二氧化碳儲蓄積累的主要理論支撐。它的道理是樹木可以將碳封鎖在樹干和樹根內達幾十年，甚至幾百年之久。1997 年締結的《京都議心猿意馬書》許可敷裕國度在履行限制溫室氣體排放的方針時，將叢林碳儲計較在內。然而在現實操作中，很少有國度這么做，因為該和談劃定的核算機制極不適用，別的還有其他身分影響。之后顛末構和訂立了一個框架：讓敷裕國度標的目的地處熱帶區域的國度支付費用，讓后者削減因砍伐叢林所造當作的碳排放，增添叢林的碳儲。2015 年的《巴黎協心猿意馬》將此框架正規化，要求各個國度承諾削減溫室氣體排放；已有 50 多個國度承諾將增添林木植被或庇護已有的叢林（拜見“Where Are The Trees？”）。

這類方案要求用嚴酷的數據申明有幾多碳被封鎖在叢林中。在曩昔的幾十年里，科學家操縱試驗田和衛星數據，估算了列國植被接收和增添的碳量。2011 年，在美國農業部林務局的研究人員的帶領下，一支國際團隊得出結論：全球規模內的叢林是一個龐大的碳匯，它們經由過程光合感化和林木出產所接收的碳多于其經由過程呼吸和腐臭所釋放的碳。

可是，那并不料味著所有叢林都具有降溫感化。幾十年來，研究人員一向都知道樹葉接收的陽光要多于其他類型地盤籠蓋，如地步或裸地。叢林會降低地球的概況反射率，也就是說地球反射回太空的入射光會削減，從而引起溫度上升。這種效應在高緯度地域、山區或干燥地域尤其較著。在這些地域，針葉樹發展較遲緩，樹葉較暗，遮擋了原本會反射陽光的顏色較淺的地面或積雪。可是，大部門科學家都附和熱帶叢林是顯而易見的天氣“冷卻器”：在這里，樹木發展相對較快，蒸發失落大量會形當作云的水分——從而負氣候冷卻。

最新研究將叢林影響天氣的其他體例也納入考量規模之內。科學家已經領會到，在樹木從發展到滅亡的過程中，它們不竭地與空氣發生互作：互換碳、水分、光以及各類可以與天氣發生互作的化學物質。

曾就職于耶魯大學的大氣化學家 Nadine Unger 率先開展了首批考查這種互換感化的全球性研究之一：樹木釋放的揮發性有機化合物（VOC）的影響。這類 VOC 包羅異戊二烯——一種可以或許經由過程多種體例負氣候變暖的碳氫化合物。好比，它可以或許與空氣中的氮氧化物發生反映，形當作臭氧——位于低層大氣時，具有壯大的天氣變暖感化。它也可以耽誤另一種溫室氣體——大氣甲烷的壽命。不外，異戊二烯也可以發生冷卻效應：促進生當作氣溶膠粒子，反對入射光。

Unger 構建了一個地球系統模子，用來估算叢林的化學物質排放所發生的效應。成果表白，工業時代的伐林墾地對天氣的整體影響可能并不大。砍伐叢林將樹木中封存的碳釋放了出來，可是也增添了地球的概況反射率（促進天氣冷卻），削減了兼具冷卻與升溫感化的 VOC 的排放。

由此推論，Unger 認為從頭造林對于天氣的影響也存在不確定性。熱帶和溫帶地域的樹木會釋放大量的異戊二烯，可是這一點卻沒有計入大部門的林業打算中。高緯度的海說神聊方叢林本家兒要釋放萜烯，萜烯可以形當作氣溶膠，反對陽光，促進形當作云粒，達到冷卻天氣的結果；不外，Unger 沒有測驗考試量化這種云種散播效應。她認可本身的研究只是第一步，并呼吁增強對叢林釋放的化學物質及其與大氣的互作進行監測。

論文頒發后，她還為《紐約時報》撰寫了題為《拯救地球，遏制植樹》（To Save the Planet, Don’t Plant Trees）的不雅點文章，她認為叢林負氣候冷卻或變暖的效應存在龐大的不確定性，在這種環境下，把種樹看成一種抵御天氣轉變的策略是有風險的。這篇文章，尤其是題目（非 Unger 所取）引起了研究人員的強烈抗議，他們斥其不科學，并且可能擺蕩多年來的研究和倡議當作果。30 位叢林科學家在情況新聞網站 Mongabay 上做出結合回應：“我們強烈否決 Unger 傳授的焦點不雅點”。

Unger 說她收到過滅亡威脅，并且有些同事也不再和她措辭。可是，也有部門科學家認同研究叢林 VOC 的影響具有主要意義。后續研究有的撐持了 Unger 2014 年的闡發，有的則并不撐持。英國利茲大學的大氣化學家 Dominick Spracklen 和 Catherine Scott 率領的一支團隊在模子中納入了可以散播云種（云會反射陽光）的叢林源氣溶膠。他們的結論是，叢林源 VOC 的凈效應是使全球天氣冷卻。

Unger 則對 Scott 和 Spracklen 的一些假設提出了質疑。Unger 今朝就職于英國埃克塞特大學，她和 Spracklen 正在會商采用一種常規嘗試設計來解決他們之間的不合。

他們和其他一些研究人員都暗示，因為缺乏有關叢林排放的數據，這類研究備受掣肘。加州大學歐文分校的大氣科學家 Alex Guenther 說“在我看來，我們此刻所把握的信息仍然不敷充實”，難以申明叢林 VOC 事實具有什么效應。

最新的研究發現使這個問題變得加倍復雜。2013 年和 2014 年的大部門時候里，英國蘭卡斯特大學的生態學家 Sunitha Pangala 都待在亞馬遜雨林內，她在 2300 多棵樹的樹干四周放置了氣體測量器。“真正讓我們感應驚奇的是這些樹木釋放甲烷的規模。”Pangala 說。2017 年，她和英國開放大學的 Vincent Gauci 及其同事陳述稱，樹木約占亞馬遜甲烷總排放量的一半。曩昔，研究人員假設甲烷直接從泥土中滲入進空氣里面（甲烷由泥土中的微生物發生）。而新近研究表白，樹木可能是微生物甲烷的另一個發生路徑，這或許可以詮釋為什么在熱帶濕地上方檢測到的甲烷比在泥土中檢測到的要多。

Gauci 和其他同事在客歲 10 月初次頒發的一項研究為此再添一道證實，他們發現高山林地里的樹木會釋放甲烷和另一種溫室氣體——一氧化二氮。

今朝，這些發現的全球性意義仍然不甚明白。Pangala 和 Gauci 的估算均顯示，樹木吸碳所發生的冷卻效應顯著跨越樹木經由過程釋放甲烷和一氧化二氮所發生的增溫效應。可是，美國斯基德莫爾學院的情況科學家 Kristofer Covey 發現溫帶叢林里的非濕地樹木也會釋放甲烷，他認為在某些地域，這種排放可能會減弱樹木對天氣的有益效應，且減弱的水平超出研究人員和環保人士已有的熟悉。“那真的是一個不幸的動靜。”他說。

Unger 說，最新涌現出的各類研究成果突顯了充實理解叢林對于天氣轉變的影響的需要性。“我們知道熱帶樹木會接收大氣中的二氧化碳，同時我們也必需認可，它們也會標的目的大氣中釋放甲烷和 VOC。”

各就列位

站在叢林一邊的科學家認為，固然相關研究多多益善，可是現有成果已經足以撐持操縱造林來抵御天氣轉變的做法，出格是考慮到今朝天氣轉變問題十分緊迫。“我們耗不起了，必需步履起來。”芝加哥情況科學家、《巴黎協心猿意馬》的參謀兼不雅察員 Jason Funk 說。

此刻，研究人員正在操縱復雜緊密的計較機模子和越來越多、越來越周全的數據，精準鑒定分歧區域的叢林對于天氣事實有什么影響。有些成果足以令人警醒。客歲 10 月，阿姆斯特丹自由大學生態學家 Sebastiaan Luyssaert 的團隊建造模子模擬了歐洲分歧的叢林辦理場景。最后得出結論：沒有哪一種場景會對全球天氣發生顯著影響，因為由造林導致的地表顏色變深和云量轉變將大致抵消叢林的碳儲感化。

為了估量在美國分歧地域造林會對天氣發生何種影響，美國克拉克大學的生態學家 Christopher Williams 將十幾年的全球衛星數據與美國國度林務局的碳封存數據連系起來。初步研究發現，從天氣角度看，增添美國西海岸和密西西比河以東地域的植被籠蓋是合理的。可是，在洛磯山脈和美國西南部造林引起的反射率轉變，在大部門環境下對天氣的影響都是負面的，因為這些區域盛產的針葉樹顏色較深，接收的陽光比下面的泥土或積雪要多。他但愿將這項研究轉化為一種尺度化的方式，讓叢林辦理人員可以用來評估某個項目標天氣影響。

可是，要讓規劃人員采用這類方式并不輕易。Williams 發現，有些規劃人員拒絕考慮反射率效應，包羅但愿發賣叢林項目碳額度的公司代表。“甚至一些科學家也不相信反射率效應的嚴重水平，甚至不相信反射率效應的存在，”他說。

“我聽到有科學家說，若是我們發現了削減叢林面積可以使地球降溫的證據，我們就不會頒發出來。”

有一些持久項目會追蹤樹木釋放和接收的氣體與化學物質，它們或將帶來更多有關叢林對于天氣的影響的數據。亞馬遜雨林內有一座高 325 米的不雅測塔，研究人員正操縱它監測巴西瑪納斯東海說神聊部規模約 100 平方公里的原始熱帶雨林上方的碳、水和其它化學物質通量。西伯利亞也有一座功能一樣的不雅測塔。

研究團隊在全球上百個地址建起了小型研究塔，用以收集分歧類型叢林的近似樣本；好比，挪威的首座研究用不雅測塔不久便將起頭在叢林中收集數據。盡管如斯，還有很多主要區域未被籠蓋。客歲 NASA 啟動全球生態系統動態調查激光雷達（Global Ecosystem Dynamics Investigation）和“愛斯塞特 2 號”衛星（ Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2）應該很快就能供給加倍同一的全球叢林碳儲數據。

介入會商叢林對天氣影響的科學家火燒眉毛地想要獲取這些數據。那些堅信叢林項目可以抵御天氣轉變的科學家也對這些加倍周全嚴謹的研究暗示接待。好比，Ellis 認可他作為配合作者頒發的一項研究只是粗略地考慮了反射率效應，研究團隊沒有考慮樹木釋放的 VOC 和甲烷。

“我們需要腳踏實地地將其他近似效應納入考量規模，也要加倍謹嚴地擬定相關策略，”Ellis 說，“我們的現有東西是鈍的，若是能有更尖銳的東西就再好不外了。”?

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

原文發布在 2019 年 1 月 15 日《天然》新聞特寫上，作者：Gabriel Popkin

本文由施普林格·天然上海辦公室負責翻譯。中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。接待轉發至伴侶圈，如需轉載，請郵件 China@nature.com。未經授權的翻譯是侵權行為，版權方將保留究查法令責任的權力。