森林是如何影響全球氣溫的？

在給地球“降溫”這件事上，人類正在不遺余力地進行著，為應對全球變暖而提出的“碳達峰”、“碳中和”已經(jīng)成為世界上絕大多數(shù)國家的共同目標。

不過，就目前而言，這場“降溫運動”的主角還不是我們，而是占地球近1/3土地面積的森林。根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織發(fā)布的《2020年全球森林資源評估》報告顯示，全球森林總面積達到40.6億公頃（包括人造林），換算成全球人均水平的話，每個人人均森林面積可達到約0.52公頃。差不多相當于0.7個標準足球場的面積。

森林的“降溫”手段主要來源于其捕獲和儲存大氣碳的能力，實際上，這種能力從伏地的小草到探天的巨杉都很常見，但以森林為單位的植被捕獲了大量的碳。

據(jù)IPCC測算，全球所有類型的植被大約儲存了450-650pg的碳（1pg=10^15g），其中約有54%~80%的碳存在于森林植被中。再加上森林土壤中的碳，整個森林生態(tài)系統(tǒng)固定了超過800pg的碳，幾乎與大氣中的碳含量相差無幾。

但如果僅僅把森林看作是一個“吸碳”的海綿，那就真的小看它了，除此捕獲碳和封存碳之外，森林還有其他影響氣候的手段，盡管不都是有益的。2022年初發(fā)表在《frontiers》雜志上研究發(fā)現(xiàn)，當森林的覆蓋面積、生態(tài)結(jié)構(gòu)以及物種組成發(fā)生變化時，水以及來自太陽能量的物理意義上的變化可能會增強或減弱森林對于氣候“降溫”影響。

具體來說，分為兩個方向，一個是正向的，來自樹木的蒸騰作用。對于一棵高大的樹木來說，每天都需要從地下汲取數(shù)百升水并運送給樹冠的葉子，那里是光合作用發(fā)生的位置。

液態(tài)水的表面張力，另一個水分子會被這種張力拉著走，此時在木質(zhì)部內(nèi)，一條浩浩蕩蕩的“調(diào)水”工程會將水分從根部源源不斷地輸送到葉子中。

值得一提的是，有研究估算了全球樹木在一年中將水分從根部提升到頂部所需要的能量，結(jié)果達到了9.4萬GWh（1GWh=100萬Kwh，Kw·h為一度），這是個什么概念呢？也就相當于是2019年全球水力發(fā)電量的90%吧，不得不贊嘆大自然的莫大偉能。

話說回來，這個讓水分蒸發(fā)的蒸騰作用對氣候有什么影響呢？眾所周知，大多數(shù)物體可以在固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三相中相互轉(zhuǎn)變，而在等溫等壓的條件下，物體從一個相到另一個相轉(zhuǎn)變吸收或放出的熱量稱為潛熱，例如樹木中的液態(tài)水蒸發(fā)時會從周圍吸收熱量，即汽化潛熱，而這種熱量對溫度變化只起到潛在作用。

但可以感知的是，樹冠層的溫度要比下面的溫度更低，并且通過氣流的作用可以將水蒸氣和熱量從地表帶走，從而降低局部地區(qū)的溫度。更重要的是，森林樹冠凹凸不平的表面，可以進一步地將水蒸氣送往大氣的高處。在北緯30°到南緯30°的森林中，這種“降溫”手段使地球整體溫度下降了0.3℃左右。

另外一個方向可能是“負面”的，森林相較于裸露的土地如農(nóng)田、荒原等區(qū)域?qū)μ柟獾姆瓷渎矢停瑯淠旧钌娜~子會吸收更多的入射陽光，使溫度上升。

然而，這種溫度變化并非是單獨作用的，還與森林所處緯度有關(guān)，在熱帶地區(qū)，較高的入射太陽光和充足的水分為驅(qū)動蒸騰作用和對流提供了更多能量，這在一定程度上會克服森林低反射率的變暖效應，使森林全年降溫；而在中緯度和高緯度地區(qū)，除了夏季擁有較高的入射太陽光和水分可以使森林降溫外，在其他季節(jié)，森林變暖效應更強。

總的來說，全球范圍內(nèi)的森林不僅是一個巨大的碳匯，還是一個顯而易見的氣候“冷卻器”，目前，為了將全球變暖溫度控制在1.5攝氏度以下并實現(xiàn)“碳中和”目標，森林的助力必不可少，同時，已有森林封存的碳量也不能重新回到大氣當中。

換句話說就是，對于森林特別是熱帶森林需要進行保護，降低人類活動對其進行的影響。因為這些“巨人”長久以來團結(jié)、傳承而來的碳一旦釋放出來，再重新融入土地中可能需要幾個世紀的時間，這在應對氣候變化的時間尺度上，是人類無法接受的。

參考資料：

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/ffgc.2022.756115/full

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2022JG006922

https://www.sciencenews.org/article/forest-trees-reduce-global-warming-climate-cooling-carbon

https://www.forestry.gov.cn/uploadfile/ghy/2017-9/file/2017-9-15-1ed8c2609ab945d78738b75750e72af8.pdf

Wikipedia——xylem

Wikipedia——Transpiration