美國西部森林碳儲存：分布、驅(qū)動因素和趨勢

森林作為一個巨大的碳匯【1】，貢獻(xiàn)了一半以上的陸地碳儲量，在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本世紀(jì)將相較于工業(yè)化前水平的變暖控制在1.5°C以下的許多減緩氣候變化途徑在一定程度上就依賴于額外的森林碳儲存。因此，關(guān)注森林的碳儲存基線【2】對于減緩氣候變暖至關(guān)重要。而美國西部森林，就是減緩氣候變化的途徑中的重要熱點地區(qū)之一。

美國的西部森林地區(qū)橫跨洛磯山脈以西，擁有包括高山針葉林、混交林、硬葉木林以及半干旱地區(qū)的灌木叢和草原等豐富的生態(tài)系統(tǒng)。這些生態(tài)系統(tǒng)不僅為眾多野生動植物物種提供生存和繁衍的環(huán)境，還維持著周邊社區(qū)的供水和農(nóng)業(yè)發(fā)展。但是，盡管美國西部森林擁有如此豐富的生態(tài)系統(tǒng)和強大的自我恢復(fù)能力，現(xiàn)在卻面臨極端天氣的嚴(yán)重威脅。

2024年7月11日由美國凱瑞生態(tài)系統(tǒng)研究所發(fā)布在《地球的未來》（Earth's Future）期刊上的研究表達(dá)了對這種情況的擔(dān)憂。該研究表明，隨著越來越嚴(yán)重的干旱趨勢，陸地儲水量減少、植物水分脅迫增加和樹木死亡率升高，特別是在該地區(qū)，極端干旱正在放大對氣候敏感的自然災(zāi)害（如火災(zāi)和昆蟲爆發(fā)）的頻率、規(guī)模和嚴(yán)重程度，這些自然災(zāi)害會導(dǎo)致大面積的樹木死亡。預(yù)計到21世紀(jì)末，該地區(qū)面臨極端干旱的風(fēng)險相對于工業(yè)化前的水平將會增加300%。這些氣候變化和自然災(zāi)害將會嚴(yán)重侵蝕該地區(qū)的森林碳儲存潛力，并且影響未來的氣候變化減緩計劃。

針對該地區(qū)所面臨的極端干旱氣候威脅，美國凱瑞生態(tài)系統(tǒng)研究所基于2005年至2019年美國西部森林的碳儲存量數(shù)據(jù)和未來趨勢，調(diào)查了該地區(qū)的碳分布情況和基礎(chǔ)驅(qū)動因素，進(jìn)而研究美國西部森林地區(qū)作為自然氣候解決方案的作用。該研究的數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)為氣候變化減緩戰(zhàn)略提供了重要的見解和思路。

這項研究的重點是美國西部11個州19個森林的3級EPA（美國國家環(huán)境保護(hù)局）生態(tài)區(qū)。所有被選中的生態(tài)區(qū)至少有30%的森林覆蓋率。研究通過美國國家土地覆蓋數(shù)據(jù)庫2016年樹冠覆蓋（NLCD 2016 TCC）圖層來選擇森林生態(tài)區(qū)，并將這19個生態(tài)區(qū)分為五個較大的區(qū)域：太平洋西北地區(qū)、上落基山脈、下落基山脈、西南地區(qū)和加利福尼亞（圖1），每個區(qū)域代表著共同的氣候和社會生態(tài)條件。然后對這些區(qū)域進(jìn)行實地調(diào)查和測量碳的實證計算，以此來建立當(dāng)前森林碳儲存量在生態(tài)區(qū)分布的基線。

圖 1.美國西部森林研究區(qū)域內(nèi)選擇的生態(tài)區(qū)地圖，來源：Kerry Institute of Ecosystem Studies

研究數(shù)據(jù)顯示，太平洋西北生態(tài)區(qū)的平均活碳【3】含量最高，其次是加利福尼亞州的內(nèi)華達(dá)山脈生態(tài)區(qū)，再然后分別是上落基山脈生態(tài)區(qū)，下落基山脈生態(tài)區(qū)和西南生態(tài)區(qū)。具體而言，太平洋西北地區(qū)的海岸山脈生態(tài)區(qū)含有最高的活碳，平均值為174.94（標(biāo)準(zhǔn)差=146.46）Mg ha?1，而西南部的科羅拉多高原最低（平均值=18.61，標(biāo)準(zhǔn)差= 14.96 Mg ha?1）。平均活碳最高或最低的生態(tài)區(qū)通常也具有高或低的平均死碳。

通過這些數(shù)據(jù)，就能為每個生態(tài)區(qū)的活碳庫和死碳庫建立了單獨的隨機(jī)森林模型，繼而找到支撐西部森林當(dāng)前碳儲存量的驅(qū)動因素，并評估各個驅(qū)動因素的重要性。研究發(fā)現(xiàn)，目前美國西部森林碳儲存的主要驅(qū)動因素分為四類：氣候因素、自然災(zāi)害（主要是火災(zāi)）、人類活動和地形因素。

研究使用驅(qū)動因素類別重要性的分組估計來確定每個調(diào)查生態(tài)區(qū)中最重要的碳驅(qū)動因素。在接受調(diào)查的19個生態(tài)區(qū)中，有8個生態(tài)區(qū)的最重要驅(qū)動因素是氣候因素，而在其他大部分生態(tài)區(qū)中，氣候因素也位居前位。自然災(zāi)害對6個生態(tài)區(qū)最為重要，特別是在上落基山脈和太平洋西北地區(qū)，并且是另外6個生態(tài)區(qū)的第二大驅(qū)動因素。人類活動在其中5個生態(tài)區(qū)最為重要。地形因素的影響在其中18個生態(tài)區(qū)中的都是最小的（圖二）。

圖二驅(qū)動因素類別在碳儲存中的相對重要性，來源：Kerry Institute of Ecosystem Studies

研究結(jié)果表明，氣候和火災(zāi)是美國西部森林內(nèi)部和之間碳密度的重要決定因素，特別是在活碳量正在下降的生態(tài)區(qū)。盡管2019年的年度碳損失量不大，但預(yù)計干旱、燒毀面積和火災(zāi)嚴(yán)重程度將增加，這可能預(yù)示著未來該地區(qū)的碳流失速度將繼續(xù)加快。

因此， 如果不對積極的森林管理進(jìn)行強有力的直接投資，美國西部的干旱森林將極易受到碳損失的影響。這需要有針對性的森林管理活動，如間伐和有序燃燒，來穩(wěn)定森林高碳密度地區(qū)的風(fēng)險。

海濕小百科
碳匯（Carbon sink）指的是能夠吸收和儲存二氧化碳（CO2）或其他碳化合物的自然或人工系統(tǒng)、地點或過程。這些系統(tǒng)通過吸收大氣中的CO2，將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳或存儲在土壤、植被或海洋中，有助于減緩大氣中CO2濃度的增加，從而對抗氣候變化起到重要作用。

碳基線（Carbon baseline）是指在特定時間和地點上，用來描述或測量碳排放、碳儲存或碳流動的基準(zhǔn)水平。它對于評估和管理氣候變化相關(guān)的碳管理和政策制定非常重要。通過建立和監(jiān)測碳基線，科學(xué)家和決策者可以更好地了解碳的動態(tài)變化，采取有效措施來減少碳排放、增加碳儲存或優(yōu)化碳流動，從而應(yīng)對氣候變化并促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

**活碳（Live Carbon）和死碳（Dead Carbon）**用于描述有機(jī)碳的兩種狀態(tài)，通常用于描述土壤或其他生態(tài)系統(tǒng)中的碳質(zhì)量?；钐纪ǔＶ柑幱诨钴S狀態(tài)的有機(jī)碳，即那些還在生物體或生物體過程中進(jìn)行活躍代謝和循環(huán)的碳。死碳指那些不再參與活躍生物代謝或循環(huán)過程的有機(jī)碳。

（注：本文僅代表資訊，供讀者參考，不代表平臺觀點。）

作者：陳志浩
—— 作者系中國生物多樣性保護(hù)與綠色發(fā)展基金會（CBCGDF）國際部與北京師范大學(xué)-香港浸會大學(xué)聯(lián)合國際學(xué)院（BNU-HKBU UIC）全球化與發(fā)展（GAD）專業(yè)聯(lián)合發(fā)起的“可持續(xù)發(fā)展人才培養(yǎng)計劃”的學(xué)生
審核：Richard
編輯：綠葉

參考資料略