气候变化威胁全球森林二氧化碳封存

气候变化正在影响美国的森林，特别是西部地区的森林，减少树木的生长并挑战它们作为碳汇的能力。

根据对美国林务局数据的最新分析，气候变化正在以不同的方式重塑美国各地的森林。 随着气温上升、干旱加剧、野火和影响树木的疾病爆发，研究人员警告说，美国西部的森林首当其冲。

研究揭示森林健康的区域差异

这项研究由佛罗里达大学的生物学研究人员进行，发表于公元 1997 年。 亚伦·霍根 (Aaron Hogan) 和杰里米·W·利希斯坦 (Jeremy W. Lichstein) 在期刊中 美国国家科学院院刊。 该研究揭示了森林生产力明显的区域不平衡，森林生产力是衡量树木生长和生物量积累的森林健康的关键指标。 过去二十年来，美国西部地区因气候变化影响较为严重，生产率显着下降，而美国东部地区气候影响较温和，增长略有加快。

森林作为碳汇和气候调节器

森林在调节地球气候方面发挥着至关重要的作用，作为碳汇，每年吸收约 25% 的人类碳排放。 然而，它们储存碳的能力取决于气候变化正面和负面影响之间的微妙平衡。 该研究利用国家级森林清查数据，对 1999 年至 2020 年的趋势进行了建模，分析了非人工林的 113,806 项测量数据。

霍根说：“随着森林生态系统对二氧化碳施肥和气候变化等全球变化驱动因素做出反应，我们看到森林绩效发生变化。” “这些驱动因素的未来平衡将决定未来几年或几十年的森林绩效。”

二氧化碳施肥和树木生长

一些驱动因素，如干旱和森林病原体，会对生产力产生负面影响，但其他驱动因素，如二氧化碳施肥，预计会产生积极影响。 这种现象表明二氧化碳水平的增加促进了植物的生长 光合作用这激发了研究人员更深入地研究其效果。

“几十年来，美国林业局一直在监测全美超过一百万棵树的生长和生存，”利希斯坦说。 “我们很想知道他们的数据是否提供了树木生长速度加快的证据，正如二氧化碳施肥假说所预测的那样。”

关于碳储存的挑战性假设

虽然美国东部的树木生长符合预期，但西部地区的极端气候影响压倒了任何积极的生长趋势，挑战了森林碳储存能力将继续增加的普遍假设。

“我们的研究表明，对气候和海平面上升的未来预测可能过于乐观，因为事实上，生态系统未来可能储存更少的碳，”利希斯坦说。 “生态系统中碳储存量的减少意味着大气中碳含量的增加，从而导致变暖加剧并加速气候变化。”

区域波动和气候阈值

结果还强调了这样一个事实：气候变化不是一种统一力量，而是一个具有特定区域影响的动态因素。 该研究表明气候变化的程度如何推动森林超越临界点。 一些森林已经接近或超过气候阈值，将它们转化为碳源，而不是从大气中去除碳的汇。

“生态系统碳固存不能保证是永久性的，并且由于气候变化可能是可逆的，”利希斯坦说。 “这种逆转已经在美国西部发生，有迹象表明，这种逆转也可能发生在世界其他受干旱影响的地区，例如亚马逊地区。”

人们可能很容易将损失归因于极端事件。 但研究人员表示，美国西部生产力的下降不能归因于树木死亡率的增加。

树木生长和生产力下降

利希斯坦说：“我们经常听说美国西部发生野火，这些野火导致大量树木死亡，并向大气中释放碳。” “但我们的研究表明，由于树木生长速度较低，西部森林的生态系统碳损失更多。”

由于气候变化的不利影响（包括降雨量减少），树木生长放缓，该研究表明，即使野火没有增加，如果不采取紧急行动减少人类温室气体排放，西部森林的碳储存也将继续减弱。

霍根说：“在减少排放方面，我们必须拥有健康的森林，以恢复全球碳平衡并限制气候变化。”

保护森林和减少排放的迫切需要

在美国森林中观察到的变化引发了人们对其未来恢复力和可持续性的担忧。 研究人员希望他们的发现凸显了政府和行业共同努力减少温室气体排放并尽快实现净零排放的迫切需要。

“我们的结果凸显了减少全球温室气体排放的必要性，”利希斯坦说。 “如果不按照科学家几十年来一直呼吁的减排措施，森林碳汇可能会减弱，从而加速气候变化的速度。”

参考文献：“气候变化为美国森林的生产力趋势设定了标志”，J. 亚伦·霍根和格兰特·M. 多姆克、周凯和丹尼尔·J. 杰里米·W·利希斯坦·约翰逊，2024 年 1 月 16 日， 美国国家科学院院刊。
DOI：10.1073/pnas.2311132121

这项研究是与美国林务局北方研究站的 Grant Domke、密歇根大学的 Kai Zhou 和佛罗里达大学林业、渔业和地理信息学院的 Dan Johnson 共同开展的。