地球“吸碳海綿”快撐不住了！人類加速減排還來得及嗎？

來源：市場資訊

（來源：文匯報）

一些否認氣候變化的人常常宣稱，大氣中二氧化碳濃度的增長會讓植物長得更茂盛。他們認為，燃燒化石燃料能讓地球變得更綠、更宜居，而更多植物則能吸收更多的碳，因此無需為碳排放而緊張。

澳大利亞丹特里國家公園的熱帶雨林

這種說法聽上去似乎有幾分道理。過去數(shù)十年間，森林、草原等陸地生態(tài)系統(tǒng)確實在不斷擴張，并從大氣中吸收了大量二氧化碳。上世紀(jì)60年代，生態(tài)學(xué)家驚訝地發(fā)現(xiàn)，陸地生態(tài)系統(tǒng)實則是一個凈碳吸收源，即“碳匯”。

美國科羅拉多州立大學(xué)大氣科學(xué)家斯科特·丹寧解釋，從碳的自然循環(huán)來看，理論上不該存在碳匯，因為植物吸收的二氧化碳會通過死亡分解和野火燃燒等過程重新釋放到大氣中，從而達到碳循環(huán)的平衡。然而，過去近百年間，陸地生態(tài)系統(tǒng)每年都會吸收人類排放二氧化碳總量的25%至33%——在人類采取有效行動前，先為全球變暖踩了一腳“剎車”。

可是，氣候變化懷疑論者忽略了一個關(guān)鍵：這個巨大的碳匯并非可以永遠持續(xù)下去。氣候變化帶來的生態(tài)沖擊，疊加地球自身的物理極限，這塊天然“吸碳海綿”或?qū)⒃诒臼兰o(jì)內(nèi)達到飽和。

令人擔(dān)憂的是，臨界點似乎正在逼近。2023至2024年間，陸地碳匯功能幾乎完全消失。從北極苔原到熱帶雨林，科學(xué)家們正嘗試厘清地球陸地碳匯是否真的已走到盡頭，而人類又能做些什么來挽救它。

陸地碳匯：悄悄給全球變暖“踩剎車”

如果把陸地碳匯想象成一個巨大的游泳池，那么其中的池水就代表約4萬億噸碳：它們分布于地表及地下的植物、動物、微生物，以及土壤中的腐爛有機物中。植物通過光合作用吸收二氧化碳生長，大氣中的碳便匯入池中；而當(dāng)生物體分解或燃燒時，碳又會從池中滲出。只要流入量大于流出量，這個生態(tài)系統(tǒng)就能作為碳匯持續(xù)從大氣中吸收碳。

這已是當(dāng)今氣候?qū)W界的常識，但在其發(fā)現(xiàn)之初卻頗具爭議。1958年，在夏威夷冒納羅亞火山觀測站，美國氣候科學(xué)家查里斯·大衛(wèi)·基林開始了迄今為止時間最長的大氣二氧化碳濃度連續(xù)觀測，并繪制出著名的“基林曲線”。該曲線顯示，盡管大氣二氧化碳濃度逐年攀升，但其增長幅度卻低于預(yù)期——如果所有化石燃料排放的碳都留在大氣中，數(shù)值本應(yīng)更高。“失蹤”的二氧化碳去哪兒了？

在南極研究二氧化碳、甲烷、氮氧化物等溫室氣體從大氣轉(zhuǎn)移到地面及其地域排放等特點，已成為全球氣候變化研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容。（新華社/發(fā)）

當(dāng)時，科學(xué)家已經(jīng)知道，二氧化碳會自然溶解于海洋表層。因此，研究人員最初假設(shè)是海洋吸收了所有多余的碳。美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進實驗室的戴維·希梅爾認為，這是因為最早研究碳循環(huán)的多是海洋學(xué)家。不過，統(tǒng)計模型顯示，即便浩瀚如海洋也無法獨自擔(dān)下如此重負，這意味著地球上必然存在另一個與海洋相當(dāng)?shù)奶紖R，那就是陸地。

然而，陸地生態(tài)學(xué)家卻很難接受這一點，因為當(dāng)時人類社會的森林砍伐、城市擴張和農(nóng)業(yè)集約化正在加劇，陸地生態(tài)系統(tǒng)“吸碳”能力理應(yīng)受到了負面影響。丹寧回憶，上世紀(jì)70年代，人們正在“把天堂鋪上柏油路”，“當(dāng)時生態(tài)學(xué)界普遍認為，在人類活動影響下，陸地已成為一個排放二氧化碳的碳源”。

陸地碳匯的存在，還挑戰(zhàn)了當(dāng)時生態(tài)學(xué)中“動態(tài)平衡”的主流觀點——即任何生態(tài)系統(tǒng)的碳總量應(yīng)保持穩(wěn)定，比如植物的生長與死亡、碳吸收與釋放終將抵消。“很難想象植物的生長速度能在數(shù)十年里一直快過死亡與分解的速度。”丹寧說。

不過，數(shù)據(jù)勝于雄辯。隨著大氣監(jiān)測、碳氧同位素追蹤數(shù)據(jù)精度的不斷提升，科學(xué)家所構(gòu)建的地球系統(tǒng)模型日臻完善。到20世紀(jì)80年代，結(jié)合南極冰芯中封存的古氣候信息，大量線索均指向一個結(jié)論：陸地確實存在一個持續(xù)運作的碳匯，其每年吸收的碳量約占人類排放的1/4，規(guī)模與海洋碳匯相當(dāng)。2013年發(fā)表的一項研究更指出，倘若沒有陸地碳匯，地球的平均氣溫將比今天再高出0.3℃。

危機逼近：藏在綠意盎然背后的隱憂

確認陸地碳匯的存在后，科學(xué)界又對其成因產(chǎn)生了爭議。不過，有幾個主要推動力已得到普遍認同：

首先，二氧化碳濃度上升增強了植物的光合作用，這種“施肥效應(yīng)”又因疊加了人類活動帶來的富營養(yǎng)化污染而加劇，如農(nóng)田中大量化肥滲入河流。丹寧說：“人類無意中給整個生物圈施加了過量的養(yǎng)分。”

其次，過去因發(fā)展農(nóng)業(yè)而被砍伐或燒毀的森林正在重新生長。例如，美國阿巴拉契亞地區(qū)在棄耕農(nóng)田上再生的森林，就形成了一個強勁的碳匯。

此外，北極地區(qū)的生長季因氣溫上升而延長，這也使得植被恢復(fù)速度超出預(yù)期，增強了該地區(qū)的碳吸收能力。

然而，這些增長動力都面臨天然的限制。比如，二氧化碳對植物的“施肥效應(yīng)”只有在其他養(yǎng)分充足時才有明顯作用——溫室中的植物可在富碳（提升二氧化碳濃度）環(huán)境下迅猛生長，但這一效應(yīng)在野外生態(tài)系統(tǒng)中沒那么明顯，因為植物還面臨干旱、土壤中氮磷養(yǎng)分耗竭等生存壓力。而農(nóng)業(yè)污染帶來的額外“肥力”分布極不均勻，主要集中在工業(yè)化農(nóng)業(yè)區(qū)，容易造成局部生態(tài)失衡。再生林的碳匯效應(yīng)也會逐步減弱，因為幼林的碳吸收能力強，而成熟林則趨于平穩(wěn)，一旦遭遇砍伐或火災(zāi)，積累的碳又可能迅速釋放。

陸地碳匯強度波動的原因也令人費解。例如，2007至2016年間，其吸收能力顯著增強，每年從大氣中清除的碳約占人類排放量的1/3。美國密歇根大學(xué)生態(tài)學(xué)家彼得·賴希指出，這種增長機制尚未被充分理解，這也使學(xué)界對未來陸地碳匯走勢的判斷產(chǎn)生分歧。

不過，學(xué)界有一個清晰的共識：長遠看，氣候變化帶來的壓力終將壓倒這些增長動力。然而，要精準(zhǔn)預(yù)測陸地碳匯何時“失效”，依然相當(dāng)困難。德國萊比錫大學(xué)氣候?qū)W家安娜·巴斯托斯坦言，還無法給出具體日期。

作出這一預(yù)測的最大挑戰(zhàn)在于，氣候變化削弱碳匯的方式錯綜復(fù)雜——高溫和干旱可直接導(dǎo)致樹木死亡、引發(fā)野火；而高溫與極端降雨結(jié)合，則會大幅加速土壤中的微生物分解有機質(zhì)，快速釋放碳儲量。

1月11日，在阿根廷巴塔哥尼亞的埃普延，消防員進行滅火作業(yè)。據(jù)當(dāng)?shù)孛襟w報道，阿根廷南部森林大火的過火面積目前已超5500公頃。（新華社/發(fā)）

而且，這些影響還會引發(fā)連鎖反應(yīng)：野火不僅瞬間釋放巨量碳，其產(chǎn)生的煙塵還會遮蔽陽光，阻礙災(zāi)后的森林植被恢復(fù)；氣候變暖助長蟲害暴發(fā)，會進一步增加森林火災(zāi)風(fēng)險。在溫帶森林，冬季積雪減少使樹木根系更易受凍害而延緩生長；在北極地區(qū)，植被變綠的“增匯”趨勢正被凍土融化所抵消——解凍后，重新活躍的微生物會釋放大量二氧化碳和甲烷，而凍土融化甚至?xí)?dǎo)致樹木東倒西歪，形成所謂的“醉漢森林”。

此外，海平面上升導(dǎo)致的咸水入侵正“毒害”沿海樹林、傳播種子的關(guān)鍵動物消失也在阻礙森林的自然更新——無數(shù)因素正在形成合力，將越來越多的陸地生態(tài)系統(tǒng)從“碳匯”推向“碳源”。

盡管如此，直到近些年，陸地碳匯一直展現(xiàn)出驚人的韌性。在一項未發(fā)表的研究中，英國埃克塞特大學(xué)的皮埃爾·弗里德林斯坦通過計算發(fā)現(xiàn)，自1960年以來，氣候變化造成的影響僅使海陸碳匯的總體強度降低了約15%。希梅爾團隊也發(fā)現(xiàn)，2001至2021年間，碳匯增益效應(yīng)使陸地碳儲量增加約380億噸，而氣候壓力導(dǎo)致的損失僅約80億噸。

行動破局：極端沖擊下如何留住碳匯

不過，我們無法輕易樂觀。因為當(dāng)氣候變化到達臨界點，很多轉(zhuǎn)折將猝不及防地到來。

在2023年和2024年這兩個人類有氣象記錄以來的最熱年份，氣候驅(qū)動的極端事件幾乎摧毀了所有陸地碳匯。

2023年上半年，北半球大規(guī)模野火與植被生長遲緩，疊加下半年亞馬孫地區(qū)極端高溫干旱與火災(zāi)，導(dǎo)致陸地碳匯規(guī)模較過去十年均值縮減至少50%。

2024年的情況更加嚴峻。初步數(shù)據(jù)分析顯示，高溫潮濕環(huán)境加速了植物殘體的分解過程，使陸地碳匯功能跌至十余年來的最低點。而且，在同期全球化石燃料的碳排放量保持平穩(wěn)的情況下，二氧化碳濃度出現(xiàn)了有記錄以來的最大單年增幅。

由此可見，哪怕短期的極端事件就能對陸地碳匯產(chǎn)生驚人沖擊。不過，研究人員認為，不能僅憑兩年數(shù)據(jù)就輕易斷定長期趨勢，尤其考慮到這兩年的高溫部分受到強厄爾尼諾現(xiàn)象的影響。美國馬薩諸塞州伍德威爾氣候研究所的理查德·伯德西提出，十年前的厄爾尼諾也曾導(dǎo)致地球碳匯驟降，但隨后又有所恢復(fù)。

賴希表示，目前數(shù)據(jù)不確定性太大，還需繼續(xù)觀測，但這些變化足以敲響警鐘。世界資源研究所的梅麗莎·羅斯團隊發(fā)現(xiàn)，自2001年以來，全球森林碳匯能力因人類的持續(xù)砍伐呈下降趨勢，2023至2024年的野火更將其削弱至過去20年來的最低水平。科學(xué)家已于2024年底確認，因火災(zāi)和凍土融化，廣袤的北極苔原數(shù)千年來首次從長期碳匯轉(zhuǎn)變?yōu)殚L期碳源。與此同時，亞馬孫雨林已在碳源與碳匯之間徘徊了十余年之久。自2021年起，海洋碳匯也因史無前例的海域熱浪顯著萎縮，盡管其變化幅度尚不及陸地顯著。

如果陸地碳匯真會在不久的將來消失，這將對全球氣候行動產(chǎn)生極為深遠的影響。許多國家在規(guī)劃減排路徑、履行“將全球升溫控制在1.5℃以內(nèi)”的《巴黎協(xié)定》承諾時，都默認陸地碳匯將持續(xù)發(fā)揮作用。若陸地碳匯提前萎縮，則意味著其他領(lǐng)域的排放量必須更快下降。以歐洲為例，受俄烏沖突影響，其森林碳匯近幾年驟然萎縮，已使該地區(qū)嚴重偏離2030年氣候目標(biāo)。

盡管形勢嚴峻，人類并非無計可施。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院氣候變化生態(tài)學(xué)家康斯坦丁·佐納表示，行動的關(guān)鍵在于保護、恢復(fù)和管理生態(tài)系統(tǒng)。數(shù)值模型模擬顯示，如果讓全球現(xiàn)有森林不受干擾地自然生長至完全成熟，其最大潛在碳吸收量可達2280億噸——相當(dāng)于人類迄今累計碳排放量的1/3左右。如果在那些歷史上曾有森林覆蓋、如今未被用作城市或耕地的區(qū)域進行生態(tài)恢復(fù)和再造林，還可再捕獲約870億噸碳。

此外，據(jù)美國東密歇根大學(xué)的謝一春團隊估算，通過優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)管理，每年還能為陸地碳匯爭取數(shù)十億噸的額外增量。這些措施包括：防止災(zāi)難性野火，推廣氣候友好型農(nóng)業(yè)實踐，實施更可持續(xù)的采伐方式等。賴希表示，必須將增加碳匯的機遇融入經(jīng)濟和政策體系的考量中，未來數(shù)年或?qū)⑹菦Q定陸地碳匯走向的關(guān)鍵時期。