树木可以吸收大气中的二氧化碳，缓解气候变化
来历：Nature天然科研
一般以为树木能够怠慢全球变暖的脚步，可是越来越多的依据标明，它们并不总是气候改变的救星。
一说到抵挡气候改变，树木常被以为是最好用的“兵器”之一。由于各国在操控碳排放方面获得的展开有限，许多政府和主张人士力推栽树方案，期望使用树木吸收大气中的二氧化碳，缓解气候改变。可是最新研讨标明，树木或许并不总像人们期望得那样有用。
马来西亚的樟树在成长过程中会防止树冠堆叠，因而从下往上看时，似乎一幅拼图。
2015年的《巴黎协议》初次认可各国能够经过栽树或维护森林来抵消本国化石燃料碳排放的做法，这大大推进了森林相关方案的展开。我国方案的栽树造林面积相当于英国国土面积的四倍。美国加州答应森林一切者向碳排放公司出售额度，美国的其他州也在考虑施行相似的方案，这或将影响栽树造林和维护已有森林的项目落地。欧盟正考虑答应成员国将栽树造林归入其抵挡气候改变的方案傍边；部分欧盟国家也现已许诺投入几十亿美元用于热带森林项目。
许多科学家都对添加森林面积标明欢迎，但也有一些科学家提示采纳慎重情绪。他们以为森林关于气候改变的影响非常杂乱且具有不断定性，方针拟定者、环保人士，乃至一些科学家对此缺少足够的知道。
树木确实能够经过光合效果吸收二氧化碳，使地球降温，可是它们也会开释各种稠浊的化学物质，其间部分或许会使地球变暖。不仅如此，树木深色的叶子会吸收阳光，使温度上升。曩昔几年里有若干剖析标明，森林的这种变暖效应或许会部分或彻底抵消其带来的冷却效应。
这类顾忌在科学家集体中引发了剧烈的争辩：不同区域的森林为何具有变暖效应或冷却效应。没有人否定树木对环境有利；终究森林能够供给很多优点，并且地球的陆上生物多样性首要存在于森林中。也没有研讨人员主张要采伐现有的森林或削减旨在操控滥砍滥伐的办法。不过，鉴于政府、企业和非营利安排推进施行的缓解气候改变的方案越来越庞大，一些科学家提示不要把森林当作抵挡全球变暖的不二法门，由于咱们关于森林的了解还不行透彻。一些研讨人员参加大型数据搜集项目，使用飞机、卫星和森林中的塔楼提取树木开释的悉数化学物质的样本，这些化学物质或许既关乎气候改变，也关乎空气污染。
与此一起，也有一些研讨人员惧怕宣布那些会应战森林具有降温效果这一观念的研讨成果。曾有一位科学家写了一篇谈论，对立经过栽树来防备气候改变，之后竟收到了逝世威胁。
跟着越来越多的科学家参加这场争辩，问题也一再被扩大。关于气候改变的正告声愈加振聋发聩，栽树造林需求的投入也不是小数目，因而燃眉之急就是弄清楚栽树对气候的影响。美国国家大气研讨中心的地学科学家Gordon Bonan说：“人们想要一个切当的答案；他们期望能断定地说：‘咱们应该这样做或那样做’。”他说，关于森林及其降温效果，“有许多过错或夸大其辞的引导。”
吸碳海绵
假如那些栽树方案真能到达其所宣扬的效果，那么就能为世界赢得名贵的时刻来逐步下降关于化石燃料的依靠，取而代之以愈加清洁的动力。2017年一项被广泛引证的研讨预算，森林和其他生态体系能够协助将全球二氧化碳排放量削减三分之一——在2030年之前将全球变暖维持在2 °C以下所需的减排力度。
尽管这项研讨依靠于庞大的假定，比方可用的赞助机制和政治志愿，可是作者标明，当世界忙于应对首要的碳排放来历——焚烧化石燃料，森林或许是一个重要的权宜之计。论文作者之一、大天然维护协会（The Nature Conservancy）的森林-碳科学家Peter Ellis说：“这是大天然抛给咱们的一根救命绳。”
植物能够吸收空气中的二氧化碳的理论雏形可追溯至18世纪70年代，其时一位名叫Jean Senebier的瑞士牧师在不同的试验条件下栽培植物。他以为植物能够分化空气中的二氧化碳，并吸收碳。后来，光合效果机制的发现证明了这一观念。
200多年后，Senebier的见地成了使用植物抗击大气中二氧化碳积累的重要理论支撑。它的原理是树木能够将碳封锁在树干和树根内达几十年，乃至几百年之久。1997年订立的《京都议定书》答应殷实国家在实行约束温室气体排放的方针时，将森林碳储核算在内。然而在实际操作中，很少有国家这么做，由于该协议规则的核算机制极不有用，别的还有其他要素影响。之后经过商洽订立了一个结构：让殷实国家向地处热带区域的国家付出费用，让后者削减因采伐森林所构成的碳排放，添加森林的碳储。2015年的《巴黎协议》将此结构正规化，要求各个国家许诺削减温室气体排放；已有50多个国家许诺将添加林木植被或维护已有的森林（拜见“树木在哪里？”）。
材料来历：X。-P。 Song et al。 Nature 560， 639–643 （2018）。
这类方案要求用严厉的数据阐明有多少碳被封锁在森林中。在曩昔的几十年里，科学家使用试验田和卫星数据，预算了各国植被吸收和添加的碳量。2011年，在美国农业部林务局的研讨人员的领导下，一支世界团队得出结论：全球规划内的森林是一个巨大的碳汇，它们经过光合效果和林木出产所吸收的碳多于其经过呼吸和腐朽所开释的碳。
可是，那并不意味着一切森林都具有降温效果。几十年来，研讨人员一直都知道树叶吸收的阳光要多于其他类型土地掩盖，如地步或裸地。森林会下降地球的外表反射率，也就是说地球反射回太空的入射光会削减，然后引起温度上升。这种效应在高纬度区域、山区或枯燥区域特别显着。在这些区域，针叶树成长较缓慢，树叶较暗，遮挡了原本会反射阳光的色彩较浅的地上或积雪。可是，大部分科学家都附和热带森林是清楚明了的气候“冷却器”：在这里，树木成长相对较快，蒸发掉很多会构成云的水分——然后使气候冷却。
最新研讨将森林影响气候的其他办法也归入考量规划之内。科学家现已了解到，在树木从成长到逝世的过程中，它们不断地与空气发作互作：交流碳、水分、光以及各种能够与气候发作互作的化学物质。
曾上任于耶鲁大学的大气化学家Nadine Unger首先展开了第一批查询这种交流效果的全球性研讨之一：树木开释的挥发性有机化合物（VOC）的影响。这类VOC包含异戊二烯——一种能够经过多种办法使气候变暖的碳氢化合物。比方，它能够与空气中的氮氧化物发作反响，构成臭氧——坐落低层大气时，具有强壮的气候变暖效果。它也能够延伸另一种温室气体——大气甲烷的寿数。不过，异戊二烯也能够发作冷却效应：促进生成气溶胶粒子，阻挠入射光。
Unger构建了一个地球体系模型，用来预算森林的化学物质排放所发作的效应。成果标明，工业时代的伐林垦地对气候的全体影响或许并不大。采伐森林将树木中封存的碳开释了出来，可是也添加了地球的外表反射率（促进气候冷却），削减了兼具冷却与升温效果的VOC的排放。
由此推论，Unger以为从头造林关于气候的影响也存在不断定性。热带和温带区域的树木会开释很多的异戊二烯，可是这一点却没有计入大部分的林业方案中。高纬度的北方森林首要开释萜烯，萜烯能够构成气溶胶，阻挠阳光，促进构成云粒，到达冷却气候的效果；不过，Unger没有测验量化这种云种散播效应。她供认自己的研讨仅仅第一步，并呼吁加强对森林开释的化学物质及其与大气的互作进行监测。
论文宣布后，她还为《纽约时报》撰写了题为《解救地球，中止栽树》（To Save the Pla， Don’t Plant Trees）的观念文章，她以为森林使气候冷却或变暖的效应存在巨大的不断定性，在这种情况下，把种树当作一种抵挡气候改变的战略是有危险的。这篇文章，特别是标题（非Unger所取）引起了研讨人员的激烈抗议，他们斥其不科学，并且或许不坚定多年来的研讨和主张效果。30位森林科学家在环境新闻网站Mongabay上做出联合回应：“咱们激烈对立Unger教授的中心观念”。
304米高的佐提诺高塔观测台（Zotino Tall Toer Observatory）能丈量西伯利亚中部针叶林上方的气体和气溶胶。亚马逊河流域也有一个相似的高塔专门在热带雨林上方进行丈量。
Unger说她收到过逝世威胁，并且有些搭档也不再和她说话。可是，也有部分科学家认同研讨森林VOC的影响具有重要含义。后续研讨有的支撑了Unger 2014年的剖析，有的则并不支撑。英国利兹大学的大气化学家Dominick Spracklen和Catherine Scott带领的一支团队在模型中归入了能够散播云种（云会反射阳光）的森林源气溶胶。他们的结论是，森林源VOC的净效应是使全球气候冷却。
Unger则对Scott和Spracklen的一些假定提出了质疑。Unger现在上任于英国埃克塞特大学，她和Spracklen正在评论选用一种惯例试验设计来处理他们之间的不合。
他们和其他一些研讨人员都标明，由于缺少有关森林排放的数据，这类研讨备受掣肘。加州大学欧文分校的大气科学家Alex Guenther说“在我看来，咱们现在所把握的信息依然不行充沛”，难以阐明森林VOC终究具有什么效应。
最新的研讨发现使这个问题变得愈加杂乱。2013年和2014年的大部分时刻里，英国兰卡斯特大学的生态学家Sunitha Pangala都待在亚马逊雨林内，她在2300多棵树的树干周围放置了气体丈量器。“真实让咱们感到惊奇的是这些树木开释甲烷的规划。”Pangala说。2017年，她和英国开扩大学的Vincent Gauci及其搭档陈述称，树木约占亚马逊甲烷总排放量的一半。曩昔，研讨人员假定甲烷直接从土壤中渗透进空气里边（甲烷由土壤中的微生物发作）。而新近研讨标明，树木或许是微生物甲烷的另一个发作途径，这或许能够解说为什么在热带湿地上方检测到的甲烷比在土壤中检测到的要多。
Gauci和其他搭档在上一年10月初次宣布的一项研讨为此再添一道证明，他们发现高山林地里的树木会开释甲烷和另一种温室气体——一氧化二氮。
现在，这些发现的全球性含义依然不甚清晰。Pangala和Gauci的预算均显现，树木吸碳所发作的冷却效应明显超越树木经过开释甲烷和一氧化二氮所发作的增温效应。可是，美国斯基德莫尔学院的环境科学家Kristofer Covey发现温带森林里的非湿地树木也会开释甲烷，他以为在某些区域，这种排放或许会削弱树木对气候的有利效应，且削弱的程度超出研讨人员和环保人士已有的知道。“那真的是一个不幸的音讯。”他说。
Unger说，最新涌现出的各种研讨成果突显了充沛了解森林关于气候改变的影响的必要性。“咱们知道热带树木会吸收大气中的二氧化碳，一起咱们也有必要供认，它们也会向大气中开释甲烷和VOC。”
各就各位
站在森林一边的科学家以为，尽管相关研讨多多益善，可是现有成果现已足以支撑使用造林来抵挡气候改变的做法，特别是考虑到现在气候改变问题非常急迫。“咱们耗不起了，有必要行动起来。”芝加哥环境科学家、《巴黎协议》的参谋兼观察员Jason Funk说。
现在，研讨人员正在使用杂乱精细的核算机模型和越来越多、越来越全面的数据，精准断定不同区域的森林关于气候终究有什么影响。有些成果足以令人警醒。上一年10月，阿姆斯特丹自在大学生态学家Sebastiaan Luyssaert的团队缔造模型模拟了欧洲不同的森林办理场景。最终得出结论：没有哪一种场景会对全球气候发作明显影响，由于由造林导致的地表色彩变深和云量改变将大致抵消森林的碳储效果。
为了估量在美国不同区域造林会对气候发作何种影响，美国克拉克大学的生态学家Chrisher Williams将十几年的全球卫星数据与美国国家林务局的碳封存数据结合起来。开端研讨发现，从气候视点看，添加美国西海岸和密西西比河以东区域的植被掩盖是合理的。可是，在洛矶山脉和美国西南部造林引起的反射率改变，在大部分情况下对气候的影响都是负面的，由于这些区域盛产的针叶树色彩较深，吸收的阳光比下面的土壤或积雪要多。他期望将这项研讨转化为一种标准化的办法，让森林办理人员能够用来评价某个项目的气候影响。
可是，要让规划人员选用这类办法并不简单。Williams发现，有些规划人员回绝考虑反射率效应，包含期望出售森林项目碳额度的公司代表。“乃至一些科学家也不相信反射率效应的严峻程度，乃至不相信反射率效应的存在，”他说。
“我听到有科学家说，假如咱们发现了削减森林面积能够使地球降温的依据，咱们就不会宣布出来。”
有一些长时间项目会追寻树木开释和吸收的气体与化学物质，它们或将带来更多有关森林关于气候的影响的数据。亚马逊雨林内有一座高325米的观测塔，研讨人员正使用它监测巴西玛纳斯东北部规划约100平方公里的原始热带雨林上方的碳、水和其它化学物质通量。西伯利亚也有一座功用相同的观测塔。
研讨团队在全球上百个地址建起了小型研讨塔，用以搜集不同类型森林的相似样本；比方，挪威的首座研讨用观测塔不久便将开端在森林中搜集数据。尽管如此，还有许多重要区域未被掩盖。上一年NASA发动全球生态体系动态查询激光雷达（Global Ecosystem Dynamics Investigation）和“爱斯塞特2号”卫星（ Ice， Cloud， and Land Elevation Satellite-2）应该很快就能供给愈加一致的全球森林碳储数据。
参加评论森林对气候影响的科学家刻不容缓地想要获取这些数据。那些深信森林项目能够抵挡气候改变的科学家也对这些愈加全面慎重的研讨标明欢迎。比方，Ellis供认他作为一起作者宣布的一项研讨仅仅粗略地考虑了反射率效应，研讨团队没有考虑树木开释的VOC和甲烷。
“咱们需求脚踏实地地将其他相似效应归入考量规划，也要愈加慎重地拟定相关战略，”Ellis说，“咱们的现有东西是钝的，假如能有更尖利的东西就再好不过了。”