当干旱和火灾杀死树木时，会发生什么？

2022-05-16 17:58:38

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原创 :国家地理中文网

未来几十年，森林吸收二氧化碳的能力关系到数十亿美元。当干旱和火灾杀死树木时会发生什么？

2014 年加利福尼亚州乔治敦附近野火燃烧过后，树桩旁的一棵幼苗长得旺盛。气候变化导致的野火让用森林作为碳“补偿”变得更复杂。摄影：MAX WHITTAKER, BLOOMBERG, GETTY IMAGES

撰文：CRAIG WELCH
2021年7月6日，在俄勒冈州南部的弗里蒙特-维内马国家森林，闪电点燃了一场大火。着火的地方满是死树，死因是山松甲虫病爆发。加上干旱，布特莱格大火（Bootleg Fire）的火势爆发，一度每小时能吞噬掉4.05平方千米的土地。大火冲出了国家森林，绿钻公司(Green Diamond)所有的白杉、黄松和海滩松也没能幸免。
在北边数百公里的西雅图郊区，Elizabeth Willmott正在密切跟踪事件的进展。作为科技巨头微软公司的碳项目主管，她对绿钻公司位于克拉马斯东部的森林特别感兴趣：这片森林储存了她公司的一些碳。
微软已承诺实施该国最雄心勃勃的企业碳减排计划之一，目标是到2030年实现净零排放，不仅针对自己的建筑和工厂，还包括其供应链。但由于完全控制排放需要数年时间，微软宣布，它正在投资一系列项目，将从天空中吸收143万吨二氧化碳。这其中的26.5万吨，微软已经向绿钻公司支付了费用，通过植树造林来去除——其中许多树木刚刚在布特莱格大火中化为烟雾，将它们储存的碳重新释放到大气中。
随着企业面临越来越大的压力，公众要求限制其对气候的影响，价值数十亿美元的全球森林碳“信用”市场正在蓬勃发展。污染企业可以进行购买，作为减少石油、天然气和煤炭燃烧排放的替代方案。而这种“补偿”受到了很多质疑，包括它们是否真的减少了大气中的碳。
但是科学家们越来越关注一个新的问题：气候变化本身。由于干旱、热浪、虫害和全球变暖加剧的野火，全球各地的树木都在死去，专家们说，在未来几十年里，很难指望任何一片特定的森林能够存活，也很难指望它们有可靠的碳存储能力。
犹他大学的森林生态学家Bill Anderegg对这一问题进行了广泛研究，他说：“气候变化已经对森林碳带来了巨大的风险，而这些风险将在21世纪急剧上升。森林补偿协议并没有严格或彻底地应对这些风险。”
微软比大多数公司都更严格。绿钻公司也是如此，一家加州机构审查了它出售的森林碳信用额度，证实它们可以抵消排放。
但是，碳科学监管机构“碳计划”(CarbonPlan)的一项新分析表明，世界上规模最大的加州补偿计划并没有考虑到森林变化的速度。该计划考虑到野火可以释放储存的碳，但根据“碳计划”的分析，在不到10年的时间里，野火释放的碳可能已经接近加州预算的下个世纪的碳量。
而野火并不是唯一的威胁。该研究还声称，一种致命的树木疾病——橡树猝死病——所造成的碳损失，最终可能与该州预测的所有疾病和虫害造成损失的总和一样高。
“如果我们要继续利用森林来补偿碳排放，需要开始更加现实地看待这些森林面临的威胁，” 安德雷格实验室的前博士后研究员、“碳计划”研究的主要作者Grayson Badgley说。
好心好意
很少有人比Willmott更了解其中的利害关系。在2016年加入微软之前，她曾在当地政府工作多年，也是一名试图让企业减少使用化石燃料的积极活动人士。在她的帮助下，微软现在正在电气化其车队，并购买零碳能源。微软不仅要削减或抵消目前的排放量：到2050年，该公司希望从大气中清除的碳能比其1975年成立以来排放的还要多。
为此，也为了帮助启动一个全球产业，微软已经承诺投资10亿美元用于碳减排和碳清除技术。政府间气候变化专门委员会(IPCC)表示，要将全球气温上升幅度控制在1.5摄氏度以内，就需要大规模削减碳排放。但是，大多数可以从空气中去除碳的技术仍在开发阶段，规模较小，或者价格昂贵。
目前可用的方法还是依靠自然——主要是树木，它们在生长过程中吸收二氧化碳。在世界各地，一个自愿项目现在鼓励污染企业付钱给森林所有者，让他们种植更多的树，或者让更多现有的树木存活。这些项目大多没有政府的监督。尤其是微软，它一直在努力寻找合意的选项。
去年秋天， Willmott与人合著了一篇社论发表在《自然》杂志上，详细介绍了了微软在征求温室气体减排想法后的经历。该公司收到了189份投标书。这些提案加在一起，声称它们可以消除1.7亿吨二氧化碳——大约是纽约市每年排放量的三倍。其中大部分都被森林吸收了。
很少有项目能经得起审查；只有200万吨的项目符合微软要求的高质量、持久和即时减排的标准。Willmott说：“今天，根本没有很多真正安全的森林碳项目。我们在美国和世界各地都看到了这个问题。”
她并不是唯一持怀疑态度的人。2019年，非营利新闻机构ProPublica调查了南美的森林补偿项目，发现如果碳价值能够得到证实，这些项目往往没有抵消承诺的那么多二氧化碳。在另一系列报道中，彭博社指出，一些补偿措施可能有助于“保护”实际上没有受到威胁的森林，可能有益于野生动物或生物多样性，但不会改变土地的碳平衡。一些补偿导致了碳“泄漏”——即使补偿可以合法地保护树木不被砍伐，树木也可能在其他地方被砍伐，以供应相同的市场，导致气候效益并不明显。
最后，所有的森林补偿都受到时间尺度不匹配的影响：燃烧化石燃料所排放的碳留在大气中对气候造成数千年的危害，但将二氧化碳储存在树木中的好处也是暂时的，因为树木会死亡。加州的抵消计划允许污染企业从任何一个州的森林购买信用额度来抵消少量的排放，该计划要求卖家证明碳能在树木中保存100年——这是一个依照国家标准的长期保证。
不过，该项目也面临批评。ProPublica和《麻省理工技术评论》去年基于“碳计划”协会之前的一项研究报告显示，该州可能让土地所有者夸大了数百万碳储量的信用额。去年秋天，环境新闻网站Grist详细描述了该州如何依赖于对火灾风险的随机预测。
负责该碳补偿项目的加州空气资源委员会的监管人员很快指出，这是美国唯一一个在全州范围内强制减排的项目，主要要求企业直接减排。
他们还指出，碳补偿可以带来生态效益。“这是在创造一种保护森林的机制，” 该州限额与交易项目的负责人Matthew Botill说。但问题仍然是它如何保护气候——尤其是在森林受到威胁的情况下。

在俄勒冈州南部，在 2021 年被布特莱格大火烧焦的树木与幸免于最严重的地区挨在一起。作为该州历史上最大的野火之一，它肆虐了超过 1619平方公里的土地。摄影：CHONA KASINGER, THE NEW YORK TIMES
多少保险才足够？
尽管一生都在和森林打交道，John Davis很少见到比俄勒冈州的布特莱格大火更大的火灾。绿钻公司的副总裁通常不会认为他公司在克拉马斯东部的土地存在重大的野火风险。他的树都是小树，通常栽种间距很远。对他来说，出售碳信用额让树木长大，而不是现在就砍伐，这样更划算。但俄勒冈州南部一直非常干燥，刚刚遭遇了一场热浪。与此同时，邻近的属于美国林务局土地上的布满枯木。
Davis说：“平均而言，联邦土地并不健康，树木过于密集，给野火提供了充足的燃料。”
他的团队花了数周时间来应对大火。但大火产生的烟雾云就高达12.2千米。野火前线绵延数公里。某时，旋风一度形成了龙卷风。当下午火势上升时，“你所能做的就是往后退，直到它平息，” Davis说。
至少要在今年夏天，绿钻公司才能开始彻底清点、评估真正损失了多少碳。意识到有时会发生计划外的损失，加州的补偿计划还建立了一个备用计划。它要求补偿参与者向一个被称为缓冲池的州立保险系统贡献碳信用额度。
当他们出售一片森林的信用额度时，土地所有者必须留出2%-4%的资金来应对火灾风险； 3%用于弥补虫害或树木疾病造成的损失；另外3%用于应对干旱或风暴等天气风险；以及高达9%的人为风险，包括意外破产、伐木等。平均而言，有17%到19%的信用额最终会进入缓冲池，如果有什么东西消除了存储的碳，额度就会被划掉。
但许多科学家担心这还不够。气候变化已经在森林上留下了前所未有的痕迹。在内华达山脉，多达19%的成年巨杉在过去的两个夏天里死于火灾。这些巨杉中有许多从亚里士多德时代就存在了。西方8种最丰富的树种中有5种自2000年以来明显减少。通过使用卫星数据、档案记录和机器学习，加州大学欧文分校的Jon Wang确定，加州可能在1985年至2021年间损失了近7%的树木覆盖率。
布特莱格之火还在熊熊燃烧时，美国地球物理联盟发布的一项研究显示，即使气候变化变得温和，加州的森林在未来也可能会减少——而且加州的补偿项目位于该州“不成比例的脆弱地区”，其中的损失风险“非常高，且被大大低估。”

2011年，得克萨斯州的旱灾杀死了大约3亿棵树，给牛也造成了不小的生存压力。摄影：SCOTT OLSON, GETTY IMAGES
Anderegg在2020年的《科学》杂志上写道：加州的补偿保险池迄今包括29个州的森林项目，却并没有根据地区对火灾或干旱的风险进行不同的衡量，尽管西部的风险比新英格兰要大得多。风险在任何地方都越来越难被量化。例如，在2011年，干旱导致得克萨斯州约3.01亿棵树死亡，也就意味着全州每16棵树中就有一棵树死亡。佛罗里达大学的树木生理学家William Hammond说:“没有人能预测到。似乎每次这些大规模事件发生时，当地的生态学家都会感到震惊。”
Hammond应该知道。在上个月发表的一项研究中，他从154项研究中确定了全世界675起树木死亡事件，并追踪了它们的精确位置和导致死亡的气候环境。他说:“我想让每个人都知道的是，死亡会来到你附近的森林，而且比你想象的要快。”
Anderegg说：“最大的问题是，缓冲池应该是什么样的，当前的缓冲池容量到底够不够？很多迹象表明它可能是不够的。”
加州空气资源委员会(Air Resources Board)碳补偿项目经理Shelby Livingston表示，她仍充满信心。随着越来越多的项目进入，缓冲池还在继续扩大。她说:“当我们进行方案更新时，我们将考虑最新的科学知识，并做出必要的调整。”
但加州大学圣巴巴拉分校的助理教授Anna Trugman表示，她不太确定如何去做。她说:“我是一名森林生态学家，现在正在思考100年后的森林会是什么样子——这真的很难。‘最好的科学’无法告诉你这个缓冲池应该是什么。你需要一些无限的模糊因素。”

去年，加利福尼亚州红杉国家森林的城堡大火烧死了这棵巨大的红杉。在过去的两年里，野火已经杀死了多达五分之一的巨木，它们只生活在内华达山脉。摄影：DAVID SWANSON, BLOOMBERG, GETTY IMAGES
燃烧缓冲池
“碳计划”协会的科学家们进行了最新的调查，部分是为了尝试回答这些问题。
截至今年早些时候，加州已经发放了大约1.9亿森林信贷，每一额度代表1吨碳。其中大约有3000万作为缓冲池中的保险储备。从该州的项目开始以来，至少有六场大型野火袭击了代表碳排放信用额的土地。在两个项目上，该州已经损失了110万的信用额。其余四起火灾发生的时间都很近，因此相关碳损失的独立评估尚未提交给该州。
所以“碳计划”协会进行了自己的分析。利用每个补偿方案中碳储量的记录和林务局使用的标准指标，他们估计了火灾后的碳损失，甚至考虑了火灾后砍伐的死树制成的木材产品中的碳储量。他们估计，在该计划实施的头10年里，火灾造成的补偿损失已经达到570万到680万吨。这代表了缓冲池中所有与火灾有关贡献的95%及以上。
“碳计划”协会的政策主管Danny Cullenward说:“这意味着我们将自己的计算搞得一团糟，不到10年时间，我们就把100年的信用额度挥霍光了。”
他的团队在评估疾病风险时采用了不同的方法。疫霉是一种会导致橡树突然死亡的入侵病原体，已经杀死了加州和俄勒冈州4000多万棵树。它会大量杀死了生长在于海岸的槠柯。“碳计划”协会发现，20个补偿项目在槠柯中储存了大约1400万吨二氧化碳，其中 4.7 到 900 万吨可能在本世纪因疫霉而损失掉。也就是说，用于覆盖所有森林病虫害暴发的缓冲池的82%-159%将会因单一病原体或单一树种而损失。
“碳计划”协会的研究已经以预印本的形式发表；尚未经过同行评审。但几位专家为《国家地理》杂志审查了这项研究。加州大学伯克利分校碳去除实验室的负责人Daniel Sanchez称其为“回答了一个重要问题的可靠分析”。
加州大学伯克利分校森林病理学实验室主任Matteo Garbelotto说，该研究对火灾风险的评估是基于对实际事件的统计，而对疾病风险的预测却只是一种预测。“但研究得出的结论肯定是正确的，”他说。“在100年内，大部分地区很可能会出现橡树猝死。在5年，或者最多10年，80%的槠柯将会死亡。”
加州大学农业和自然资源部门的野火专家Max Moritz说，目前还不清楚过去几个频发的火灾季节对未来有多大代表性。但是，“即使作者对他们的估计有很大的不确定性，” Moritz说，“缺乏‘永久’维持100年所需的东西，似乎是一个严重的挑战。”
加州官员拒绝对这项研究直接发表评论，直到它经过正式的同行评审。但他们指出，信用额是精确地汇集在一起的，因此，例如火灾造成的损失，不一定只能用为火灾而支付的信用额中来补偿。它们只是从整个缓冲池中出来——随着新的补偿项目的增加，缓冲池容量将会增长。
但这些新项目中的每一个都需要反映对风险不同方面的评估，否则“增加新项目只会让问题变得更糟，” Cullenward说。 “你不能用新的坏账来偿还旧的坏账，那就成了庞氏骗局了。”
目前，所有的目光都集中在绿钻公司身上，官员们正在等待对去年夏天的损失评估。但经验已经让微软相信，火灾风险被低估了。微软碳项目经理Rafael Broze说:“我们身边满是不完美的解决方案。”
与此同时，绿钻公司正在努力恢复损失的碳。播种公司计划在火灾发生的地方重新种植130万棵新树。上周，工人们已经开工。

（译者：七〇）