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森林是如何影響全球氣溫的?

來源:趣科普 瀏覽 530 次 發布時間:2022-09-08

 在(zai)給地球"降(jiang)溫"這件事上,人(ren)類正在(zai)不(bu)遺余力地進行著,為應對全球變暖而提出(chu)的"碳(tan)(tan)達峰"、"碳(tan)(tan)中和"已經成為世界上絕大多(duo)數(shu)國家的共(gong)同目標。

不過,就(jiu)目前而(er)言,這場(chang)"降溫運動"的(de)主角(jiao)還不是(shi)我們,而(er)是(shi)占地球(qiu)近1/3土地面(mian)積的(de)森(sen)林。根據聯合國糧食及農業組(zu)織發布的(de)《2020年全(quan)球(qiu)森(sen)林資源(yuan)評估》報告顯示,全(quan)球(qiu)森(sen)林總(zong)面(mian)積達(da)到40.6億公頃(包括人造林),換算成全(quan)球(qiu)人均水平的(de)話,每個(ge)(ge)人人均森(sen)林面(mian)積可達(da)到約0.52公頃。差不多相當于(yu)0.7個(ge)(ge)標(biao)準足(zu)球(qiu)場(chang)的(de)面(mian)積。

森(sen)林的(de)(de)(de)"降(jiang)溫"手段主(zhu)要來源于其捕獲(huo)和儲(chu)存大(da)氣碳的(de)(de)(de)能力(li),實際(ji)上,這種能力(li)從(cong)伏地的(de)(de)(de)小(xiao)草到探天的(de)(de)(de)巨杉(shan)都很常見,但以森(sen)林為單位(wei)的(de)(de)(de)植被(bei)捕獲(huo)了大(da)量的(de)(de)(de)碳。

據IPCC測算,全球所(suo)有(you)(you)類型的植(zhi)被大(da)約儲存了450-650pg的碳(1pg=10^15g),其中約有(you)(you)54%~80%的碳存在(zai)于森林(lin)植(zhi)被中。再(zai)加上森林(lin)土壤中的碳,整個森林(lin)生態(tai)系統固定了超過800pg的碳,幾(ji)乎與大(da)氣中的碳含量(liang)相差無(wu)幾(ji)。

但如果僅(jin)僅(jin)把森林看作是一個"吸碳(tan)"的(de)海綿(mian),那就真的(de)小看它了,除此捕獲碳(tan)和封存(cun)碳(tan)之外,森林還有(you)(you)其(qi)他影響氣候(hou)(hou)的(de)手段,盡管不都是有(you)(you)益的(de)。2022年(nian)初發表在《frontiers》雜志上研究發現,當森林的(de)覆蓋面積、生態結(jie)構(gou)以及物種組成(cheng)發生變化時(shi),水以及來自太陽能量的(de)物理意(yi)義上的(de)變化可(ke)能會增強或減弱(ruo)森林對于氣候(hou)(hou)"降(jiang)溫"影響。

具體來說(shuo),分為兩個方向(xiang),一(yi)個是(shi)正向(xiang)的,來自樹(shu)木(mu)的蒸騰(teng)作(zuo)(zuo)用(yong)。對于一(yi)棵高(gao)大的樹(shu)木(mu)來說(shuo),每天(tian)都需要從地(di)下汲取數百升水并(bing)運送給樹(shu)冠的葉子,那里是(shi)光合(he)作(zuo)(zuo)用(yong)發生的位(wei)置。

當(dang)光合(he)作用發生時(shi),植(zhi)物為了吸收(shou)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan),必(bi)須開放(fang)氣孔允許(xu)其(qi)進(jin)入,但代價是(shi)(shi)水(shui)分會蒸發掉,并且水(shui)分的(de)蒸發速(su)(su)度(du)要(yao)比(bi)吸收(shou)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)的(de)速(su)(su)度(du)快得(de)多(duo)。于是(shi)(shi)當(dang)一個水(shui)分子(zi)被蒸"上天"后,由于液態水(shui)的(de)表面張(zhang)力,另一個水(shui)分子(zi)會被這種張(zhang)力拉著走,此時(shi)在木質(zhi)部內(nei),一條(tiao)浩浩蕩蕩的(de)"調水(shui)"工(gong)程(cheng)會將水(shui)分從根部源源不斷地(di)輸送到(dao)葉子(zi)中。

值得一提(ti)的(de)是,有研究估算了全球(qiu)樹(shu)木在一年(nian)中將(jiang)水分(fen)從根部(bu)提(ti)升到頂部(bu)所(suo)需要(yao)的(de)能量(liang),結果達到了9.4萬(wan)GWh(1GWh=100萬(wan)Kwh,Kw·h為一度),這是個什么概念(nian)呢?也就(jiu)相當于是2019年(nian)全球(qiu)水力發(fa)電(dian)量(liang)的(de)90%吧,不得不贊嘆大自然的(de)莫大偉(wei)能。

話說回來,這個讓水分蒸發的(de)(de)蒸騰作(zuo)(zuo)用對(dui)氣候有什么影響(xiang)呢?眾所周知(zhi),大多數物體可以(yi)在固態、液(ye)(ye)態和(he)氣態三相(xiang)中相(xiang)互轉變,而在等溫等壓的(de)(de)條件(jian)下(xia),物體從一(yi)個相(xiang)到(dao)另一(yi)個相(xiang)轉變吸收或放出的(de)(de)熱量稱為潛熱,例如樹木中的(de)(de)液(ye)(ye)態水蒸發時會(hui)從周圍吸收熱量,即汽化潛熱,而這種熱量對(dui)溫度變化只起到(dao)潛在作(zuo)(zuo)用。

但可以(yi)(yi)感知的(de)(de)(de)是(shi),樹冠(guan)層(ceng)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度要比(bi)下面(mian)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度更(geng)低(di),并且通過氣流的(de)(de)(de)作用可以(yi)(yi)將水(shui)(shui)蒸氣和熱量從地表(biao)帶走,從而降低(di)局(ju)部(bu)地區的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度。更(geng)重(zhong)要的(de)(de)(de)是(shi),森林(lin)樹冠(guan)凹凸不(bu)平的(de)(de)(de)表(biao)面(mian),可以(yi)(yi)進一步(bu)地將水(shui)(shui)蒸氣送(song)往大(da)氣的(de)(de)(de)高處。在北緯30°到南緯30°的(de)(de)(de)森林(lin)中,這種"降溫(wen)(wen)"手段(duan)使地球整體(ti)溫(wen)(wen)度下降了0.3℃左右(you)。

另外一個方向可(ke)能是"負面(mian)"的,森林相較于裸露的土(tu)地(di)如農田、荒原(yuan)等區(qu)域對(dui)太陽光的反射(she)率更低,樹木(mu)深色的葉子會吸收更多的入(ru)射(she)陽光,使溫度上升。

然而(er),這種溫度變(bian)化并(bing)非是單獨(du)作用的(de),還與森(sen)(sen)林(lin)所處緯度有關,在熱帶地區(qu),較高(gao)的(de)入(ru)射太陽光(guang)和(he)(he)充足(zu)的(de)水(shui)分為驅(qu)動(dong)蒸(zheng)騰作用和(he)(he)對流提(ti)供了更多能量,這在一定程度上會克服森(sen)(sen)林(lin)低反射率的(de)變(bian)暖(nuan)效(xiao)應,使森(sen)(sen)林(lin)全(quan)年降溫;而(er)在中緯度和(he)(he)高(gao)緯度地區(qu),除了夏季擁(yong)有較高(gao)的(de)入(ru)射太陽光(guang)和(he)(he)水(shui)分可以使森(sen)(sen)林(lin)降溫外,在其(qi)他季節,森(sen)(sen)林(lin)變(bian)暖(nuan)效(xiao)應更強。

總的(de)來說,全(quan)球(qiu)范圍內(nei)的(de)森林(lin)不僅(jin)是(shi)一(yi)個巨(ju)大(da)的(de)碳(tan)(tan)匯(hui),還是(shi)一(yi)個顯而易見的(de)氣候"冷卻器",目前,為了將全(quan)球(qiu)變暖溫度控制在1.5攝氏度以下并(bing)實現"碳(tan)(tan)中和(he)"目標,森林(lin)的(de)助力必不可少,同時,已(yi)有森林(lin)封(feng)存的(de)碳(tan)(tan)量也不能(neng)重新回到大(da)氣當(dang)中。

換(huan)句話說就是(shi)(shi),對于(yu)森林特別是(shi)(shi)熱帶森林需要進(jin)行保護,降低(di)人類(lei)活動對其(qi)進(jin)行的(de)(de)影響。因為這(zhe)些"巨人"長久以(yi)來團結、傳承而來的(de)(de)碳一旦釋(shi)放出來,再重新融入(ru)土地中可能需要幾個(ge)世紀的(de)(de)時間(jian)(jian),這(zhe)在應對氣候變化(hua)的(de)(de)時間(jian)(jian)尺度上,是(shi)(shi)人類(lei)無法(fa)接受的(de)(de)。