美国森林因气候变化而面临不明朗的未来

当你穿过森林时，你被碳包围着。每一根树枝、每一片叶子、每一寸树干和每一根看不见的根的卷须都含有通过光合作用从大气中提取的碳。只要它储存在森林里，它就不会导致导致气候变化的二氧化碳浓度上升。因此，除了减少人类温室气体排放之外，我们可能希望利用森林的碳储存超级大国作为潜在的气候解决方案，这是很自然的。

但根据犹他大学研究人员领导的一项新研究，气候变化本身可能会损害森林如何永久储存碳并将其排除在空气中。一项关于不同地区和树种将如何应对气候变化的研究发现，随着气候变暖，不同地区的碳森林可能会增加或失去多少碳。重要的是，研究人员发现，因火灾，气候压力或昆虫破坏而损失森林碳风险最大的地区是那些已经建立了许多森林碳抵消项目的地区。

“这告诉我们，迫切需要用美国森林气候风险的最佳可用科学来更新这些碳补偿协议和政策，”该研究资深作者兼威尔克斯气候科学与政策中心主任威廉安德雷格说。

该研究发表在《自然地球科学》上。在此处查找显示美国森林碳储存潜力的交互式工具。

多视角建模方法

在这项研究中，研究人员对预测美国不同地区森林地上碳储存量的变化感兴趣。地上碳是指树木在地面上的任何生物部分，包括木材和树叶或针。

科学家可以用几种不同的方式看待气候变化下森林的未来。他们可以查看历史和未来的气候预测，或者查看长期森林地块的数据集。他们还可以使用机器学习来确定树种最喜欢哪些气候生态位。或者他们可以使用复杂的模型，包括生态系统和大气之间的相互作用。

Anderegg及其同事，包括第一作者和博士后学者Chao Wu，选择了上述所有内容。

“每种不同的方法都有其固有的优势和局限性，”吴说。“没有一种模式是完美的。”

“通过引入许多不同的方法和不同的模型类型并进行比较，”Anderegg说，“我们可以了解不同的模型告诉我们什么，以及我们如何学习改进模型。如果所有模型和所有方法都告诉我们在特定地区相同的故事，我们可能会更有信心。

通过分析组合模型输出，研究人员发现，尽管模型的预测在某些方面有所不同，但它们确实在预测不同地区的碳储存未来可能如何变化方面表现出一定的一致性。例如，五大湖和美国东北部，以及美国东南部和落基山脉北部的部分地区，在未来的预测中一直显示出碳收益。

但这些模型也显示了通过火灾、气候压力和昆虫破坏的气候三重威胁，森林碳流失的巨大风险。考虑到这些风险，这些模型预测，到3世纪末，全国森林的净碳收益将在5到21千万亿克之间(一千万亿克，大约是地球上所有人类质量的25倍)。如果没有这些气候压力，森林可能能够带走净9.4拍克的碳。

研究人员还将他们的分析应用于当前的139个项目，旨在通过各种方法增加森林中储存的碳来抵消大气中的碳排放。

“为了使碳补偿有效，”安德雷格说，“他们必须将碳储存相当长的时间 - 几十年到几个世纪。因此，如果大火烧毁它们或昆虫正在消灭不同的区域，这可能会极大地破坏它们作为气候变化解决方案的有效性。

根据模型方法和气候情景，研究人员发现，到本世纪末，大量的碳抵消森林项目，特别是在美国东南部和西海岸，预计将失去碳。

我们仍然需要知道什么

吴说，结果突出表明，不同的气候和生态模型具有不同的优势和劣势，将它们放在一起考虑揭示了改善气候预测所需的研究领域。

例如，树木人口统计模型包括模拟老树死亡和新树生长时的森林动态。“但目前的这些模型没有考虑干扰 - 植被反馈，”吴说，指的是森林火灾等干扰后出现的树木以外的不同类型的植被，以及它们如何影响另一次干扰的几率。“而且他们也没有考虑CO2施肥“，或二氧化碳水平上升以实际改善植物生长的潜力。

Anderegg确定了三个可能有帮助的研究问题：

一氧化碳上升多少2浓度可能有益于植物和树木，并帮助它们生长更多。

更好地了解火灾、气候压力和昆虫造成的气候驱动的树木死亡率。

生物群落将如何变化。例如，在受到干扰之后，一些森林可能能够重新生长，但有些森林可能会过渡到草原并完全消失。

“这些是该领域真正竞相解决的一些最大的未知数，”他说。

与此同时，虽然科学致力于了解气候变化如何影响森林，但社会可以通过减缓气候变化的步伐来提供帮助。

“努力尽快应对气候变化并转向低碳未来，大大降低了森林在21世纪可能面临的风险，”安德雷格说，“并增加了我们可能从森林中获得的潜在利益。