二氧化碳失匯

上下班尖峰時段的交通、推土機把林區夷為平地、一幢幢新的大樓拔地而起以及工廠煙囪里排出的滾滾濃煙，所有這一切都增加了大氣中二氧化碳的含量。碳，作為溫室氣體的組成要素，一直都是國際政策問題關注的焦點。

簡介

上下班尖峰時段的交通、推土機把林區夷為平地、一幢幢新的大樓拔地而起以及工廠煙囪里排出的滾滾濃煙，所有這一切都增加了大氣中二氧化碳的含量。碳，作為溫室氣體的組成要素，一直都是國際政策問題關注的焦點。

相關背景

在20世紀70年代以前，人們一直認為森林作為地球陸地上最大的光合作用系統，通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳，起著淨化大氣、減緩因人為因素而導致的大氣二氧化碳濃度快速增加的作用。 然而，1977年瑞典氣象學家博林和美國生態學家伍德維爾分別在美國《科學》周刊上撰文，指出全球森林，尤其是熱帶林的破壞正導致陸地生態系統向大氣淨排放二氧化碳，成為大氣二氧化碳濃度升高的主要因素之一。 這一結果震驚了科學界，也讓廣大公眾、企業界和政治家為之驚訝。一場陸地生態系統，尤其是森林生態系統是大氣二氧化碳之源還是之匯的爭論便在科學界激烈地展開了，並由此產生了一個重要的科學之謎：二氧化碳失匯現象。 如同銀行存儲現金，碳則存儲在碳匯中。比如，森林就是碳匯的一種類型。樹木通過吸收二氧化碳積累碳進行生長。在碳匯中，碳是不可能以二氧化碳的形式進入大氣中的，除非碳匯受到干擾。如果按博林等人的觀點全球森林不能起到吸收二氧化碳的作用，那么這部分的二氧化碳到哪裡去了呢？ 20多年來，科學家們一直在試圖確定陸地上所有的碳匯究竟在那裡，以及每一種碳匯到底儲存了多少碳。研究人員長期的努力僅僅發現森林重新吸收大氣中的碳，但吸收的量也是有限的。 這一領域的資深專家、美國哈佛大學地球與行星科學系的史蒂文教授說：“如果我們的森林每年能固定數十億噸計的碳，為什麼我們不能發現它？顯然，我們還沒有找對地方。” 根據計算，人類活動（主要是指化石燃料的消耗及對熱帶林的破壞）導致每年向大氣中釋放大量的二氧化碳。這些人為排放的二氧化碳在大氣、海洋和陸地生物圈這三個巨大系統之間進行著交換。其中一部分（接近1/2）增加了大氣二氧化碳的濃度，一部分（接近1/3）被海洋吸收，而陸地生物圈被認為是二氧化碳淨吸收與淨排放基本達到平衡，因此在人為排放的二氧化碳中尚有一部分（不到1/3）去向不明。這就是著名的失匯之謎。 “結論出乎我們預料” “失匯”現象作為直至現在仍未徹底解決的科學之謎吸引了很多科學家為之奮鬥。一些已開發國家更是集中了一批最優秀的科學家從大氣成分監測、二氧化碳的地—氣交換以及模型模擬等不同角度開展了大量研究，試圖揭開失匯之謎。著名的科學周刊《科學》和《自然》也刊登了大量論文，推動這一問題的研究。 90年代初，美國大氣科學家坦斯領導的研究小組利用大氣和海洋模型以及大氣二氧化碳濃度的觀測資料研究發現，北半球中高緯度陸地是一個巨大的碳匯。之後，考皮等人通過分析森林資源清查資料，發現歐洲大陸的森林起著碳匯的作用。狄克遜等人分析了全球森林生態系統的碳循環，指出北半球中高緯度森林淨吸收二氧化碳。 儘管目前對碳匯量的估算仍存在很大分歧，但已有足夠證據表明，北半球中高緯度陸地生態系統（主要是森林生態系統）確實起著大氣二氧化碳匯的作用。 6月22日出版的美國《科學》周刊刊登了兩篇研究報告，表明科學家們對這一問題又有了更深的理解。其中一篇來自中國，這是在生態環境領域，首次由中國科學家負責在國內完成的成果發表在《科學》上。 這項工作始於1992年。文章的第一作者、北京大學城市與環境學系方精雲教授說：“已經有一些證據表明北美和歐洲的森林在平衡區域和全球的碳收支中的作用，但是還沒有有關亞洲的報導。然而，我們相信亞洲國家，尤其是歷史上曾經歷了長期農業生產活動的中國，應該對於區域和全球碳循環具有重要意義。” 方精雲教授等利用大量的野外實測資料及建國50年來的森林資源清查資料，採用改進的生物量換算因子法，研究了中國50年來森林植被二氧化碳源匯功能的動態變化。 “在我們的研究中遇到的最大困難”，方精雲說，“就是收集近50年森林生物量的數據以及怎樣計算這些數據”。 研究的結論讓他們吃驚。他們沒想到中國20多年的生態工程為改善中國乃至世界的環境做出了這么大的貢獻。 他們發現，70年代中期以前，由於毀林開荒等因素，中國森林植被向大氣淨排放了大量的二氧化碳；但在最近的20多年中，情況發生了逆轉，森林植被淨吸收二氧化碳的功能明顯增強，從80年代初到90年末的近20年中，平均每年淨吸收我國工業二氧化碳年平均排放量的5%至8%。 方精雲等人還利用近20年的衛星遙感數據及其匹配的氣候、土壤和植被信息，研究了中國陸地植被生物生產力的時空變化。他們發現，由於大氣二氧化碳增加以及氣候變暖等因素，中國陸地生物生產力每年約按1%的速度在增加。這種增加對於解釋日益增加的全球二氧化碳的“失匯”現象十分重要。 “一個重要的里程碑” “這項研究首次對中國的碳匯做出真正正確的評價……它作為一個重要的里程碑，將會被長期引用”，《科學》周刊編委會的首席指導薩格登評價說。該周刊還指出方精雲等人的研究是長期以來少見的優秀工作。美國前白宮科學顧問梅利洛教授認為，該項成果大大推動了全球變化與陸地生態關係的研究。 方精雲教授等人的研究結果對我國及國際上的全球氣候變化及生態系統生態學研究具有重大的意義，從而得到了國內外同行的高度評價。同期《科學》周刊還配發了史蒂文教授撰寫的評論。以相當的篇幅，評述了中國科學家的工作，認為他們的研究為今後的研究提供了一個基準，也為敏感的國家間及國際的森林及碳循環政策提供了一個基本原理。 “方精雲和他同事的報導幫助解釋了大氣二氧化碳累積的低速之謎，另外，他們的研究還闡明了這樣一個科學道理，即森林資源管理不僅能促進傳統用途（纖維生產、洪水控制），還具有延緩大氣二氧化碳濃度上升的潛在效益。” 史蒂文教授在評論中說，“森林並不能奇蹟般地阻止大氣二氧化碳濃度的升高，但它們可以在未來的幾十年顯著地減緩上升的速度。” 方精雲等人在科學報告中寫道：由於政府倡導的植樹造林工程，近20年來中國的碳貯量實際是在增加的。儘管面臨著人口壓力、工業的快速擴張、相對少的林地面積（對比美國本土2.5億公頃的森林面積，中國只有大約1.0億公頃）等問題，中國的森林已經固定了相當可觀的二氧化碳。自70年代末期以來，出於控制洪水和土壤侵蝕、保護水源林、生產木材的初衷，植樹造林已經成為中國的一項國家政策。植樹造林政策逆轉了中國森林急劇下降的勢頭。人工林目前貢獻了中國森林總有機物的20%和碳固定量的80%。 有訊息報導說，近幾年實施的幾項林業生態建設重點工程已使我國人工林面積累計達到4700多萬公頃，居世界第一位。到2000年底，我國森林面積已達15·8億公頃，森林覆蓋率達16·55%。 史蒂文認為，這些關於碳吸收的研究成果將為有關森林和二氧化碳循環的敏感的國家和國際政策的制定提供基本原理。我們需要發展一個測量森林碳匯特性並能用來提高森林碳匯能力的科學基礎。他還特彆強調，美國應該和其它國家聯合起來，制定從熱帶到針葉林帶的土地利用的明智決策，以最佳化森林的各種效益，包括固定人類排放的二氧化碳的能力。 “中國是一個最好的例子” 方精雲教授等人的研究的另一個意義在於為中國將來的環境外交談判提供了有力證據。這就是，他們發現中國陸地植被，尤其是森林植被能吸收一部分人工排放的二氧化碳。 “如果中國能夠做到，所有的國家也該做到。只要接受一個觀點，你就會取得很大的成功，中國就是一個最好的例子，通過增加森林可以改善很多的公眾利益，吸收碳只是其中之一”， 史蒂文說。 “森林不僅能夠為我們提供木材，而且在降低由於化石燃料燃燒而排放的溫室氣體方面也起著重要作用”，方精雲說。 1997年簽署的《京都議定書》規定，在2008年至2012年期間，38個主要已開發國家的二氧化碳等6種溫室氣體的排放量需要在1990年的基礎上平均削減5.2%，其中美國削減7%，歐盟減排8%，日本和加拿大分別削減6%，其他國家削減額度較小。協定還要求包括中國和印度等在內的溫室氣體排放量大的開發中國家自願制定排放目標。 目前，雖然該協定書沒有對開發中國家的二氧化碳排放量作出什麼限制，但這只是時間問題。布希上台後就一直宣稱美國要退出《京都協定書》，其理由之一就是像中國、印度這樣二氧化碳排放量大的開發中國家也應承擔減少排放的義務。 《京都協定書》鼓勵各國通過綠化、植樹造林來抵消一部分工業源二氧化碳的排放。所以，一旦國際社會要求中國也要承擔限制排放的責任時，方精雲等人的工作將可以用來證明，中國森林植被淨吸收的二氧化碳量可以部分抵消其工業排放量，從而為中國爭得額外的排放份額，為中國社會經濟的發展帶來巨大的直接經濟利益。 美國《紐約時報》6月15日在頭版發表報導，讚揚中國在減少二氧化碳排放方面所取得的成就。報導說，根據加利福尼亞州勞倫斯·伯克利國家實驗室今年4月發表的報告，90年代中期以來中國國內生產總值增長了36%，但二氧化碳排放量卻下降了17%。 《紐約時報》說，中國的這一成就是該國實施撤消對煤炭補貼、鼓勵能源節約和控制城市污染等措施的結果。報導援引美國環保組織“自然資源保護理事會”的聲明說，有足夠的證據可以說明，在過去的10年裡，中國政府在遏制全球氣候變暖方面比美國政府更下力氣。 美國總統布希在解釋拒絕執行《京都議定書》時，經常指責議定書把中國等開發中國家置於二氧化碳排放限制之外。《紐約時報》說，布希在“草率評估”這一問題時忽視了中國在控制二氧化碳排放上所取得的成就。