一些否認(rèn)氣候變化的人常常宣稱，大氣中二氧化碳濃度的增長會(huì)讓植物長得更茂盛。他們認(rèn)為，燃燒化石燃料能讓地球變得更綠、更宜居，而更多植物則能吸收更多的碳，因此無需為碳排放而緊張。

澳大利亞丹特里國家公園的熱帶雨林

這種說法聽上去似乎有幾分道理。過去數(shù)十年間，森林、草原等陸地生態(tài)系統(tǒng)確實(shí)在不斷擴(kuò)張，并從大氣中吸收了大量二氧化碳。上世紀(jì)60年代，生態(tài)學(xué)家驚訝地發(fā)現(xiàn)，陸地生態(tài)系統(tǒng)實(shí)則是一個(gè)凈碳吸收源，即“碳匯”。

美國科羅拉多州立大學(xué)大氣科學(xué)家斯科特·丹寧解釋，從碳的自然循環(huán)來看，理論上不該存在碳匯，因?yàn)橹参镂盏亩趸紩?huì)通過死亡分解和野火燃燒等過程重新釋放到大氣中，從而達(dá)到碳循環(huán)的平衡。然而，過去近百年間，陸地生態(tài)系統(tǒng)每年都會(huì)吸收人類排放二氧化碳總量的25%至33%——在人類采取有效行動(dòng)前，先為全球變暖踩了一腳“剎車”。

可是，氣候變化懷疑論者忽略了一個(gè)關(guān)鍵：這個(gè)巨大的碳匯并非可以永遠(yuǎn)持續(xù)下去。氣候變化帶來的生態(tài)沖擊，疊加地球自身的物理極限，這塊天然“吸碳海綿”或?qū)⒃诒臼兰o(jì)內(nèi)達(dá)到飽和。

令人擔(dān)憂的是，臨界點(diǎn)似乎正在逼近。2023至2024年間，陸地碳匯功能幾乎完全消失。從北極苔原到熱帶雨林，科學(xué)家們正嘗試?yán)迩宓厍蜿懙靥紖R是否真的已走到盡頭，而人類又能做些什么來挽救它。

陸地碳匯：悄悄給全球變暖“踩剎車”

如果把陸地碳匯想象成一個(gè)巨大的游泳池，那么其中的池水就代表約4萬億噸碳：它們分布于地表及地下的植物、動(dòng)物、微生物，以及土壤中的腐爛有機(jī)物中。植物通過光合作用吸收二氧化碳生長，大氣中的碳便匯入池中；而當(dāng)生物體分解或燃燒時(shí)，碳又會(huì)從池中滲出。只要流入量大于流出量，這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就能作為碳匯持續(xù)從大氣中吸收碳。

這已是當(dāng)今氣候?qū)W界的常識(shí)，但在其發(fā)現(xiàn)之初卻頗具爭議。1958年，在夏威夷冒納羅亞火山觀測站，美國氣候科學(xué)家查里斯·大衛(wèi)·基林開始了迄今為止時(shí)間最長的大氣二氧化碳濃度連續(xù)觀測，并繪制出著名的“基林曲線”。該曲線顯示，盡管大氣二氧化碳濃度逐年攀升，但其增長幅度卻低于預(yù)期——如果所有化石燃料排放的碳都留在大氣中，數(shù)值本應(yīng)更高?！笆й櫋钡亩趸既ツ膬毫?？

在南極研究二氧化碳、甲烷、氮氧化物等溫室氣體從大氣轉(zhuǎn)移到地面及其地域排放等特點(diǎn)，已成為全球氣候變化研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容。（新華社/發(fā)）

當(dāng)時(shí)，科學(xué)家已經(jīng)知道，二氧化碳會(huì)自然溶解于海洋表層。因此，研究人員最初假設(shè)是海洋吸收了所有多余的碳。美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的戴維·希梅爾認(rèn)為，這是因?yàn)樽钤缪芯刻佳h(huán)的多是海洋學(xué)家。不過，統(tǒng)計(jì)模型顯示，即便浩瀚如海洋也無法獨(dú)自擔(dān)下如此重負(fù)，這意味著地球上必然存在另一個(gè)與海洋相當(dāng)?shù)奶紖R，那就是陸地。

然而，陸地生態(tài)學(xué)家卻很難接受這一點(diǎn)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)人類社會(huì)的森林砍伐、城市擴(kuò)張和農(nóng)業(yè)集約化正在加劇，陸地生態(tài)系統(tǒng)“吸碳”能力理應(yīng)受到了負(fù)面影響。丹寧回憶，上世紀(jì)70年代，人們正在“把天堂鋪上柏油路”，“當(dāng)時(shí)生態(tài)學(xué)界普遍認(rèn)為，在人類活動(dòng)影響下，陸地已成為一個(gè)排放二氧化碳的碳源”。

陸地碳匯的存在，還挑戰(zhàn)了當(dāng)時(shí)生態(tài)學(xué)中“動(dòng)態(tài)平衡”的主流觀點(diǎn)——即任何生態(tài)系統(tǒng)的碳總量應(yīng)保持穩(wěn)定，比如植物的生長與死亡、碳吸收與釋放終將抵消?！昂茈y想象植物的生長速度能在數(shù)十年里一直快過死亡與分解的速度?！钡幷f。

不過，數(shù)據(jù)勝于雄辯。隨著大氣監(jiān)測、碳氧同位素追蹤數(shù)據(jù)精度的不斷提升，科學(xué)家所構(gòu)建的地球系統(tǒng)模型日臻完善。到20世紀(jì)80年代，結(jié)合南極冰芯中封存的古氣候信息，大量線索均指向一個(gè)結(jié)論：陸地確實(shí)存在一個(gè)持續(xù)運(yùn)作的碳匯，其每年吸收的碳量約占人類排放的1/4，規(guī)模與海洋碳匯相當(dāng)。2013年發(fā)表的一項(xiàng)研究更指出，倘若沒有陸地碳匯，地球的平均氣溫將比今天再高出0.3℃。

危機(jī)逼近：藏在綠意盎然背后的隱憂

確認(rèn)陸地碳匯的存在后，科學(xué)界又對其成因產(chǎn)生了爭議。不過，有幾個(gè)主要推動(dòng)力已得到普遍認(rèn)同：

首先，二氧化碳濃度上升增強(qiáng)了植物的光合作用，這種“施肥效應(yīng)”又因疊加了人類活動(dòng)帶來的富營養(yǎng)化污染而加劇，如農(nóng)田中大量化肥滲入河流。丹寧說：“人類無意中給整個(gè)生物圈施加了過量的養(yǎng)分?！?br/>

其次，過去因發(fā)展農(nóng)業(yè)而被砍伐或燒毀的森林正在重新生長。例如，美國阿巴拉契亞地區(qū)在棄耕農(nóng)田上再生的森林，就形成了一個(gè)強(qiáng)勁的碳匯。

此外，北極地區(qū)的生長季因氣溫上升而延長，這也使得植被恢復(fù)速度超出預(yù)期，增強(qiáng)了該地區(qū)的碳吸收能力。

然而，這些增長動(dòng)力都面臨天然的限制。比如，二氧化碳對植物的“施肥效應(yīng)”只有在其他養(yǎng)分充足時(shí)才有明顯作用——溫室中的植物可在富碳（提升二氧化碳濃度）環(huán)境下迅猛生長，但這一效應(yīng)在野外生態(tài)系統(tǒng)中沒那么明顯，因?yàn)橹参镞€面臨干旱、土壤中氮磷養(yǎng)分耗竭等生存壓力。而農(nóng)業(yè)污染帶來的額外“肥力”分布極不均勻，主要集中在工業(yè)化農(nóng)業(yè)區(qū)，容易造成局部生態(tài)失衡。再生林的碳匯效應(yīng)也會(huì)逐步減弱，因?yàn)橛琢值奶嘉漳芰?qiáng)，而成熟林則趨于平穩(wěn)，一旦遭遇砍伐或火災(zāi)，積累的碳又可能迅速釋放。

陸地碳匯強(qiáng)度波動(dòng)的原因也令人費(fèi)解。例如，2007至2016年間，其吸收能力顯著增強(qiáng)，每年從大氣中清除的碳約占人類排放量的1/3。美國密歇根大學(xué)生態(tài)學(xué)家彼得·賴希指出，這種增長機(jī)制尚未被充分理解，這也使學(xué)界對未來陸地碳匯走勢的判斷產(chǎn)生分歧。

不過，學(xué)界有一個(gè)清晰的共識(shí)：長遠(yuǎn)看，氣候變化帶來的壓力終將壓倒這些增長動(dòng)力。然而，要精準(zhǔn)預(yù)測陸地碳匯何時(shí)“失效”，依然相當(dāng)困難。德國萊比錫大學(xué)氣候?qū)W家安娜·巴斯托斯坦言，還無法給出具體日期。

作出這一預(yù)測的最大挑戰(zhàn)在于，氣候變化削弱碳匯的方式錯(cuò)綜復(fù)雜——高溫和干旱可直接導(dǎo)致樹木死亡、引發(fā)野火；而高溫與極端降雨結(jié)合，則會(huì)大幅加速土壤中的微生物分解有機(jī)質(zhì)，快速釋放碳儲(chǔ)量。

1月11日，在阿根廷巴塔哥尼亞的埃普延，消防員進(jìn)行滅火作業(yè)。據(jù)當(dāng)?shù)孛襟w報(bào)道，阿根廷南部森林大火的過火面積目前已超5500公頃。（新華社/發(fā)）

而且，這些影響還會(huì)引發(fā)連鎖反應(yīng)：野火不僅瞬間釋放巨量碳，其產(chǎn)生的煙塵還會(huì)遮蔽陽光，阻礙災(zāi)后的森林植被恢復(fù)；氣候變暖助長蟲害暴發(fā)，會(huì)進(jìn)一步增加森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。在溫帶森林，冬季積雪減少使樹木根系更易受凍害而延緩生長；在北極地區(qū)，植被變綠的“增匯”趨勢正被凍土融化所抵消——解凍后，重新活躍的微生物會(huì)釋放大量二氧化碳和甲烷，而凍土融化甚至?xí)?dǎo)致樹木東倒西歪，形成所謂的“醉漢森林”。

此外，海平面上升導(dǎo)致的咸水入侵正“毒害”沿海樹林、傳播種子的關(guān)鍵動(dòng)物消失也在阻礙森林的自然更新——無數(shù)因素正在形成合力，將越來越多的陸地生態(tài)系統(tǒng)從“碳匯”推向“碳源”。

盡管如此，直到近些年，陸地碳匯一直展現(xiàn)出驚人的韌性。在一項(xiàng)未發(fā)表的研究中，英國?？巳卮髮W(xué)的皮埃爾·弗里德林斯坦通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，自1960年以來，氣候變化造成的影響僅使海陸碳匯的總體強(qiáng)度降低了約15%。希梅爾團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn)，2001至2021年間，碳匯增益效應(yīng)使陸地碳儲(chǔ)量增加約380億噸，而氣候壓力導(dǎo)致的損失僅約80億噸。

行動(dòng)破局：極端沖擊下如何留住碳匯

不過，我們無法輕易樂觀。因?yàn)楫?dāng)氣候變化到達(dá)臨界點(diǎn)，很多轉(zhuǎn)折將猝不及防地到來。

在2023年和2024年這兩個(gè)人類有氣象記錄以來的最熱年份，氣候驅(qū)動(dòng)的極端事件幾乎摧毀了所有陸地碳匯。

2023年上半年，北半球大規(guī)模野火與植被生長遲緩，疊加下半年亞馬孫地區(qū)極端高溫干旱與火災(zāi)，導(dǎo)致陸地碳匯規(guī)模較過去十年均值縮減至少50%。

2024年的情況更加嚴(yán)峻。初步數(shù)據(jù)分析顯示，高溫潮濕環(huán)境加速了植物殘?bào)w的分解過程，使陸地碳匯功能跌至十余年來的最低點(diǎn)。而且，在同期全球化石燃料的碳排放量保持平穩(wěn)的情況下，二氧化碳濃度出現(xiàn)了有記錄以來的最大單年增幅。

由此可見，哪怕短期的極端事件就能對陸地碳匯產(chǎn)生驚人沖擊。不過，研究人員認(rèn)為，不能僅憑兩年數(shù)據(jù)就輕易斷定長期趨勢，尤其考慮到這兩年的高溫部分受到強(qiáng)厄爾尼諾現(xiàn)象的影響。美國馬薩諸塞州伍德威爾氣候研究所的理查德·伯德西提出，十年前的厄爾尼諾也曾導(dǎo)致地球碳匯驟降，但隨后又有所恢復(fù)。

賴希表示，目前數(shù)據(jù)不確定性太大，還需繼續(xù)觀測，但這些變化足以敲響警鐘。世界資源研究所的梅麗莎·羅斯團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，自2001年以來，全球森林碳匯能力因人類的持續(xù)砍伐呈下降趨勢，2023至2024年的野火更將其削弱至過去20年來的最低水平?？茖W(xué)家已于2024年底確認(rèn)，因火災(zāi)和凍土融化，廣袤的北極苔原數(shù)千年來首次從長期碳匯轉(zhuǎn)變?yōu)殚L期碳源。與此同時(shí)，亞馬孫雨林已在碳源與碳匯之間徘徊了十余年之久。自2021年起，海洋碳匯也因史無前例的海域熱浪顯著萎縮，盡管其變化幅度尚不及陸地顯著。

如果陸地碳匯真會(huì)在不久的將來消失，這將對全球氣候行動(dòng)產(chǎn)生極為深遠(yuǎn)的影響。許多國家在規(guī)劃減排路徑、履行“將全球升溫控制在1.5℃以內(nèi)”的《巴黎協(xié)定》承諾時(shí)，都默認(rèn)陸地碳匯將持續(xù)發(fā)揮作用。若陸地碳匯提前萎縮，則意味著其他領(lǐng)域的排放量必須更快下降。以歐洲為例，受俄烏沖突影響，其森林碳匯近幾年驟然萎縮，已使該地區(qū)嚴(yán)重偏離2030年氣候目標(biāo)。

盡管形勢嚴(yán)峻，人類并非無計(jì)可施。瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院氣候變化生態(tài)學(xué)家康斯坦丁·佐納表示，行動(dòng)的關(guān)鍵在于保護(hù)、恢復(fù)和管理生態(tài)系統(tǒng)。數(shù)值模型模擬顯示，如果讓全球現(xiàn)有森林不受干擾地自然生長至完全成熟，其最大潛在碳吸收量可達(dá)2280億噸——相當(dāng)于人類迄今累計(jì)碳排放量的1/3左右。如果在那些歷史上曾有森林覆蓋、如今未被用作城市或耕地的區(qū)域進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)和再造林，還可再捕獲約870億噸碳。

此外，據(jù)美國東密歇根大學(xué)的謝一春團(tuán)隊(duì)估算，通過優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)管理，每年還能為陸地碳匯爭取數(shù)十億噸的額外增量。這些措施包括：防止災(zāi)難性野火，推廣氣候友好型農(nóng)業(yè)實(shí)踐，實(shí)施更可持續(xù)的采伐方式等。賴希表示，必須將增加碳匯的機(jī)遇融入經(jīng)濟(jì)和政策體系的考量中，未來數(shù)年或?qū)⑹菦Q定陸地碳匯走向的關(guān)鍵時(shí)期。