氣候變化和森林砍伐會引發亞馬遜滅頂之災嗎?

氣候變化和森林砍伐會引發亞馬遜滅頂之災嗎? 24年2019月XNUMX日,巴西朗多尼亞州的亞馬遜野火。信貸:EFE新聞社/阿拉米股票照片。

去年夏天,亞馬遜熱帶雨林 再次在新聞中 由於所有錯誤的原因。 毀林率正在上升 在巴西總統賈爾·博爾索納羅(Jair Bolsonaro)的領導下,2019年帶來了最多的森林大火 在近十年中.

對於全球氣候,這是一個令人擔憂的問題。 亞馬遜在氣候系統中起著至關重要的作用,它回收水以幫助維持該地區的降雨並推動熱帶地區的大氣循環。 此外,破壞森林將對大氣中的二氧化碳產生重大影響。

引爆點

本文是為期一周的“引爆點”特別系列的一部分,在該系列中,不斷變化的氣候可能將地球系統的某些部分推向突變或不可逆轉的變化。

據估計,剩餘的完整亞馬遜雨林目前正在吸收 人類二氧化碳排放量的5-10%,有助於減緩氣候變化。 砍伐森林可以清除碳匯,並用一種碳源代替它,這將使本來就充滿挑戰的 巴黎氣候目標 不可能。

有許多合理的理由要求對亞馬遜雨林進行更大的保護。 但是,即使人類直接砍伐森林的速度再次放緩,森林是否還會因為氣候變化而消失嗎?

氣候變化引發的亞馬遜森林滅絕

最近的亞馬遜大火 引發索賠 燃燒的雨林將對我們呼吸的空氣中的氧氣量產生重大影響。

這是我們無需擔心的亞馬遜銷毀方面。 亞馬遜雨林包含約 碳總量的15% 存儲在世界各地的植被中。 如果釋放出70億噸碳,它將與空氣中的氧氣結合,並以二氧化碳的形式大量釋放。 但是由於氧氣占我們大氣的2%,因此只能將氧氣濃度降低不到21%。

但是,還有更多緊迫的原因讓我們擔心亞馬遜雨林的破壞-尤其是它被吹捧為可能 氣候臨界點.

術語表:碳與CO2:術語“碳”和“ CO2”通常可以互換使用,但有一個重要的區別:碳是一種元素,而CO2是包含一個碳原子和兩個氧原子的化合物。

這部分是由於我的研究小組在 大都會辦公室Hadley Centr氣候預測和研究 在1990年代末和2000年代初。 我們包括了關於植被類型如何響應氣候變化而變化以及如何反饋以影響氣候變化速率的表示。

令人震驚的是 我們的第一個耦合模型預測 看到了預測的亞馬遜森林在氣候變化下的“滅絕”-儘管我們沒有在模擬中包括人為造成的直接森林砍伐和大火。

這種建模結果是鮮明的,但事實證明,這是不同反饋機制之間微妙相互作用的結果。

首先,我們的亞馬遜雨林之所以死亡,是因為氣候模型預測,在“一切照舊”的排放情景下,氣候將嚴重變暖和乾燥。IS92a”。 這減少了在不斷變化的氣候下可以維持的森林範圍。 隨著森林的減少,該地區不斷減少的降雨的回收利用效率降低,導致進一步的變暖和乾燥,森林面積進一步減少。

但這不是那麼簡單。 由於氣候變化主要是由二氧化碳的增加所驅動,因此也抵消了二氧化碳對森林的直接影響。

大氣中較高水平的二氧化碳會產生“受精對植物和樹木產生影響,促進光合作用並促進生長。 在二氧化碳升高的情況下,植物也傾向於 更有效地利用水,這樣一來,在一定的光合作用下,它們需要的水就更少了。

氣候變化和森林砍伐會引發亞馬遜滅頂之災嗎?

在土壤水和養分充足的地方,這種影響表現為森林對碳的吸收增加。 但是,在供水有限的情況下,效率的提高將表現為樹木蒸散量的減少。 這提供了防止降雨減少的保護,但是以減少蒸發冷卻的結果導致局部表面溫度進一步升高為代價。

在我們的模型中,亞馬遜雨林的演變受氣候變化的主要負面影響與二氧化碳增加的主要正面影響之間的競爭的影響。

我們的模型表明,二氧化碳的影響在2世紀占主導地位-導致完整的雨林中的碳匯。 但是,該模型對氣候的負面影響最終勝出了,導致亞馬遜熱帶雨林從20年左右突然消亡,當時全球變暖已達到此預估的2040C。

您可以在下面的圖表中看到此圖,該圖顯示了我們的模型預測的亞馬遜植被如何隨著氣候變暖直至2100年而發生變化。它顯示了幾十年來,樹木(實線)主導的亞馬遜,但隨後是該地區的一部分到21世紀中葉,樹木所覆蓋的樹木急劇下降。 然後將其替換為草(虛線)和裸露的土壤(虛線和虛線)。

氣候變化和森林砍伐會引發亞馬遜滅頂之災嗎? 在IS92a照常排放情景下對亞馬遜植被的模擬演變。 經Springer許可轉載。 考克斯等。 (2004)21世紀氣候-碳循環預測下的亞馬遜森林消亡,理論與應用氣候學

好消息和壞消息

我們的發現是鮮明的。 然而, 最近的研究 暗示亞馬遜森林可能更適應氣候變化。 自從我們在2000年發布這種消亡情景以來,許多相關的研究就在橋下進行了,對於森林來說,這是個好消息,也有一些壞消息。

首先,好消息。 現在看來,氣候變化不太可能像我們最初擔心的那樣對亞馬遜雨林造成破壞。 在2013,我們發現大氣中CO2逐年增加的逐年變化使我們能夠估計熱帶碳匯對氣候變化的敏感性。

由於人類活動(尤其是化石燃料燃燒,森林砍伐和水泥生產)二氧化碳排放量增加,全球二氧化碳濃度逐年增加。 但是,如果您剔除長期趨勢,就會發現CO2增長率的變化與熱帶氣候的變化密切相關,而熱帶氣候與 厄爾尼諾 - 南方濤動。 因此,該信號向我們展示了熱帶土地碳對氣候變化的敏感程度。

我們可以使用一組氣候-碳循環模型來將這種短期敏感性與熱帶生態系統對氣候變化的長期敏感性聯繫起來,從而創建所謂的“緊急約束”。 跨模型關係使我們能夠將對現實世界中CO2增長率的變化的觀察轉化為對熱帶土地碳對未來氣候變化敏感性的改進估算。

由此產生的對熱帶土地碳對全球變暖敏感性的緊急限製表明了負面影響,僅變暖就導致熱帶地區每全球變暖程度造成約50億噸碳的碳損失。 但是,這種影響的大小大約是我們最初的Amazon dieback投影所看到的三分之一。

但也有一些不太樂觀的消息。 現在看來,二氧化碳施肥的作用似乎不可能像許多早期模型那樣大。 這是因為第一代和第二代氣候-碳循環模型沒有包括營養對森林生長的限制。

在現實世界中,植被的生長通常不僅受到水和二氧化碳的限制,而且 通過營養。 在大多數地區,關鍵的限制養分是氮,但是在熱帶森林中,磷或其他微量養分會限制樹木的生長。 這些養分限制將限制植物生長的CO2施肥,極有可能低於早期氣候-碳循環模型中看到的水平。

這將使熱帶森林比我們最初的枯竭情景更容易受到氣候變化的不利影響,即使這些氣候影響本身可能沒有最初擔心的那麼不利。

那麼,氣候變化導致亞馬遜死亡的總體預後如何?

最新的 地球系統模型 在沒有直接人類砍伐森林的情況下,顯示出有限的證據表明亞馬遜森林的滅絕。 少量模型展示 氣候變化導致亞馬遜森林覆蓋率減少, 但大多數模型顯示,由於施肥二氧化碳,森林覆蓋率增加。

但是,這些模型都不包含磷限製或森林大火,因此評審團仍然沒有。 但是,就我個人而言,與我們在2000年發布研究報告時相比,我對氣候變化驅動的亞馬遜消亡的關注程度更低。

關注人類直接砍伐森林的更大理由

頗具諷刺意味的是,這使我更加關注亞馬遜地區故意毀林的比率上升。 甚至可能有人爭辯說,如果森林隨後會因氣候變化而受到破壞,那麼保護森林的價值就更少了。 相反,亞馬遜雨林對氣候變化的適應力更強,這為將來保存它提供了更多的理由。

氣候變化和森林砍伐會引發亞馬遜滅頂之災嗎?橫跨亞馬遜雨林機蓋的看法與薄霧的在黎明。 圖片來源:David Tipling圖片庫/ Alamy Stock Photo。

亞馬遜雨林通過將水循環到大氣中來維持自己的氣候,從而保持降雨並減少了旱季的時間。 森林砍伐破壞了這些監管機制, 最終可能會導致臨界點.

再加上乾旱季節變得足夠長以允許定期發生自然火災,可能會看到森林過渡到永久的大草原。 這將以樹木和草地混合系統為特徵,該系統具有開放的樹冠,使土壤變得更熱,更乾燥,並且碳的儲存量更少。

因此,毀林和氣候變化對亞馬遜熱帶雨林的雙重壓力仍然是一個重大問題。 除非為時已晚,否則我們不太可能知道熱帶雨林對氣候變化的脆弱性。 但是,我們確信,人為砍伐森林會降低森林對氣候變化和其他壓力的抵禦能力。

許多人認為亞馬孫森林砍伐的問題正在走向解決。 砍伐森林的速度從2004年的28,000平方公里(km2)的峰值下降-相當於每年砍伐面積幾乎等於比利時的森林面積-降至不到 到2014年,這個比率的五分之一.

但這就是過去的全部。 隨著森林砍伐的加劇和全球變暖的繼續,再次威脅著亞馬遜雨林的長壽。

關於作者

彼得·考克斯(Peter Cox)教授,埃克塞特大學氣候系統動力學教授,是政府間氣候變化專門委員會(IPCC)即將發布的第六次評估報告(AR6)“全球碳和其他生物地球化學循環與反饋”一章的主要作者。 。

這篇文章最初出現在 Carbon Brief

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