美国西部森林碳储存：分布、驱动因素和趋势

森林作为一个巨大的碳汇【1】，贡献了一半以上的陆地碳储量，在全球碳循环中发挥着至关重要的作用。本世纪将相较于工业化前水平的变暖控制在1.5°C以下的许多减缓气候变化途径在一定程度上就依赖于额外的森林碳储存。因此，关注森林的碳储存基线【2】对于减缓气候变暖至关重要。而美国西部森林，就是减缓气候变化的途径中的重要热点地区之一。

美国的西部森林地区横跨洛矶山脉以西，拥有包括高山针叶林、混交林、硬叶木林以及半干旱地区的灌木丛和草原等丰富的生态系统。这些生态系统不仅为众多野生动植物物种提供生存和繁衍的环境，还维持着周边社区的供水和农业发展。但是，尽管美国西部森林拥有如此丰富的生态系统和强大的自我恢复能力，现在却面临极端天气的严重威胁。

2024年7月11日由美国凯瑞生态系统研究所发布在《地球的未来》（Earth's Future）期刊上的研究表达了对这种情况的担忧。该研究表明，随着越来越严重的干旱趋势，陆地储水量减少、植物水分胁迫增加和树木死亡率升高，特别是在该地区，极端干旱正在放大对气候敏感的自然灾害（如火灾和昆虫爆发）的频率、规模和严重程度，这些自然灾害会导致大面积的树木死亡。预计到21世纪末，该地区面临极端干旱的风险相对于工业化前的水平将会增加300%。这些气候变化和自然灾害将会严重侵蚀该地区的森林碳储存潜力，并且影响未来的气候变化减缓计划。

针对该地区所面临的极端干旱气候威胁，美国凯瑞生态系统研究所基于2005年至2019年美国西部森林的碳储存量数据和未来趋势，调查了该地区的碳分布情况和基础驱动因素，进而研究美国西部森林地区作为自然气候解决方案的作用。该研究的数据和发现为气候变化减缓战略提供了重要的见解和思路。

这项研究的重点是美国西部11个州19个森林的3级EPA（美国国家环境保护局）生态区。所有被选中的生态区至少有30%的森林覆盖率。研究通过美国国家土地覆盖数据库2016年树冠覆盖（NLCD 2016 TCC）图层来选择森林生态区，并将这19个生态区分为五个较大的区域：太平洋西北地区、上落基山脉、下落基山脉、西南地区和加利福尼亚（图1），每个区域代表着共同的气候和社会生态条件。然后对这些区域进行实地调查和测量碳的实证计算，以此来建立当前森林碳储存量在生态区分布的基线。

图 1.美国西部森林研究区域内选择的生态区地图，来源：Kerry Institute of Ecosystem Studies

研究数据显示，太平洋西北生态区的平均活碳【3】含量最高，其次是加利福尼亚州的内华达山脉生态区，再然后分别是上落基山脉生态区，下落基山脉生态区和西南生态区。具体而言，太平洋西北地区的海岸山脉生态区含有最高的活碳，平均值为174.94（标准差=146.46）Mg ha−1，而西南部的科罗拉多高原最低（平均值=18.61，标准差= 14.96 Mg ha−1）。平均活碳最高或最低的生态区通常也具有高或低的平均死碳。

通过这些数据，就能为每个生态区的活碳库和死碳库建立了单独的随机森林模型，继而找到支撑西部森林当前碳储存量的驱动因素，并评估各个驱动因素的重要性。研究发现，目前美国西部森林碳储存的主要驱动因素分为四类：气候因素、自然灾害（主要是火灾）、人类活动和地形因素。

研究使用驱动因素类别重要性的分组估计来确定每个调查生态区中最重要的碳驱动因素。在接受调查的19个生态区中，有8个生态区的最重要驱动因素是气候因素，而在其他大部分生态区中，气候因素也位居前位。自然灾害对6个生态区最为重要，特别是在上落基山脉和太平洋西北地区，并且是另外6个生态区的第二大驱动因素。人类活动在其中5个生态区最为重要。地形因素的影响在其中18个生态区中的都是最小的（图二）。

图二驱动因素类别在碳储存中的相对重要性，来源：Kerry Institute of Ecosystem Studies

研究结果表明，气候和火灾是美国西部森林内部和之间碳密度的重要决定因素，特别是在活碳量正在下降的生态区。尽管2019年的年度碳损失量不大，但预计干旱、烧毁面积和火灾严重程度将增加，这可能预示着未来该地区的碳流失速度将继续加快。

因此， 如果不对积极的森林管理进行强有力的直接投资，美国西部的干旱森林将极易受到碳损失的影响。这需要有针对性的森林管理活动，如间伐和有序燃烧，来稳定森林高碳密度地区的风险。

海湿小百科
碳汇（Carbon sink）指的是能够吸收和储存二氧化碳（CO2）或其他碳化合物的自然或人工系统、地点或过程。这些系统通过吸收大气中的CO2，将其转化为有机碳或存储在土壤、植被或海洋中，有助于减缓大气中CO2浓度的增加，从而对抗气候变化起到重要作用。

碳基线（Carbon baseline）是指在特定时间和地点上，用来描述或测量碳排放、碳储存或碳流动的基准水平。它对于评估和管理气候变化相关的碳管理和政策制定非常重要。通过建立和监测碳基线，科学家和决策者可以更好地了解碳的动态变化，采取有效措施来减少碳排放、增加碳储存或优化碳流动，从而应对气候变化并促进可持续发展。

**活碳（Live Carbon）和死碳（Dead Carbon）**用于描述有机碳的两种状态，通常用于描述土壤或其他生态系统中的碳质量。活碳通常指处于活跃状态的有机碳，即那些还在生物体或生物体过程中进行活跃代谢和循环的碳。死碳指那些不再参与活跃生物代谢或循环过程的有机碳。

（注：本文仅代表资讯，供读者参考，不代表平台观点。）

作者：陈志浩
—— 作者系中国生物多样性保护与绿色发展基金会（CBCGDF）国际部与北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院（BNU-HKBU UIC）全球化与发展（GAD）专业联合发起的“可持续发展人才培养计划”的学生
审核：Richard
编辑：绿叶

参考资料略