浙工大等科研團隊發表最新研究成果 原來森林這麼能吸「碳」

冰川退縮，凍土融化，全球海平面逐漸上升……這一切歸因於大氣中不斷積聚的溫室氣體，而人類活動產生的二氧化碳正是溫室氣體中最主要的成分。過去多年裡，科學家通過長期監測大氣中二氧化碳的含量，分析應對全球氣候變化的對策。

基於近10年的碳匯觀測，浙江工業大學環境學院教授方雙喜聯合國內相關科研團隊定量估算了中國陸地植被的吸碳能力，比學界對其的固有認知，團隊測得的數據可以說翻了一倍。近日，這一最新研究成果在國際頂級期刊《NATURE》上發表，向全球展現了我國在應對氣候變化和環境治理上所作出的努力。

這個重要結論是怎麼得出的？它意味著什麼？本報記者專訪了方雙喜教授及其團隊青年教師臧昆鵬，請他們逐一解讀。

森林到底做到了多少

提起二氧化碳，大家並不陌生。它直接存在於動植物生命的攝取和排出中,與人的生命活動息息相關。

很長一段時間裡，地球上的碳基本保持著「邊增長、邊消耗」的動態平衡。但是進入工業化時代後，人類開始大量開發使用化石燃料，把地球存儲下來的碳元素轉化為二氧化碳釋放到空氣中，打破了「碳平衡」，造成全球變暖。

重新實現「碳平衡」，一方面要減少向大氣排放二氧化碳，另一方面要將已排入大氣中的二氧化碳移出並封存固定起來。目前的固碳方式主要有兩種，物理固碳和生物固碳。前者是將二氧化碳長期存儲在開採過的油氣井、煤層和深海裡，後者則是利用植物的光合作用，將二氧化碳轉化為碳水化合物，以有機碳的形式固定在植物體內和土壤裡。

而森林作為陸地生態系統的主體，無疑是生物固碳系統中最大的「碳庫」。

據了解，在全球森林資源持續減少的背景下，截至2019年，我國森林覆蓋率由新中國成立初期的8.6%提高到21.66%，森林面積達到2.08億公頃，人工林保存面積6933萬公頃，居世界首位。

雖然2018年《美國科學院院報》就曾以專輯形式發表論文稱，中國陸地生態系統在過去幾十年一直扮演著重要的碳匯角色，但對於森林「碳庫」究竟發揮了多大的作用，仍缺少確切數據來印證。

這也是方雙喜團隊過去十餘年的研究重點。為了對植被固碳能力進行精準測定，團隊研究人員採用了多源數據來研究中國地區的碳平衡。比如，通過碳衛星遙感技術測量植被綠度、土壤水分可利用性，測量大氣數據，推斷出二氧化碳通量。

臨安區域大氣本底站及局部。（圖片來源 臧昆鵬）

高塔為何不停抽取空氣

在浙江臨安北部山區中矗立著一個高達55米的高塔，高塔的3個採樣口，正在24小時不停歇地抽取空氣樣本。高塔旁幾間實驗室裡的高精密儀器，記錄著每一毫升樣本中二氧化碳濃度的變化。這是方雙喜團隊的監測碳匯站點之一。

想要獲取大氣二氧化碳濃度數據，採樣的選址尤為關鍵，且條件可謂嚴苛。例如，在我國氣象行業標準《大氣成分站選址要求》裡，對二氧化碳濃度數據的監測區域環境要求包括了應避開自然災害多發、頻發地區，避開汙染源、滿足一定淨空條件等多項內容。

而方雙喜團隊的觀測站點主要集中在7個區域，分別是青海瓦裡關、北京上甸子、浙江臨安、黑龍江龍鳳山、雲南香格裡拉、湖北金沙和新疆阿克達拉，它們分別代表歐亞大陸，以及我國京津冀、長三角、東北、西南、江漢平原和西北等區域的大氣本底特徵。

尤其是青海省瓦裡關，地處青藏高原，海拔約3816米，屬於高原草甸生態系統，受人為活動影響較小，是很好的觀測取樣點。1991年，中國氣象局在瓦裡關建立我國首個觀測站，開展了溫室氣體等要素的定點長期觀測，至今已達30年，也記錄了我國大氣二氧化碳的最長時間序列和最完整的觀測信息。

「瓦裡關站位於青藏高原上的瓦裡關山巔，周圍數十公裡內人煙稀少，海拔高，空氣稀薄，沒有水源。我們要在克服高原反應的同時，開展設備安裝調試工作，幫助儀器應對高原環境中會遇到的各種突發問題。」臧昆鵬介紹道，瓦裡關站業務人員採用輪班制，每次2人一班，10天輪換一次。有一次，因觀測設備升級換代，方雙喜在瓦裡關站連續工作了一個月。

在方雙喜看來，二氧化碳觀測設備的不斷精進，也為發現這一重要結論提供了強力支持。「上世紀，全球二氧化碳的觀測主要採用非色散紅外分析儀和氣相色譜儀。進入21世紀，觀測設備逐步升級為腔增強吸收光譜技術分析儀，這種設備比傳統設備精度更高，穩定性更好，可獲取更高質量的大氣二氧化碳含量觀測數據。」

總的來說，這7個站點連續高質量的觀測數據，有力地反映了各區域內生態系統二氧化碳變化的特徵，為團隊的研究提供了核心性和不可替代性的基礎數據源。

數據的背後證明了什麼

在實驗室，方雙喜向記者展示了一張團隊繪製的圖表。圖表顯示，對植被綠色度的衛星觀測表明，2010年到2016年，我國植被覆蓋面積逐年增加，與此相對應的是，陸地生物圈二氧化碳的吸收能力呈現出相同的增強趨勢。

「我們從國內7個站點測得2009年至2016年間大氣中二氧化碳的摩爾分數，也利用碳衛星遙感技術測量了植被土壤數據，估算出2010年至2016年，中國陸地生物圈的年平均碳排放量為-11.1±3.8億噸，相當於這一時期國內每年人為排放量的45%。」方雙喜解釋道，也就是說，在這7年裡，中國人為活動的碳排放量，近一半被陸地生物圈吸收。對比此前國際上對中國陸地生物圈的固有認知，團隊測得的吸收能力可以說翻了一倍。

由於森林固碳會受到各種因素的影響，比如溫度、降水、光照、熱量、徑流和土壤性質等。「陸地植被對二氧化碳的吸收能力，會隨不同季節光合作用的強弱而變化。因此大氣中二氧化碳的含量也會隨著季節產生周期性變化。」臧昆鵬說，一年中，大氣二氧化碳含量在春季最高，夏秋季降至最低。團隊根據數據分析推測，中國西南地區（雲南、貴州、廣西）全年陸地森林碳匯、東北地區（尤其是黑龍江和吉林）夏季月份的碳匯，以前被低估。

「這個數據是對我們國家植樹造林等政策的絕對肯定，我國持續加大人工植被覆蓋的努力終於被確鑿的數據所證明。」方雙喜說，目前，我國森林面積持續快速增加，陸地植被尤其是新生人工林已經成為二氧化碳的「高效回收站」。

來源：浙江新聞客戶端

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主編 | 龐世豪

責編 | 郭 濤

編輯 | 陶朝坡