一些否认气候变化的人常常宣称，大气中二氧化碳浓度的增长会让植物长得更茂盛。他们认为，燃烧化石燃料能让地球变得更绿、更宜居，而更多植物则能吸收更多的碳，因此无需为碳排放而紧张。
澳大利亚丹特里国家公园的热带雨林
这种说法听上去似乎有几分道理。过去数十年间，森林、草原等陆地生态系统确实在不断扩张，并从大气中吸收了大量二氧化碳。上世纪60年代，生态学家惊讶地发现，陆地生态系统实则是一个净碳吸收源，即“碳汇”。
美国科罗拉多州立大学大气科学家斯科特·丹宁解释，从碳的自然循环来看，理论上不该存在碳汇，因为植物吸收的二氧化碳会通过死亡分解和野火燃烧等过程重新释放到大气中，从而达到碳循环的平衡。然而，过去近百年间，陆地生态系统每年都会吸收人类排放二氧化碳总量的25%至33%——在人类采取有效行动前，先为全球变暖踩了一脚“刹车”。
可是，气候变化怀疑论者忽略了一个关键：这个巨大的碳汇并非可以永远持续下去。气候变化带来的生态冲击，叠加地球自身的物理极限，这块天然“吸碳海绵”或将在本世纪内达到饱和。
令人担忧的是，临界点似乎正在逼近。2023至2024年间，陆地碳汇功能几乎完全消失。从北极苔原到热带雨林，科学家们正尝试厘清地球陆地碳汇是否真的已走到尽头，而人类又能做些什么来挽救它。
陆地碳汇：悄悄给全球变暖“踩刹车”
如果把陆地碳汇想象成一个巨大的游泳池，那么其中的池水就代表约4万亿吨碳：它们分布于地表及地下的植物、动物、微生物，以及土壤中的腐烂有机物中。植物通过光合作用吸收二氧化碳生长，大气中的碳便汇入池中；而当生物体分解或燃烧时，碳又会从池中渗出。只要流入量大于流出量，这个生态系统就能作为碳汇持续从大气中吸收碳。
这已是当今气候学界的常识，但在其发现之初却颇具争议。1958年，在夏威夷冒纳罗亚火山观测站，美国气候科学家查里斯·大卫·基林开始了迄今为止时间最长的大气二氧化碳浓度连续观测，并绘制出著名的“基林曲线”。该曲线显示，尽管大气二氧化碳浓度逐年攀升，但其增长幅度却低于预期——如果所有化石燃料排放的碳都留在大气中，数值本应更高。“失踪”的二氧化碳去哪儿了？
在南极研究二氧化碳、甲烷、氮氧化物等温室气体从大气转移到地面及其地域排放等特点，已成为全球气候变化研究领域的重要内容。（新华社/发）
当时，科学家已经知道，二氧化碳会自然溶解于海洋表层。因此，研究人员最初假设是海洋吸收了所有多余的碳。美国国家航空航天局（NASA）喷气推进实验室的戴维·希梅尔认为，这是因为最早研究碳循环的多是海洋学家。不过，统计模型显示，即便浩瀚如海洋也无法独自担下如此重负，这意味着地球上必然存在另一个与海洋相当的碳汇，那就是陆地。
然而，陆地生态学家却很难接受这一点，因为当时人类社会的森林砍伐、城市扩张和农业集约化正在加剧，陆地生态系统“吸碳”能力理应受到了负面影响。丹宁回忆，上世纪70年代，人们正在“把天堂铺上柏油路”，“当时生态学界普遍认为，在人类活动影响下，陆地已成为一个排放二氧化碳的碳源”。
陆地碳汇的存在，还挑战了当时生态学中“动态平衡”的主流观点——即任何生态系统的碳总量应保持稳定，比如植物的生长与死亡、碳吸收与释放终将抵消。“很难想象植物的生长速度能在数十年里一直快过死亡与分解的速度。”丹宁说。
不过，数据胜于雄辩。随着大气监测、碳氧同位素追踪数据精度的不断提升，科学家所构建的地球系统模型日臻完善。到20世纪80年代，结合南极冰芯中封存的古气候信息，大量线索均指向一个结论：陆地确实存在一个持续运作的碳汇，其每年吸收的碳量约占人类排放的1/4，规模与海洋碳汇相当。2013年发表的一项研究更指出，倘若没有陆地碳汇，地球的平均气温将比今天再高出0.3℃。
危机逼近：藏在绿意盎然背后的隐忧
确认陆地碳汇的存在后，科学界又对其成因产生了争议。不过，有几个主要推动力已得到普遍认同：
首先，二氧化碳浓度上升增强了植物的光合作用，这种“施肥效应”又因叠加了人类活动带来的富营养化污染而加剧，如农田中大量化肥渗入河流。丹宁说：“人类无意中给整个生物圈施加了过量的养分。”
其次，过去因发展农业而被砍伐或烧毁的森林正在重新生长。例如，美国阿巴拉契亚地区在弃耕农田上再生的森林，就形成了一个强劲的碳汇。
此外，北极地区的生长季因气温上升而延长，这也使得植被恢复速度超出预期，增强了该地区的碳吸收能力。
然而，这些增长动力都面临天然的限制。比如，二氧化碳对植物的“施肥效应”只有在其他养分充足时才有明显作用——温室中的植物可在富碳（提升二氧化碳浓度）环境下迅猛生长，但这一效应在野外生态系统中没那么明显，因为植物还面临干旱、土壤中氮磷养分耗竭等生存压力。而农业污染带来的额外“肥力”分布极不均匀，主要集中在工业化农业区，容易造成局部生态失衡。再生林的碳汇效应也会逐步减弱，因为幼林的碳吸收能力强，而成熟林则趋于平稳，一旦遭遇砍伐或火灾，积累的碳又可能迅速释放。
陆地碳汇强度波动的原因也令人费解。例如，2007至2016年间，其吸收能力显著增强，每年从大气中清除的碳约占人类排放量的1/3。美国密歇根大学生态学家彼得·赖希指出，这种增长机制尚未被充分理解，这也使学界对未来陆地碳汇走势的判断产生分歧。
不过，学界有一个清晰的共识：长远看，气候变化带来的压力终将压倒这些增长动力。然而，要精准预测陆地碳汇何时“失效”，依然相当困难。德国莱比锡大学气候学家安娜·巴斯托斯坦言，还无法给出具体日期。
作出这一预测的最大挑战在于，气候变化削弱碳汇的方式错综复杂——高温和干旱可直接导致树木死亡、引发野火；而高温与极端降雨结合，则会大幅加速土壤中的微生物分解有机质，快速释放碳储量。
1月11日，在阿根廷巴塔哥尼亚的埃普延，消防员进行灭火作业。据当地媒体报道，阿根廷南部森林大火的过火面积目前已超5500公顷。（新华社/发）
而且，这些影响还会引发连锁反应：野火不仅瞬间释放巨量碳，其产生的烟尘还会遮蔽阳光，阻碍灾后的森林植被恢复；气候变暖助长虫害暴发，会进一步增加森林火灾风险。在温带森林，冬季积雪减少使树木根系更易受冻害而延缓生长；在北极地区，植被变绿的“增汇”趋势正被冻土融化所抵消——解冻后，重新活跃的微生物会释放大量二氧化碳和甲烷，而冻土融化甚至会导致树木东倒西歪，形成所谓的“醉汉森林”。
此外，海平面上升导致的咸水入侵正“毒害”沿海树林、传播种子的关键动物消失也在阻碍森林的自然更新——无数因素正在形成合力，将越来越多的陆地生态系统从“碳汇”推向“碳源”。
尽管如此，直到近些年，陆地碳汇一直展现出惊人的韧性。在一项未发表的研究中，英国埃克塞特大学的皮埃尔·弗里德林斯坦通过计算发现，自1960年以来，气候变化造成的影响仅使海陆碳汇的总体强度降低了约15%。希梅尔团队也发现，2001至2021年间，碳汇增益效应使陆地碳储量增加约380亿吨，而气候压力导致的损失仅约80亿吨。
行动破局：极端冲击下如何留住碳汇
不过，我们无法轻易乐观。因为当气候变化到达临界点，很多转折将猝不及防地到来。
在2023年和2024年这两个人类有气象记录以来的最热年份，气候驱动的极端事件几乎摧毁了所有陆地碳汇。
2023年上半年，北半球大规模野火与植被生长迟缓，叠加下半年亚马孙地区极端高温干旱与火灾，导致陆地碳汇规模较过去十年均值缩减至少50%。
2024年的情况更加严峻。初步数据分析显示，高温潮湿环境加速了植物残体的分解过程，使陆地碳汇功能跌至十余年来的最低点。而且，在同期全球化石燃料的碳排放量保持平稳的情况下，二氧化碳浓度出现了有记录以来的最大单年增幅。
由此可见，哪怕短期的极端事件就能对陆地碳汇产生惊人冲击。不过，研究人员认为，不能仅凭两年数据就轻易断定长期趋势，尤其考虑到这两年的高温部分受到强厄尔尼诺现象的影响。美国马萨诸塞州伍德威尔气候研究所的理查德·伯德西提出，十年前的厄尔尼诺也曾导致地球碳汇骤降，但随后又有所恢复。
赖希表示，目前数据不确定性太大，还需继续观测，但这些变化足以敲响警钟。世界资源研究所的梅丽莎·罗斯团队发现，自2001年以来，全球森林碳汇能力因人类的持续砍伐呈下降趋势，2023至2024年的野火更将其削弱至过去20年来的最低水平。科学家已于2024年底确认，因火灾和冻土融化，广袤的北极苔原数千年来首次从长期碳汇转变为长期碳源。与此同时，亚马孙雨林已在碳源与碳汇之间徘徊了十余年之久。自2021年起，海洋碳汇也因史无前例的海域热浪显著萎缩，尽管其变化幅度尚不及陆地显著。
如果陆地碳汇真会在不久的将来消失，这将对全球气候行动产生极为深远的影响。许多国家在规划减排路径、履行“将全球升温控制在1.5℃以内”的《巴黎协定》承诺时，都默认陆地碳汇将持续发挥作用。若陆地碳汇提前萎缩，则意味着其他领域的排放量必须更快下降。以欧洲为例，受俄乌冲突影响，其森林碳汇近几年骤然萎缩，已使该地区严重偏离2030年气候目标。
尽管形势严峻，人类并非无计可施。瑞士苏黎世联邦理工学院气候变化生态学家康斯坦丁·佐纳表示，行动的关键在于保护、恢复和管理生态系统。数值模型模拟显示，如果让全球现有森林不受干扰地自然生长至完全成熟，其最大潜在碳吸收量可达2280亿吨——相当于人类迄今累计碳排放量的1/3左右。如果在那些历史上曾有森林覆盖、如今未被用作城市或耕地的区域进行生态恢复和再造林，还可再捕获约870亿吨碳。
此外，据美国东密歇根大学的谢一春团队估算，通过优化生态系统管理，每年还能为陆地碳汇争取数十亿吨的额外增量。这些措施包括：防止灾难性野火，推广气候友好型农业实践，实施更可持续的采伐方式等。赖希表示，必须将增加碳汇的机遇融入经济和政策体系的考量中，未来数年或将是决定陆地碳汇走向的关键时期。
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