气候变化和森林砍伐会引发亚马逊灭顶之灾吗?

气候变化和森林砍伐会引发亚马逊灭顶之灾吗? 24年2019月XNUMX日,巴西朗多尼亚州的亚马逊野火。信贷:EFE新闻社/阿拉米股票照片。

去年夏天,亚马逊热带雨林 再次在新闻中 由于所有错误的原因。 毁林率正在上升 在巴西总统贾尔·博尔索纳罗(Jair Bolsonaro)的领导下,2019年带来了最多的森林大火 在近十年中.

对于全球气候,这是一个令人担忧的问题。 亚马逊在气候系统中起着至关重要的作用,它回收水以帮助维持该地区的降雨并推动热带地区的大气循环。 此外,破坏森林将对大气中的二氧化碳产生重大影响。

临界点

本文是为期一周的“引爆点”特别系列的一部分,在该系列中,不断变化的气候可能会使地球系统的某些部分发生突变或不可逆转的变化。

据估计,剩余的完整亚马逊雨林目前正在吸收 人类二氧化碳排放量的5-10%,有助于减缓气候变化。 砍伐森林可以清除碳汇,并用一种​​碳源代替它,这将使本来就充满挑战的 巴黎气候目标 不可能。

有许多合理的理由要求对亚马逊雨林进行更大的保护。 但是,即使人类直接砍伐森林的速度再次放缓,森林是否还会因为气候变化而消失吗?

气候变化引发的亚马逊森林灭绝

最近的亚马逊大火 引发索赔 燃烧的雨林将对我们呼吸的空气中的氧气量产生重大影响。

这是我们无需担心的亚马逊销毁方面。 亚马逊雨林包含约 碳总量的15% 存储在世界各地的植被中。 如果释放出70亿吨碳,它将与空气中的氧气结合,并以二氧化碳的形式大量释放。 但是由于氧气占我们大气的2%,因此只能将氧气浓度降低不到21%。

但是,还有更多紧迫的原因让我们担心亚马逊雨林的破坏-尤其是它被吹捧为可能 气候临界点.

术语表:碳与CO2:术语“碳”和“ CO2”通常可以互换使用,但有一个重要的区别:碳是一种元素,而CO2是包含一个碳原子和两个氧原子的化合物。

这部分是由于我的研究小组在 大都会办公室Hadley Centr气候预测和研究 在1990年代末和2000年代初。 我们包括了关于植被类型如何响应气候变化而变化以及如何反馈以影响气候变化速率的表示。

令人震惊的是 我们的第一个耦合模型预测 看到了预测的亚马逊森林在气候变化下的“灭绝”-尽管我们没有在模拟中包括人为造成的直接森林砍伐和大火。

这种建模结果是鲜明的,但事实证明,这是不同反馈机制之间微妙相互作用的结果。

首先,我们的亚马逊雨林之所以死亡,是因为气候模型预测,在“一切照旧”的排放情景下,气候将严重变暖和干燥。IS92a”。 这减少了在不断变化的气候下可以维持的森林范围。 随着森林的减少,该地区不断减少的降雨的回收利用效率降低,导致进一步的变暖和干燥,森林面积进一步减少。

但这不是那么简单。 由于气候变化主要是由二氧化碳的增加所驱动,因此也抵消了二氧化碳对森林的直接影响。

大气中较高水平的二氧化碳会产生“受精对植物和树木产生影响,促进光合作用并促进生长。 在二氧化碳升高的情况下,植物也倾向于 更有效地利用水,这样一来,在一定的光合作用下,它们需要的水就更少了。

气候变化和森林砍伐会引发亚马逊灭顶之灾吗?

在土壤水和养分充足的地方,这种影响表现为森林对碳的吸收增加。 但是,在供水有限的情况下,效率的提高将表现为树木蒸散量的减少。 这提供了防止降雨减少的保护,但是以减少蒸发冷却的结果导致局部表面温度进一步升高为代价。

在我们的模型中,亚马逊雨林的演变受气候变化的主要负面影响与二氧化碳增加的主要正面影响之间的竞争的影响。

我们的模型表明,二氧化碳的影响在2世纪占主导地位-导致完整的雨林中的碳汇。 但是,该模型对气候的负面影响最终胜出了,导致亚马逊热带雨林从20年左右突然消亡,当时全球变暖已达到此预估的2040C。

您可以在下面的图表中看到此图,该图显示了我们的模型预测的亚马逊植被如何随着气候变暖直至2100年而发生变化。它显示了几十年来,树木(实线)主导的亚马逊,但随后是该地区的一部分到21世纪中叶,树木所覆盖的树木急剧下降。 然后将其替换为草(虚线)和裸露的土壤(虚线和虚线)。

气候变化和森林砍伐会引发亚马逊灭顶之灾吗? 在IS92a照常排放情景下对亚马逊植被的模拟演变。 经Springer许可转载。 考克斯等。 (2004)21世纪气候-碳循环预测下的亚马逊森林消亡,理论与应用气候学

好消息和坏消息

我们的发现是鲜明的。 然而, 最近的研究 暗示亚马逊森林可能更适应气候变化。 自从我们在2000年发布这种消亡情景以来,许多相关的研究就在桥下进行了,对于森林来说,这是个好消息,也有一些坏消息。

首先,好消息。 现在看来,气候变化不太可能像我们最初担心的那样对亚马逊雨林造成破坏。 2013年,我们发现大气中CO2逐年增加的逐年变化使我们能够估计热带碳汇对气候变化的敏感性。

由于人类活动(尤其是化石燃料燃烧,森林砍伐和水泥生产)二氧化碳排放量增加,全球二氧化碳浓度逐年增加。 但是,如果您剔除长期趋势,就会发现CO2增长率的变化与热带气候的变化密切相关,而热带气候与 厄尔尼诺 - 南方涛动。 因此,该信号向我们展示了热带土地碳对气候变化的敏感程度。

我们可以使用一组气候-碳循环模型来将这种短期敏感性与热带生态系统对气候变化的长期敏感性联系起来,从而创建所谓的“紧急约束”。 跨模型关系使我们能够将对现实世界中CO2增长率的变化的观察转化为对热带土地碳对未来气候变化敏感性的改进估算。

由此产生的对热带土地碳对全球变暖敏感性的紧急限制表明了负面影响,仅变暖就导致热带地区每全球变暖程度造成约50亿吨碳的碳损失。 但是,这种影响的大小大约是我们最初的Amazon dieback投影所看到的三分之一。

但也有一些不太乐观的消息。 现在看来,二氧化碳施肥的作用似乎不可能像许多早期模型那样大。 这是因为第一代和第二代气候-碳循环模型没有包括营养对森林生长的限制。

在现实世界中,植被的生长通常不仅受到水和二氧化碳的限制,而且 通过营养。 在大多数地区,关键的限制养分是氮,但是在热带森林中,磷或其他微量养分会限制树木的生长。 这些养分限制将限制植物生长的CO2施肥,极有可能低于早期气候-碳循环模型中看到的水平。

这将使热带森林比我们最初的枯竭情景更容易受到气候变化的不利影响,即使这些气候影响本身可能没有最初担心的那么不利。

那么,气候变化导致亚马逊死亡的总体预后如何?

最新的 地球系统模型 在没有直接人类砍伐森林的情况下,显示出有限的证据表明亚马逊森林的灭绝。 少量模型展示 气候变化导致亚马逊森林覆盖率减少, 但大多数模型显示,由于施肥二氧化碳,森林覆盖率增加。

但是,这些模型都不包含磷限制或森林大火,因此评审团仍然没有。 但是,就我个人而言,与我们在2000年发布研究报告时相比,我对气候变化驱动的亚马逊消亡的关注程度更低。

关注人类直接砍伐森林的更大理由

颇具讽刺意味的是,这使我更加关注亚马逊地区故意毁林的比率上升。 甚至可能有人争辩说,如果森林随后会因气候变化而受到破坏,那么保护森林的价值就更少了。 相反,亚马逊雨林对气候变化的适应力更强,这为将来保存它提供了更多的理由。

气候变化和森林砍伐会引发亚马逊灭顶之灾吗?横跨亚马逊雨林机盖的看法与薄雾的在黎明。 图片来源:David Tipling图片库/ Alamy Stock Photo。

亚马逊雨林通过将水循环到大气中来维持自己的气候,从而保持降雨并减少了旱季的时间。 森林砍伐破坏了这些监管机制, 最终可能会导致临界点.

再加上干旱季节变得足够长以允许定期发生自然火灾,可能会看到森林过渡到永久的大草原。 这将以树木和草地混合系统为特征,该系统具有开放的树冠,使土壤变得更热,更干燥,并且碳的储存量更少。

因此,毁林和气候变化对亚马逊热带雨林的双重压力仍然是一个重大问题。 除非为时已晚,否则我们不太可能知道热带雨林对气候变化的脆弱性。 但是,我们确信,人为砍伐森林会降低森林对气候变化和其他压力的抵御能力。

许多人认为亚马孙森林砍伐的问题正在走向解决。 砍伐森林的速度从2004年的28,000平方公里(km2)的峰值下降-相当于每年砍伐面积几乎等于比利时的森林面积-降至不到 到2014年,这个比率的五分.

但这就是过去的全部。 随着森林砍伐的加剧和全球变暖的继续,再次威胁着亚马逊雨林的长寿。

关于作者

彼得·考克斯(Peter Cox)教授,埃克塞特大学气候系统动力学教授,是政府间气候变化专门委员会(IPCC)即将发布的第六次评估报告(AR6)的“全球碳和其他生物地球化学循环与反馈”一章的主要作者。 。

这篇文章最初出现在 碳简介

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