科普园地 新闻中心

野火对全球变暖有何影响

——自2000年以来,北方野火二氧化碳排放呈现上升态势,甚至在2021年创造了世纪新高

冯杰

2023年03月24日 02:31

本报记者 邓晖 本报通讯员 叶思佳
光明日报( 2023年03月23日 08版)

3月23日,是第63个“世界气象日”。目前“低碳”“双碳”已成为全球可持续发展的重要内在要求。但你知道吗,影响全球气候变暖的重要因素,除了广受关注的人为活动和工业生产,还有另一个极易让人忽略的因素——野火。

近日,清华大学深圳国际研究生院郑博团队携手清华大学地球系统科学系张强团队以及十余名海内外科研合作者,向世界揭示了这一气候“隐形杀手”的神秘面纱。研究发现,全球变暖背景下土壤水分亏缺加剧,北半球中高纬地区(北纬50°以北)极端干旱事件显著增加,使得该区域逐渐成为全球野火活动及碳排放的热点地区。2021年北方森林野火二氧化碳排放创历史新高,占当年全球野火碳排放量的23%,而20年前这一比例通常仅为10%左右。

上述研究成果于近日发表在《科学》期刊上,并被遴选为当期的亮点研究。“它作为一个生动的案例,提醒人们注意高北纬地区不断变化的环境,以及气候-碳循环正反馈在破坏该地区碳储存稳定方面可能发挥的巨大作用。”该刊一位国际审稿人说。

野火,即自然条件下发生的森林、草原火灾,是全球碳循环的重要组成部分,每年向大气中排放约2GtC(即2万亿千克碳)。野火过后,植被重新生长,可以将其燃烧过程中释放的碳完全和部分吸收,形成碳循环。

“野火碳排放是全球碳循环的重要组成部分,每年全球野火碳排放约相当于人为源碳排放的20%。其中森林火灾在野火碳排放中尤为重要。”论文共同作者、清华大学碳中和研究院院长、深圳国际研究生院环境与生态研究院院长贺克斌院士介绍,如果野火侵入了泥炭地、森林等富含碳、具有较强碳汇功能的生态系统,不仅直接产生大量的碳排放,还会导致泥炭地大火、毁林、森林退化等严重自然灾害,甚至会阻碍生态系统的迅速恢复与重建,削弱陆地生态系统的碳汇能力,使野火燃烧过程释放的碳难以被完全吸收。极端野火不仅会破坏生态系统和生物多样性,还向大气中释放大量有害污染物和温室气体,将对全球气候与人类健康产生不利影响。

在全球气候变暖的趋势中,植被茂盛生长,相当于为自然储存了更多“燃料”。与此同时,气候变暖会加剧北方地区的干旱程度,土壤中的水分进一步减少,高温热浪等一系列问题将自然界中储存的“燃料”变得异常干燥,导致北半球中高纬地区的野火发生风险增加。同时,释放的二氧化碳则将进一步推动全球变暖,二者从而形成气候变暖-野火排放之间的正反馈,相关风险因素也将会进一步增多。

“随着气候变暖的进一步加剧,这颗‘碳炸弹’不知道什么时候可能会爆炸,它的严峻程度不可小觑。”研究团队表示。

正是由于野火的极大破坏力,加之近几年来美国、澳大利亚以及欧洲等国家和地区的极端森林野火现象屡见不鲜,如今,野火已然成为全球气候变化及相关环境影响研究的重要议题之一。

郑博介绍,目前有关野火排放定量研究主要通过卫星观察野火燃烧面积或辐射功率,结合生物量、排放因子等参数计算碳的释放量:“但这套方法的局限性在于,有时可能无法精确监测到面积过小的火点或者闷燃等现象,以及生物量、排放因子等数据均存在不确定性。”

如何准确、及时地追踪全球野火排放?

郑博团队创新性地提出一种监测方法——利用一氧化碳卫星遥感数据反演全球野火二氧化碳排放,基于一氧化碳排放反演数据重构野火燃烧效率的时空动态变化,实现了对野火燃烧状态与二氧化碳排放的高精度动态监测。在这一新方法的基础上,团队进一步自主研制了全球野火碳排放近实时量化追踪系统,减少野火碳排放监测的滞后性并提高数据准确性。

利用这种全新的监测方法,研究人员发现,原本受火灾干扰较少的地带受野火的影响程度却在“暴涨”。自2000年以来,北方野火二氧化碳排放呈现上升态势,甚至在2021年创造了世纪新高,高达17.6亿吨——这相当于2021年全球野火碳排放总量的23%,比20年前高出一倍还多。

郑博表示,因为拥有丰富的热带雨林和生物多样性,以往有关森林野火的研究多侧重于赤道地区,比如亚马逊、非洲等地。然而,上述研究却发现,以往受到广泛关注的赤道地区,其野火燃烧及碳排放量呈现出了下降趋势,年际振幅小于北方野火2021年排放异常高值,2021年排放量与多年平均水平相当。而在以往较少发生火灾的高纬度寒带森林,研究团队却发现了野火活动开始“入侵”的明显迹象。

“以往北方野火碳排放主要集中于北纬50°到60°之间,而近年来野火排放增长趋势却在北纬60°到70°的高纬地带更为迅猛。”郑博表示,相较于2000年至2020年这20年间的平均值,该区域仅2021年这一年的野火碳排放就增加了300%以上。北方野火碳排放的时空分布格局正在产生剧烈变化,北方森林碳汇面临严重威胁。

为什么以往受火灾干扰较少的中高纬度地带,受野火的影响却增加了?

研究表明,北半球高纬度地区野火碳排放的增长,主要发生在森林覆盖率较高的地区。北方寒带森林土壤中富含有机碳,当野火发生时,地上的植被和有机土壤同时燃烧,碳释放量巨大。研究还指出,土壤水分亏缺加剧是北方野火燃烧增加的重要驱动力,野火向高纬度寒带森林的扩张与土壤水分亏缺程度的加剧密切相关,2021年的极端干旱与热浪共同助推了这一年的野火燃烧与碳排放打破历史纪录。而在北极加速变暖的趋势下,未来北半球高纬度地区的高温热浪和干旱可能会更加频繁地发生。野火发生的频率和强度在未来可能持续增加,释放的二氧化碳则又将进一步推动全球变暖,由此形成气候变暖-野火排放之间的正反馈。

“这项研究给社会提前敲响警钟,倡议世界各国积极采取措施进行野火风险预测和评估,尽早采取政策干预。”研究团队建议,未来应当加大对北方森林野火发生风险及生态环境影响的关注,建立野火排放动态监测与生态环境影响评估系统,预报野火发生风险、预警野火污染危害、监测野火排放通量、评估火后生态恢复与重建,为制定科学有效的野火管理与调控政策提供支撑。


]]>

2023年03月24日 10:32
357
中华文明起源中的边缘发展现象