《Forest Ecosystems》:Boreal forests at risk: Absence of climate perspectives in current management policies
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这篇系统综述深入剖析了北方及北极地区森林与气候相互作用的复杂性,指出当前政策严重忽视了森林反照率等关键生物地球物理效应,可能导致气候减缓措施失效甚至产生负面影响。文章呼吁基于科学证据制定更全面、具前瞻性的气候与林业政策,以优化北方森林的气候减缓与适应能力。
北方森林作为全球重要的碳汇,其面积约占全球森林的三分之一,对碳循环有着举足轻重的影响。然而,这些高纬度森林系统对气候的影响远不止于碳的吸收与储存。科学界日益认识到,森林通过生物地球物理过程,如地表反照率、蒸散和湍流输送等,对局地乃至区域气候产生着与碳循环效应同等重要、甚至在某些情境下更为显著的影响。遗憾的是,当前北方至北极地区各司法管辖区的气候与林业政策,普遍未能充分认识和整合这些复杂的森林-气候相互作用,尤其是生物地球物理效应,这可能导致旨在减缓气候变化的森林行动事与愿违。
森林与气候的相互作用:科学与政策的脱节
系统文献综述揭示,北方森林的气候效应具有双重性。在生物地球化学方面,森林通过光合作用固定二氧化碳,形成碳汇。但北方森林的碳吸收速率受限于低温、养分不足及生长季短等因素。更关键的是,森林的碳积累随林龄动态变化,中龄林固碳速率最高,而成熟林碳存储总量最大。在生物地球物理方面,森林的反照率效应尤为关键。相较于开阔的雪地,尤其是针叶林,其深色树冠会显著降低地表反照率,吸收更多太阳辐射,导致局地增温,这种增温效应在冬季和早春积雪期尤为强烈。尽管森林的蒸散作用和表面粗糙度增加能产生一定的冷却效应,但在高纬度地区,反照率引起的增温常常与碳汇引起的冷却效应量级相当,甚至可能凌驾其上。此外,气候变化本身也通过增加火灾、病虫害、风害等干扰风险,反馈影响森林的健康与碳储存能力。
然而,对阿拉斯加、加拿大、欧盟、瑞典、芬兰、冰岛、挪威和俄罗斯等北方地区政策的审查显示,尽管所有司法管辖区都认识到森林的碳汇功能,但无一在其具有约束力的法规中明确承认反照率效应,也未能将此类气候效应转化为具体的监管措施。大多数管辖区也未能充分考虑气候变化相关损害可能带来的风险。这种科学与政策之间的鸿沟,使得数百万美元的投资可能流入无效甚至有害的气候政策。
碳循环气候效应:超越碳汇的视角
森林管理方式深刻影响其碳平衡。皆伐等做法会破坏土壤菌根网络,导致有机质淋失,增加分解速率,减少土壤和生物量中的碳储存。相比之下,择伐或连续覆盖林业更有利于维持森林的碳汇功能。轮伐期的长短也至关重要:长轮伐期有利于长期碳储存,而短轮伐期虽可能短期内提高固碳速率,并将碳储存于木制品中,但若考虑到采伐、木制品生命末期处理及生物能源燃烧的碳排放,则可能产生“碳债务”,在生长缓慢的北方森林中,偿还这笔债务可能需要漫长时间。
政策层面,除了欧盟提倡转向近自然林业和生态系统恢复外,其他地区对替代皆伐的激励措施有限。促进碳储存的经济刺激手段,如碳定价或碳储存补贴,也普遍缺失。这表明,当前政策在优化森林碳汇功能方面仍有巨大提升空间。
反照率与其他生物地球物理气候效应:被忽视的冷却杠杆
反照率是影响高纬度地区地表能量平衡的最重要生物地球物理因子。在积雪季节,针叶林因其深色树冠掩盖雪层,大幅降低地表反照率,导致局地增温。选择浅色树种或落叶树种(冬季无叶,允许雪层反射阳光)可以有效缓解这一效应。森林结构,如立木度、树高和叶面积指数,也显著影响反照率及蒸散冷却效应。例如,间伐和林分复壮等措施在冬季因减少积雪遮蔽而增强冷却,在夏季则可能因减少蒸散而减弱冷却,效果复杂且具有季节性。
令人担忧的是,政策界对这些杠杆的利用几乎为零。尽管瑞典和挪威要求森林更新,俄罗斯和瑞典禁止砍伐幼林,瑞典鼓励间伐,挪威规定每个林地产权必须保有阔叶树,但这些措施均非明确针对提升反照率或其他生物地球物理效益而设。在未来变暖情境下,预计林木线将向北推进,同时雪盖减少,这可能进一步削弱北方森林的整体冷却能力,凸显了在政策中整合生物地球物理考量的紧迫性。
森林损害与气候的反馈:未雨绸缪的缺失
气候变化增加了北方森林遭受火灾、风害、病虫害等干扰的风险和强度,这些干扰不仅直接导致碳排放入大气,还削弱森林的碳吸收能力,可能将森林从碳汇转变为碳源。科学文献提出了多种适应性管理策略,例如,通过燃料管理、计划烧除和营造防火带减少火灾风险;通过增加树种多样性、营造复层异龄林来增强林分对风害和病虫害的抵抗力。特别是从针叶林向落叶林为主的转变,能有效降低可燃性并改善根系结构以抗风。
政策应对则显得零散且不足。在火灾防控方面,仅有俄罗斯制定了详细的强制性预防措施。对于病虫害,阿拉斯加、芬兰、挪威和俄罗斯有相关法规,但详细程度差异很大。对于风害,仅有挪威在法规中明确了具体的防风措施(如每公顷保留5-10棵抗风暴树木)。各损害类型之间的反馈关系(如病虫害削弱树木抗性,增加风害和火灾风险)在政策中极少被考虑,仅在美国阿拉斯加和芬兰的政策文件中有所提及。这种对气候相关损害风险的认识和规制不足,使北方森林在面对日益严峻的气候变化时显得尤为脆弱。
面向科学决策的森林-气候建模:机遇与挑战
模型是理解森林-气候复杂反馈、评估政策效果的有力工具。区域气候模型能更好地捕捉局地生物地球物理效应,但其对植被结构和土壤的简化仍可能导致对反照率等关键过程模拟不准确。将更详细的森林、土壤和地形特征纳入模型,以及考虑海洋变异性的影响,对于提高模拟可靠性至关重要。目前,由于科学上的不确定性以及模型分辨率与地方决策需求之间的差距,现有气候模型尚难以直接用于具体的林业规划。这要求未来研究应致力于发展更精细、更贴近实际的模型,并促进模型成果向可操作政策的转化。
结论:迈向更全面的气候智能型森林治理
北方森林在全球气候系统中扮演着复杂而关键的角色。当前政策过于聚焦森林的碳汇功能,而严重忽视了同等重要的生物地球物理效应以及气候变化下日益增长的干扰风险。这种“只见树木,不见森林”的片面视角,可能导致气候减缓行动失效,甚至适得其反。为应对这一挑战,政策制定者需采取更证据为基础、更具前瞻性的综合策略:将生物地球物理效应(特别是反照率)的评估纳入重大林业项目和政策的强制要求;制定针对火灾、风害、病虫害的强制性适应措施和风险计划;通过经济手段激励长轮伐期、混交林和连续覆盖林业等能带来持久气候效益的经营方式;并加强跨治理层级和不同政策工具(如气候、林业、能源政策)的协调。唯有如此,才能有效释放北方森林作为气候解决方案巨头的全部潜力,确保其生态系统的长期健康与稳定,为全球气候安全做出积极贡献。