如果自然碳匯停止運作，會怎麼樣？
前言
昨天文章特別整理說明了自然氣候解方的指導文件，今天剛好就看到英國衛報針對自然碳匯的報導。其實問題遠比想像中嚴重許多，而且許多觀察到的現象有監測數據及科學研究佐證。
摘要翻譯
去年，樹木和土地幾乎無法吸收二氧化碳。大自然的碳匯是否面臨崩潰的危機？
氣候模型中並未考慮到碳匯可能會突然失效——這一變化可能會大幅加速全球暖化進程。每天夜幕降臨後，這一現象便開始了。隨著光線消失，數以十億計的浮游動物、甲殼類及其他海洋生物會浮上海洋表層，進食微型藻類，然後在日出時再返回深海。這場地球上最大規模的生物遷徙所產生的廢物會沉到海底，每年能從大氣中移除數百萬噸碳。
2023 年是有史以來最炎熱的一年。國際研究團隊的初步發現顯示，陸地吸收碳的能力暫時出現崩潰，最終結果顯示森林、植物和土壤這一整體幾乎沒有吸收任何碳。海洋方面也釋放出危險訊號。格陵蘭冰川和北極冰蓋的融化速度超出預期，這干擾了墨西哥洋流，並減緩了海洋碳吸收的效率。對以藻類為食的浮游動物來說，隨著海冰融化，它們暴露在更多陽光下，科學家們認為這可能會迫使它們長期停留在深海，進而影響將碳儲存於海底的垂直遷移過程。
“我們看到地球系統韌性開始出現裂縫。在陸地上，生態系統的碳儲存和吸收能力正在喪失，而海洋也顯現出不穩定的徵兆。” 波茲坦氣候影響研究所所長 Johan Rockström 在 9 月的紐約氣候週活動中表示。“自然一直在彌補我們對環境的過度索取，然而這一切即將結束。” 他補充道。
這種現象是眾多自然氣候調節機制之一。整體而言，地球上的海洋、森林、土壤以及其他碳匯系統吸收了約一半的人類碳排放量。然而隨著地球氣溫不斷上升，科學家越來越擔心，這些至關重要的自然過程可能正面臨崩潰。
2023 年陸地碳匯崩潰的現象可能是短暫的：只要沒有受到乾旱或野火的壓力，土地應該能再次恢復吸收碳。然而，這次事件顯示了生態系統的脆弱，對氣候危機的影響深遠。沒有自然的協助，淨零排放無法實現。由於缺乏能夠大規模去除大氣中碳的技術，地球廣大的森林、草原、泥炭沼澤和海洋成為唯一可以吸收人類碳排放的選項，而 2023 年的人類碳排放量創下 374 億噸 的歷史新高。
全球至少有 118 個國家依賴土地來實現它們的氣候目標。但隨著氣溫升高、極端天氣事件增多，以及乾旱情況加劇，這些生態系統正面臨前所未有的挑戰。像 2023 年這樣迅速的陸地碳匯崩潰現象，並未被大多數氣候模型所預見。如果這種情況繼續下去，全球暖化的速度可能會大大超出這些模型的預測。
在過去的 12,000 年間，地球的氣候一直維持在一個脆弱的平衡狀態。穩定的氣候模式讓現代農業得以發展，並支撐了如今超過 80 億人口的需求。隨著人類排放的增加，自然界吸收的碳量也隨之增加：較高的二氧化碳濃度可以促進植物生長，進而儲存更多碳。然而，隨著氣溫上升，這種平衡開始發生變化。
“這顆承受壓力的地球一直在無聲地幫助我們，讓我們能將環境債務藏匿於無形，而這都要歸功於生物多樣性。” Rockström 說道。“我們被麻痹在一個舒適區裡——無法真正意識到危機的存在。”
目前，唯一一片仍保持強大碳匯功能的熱帶雨林是剛果盆地，它吸收的碳量超過了釋放量。然而，在聖嬰現象、森林砍伐和全球暖化的影響下，亞馬遜盆地正經歷前所未有的乾旱，河流水位降至歷史新低。近年來，農業擴張使東南亞的熱帶雨林已經成為碳排放的淨來源。作為僅次於海洋的第二大碳儲存體，土壤的碳排放如果保持目前的趨勢，到本世紀末可能會增加 40%，因為土壤變得更加乾燥，微生物對土壤的分解速度也加快。
埃克塞特大學氣候變化和地球系統科學教授 Tim Lenton 表示：“我們在生物圈中觀察到一些出乎意料的反應，這與我們在氣候系統中的發現相似，並未完全如預測所示。”“我們應該質疑，我們能在多大程度上依賴它們作為碳匯或碳儲存系統？” 他補充道。
根據 7 月發表的一篇研究報告，1990 年到 2019 年之間，森林吸收碳的總量雖然保持穩定，但不同地區之間差異顯著。分布在俄羅斯、斯堪地那維亞、加拿大和阿拉斯加的針葉林，儲存了全球約三分之一的陸地碳。然而，因為氣候危機引發的甲蟲爆發、火災以及伐木，這些森林吸收的碳量急劇下降，減少了超過三分之一。再加上亞馬遜雨林的恢復力下降及部分熱帶地區的乾旱，北方針葉林的高溫條件推動了 2023 年陸地碳匯的崩潰，進一步促使大氣中碳濃度的快速上升。
“2023 年大氣中的二氧化碳積累異常高，導致陸地生物圈的碳吸收量大幅下降。” 法國氣候與環境科學實驗室的研究員 Philippe Ciais 表示，他是這篇最新研究的作者之一。“在北半球，這裡吸收了全球超過一半的二氧化碳，但我們已經連續八年觀察到吸收量的下降，” 他指出。“沒有任何跡象顯示這個趨勢會逆轉。”作為大自然最大的二氧化碳吸收體，海洋在過去幾十年間吸收了 90% 的來自化石燃料的暖化效應，導致海洋溫度上升。研究還顯示，這一現象正逐漸削弱海洋的碳吸收能力。
研究指出，碳在陸地和海洋中的流動仍是氣候科學中最少被理解的部分之一。雖然人類排放的數據變得越來越容易量化，但自然界複雜的碳循環過程仍有許多認知空白。雖然衛星技術提高了對森林、泥炭地、永凍土及海洋循環的監測，但國際報告中的評估與預測往往存在大幅誤差，這使得預測全球自然碳匯的未來行為變得困難，導致許多模型無法預測多個生態系統同時崩潰的風險。
「整體來看，模型都一致預測未來氣候變化會導致陸地與海洋碳匯減少。但關鍵在於這個過程會發生得多快。模型大多顯示這會在未來百年間緩慢進行。」埃克塞特大學的 Andrew Watson 教授解釋道。「但實際上，這可能發生得更快。」他補充道。「氣候科學家擔心的不是模型中已有的數據，而是他們知道模型中漏掉了一些重要的因素。」
目前科學家使用的最新地球系統模型已經考慮到全球暖化對自然界的影響，例如亞馬遜森林退化或海洋洋流減慢。然而，科學家指出，近年來一些成為碳排放重要來源的事件還未被納入這些模型。「這些模型都沒有考慮到像去年加拿大的野火這樣的極端事件，那場野火排放的二氧化碳量相當於美國六個月的化石燃料排放量。而兩年前，我們發現西伯利亞也損失了相同量的碳。」 Ciais 補充說道。「另一個未被氣候模型考慮的因素是樹木因乾旱而死亡的現象。這已被科學家觀察到，但目前沒有模型將乾旱導致的樹木死亡納入陸地碳匯的預測中。」他指出。「模型缺少這些關鍵因素，可能讓結果過於樂觀。」
「如果自然碳匯停止運作，會怎麼樣？」
氣候目標將面臨嚴重挑戰。即使自然碳匯能力輕微減弱，世界各國也必須更加大力度減少溫室氣體排放，才能實現淨零排放。陸地碳匯的減弱——目前主要是區域性現象——同時也抵消了各國在減碳與達成氣候目標上的進展，這對許多國家已經形成挑戰。
今年一項研究指出，澳洲廣闊的內陸牧場區域由於極端高溫和乾旱，土壤中的碳大量流失。如果碳排放繼續增加，澳洲可能無法達成其氣候目標。在歐洲，法國、德國、捷克和瑞典的碳吸收量因氣候變化引發的樹皮甲蟲爆發、乾旱和樹木死亡率增加而顯著減少。芬蘭擁有全球發達國家中最具野心的碳中和目標，但近年來，這個國家曾經龐大的陸地碳匯已經消失——即使該國已經在各產業中減少了 43% 的碳排放，其總排放量仍然沒有下降。
目前，這類變化還是區域性的，一些國家如中國和美國尚未面臨相同的情況。「在政治和政府領域，從來沒有真正深入討論過自然碳匯的問題。過去一直假設自然碳匯會永遠存在，但事實是，我們並不真正了解它們，且不應認為它們會永久存在。當氣候變化導致這些曾依賴的自然碳匯停止運作時，我們該怎麼辦？」Watson 提出質疑。
近年來，有許多研究估算出如何增加全球森林和自然生態系統的碳吸收量，但許多專家指出，真正的挑戰是保護現有的碳匯和碳庫。通過停止砍伐森林、減少碳排放，並確保這些系統保持健康，才能維持它們的碳吸收功能。「我們不能僅依賴自然森林來完成碳吸收的工作。我們必須正視最大的問題：化石燃料在各行各業的碳排放。」負責年度全球碳預算的埃克塞特大學 Pierre Friedlingstein 教授指出。
「我們不能假設有森林就能解決問題，因為從長遠來看，這根本行不通。」
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