“熱帶森林相當于‘地球之肺’，近年來人們有種錯覺，認為全球毀林在逐步減少，但我們的研究表明，地球的‘肺炎’仍在加重。”南方科技大學環(huán)境科學與工程學院副教授曾振中告訴《科學新聞》。
3月1日，《自然—可持續(xù)發(fā)展》發(fā)表曾振中團隊、南方科技大學環(huán)境科學與工程學院講席教授鄭春苗團隊和香港大學教授陳驥團隊的研究成果。該研究首次利用多源遙感數(shù)據(jù)，探究了熱帶森林碳儲量損失的年際變化特征和驅動因子，揭示了熱帶森林碳儲量損失自21世紀以來呈現(xiàn)加倍的增加趨勢。
“肺炎”加劇
“熱帶雨林在全球碳循環(huán)中扮演著極其重要的角色。”曾振中解釋說，“同樣面積的森林，熱帶雨林的固碳能力遠超溫帶或寒溫帶森林。”
熱帶森林對全球陸地碳循環(huán)和大氣二氧化碳濃度調節(jié)具有重要影響，它不僅是巨大的碳庫（儲存約250PgC的生物量碳；1PgC=1015gC，即10億噸碳），還能通過光合作用固定大量的二氧化碳。
近年來，極端氣候事件和人類活動影響不僅減弱了熱帶森林固碳能力，也造成了大量的碳儲量損失。目前已有研究多集中于森林碳儲量損失的量級，鮮有研究報道森林碳儲量損失年際動態(tài)。
“陸地碳源/碳匯是全球碳循環(huán)中最不確定的一部分，準確評估森林碳儲量損失的年際變化能夠為全球碳循環(huán)估算提供更為精確的依據(jù)。”該論文第一作者、南方科技大學與香港大學聯(lián)合培養(yǎng)博士生馮禹說，“我們基于高分辨率遙感觀測產(chǎn)品，結合分層隨機采樣方法，計算了熱帶地區(qū)2001年至2019年森林損失造成的生物量碳和土壤有機碳損失，首次發(fā)現(xiàn)熱帶森林碳儲量損失由21世紀初的每年0.97±0.16PgC增加到最新的每年1.99±0.13PgC。”
馮禹解釋說，人類活動每年向大氣中排放碳超過10 PgC，其中超過30%以上被陸地生態(tài)系統(tǒng)吸收。陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳的主力是熱帶森林，“但最新數(shù)據(jù)表明，人們對熱帶森林的毀壞不減反增，從2000年到現(xiàn)在，砍伐速率加快了一倍”。
該論文審稿人認為，這篇論文非常有意義，其研究方法和組織形式合理，研究結果能加深人們對全球環(huán)境變化的認知。
認知偏差
2016年，曾振中在美國普林斯頓大學進行博士后研究，他的導師（Eric F. Wood教授）正好有項關于泰國北部熱帶毀林方面的研究。
項目一開始，曾振中就前往泰國北部楠府進行調研。剛到楠府，他就被眼前的景象“震撼”了。
“站在山脊向下看，漫山遍野，原來資料顯示是森林的地方卻種著玉米。”曾振中補充說，考察的車輛順著山脊一路前行，所見之處都是大片不規(guī)則的玉米地。而且很多地方“地勢特別陡，人在那里連蹲都不敢蹲下去”，即使這樣，大片森林依然變成田地。
“這項研究有兩個亮點。”曾振中說，“我們發(fā)現(xiàn)熱帶森林被砍伐的速率增加一倍，一是因為我們使用了更高精度的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，二是用了更精確的計算模型。”
馮禹補充說，以前這方面的研究多采用數(shù)百米分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。而該研究使用30米分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，能對小規(guī)模的砍伐和農(nóng)戶的“蠶食”森林行為進行更為精確的描繪。分辨率提高后，數(shù)據(jù)量也驟然增加，研究人員分析計算一個問題往往需要數(shù)天時間，而且一旦中途出錯，所有的計算就得重來。不得已，團隊只好更新一批運算能力更強的電腦。
此外，該團隊還使用了Planet（美國一家商業(yè)公司衛(wèi)星）的高分辨率遙感數(shù)據(jù)，將分辨率縮小到3米至5米，并對毀林后的土地利用情況進行了“目視解譯”。
隨著對1TB數(shù)據(jù)的分析，研究人員發(fā)現(xiàn)原有的計算模型也存在誤差。團隊十幾名研究人員用十多天時間，對一幅幅衛(wèi)星圖片、一張張表格進行人工校正，然后結合分層隨機采樣方法，最終得出“更加精準的數(shù)據(jù)”。
新的趨勢
2016年至2019年，曾振中每年都到熱帶森林地區(qū)實地勘察，他和美、法、泰、英等國合作伙伴的足跡走遍了非洲、南美洲和東南亞的熱帶雨林地區(qū)。
“在我們的認知中，近些年世界各國森林保護力度都在加大，很多研究數(shù)據(jù)表明森林被砍伐的速率在減緩或基本持平，實際上并非這樣。”曾振中說，“當前全球毀林的熱點已經(jīng)從中緯度轉移到熱帶，而且出現(xiàn)了一些新特點，一是毀林現(xiàn)象正向更高處‘走’，二是砍伐行為更零散、更隱蔽。”
該研究認為，在熱帶森林地區(qū)，毀林的主因是農(nóng)業(yè)擴張。在海拔較低的地方，監(jiān)控和管理難度小些，因此毀林情況有所好轉，但小規(guī)模的毀林耕作正逐步向山上蔓延，再加上熱帶森林地區(qū)農(nóng)作有“輪轉農(nóng)業(yè)”（毀林耕種幾年后撂荒，逐步自然形成樹林，然后再被毀）的特點，這增加了傳統(tǒng)遙感方法監(jiān)測熱帶植被動態(tài)的難度。
該研究進一步發(fā)現(xiàn)，森林碳儲量損失的82%由農(nóng)業(yè)擴張引起，其中商品驅動的大型農(nóng)業(yè)擴張是南美洲和東南亞森林碳儲量損失的主要原因；而在非洲，主要原因是小型的輪轉農(nóng)業(yè)。
“其中，約70%由農(nóng)業(yè)擴張導致的森林破壞在2020年仍然保持農(nóng)業(yè)用途，證明了農(nóng)業(yè)在熱帶森林破壞中的長期持續(xù)性作用。”馮禹說。
2014年《紐約森林宣言》提出，到2020年將全球毀林率降低一半。
“我們研究表明，目前人類沒有實現(xiàn)這一承諾，這也凸顯了2021年格拉斯哥氣候大會上《格拉斯哥森林和土地使用領導人宣言》的重要性與緊迫性。”曾振中說，“地球只有一個，碳排放不分熱帶還是溫帶，我們要實現(xiàn)‘雙碳’目標，對熱帶森林的相關研究亟需加強。”■