全球森林面积，碳储量与碳汇
1990年至2020年，世界森林面积减少了5%，从40.22亿公顷减少到 38.12亿公顷，主要是由于热带地区的损失。相比之下，温带森林面积增加，北方森林面积保持稳定。热带地区4.67 亿公顷（26%）的自然成熟林消失了，但再生林的面积扩大了（1.94 亿公顷，56%）。2020 年世界森林的碳储量为870±61Pg C。在北方、温带和热带再生林中，三十年来储量增加了74 Pg C。与此同时，森林砍伐使完整的热带森林碳储量减少了149Pg，但剩余的热带原始森林封存了32Pg 碳，弥补了部分损失（图1）。
图1 热带原始森林碳储量下降但仍然可以作为碳汇的原因
2020 年全球森林碳储量的大部分存在于生物量（43%）和土壤（45%）中，植物残体（8%）和凋落物（4%）中的比例较小。沿着赤道方向，生物量中碳物质占总碳的比例增加，但土壤碳含量占比却呈现出相反的模式。热带地区的总碳储量最高，温带森林最低，北方森林居中。
1990年至2020年，每个生物群落的碳密度都有所增加。这表明全球森林总体上几乎所有地方都在继续吸收碳，这与二氧化碳浓度上升导致全球光合作用速率增加相一致。气温升高和氮沉降增加等其他因素也可能导致区域森林碳密度增加。尽管如此，全球森林平均碳密度几乎没有变化。这种明显的悖论的出现是由于高碳密度热带原始森林的消失，并被碳密度更低的再生森林所取代。
图2 全球森林和森林生物群落中的森林面积、碳储量和碳储量变化
按地区、类型和集合划分的森林碳汇
北方森林
从 1990 年代到 2010 年代，北方森林碳汇从 508 ± 63Tg C yr−1 下降到±324 41 Tg C yr−1 ，主要收到受到占北方森林面积的 57%亚洲部分的俄罗斯森林的强烈影响。三十年来，亚洲俄罗斯森林的碳汇下降了42%，其中最大的下降发生在2010年代后期，这主要是由于野火、虫灾以及合法和非法伐木的加剧。
温带森林
温带森林的碳汇量在1990年代为526 ± 37Tg C yr−1 ，并在2010年代上升至685±50Tg C yr−1。最主要的驱动力是1980年代至1990年代初，在国家规模的植树造林护林等项目下中国森林面积的增加。这些新增森林在2000年代和2010年代达到高产阶段，每十年可增加86Tg C yr−1的汇。
热带原始森林
热带原始森林的碳汇从1990 年代的1284±202Tg C yr−1 下降到2010 年代的881±235Tg C yr−1 ，主要是由于森林砍伐使剩余的原始森林面积减少了26%。东南亚的碳汇损失量最大，在过去30年中，原始森林损失了 53%（101 Mha），这主要是由于油棕种植园的扩张。按面积划分，损失量最大的是南美洲（187 Mha，22%）和非洲（175 Mha，29%）。
热带再生林
热带再生林的碳汇从1990 年代的 1273±260Tg C yr−1增加到2010年代的1640±333Tg C yr−1。1990年至2020年期间，热带再生森林碳汇的增加平衡了原始森林碳汇的下降，导致热带森林碳汇在三十年中几乎保持不变。尽管热带完整林和再生林的碳汇很大，但森林砍伐和退化造成的高排放几乎抵消了所有这些显着的碳汇，使热带林地接近碳中和。
枯死木及伐木制品
枯死木对于森林碳储量总量的平均贡献率为58%，全球生物量中枯死木碳汇的比例为30%（781±154Tg C yr−1），但在生物群落之间差异很大，在北方森林中平均为184%（266±48 Tg C yr−1），但在温带森林（109± 16Tg C yr−1）和热带（406±105Tg C yr−1 ）森林中分别仅为26%和20%。
采伐的木材产品 （HWP） 也被认为是一种碳汇。在全球范围内，采伐木材中只有约10% 的碳被算作HWP，因为仅仅大约一半的木材用作燃料，其余大部分在加工成木制品的过程中，以及在产品被丢弃和分解时损失。到2010 年代，HWP年产量在三十年间增加了 10%，达到0.21Pg C yr−1，这意味着从森林中采伐了更多的木材。平均而言，未完全考虑非法采伐量的影响，HWP仅贡献了全球碳汇的6%（在北方、温带和热带森林中分别为7%、13% 和4%）。
全球森林碳汇现状
估计结果显示，至少自1990年以来，全球森林中存在大量长期持续碳汇，为3.56±0.37Pg C yr−1，基于蒙特卡罗模拟和Cohen's d检验，全球森林碳汇变化在统计上并不显著。虽然总体稳定，但不同森林生物群落对这种碳汇的贡献随着时间的推移波动很大。在热带地区，由于原始森林减少而再生碳汇增加，最初二者碳汇贡献构成相等，2010年代再生森林的碳汇占65%。20 世纪90年代，北方森林和温带森林贡献的碳汇相似，但到2010年代，北方森林的碳汇已减少到温带森林的一半以下。所有气候区内所有森林生物群落的碳储量密度 (Mg C ha-1 ) 都在稳步增加，表明全球森林生态系统都在持续固碳，这意味着一个或几个普遍的增长因素正在增强大陆尺度的森林碳汇。一系列多学科证据表明，全球碳汇的持久性和碳密度的增加在一定程度上是由于二氧化碳施肥导致光合作用大幅增加，以及温带和寒带地区生长季延长。这些因素可能超过了全球变暖、降雨模式变化以及现存森林自然干扰频率和严重程度变化对森林碳的负面影响。
碳汇的区域脆弱性
在热带原始森林中，最主要的威胁仍然是持续的森林砍伐和退化，这是碳汇下降的主要原因。愈发强烈和频繁的干旱也导致数百万棵树死亡，导致亚马逊地区的碳汇变弱。鉴于原始森林和再生林的总碳汇量是稳定的，整个热带森林的净汇数在很大程度上取决于森林砍伐速度。只有减少森林砍伐和退化才能使得储存的碳不进入大气，通过保护热带森林，还可以保护它们的生物多样性和未来的沉没能力。
陆地碳汇与全球碳预算
全球碳预算（GCB） 的估算结果显示，陆地总碳汇有所增长，这意味着地球总森林碳汇对陆地总碳汇的贡献从 1990年代的75%相对下降到2010年代的65%，说明非森林用地一直在逐步从大气中去除更多的碳。本研究结果显示全球森林总碳汇相对稳定，这与大多数碳模型估计值形成对比，后者显示大多数森林生物群落的碳吸收量正在增加，这意味着模拟的未来森林陆地碳吸收量可能被高估。相比之下，在过去30年中，全球森林净吸收 (1.3Pg C yr −1 ) 占陆地净吸收 (1.4Pg C yr −1 ) 的 91% (图 2)。最后，尽管全球森林净吸收的量仅为化石燃料排放量的17%，但森林的碳吸收总量要大得多，三十年的总吸收量为106.9Pg C，相当于化石燃料排放量的46%左右。仅在2010年代，如果停止砍伐森林砍伐，全球森林碳汇效益也将达到当代化石燃料排放量的 37%。
森林碳汇可持续发展
综上，研究者提出，维持和增加森林碳汇的最重要行动是阻止森林砍伐和退化造成的排放，同时保护几个世纪以来积累的大量碳储量，例如热带森林生物量和北方森林土壤。大规模重新造林和植树造林通过自然恢复或强制行动对增强碳汇产生巨大影响。战略规划将有助于优先考虑森林管理方法，以最大限度地减少碳排放并最大限度地提高碳吸收及其效益。长寿命的 采伐的木材产品 （HWP） 可以储存碳，但仅占采伐木材中碳储量的10%左右，因此，从薪柴或纸浆木等短寿命产品转向长寿命的锯材产品可以封存更多的碳，前提是总采伐量不会增加和减少生态系统的碳储量。
原文信息
原文标题：
The enduring world forest carbon sink
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07602-x
内容：张懿嘉
编辑：冯淑芳
审核：王瑜婷
图片来源于网络，侵删
欢
迎
加
入
我们建立了微信群：
气候变化经济学。
感兴趣的伙伴请加微信号：
climate_economics
备注“姓名-单位-职称/职位/学生”。
