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土地恶化敲响警钟:欧洲泥炭地干旱扩大 部分达2000年来最严重

来源:环境资讯中心 作者:姜唯 林大利 人气: 发布时间:2019-11-12 15:10:02

根据一份新研究,欧洲的泥炭地可能会从碳汇转变为碳排放源,因为有1/4的泥炭地干旱程度已达到2000年来最严重。这种“大范围”且“严重”干旱趋势与近期自然和人为气候变化趋势吻合,也可能是因为泥炭地被用于农业和燃料而加剧。

同时有另一项研究估计,北部地区泥炭地储存的碳量可能是过去估计值的两倍。这两篇论文都发表在《自然地球科学》(Nature Geoscience)期刊上,显示有必要努力保护泥炭地作为高纬度地区的碳储存场所。

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欧洲泥炭地干旱程度达到令科学家紧张的程度。照片来源:里兹大学(CC0)

受威胁的泥炭地

土壤积水情况延缓植物分解的速度时便形成泥炭地,死去的植物在此长时间层层累积。透过泥炭地,科学家能了解地球陆地表面如何排放和吸收碳。尽管泥炭地仅覆盖地球表面的3%左右,但土壤碳含量却占了大约五分之一。在欧洲,泥炭地生态系统储存的二氧化碳比森林多五倍。但是许多泥炭地生态受到威胁,部分原因是人类数百年来利用泥炭作为燃料或肥料。

受损的泥炭地是显著的碳排放源,每年释放约3.5%的全球人为二氧化碳排放量。里兹大学的研究人员、论文之一的主要作者史云铎(Graeme Swindles)博士介绍了欧洲乃至欧洲之外地区泥炭地生态系统面临的各种问题:“因为人类对泥炭资源或土地利用的需求,泥炭地面临破碎化、水分排干、燃烧、农业和绿化等威胁。气候暖化和干旱也是主要因素。”虽然淹水的泥炭会继续储存碳,但气候变动或人类破坏引起的扰动会使氧气进入,触发二氧化碳的释放。欧洲许多泥炭地已经显示出这种迹象,其中植被从泥炭苔藓变成草木和灌木。

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芬兰Torronsuo国家公园的一处沼泽湿地。Tero Laakso摄(CC BY 2.0)

干旱趋势

莱斯特大学湿地生态学家佩姬(Susan Page)教授肯定史云铎的研究。该研究确认了从斯堪地那维亚到波罗的海,整个欧洲泥炭地的干旱趋势,在最近200年间尤其明显。佩姬向Carbon Brief解释:“泥炭地提供许多有益的生态系统服务,但常常被低估,包括碳储存和封存,对减缓气候变化有重要作用,其日渐干旱的趋势应受到关注。”这个趋势不只是人为活动所造成,但作者指出,欧洲泥炭地“可能正在偏离自然变化的基线”,其中又以英国和爱尔兰的泥炭地最为严重。由于缺乏长期的水文监测数据,科学家们利用沼泽中的微小变形虫的壳来推测历史水位。他们分析了31个欧洲泥炭地的重建情况,发现从1800年到2000年,有60%的土地比过去600年更为干旱。

此外,有40%的泥炭地处于1,000年来最干旱的状态,更有24%是2,000年以来最干旱。他们认为这反映了该地区气候日益干旱,人为影响可能加剧了这个趋势。整体而言,研究人员在42%的测试地点发现重大破坏,另有29%遭受轻微破坏。但是史云铎强调,他们的研究工作大多在欧洲最完好的土地上进行…因此许多泥炭地的状况会更糟。

第二篇论文让史云铎的研究结果更显重要。第二篇研究指出,欧洲泥炭地储存碳的作用可能比过去所知更大。

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英国湖区的泥炭地。照片来源:英格兰自然署(CC BY-NC-ND 2.0)

碳储存估算结果倍增

纽约哥伦比亚大学的尼可斯(Jonathan Nichols)教授和同事皮特(Dorothy Peteet)教授的研究估计,北部泥炭地储存着大约10,550亿公吨的碳。2010年理海大学余自成(Zicheng Yu,音译)博士等人在同一地区估算出的数据则是5,470亿公吨。尼可斯说,过去的研究没有将适当将未采样地区纳入估计,如亚洲和南部欧洲。他说,泥炭地的碳通常使用“历时法”测量,将各个地点的碳随时间累积的速率求平均值,再加上泥炭地的面积以求出总碳量。

根据他们的论文,过去使用此方法的研究已受到“几个已知的采样偏差来源”的影响。

两位作者强调了这样一个假设:泥炭随时间的累积速率是全球气候的结果,因此北半球的泥炭地都相似。

尼可斯向Carbon Brief解释在此假设下他们的方法如何改善估计精准度:“最大的差异在于如何求所有不同地点的平均水平……人们用来衡量碳累积率的大多数地点都在西北欧洲和加拿大,因此计算会偏向那些地方,而远离其他地方……(我们试着)根据地区加权平均值,而不是根据已进行的测量次数任意加权。”

研究人员使用4,000多个放射性碳测量值来确定645个泥炭地测试点的泥炭年龄。他们将来自Neotoma古生态学数据库先前未使用的数据与新的计算方法结合,估算碳累积的历史以及泥炭地的形成时间。

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位于拉脱维亚的大凯迈里(Great Kemeri)沼泽区。来源:Runa S. Lindebjerg/GRID Arendal(CC BY 2.0)

潜在问题

Carbon Brief采访了许多科学家,他们对尼可斯和皮特的分析感到惊讶,因为他们的碳储量估计比过去大很多。有人对他们的估计方法提出了疑问。2010年泥炭地碳累积研究主持人余博士告诉Carbon Brief,他很高兴看到这样的论文取得了可观的进展,但他担心其中可能有“重大技术缺陷”而必须修订。

他告诉Carbon Brief,这个领域的科学家很早就认同必须考量泥炭地之间的区域差异,但缺乏足够的资料来这么做:“在这方面,新论文透过计算八个泥炭地区中每个区域的碳累积率来解决空间偏差,很可能是重大的进展跟改善。”

(新研究的作者主要依据政治边界将北部的泥炭地分为八个区域。他们还设计了另外两种划分区域的方式,以消除任何偏误。)

余自成说,据他所知,尽管泥炭地之间存在已知的差异,但尼可斯和皮特必须用一个平均碳密度值代表所有站点“很可惜,但也许无法避免。”透过合并以前被忽略的数据,新论文的作者纳入了通常不被视为“北部”泥炭地的地点,包括南欧某些地区,甚至还有北非的一些地区。余自成认为,这两个因素的结合导致对北部泥炭碳储存量的高估。

尼可斯在回应此批评时告诉Carbon brief,除了平均碳密度以外,他们还纳入有16,000个测量值的大量分布,因此能考虑到相当大的变化和不确定性。至于采纳更多地点,他说“基于这份研究的观点,这么做是对的”:“我们要根据已知泥炭地的所在来测量泥炭地的碳,而非根据假设的泥炭地所在。”

实际上,这表示该研究包括了过去不纳入研究的区域(包括泥炭地比较少的地区)的数据。整体而言,他说,他们的方法旨在产生“更大的不确定性”,但最终结果比过去的研究更接近“真实”答案。

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芬兰北部奥伊湖(Oijärvi)附近一处沼泽湿地。Ninara摄(CC BY 2.0)

真正的问题

这两篇论文强调泥炭地对科学家了解气候系统的重要性,以及维护和恢复泥炭地的必要性。阿伯丁大学土壤学专家、政府间气候变化专门委员会的作者史密斯(Pete Smith)教授没有参与任何一项研究,他对Carbon brief表示:“综观这两份研究,它们显示高纬度泥炭地是重要的碳汇,因为泥炭地面积和碳储量都在成长,但是一旦变得干旱,则可能从净碳汇变成碳排放源,这是真正的问题。”

他指出,尽管史云铎的论文显示泥炭地变干的现象可能还没有超出“正常的泥炭地干湿周期,但偏离长期基准表示逼近一个临界值,超过这个临界值则泥炭形成会转为泥炭降解,导致大量的碳进入空气。”佩姬说,特别令人担忧的是,这些扰动和人类活动的结合会产生“累积效应”。

史云铎和他的团队写道,欧洲泥炭地正处于“过渡状态”,已经采取一些措施,象是堵塞人工排水沟和沟渠来恢复部分泥炭地。他们指出,这些行动对于防范人为影响和未来的全球暖化可能非常重要。他们说要采取这些措施必须参考他们的研究发现。

尼可斯表示,考虑到泥炭地面临的威胁,对于科学家而言,调查全世界可用的泥炭总量很重要,才能计算有多少可以损失:“泥炭地通常不被当成全球气候模型的一部分。但如果我们想对未来的气候做出现实的预测,泥炭地就必须成为一部分。”

(编辑:Frank)

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