北方森林大火可能加速气候变化
这项澳门威尼斯人注册网站研究的重点是树木繁茂的泥炭地和森林，就像上图中加拿大西北地区里格利镇附近的风景。这张无人机图像是由当时的波士顿大学博士生乔纳森·王在2017年6月拍摄的。乔纳森·王提供
北方森林大火可能加速气候变化
波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究人员利用美国国家航空航天局的卫星成像数据分析了30年来地球北部森林的情况，发现火灾越来越阻碍了森林捕获和储存大气碳的能力
新的澳门威尼斯人注册网站研究表明，目前用于模拟未来地球气候变化的计算机模型低估了森林火灾和干燥气候对世界最北端森林的影响，这些森林构成了地球上最大的森林生物群系。这是一个重要的认识，因为这些北方森林吸收了地球上大量的二氧化碳。
这一发现是利用美国国家航空航天局（NASA）的卫星成像数据对全球森林进行了30年的澳门威尼斯人注册网站研究后得出的，它表明，森林将无法像之前预期的那样吸收那么多的碳，这使得减少碳排放的努力变得更加紧迫。
“火灾正在加剧，当森林燃烧时，碳被释放到大气中，”波士顿大学环境地球科学家马克弗里德尔说，他是发表在《自然气候变化》杂志上的这项澳门威尼斯人注册网站研究的高级作者。“但我们也看到了更长的生长季节，更温暖的温度，这将碳从大气中（进入植物中）。大气中更多的二氧化碳起到了肥料的作用，促进了树木和植物的生长——所以，科学地说，有一个大问题在那里：在全球范围内，地球的森林发生了什么？它们会继续像现在这样吸收那么多的碳吗？”
今天的森林捕获了大约30%的与人类有关的二氧化碳排放，弗里德尔称之为“人为气候变化的巨大缓冲”。然而，这项新澳门威尼斯人注册网站研究表明，迄今为止，科学家们一直低估了火灾和其他干扰（如木材采伐）对地球北部森林的影响，同时高估了气候变暖和大气中二氧化碳含量上升对森林生长的促进作用。
“目前的地球系统模型似乎歪曲了全球生物圈的很大一部分。这些模型模拟了大气、海洋和生物圈，我们的结果表明[基于模型的北方森林模拟]已经走得太远了，”弗里德尔说，他是波士顿大学艺术与科学学院地球与环境教授，也是波士顿大学遥感中心的临时主任。他是利用卫星成像数据在全球范围内监测地球生态系统的专家。
“森林仅仅在木材和土壤中吸收和储存碳是不够的。要想真正受益，森林必须保持完整——在变暖、更容易发生火灾的气候下，这是一个越来越大的挑战，”该论文的主要作者乔纳森·王说。“遥远的北方拥有巨大而密集的碳储量，对气候变化非常敏感，需要大量的监测和努力来确保这些森林及其碳储量保持完整。”
在弗里德尔的实验室攻读博士学位时，王澳门威尼斯人注册网站研究了利用从长期存在的地球资源卫星计划收集的数据记录的新方法。地球资源卫星计划是美国宇航局和美国地质调查局的联合任务，几十年来一直通过卫星对地球表面进行广泛的成像，以了解地球森林的变化情况。王说，结合大型遥感数据集的新的计算和机器学习技术已经变得更加先进，“能够以前所未有的细节监测最偏远的生态系统。”
他开发了一种方法，通过将30年的Landsat数据与美国宇航局ICESat任务的最新测量结果进行比较，从而从Landsat数据中获得更丰富的信息。ICESat任务是一颗携带激光成像技术的卫星，称为激光雷达，可以探测森林内植被的高度。另一方面，陆地卫星主要探测森林覆盖，而不是树木的高度。
将最新的激光雷达测量结果与同一时期从Landsat收集的成像数据进行比较，澳门威尼斯人注册网站研究小组随后向后计算了过去30年植被的高度和密度。然后，他们可以确定地球北部森林的生物量是如何随着时间的推移而变化的——揭示出由于日益频繁和广泛的森林火灾，森林失去的生物量比预期的要多。
弗里德尔说，具体来说，森林正在失去针叶树，这是地球北部森林的象征，这是有充分理由的。他说：“火进来燃烧，然后最具机会主义的物种首先生长出来，比如硬木，然后被针叶树（如黑云杉）取代。”“但在过去的30年里，在气候变化的背景下，这并不是一个很长的时间框架，我们看到大火吞噬了更多的森林，我们看到硬木坚持了更长的时间，而不是被针叶树取代。”
针叶树比硬木更能适应寒冷气候，这可能是导致森林总生物量减少的潜在原因。
王说：“反对气候澳门威尼斯人注册行动的一个经常提出的论点是，遥远的北方生态系统和社区将从增加的温度中受益。”他希望这项澳门威尼斯人注册网站研究的发现能帮助人们了解全球气候危机对遥远的北方也有严重的影响。“从某种意义上说，这可能是绿化，”他说，“但实际上，气候驱动的野火增加正在抵消北方变暖、绿化的许多潜在好处。”
王和弗里德尔的发现揭示了一个问题，如果没有美国宇航局的“天空之眼”的帮助，这个问题很难回答。
弗里德尔说：“由于气候的原因，火灾制度正在发生变化，世界上许多森林地区都位于无人居住的地区，在那里，强烈火灾的影响可能不容易被注意到。”“当加州等地的大量房地产起火时，这引起了我们的注意。但是，拥有世界上最大碳储量的北方森林受到火灾的影响比我们迄今为止意识到的要大。”
该澳门威尼斯人注册网站研究的其他作者包括加州大学欧文分校地球系统科学系的教员詹姆斯·兰德森；波士顿大学校友玛丽·法里纳，现在是蒙大拿州立大学的博士候选人；以及波士顿大学遥感中心的澳门威尼斯人注册网站研究教授亚历山德罗·巴奇尼。
这项澳门威尼斯人注册网站研究是美国国家航空航天局北极-北方脆弱性实验（上图）的一部分，由美国国家科学基金会、美国国家航空航天局、美国能源部科学办公室和加州大学实验室费用计划资助，并得到世界气候澳门威尼斯人注册网站研究计划和地球系统网格联合会的支持。
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