北方野火碳排放研究取得重大進展

席卷阿拉斯加、加拿大、斯堪的納維亞和俄羅斯廣袤北方森林的野火，對氣候的影響可能遠超科學家此前的認知。由加州大學伯克利分校研究者主導的一項新研究指出，這些北方火災向大氣釋放的碳量可能遠高于現有估算值。問題的根源在于：現有模型嚴重低估了地下泥炭土壤燃燒所釋放的碳。

在許多北方森林地區，火焰不僅燃燒地表樹木，還會向下蔓延至森林底層富含碳的厚實土壤層。這些被稱為泥炭的土壤含有數百年甚至數千年間積累的半分解植物物質。由于北方寒冷潮濕的環境極大地減緩了有機物的分解速度，這些地下景觀儲存了巨量的碳。然而，現有主流野火碳排放模型主要依賴衛星對可見火焰的觀測，且大多基于低緯度地區的火災數據建立，因此往往遺漏了在泥炭和有機土壤深處緩慢陰燃的火災。

為深入分析這一偏差，研究團隊將目光投向了2018年席卷瑞典的324場野火。他們結合詳盡的國家森林記錄和實地測量數據，重建了每場火災釋放的碳量，并據此繪制了詳細的野火排放地圖。分析顯示，氣候、植被和土壤特性等局部條件強烈影響森林碳儲量及野火期間的碳釋放量。

當研究者將重建的排放數據與六種廣泛使用的全球野火模型進行對比時，發現了顯著差異。在部分地區，模型高估了碳排放；但在火焰深入土壤層燃燒的區域，排放量卻被嚴重低估。以瑞典達拉納縣為例，低強度火災悄然燒入厚實的有機土壤層，從太空難以察覺，模型對該區域的碳排放低估了多達14倍。而在相鄰的耶夫勒堡縣，猛烈火災燒過干燥森林且衛星清晰可見，模型的預測反而偏高。

"瑞典是一個很大的國家，但與西伯利亞和加拿大相比就顯得很小了，"埃克達爾說，"我們可能嚴重低估了這些地區近年極端火災季節的影響。"為直接測量土壤碳排放，團隊在2018年受火災影響的50個地點采集了數據，其中19處經歷了高強度火災，31處為低強度燃燒。在每個地點，研究者測量了富含有機物的土壤層厚度——從幾英寸到數英尺不等——并采集土壤樣本。通過對比燃燒土壤與附近未燃燒森林樣本的碳含量，團隊計算出碳排放量。

"一旦到了現場，任務很簡單——挖幾個洞就行——但困難的是到達這些地點，"埃克達爾坦言。"瑞典有較好的森林公路網絡，但在西伯利亞，我聽說那是一段真正的跋涉，這也是我們嚴重缺乏該地區測量數據的原因之一。"

在解決方案層面，埃克達爾正與伯克利及其他機構的同事合作，作為西部火災與森林協作組織的一部分，將類似的研究方法應用于美國西部森林。雖然美國西部的森林通常不像北方地區那樣擁有厚實泥炭層，但區域氣候模式、植被類型和土壤條件等因素仍影響野火排放。他還計劃研究土壤微生物——如細菌和真菌——在火災后森林恢復中的作用。

"本土48州的森林和北方遠處的森林看起來截然不同，但它們共享碳這一通用貨幣，"埃克達爾總結道。"通過增進對碳如何在陸地與大氣之間流動的理解，我們能夠更好地預判變暖世界中未來火災機制的影響，并設計更智慧的策略來降低氣候風險對社會的影響。"該研究發表于《科學進展》雜志，隆德大學的拉斯·涅拉齊克和勃蘭登堡理工大學的路易絲·呂廷為共同作者。