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降雨减少:砍伐森林的间接后果不可小视

30.08.2018
弗雷德•皮尔斯
 
森林推动着规模庞大的水循环,毁林会造成严重的气候和社会后果,弗雷德•皮尔斯写道。
 
图片来源:Kemal Jufri / Greenpeace
 
森林中的每棵树都是一个源泉,通过它的根系从土地中吸取水分,再通过树叶的气孔将水分蒸发到大气中。数十亿株树木蒸腾的水汽就像是在空气中形成了条条大河,这些“河流”汇成云朵,可以在千里之外形成降雨。
 
但随着我们不断砍掉地球上的树木,这些“空中河流”和依赖它们降雨的土地面临着干涸的危险。越来越多的研究表明,在很多内陆地区,砍伐森林的这项被忽视的后果要比气候变化的影响还大。它会让尼罗河水量减少,阻碍亚洲的季风,使从阿根廷到美国中西部的农田遭受干旱。
 
直到最近,提出类似警告的数据还都是碎片化的,被排挤到不知名的科学杂志上。但最近在联合国和挪威政府主办的两场林业论坛上发表的相关报告得到了越来越多的注意。
 
在挪威的论坛上,美国智库“森林气候分析”的迈克尔•沃洛辛和世界资源研究所的南希•哈里斯发表了一份研究报告,其结论是“热带森林消失对气候的影响远远超过了人们通常对这个问题的认识”。他们警告说,世界三大热带森林区(非洲的刚果盆地、东南亚,尤其是亚马逊地区)任何大规模的森林破坏对水循环的干扰都足以“给美国、印度和中国等世界主要粮食产地的农业带来巨大威胁”。
 
在联合国论坛的一份背景文件中,乌普萨拉瑞典农业科学大学的戴维•埃里森提到,目前已经有“日益成熟的研究”对“广袤陆地表面森林覆盖率对可用水的潜在影响”进行了评估。
 
众所周知,森林破坏会减少树木从大气中吸收二氧化碳的数量,因此对全球变暖的贡献达到10%左右。但上述两篇论文的作者都说,这种关于森林破坏全球影响的看法削弱了人们对其他“非碳”气候影响发现的关注,而“非碳”气候影响可能在地方和区域层面上更加突出。
 
前面提到的森林破坏对降水的影响是最重要的“非碳”影响之一,但并非唯一。比如,英国利兹大学的多米尼克•斯普拉克楞说,健康的森林释放出一系列“对我们的气候具有整体冷却效应”的挥发性有机化合物,这些有机化合物发挥作用的主要方式是阻挡太阳能量的进入。他与一个国际团队在今年早些时候发表的一项研究中总结说:砍掉森林就会消除这一冷却效应,加剧变暖。
 
与此同时,消失的森林通常会被农田取代,农业本身也会产生排放。如果把这些算进去,那么沃洛辛和哈里斯认为,1850年以来毁林对全球气候变暖的真正“贡献率”高达40%。按照这一比例,康乃尔大学的娜塔莉•马赫瓦尔德计算出,即使我们明天就消除所有化石燃料排放,到2100年热带森林破坏也会让全球温度上升1.5摄氏度(2.7华氏度) 。
 
全球森林产生的湿热水汽可以影响到千里之外的降水。图片来源: Felipe Süssekind)
 
但森林还能产生局地效应,即通过保持地方环境凉爽来调节本地气候。它们除了可以为地面遮荫,还可以通过叶片释放水分,从而达到调节局地气候的作用。后者被称为蒸腾作用,此过程需要从周边空气中吸收能量,因而可以降低周边环境的温度。埃里森计算得出,单是一棵树每天就能蒸发数百升水分,而每百升水分的冷却作用相当于两台家用空调全天的制冷效果。
 
对热带森林快速破坏区域的监测表明,失去树木空气调节作用的影响也在显现。就拿印尼的苏门答腊岛来说,那里森林砍伐速度几乎比世界任何其他地方都快,而失去森林的土地都被种上了油棕。去年的一项研究发现,2000年以来该岛的地表温度平均上升了1.05摄氏度(1.8华氏度),而森林区域只有0.45摄氏度。德国哥廷根大学的克利夫顿•萨巴乔发现,苏门答腊岛的森林区域与砍伐后区域的温差可以高达10摄氏度(18华氏度)。
 
同时,美国林洞研究中心的迈克尔•科伊最近报告说,亚马逊流域兴谷国家公园与周边耕地和牧场的温差达到3摄氏度(5.4华氏度) 。
 
但炎热只是开始。干旱也接踵而至,不仅是毁林地区及其周边,就连远处也被波及。此外,一系列新的研究敦促对降雨地区为何降雨的确切原因进行评估。
 
我们已经习惯性地将降水视为海洋水分蒸发的最终结果,在沿海地区这一点毋庸置疑。但事实证明内陆的大部分降水在形成之前都经历过多次循环,一次降水可以再通过蒸发重新回到大气中,如此往复。越是内陆,这一循环的主导性越强。
 
某些循环的水分来自湖泊、河流或湿土的直接蒸发,但很多水分则来自植物尤其是树木的快速循环。树根从土壤深处吸收水分,这一循环系统的动力就是树叶将水分释放到空气中的蒸腾作用。
 
一个估算认为,全球陆生植物每天循环的水分为48立方英里,其中十分之一是由亚马逊雨林释放的,超过了亚马逊河每天的流量。
 
蒸腾作用是下风地区产生新降水的关键。这一过程的核心是那些幸存的热带雨林,那里的蒸腾作用最为强烈。
 
树木通过根系从土地中吸取水分,再通过树叶的气孔将水分蒸发到大气中。图示来源:WORLD RESOURCES INSTITUTE
 
“人们一直说刚果和亚马逊的降雨量高是因为它们位于世界的高降水地区,但降雨是森林带来的,如果没有森林这些内陆地区就会成为沙漠。”挪威生命科学大学的道格·希尔如是说。
 
在一项关于森林破坏区下风地区的研究中,斯普拉克楞发现“与经过植被稀少地区的空气相比,前几天经过广袤植被上空的空气带来的降水量至少多一倍。”他预测,到2050年森林破坏会将整个亚马逊流域的旱季降水减少21%。
 
荷兰瓦格宁根大学的阿里•斯塔尔今年早些时候报告说,亚马逊流域三分之一的降水来自流域内产生的水分,而这些水分主要来自树木的蒸腾作用。其中对这一作用依赖性最强的是流域西部的下风区域,那里离大西洋更远。随着五分之一亚马逊森林消失,这些区域的干旱风险上升。科伊则称,巴西西部与玻利维亚接壤的亚马逊省份——朗多尼亚州降水减少、旱季变长。
 
哥伦比亚大学的丹尼尔•鲁兹说,哥伦比亚安第斯地区降水的季节性开始变得更强,湿度降低,云量减少。一些研究者认为,南至阿根廷,往北跨过加勒比海直至北美的大片地区都将受到干旱的影响。人们认为亚马逊的水分供应范围远达美国中西部,那里50%的降水来自亚马逊流域的水分蒸发。
 
我们很难将降水变化归因于土地用途的改变。但越来越多的研究断言森林破坏的影响日益显著。一项对婆罗洲九个流域的分析发现,那些森林损失最重的流域降水减少了约15%。印度理工学院孟买校区的苏潘萨•保罗则发现本国印度洋季风期间的降水减少与森林覆盖率变化相关。
 
瑞典斯德哥尔摩恢复力研究中心的帕特里克•吉斯说,森林破坏的下风效应并不限于热带地区。他在接受《耶鲁环境360》杂志采访时说:“中国有很大一部分降水来自陆地蒸发的循环。”这“很可能因上风地区土地利用变化而改变”,而上风地区可能远到东欧和东南亚的丛林。
 
这对农民影响很大,对城市居民也是一样。在一项关于世界29个巨型城市的研究中,吉斯发现其中19个巨型城市的降水依靠陆地的蒸发和蒸腾。他将巴基斯坦的卡拉奇以及中国的上海、武汉和重庆列为最为脆弱的城市,而印度的德里和加尔各答、伊斯坦布尔、莫斯科也不遑多让。
 
马来西亚沙巴州丹侬谷的森林晨雾。图片来源: Christopher Michel
 
他警告说,在美洲巴西的里约热内卢、圣保罗以及阿根廷的布宜诺斯艾利斯等巨型城市也很危险,这是因为其大部分降雨来自马托格罗索州,而那里的森林和草原正迅速被玉米和黄豆所取代。那么,世界上农业最为“靠天吃饭”的非洲又怎么样呢?在非洲,干旱就意味着死亡。不过吉斯估计撒哈拉以南多达40%的降水靠的是植被的水分循环。国际森林研究所(CIFOR)的路易斯·沃乔特说,在干旱的萨赫勒地区,这一比例更可能高达90%。
 
近来的研究强调了森林破坏给世界第一长河——尼罗河以及3亿赖其为生的人民带来的威胁。尼罗河大部分流量来自埃塞俄比亚高原,那是尼罗河集水区中一小片雨量丰富的区域。但最近的研究表明,埃塞俄比亚高原很多降水都受惠于西非森林循环的水分,尤其是非洲大陆腹地刚果盆地的丛林。埃里森说,这些雨林“提供的水分可能占整个埃塞俄比亚高原年降雨量的30-40%”。
 
于是就出现了两个问题。第一,是否正如埃里森的同事、德国吉森大学的所罗门·格布莱希沃特所说,西非的森林破坏导致了20世纪最后25年从埃塞俄比亚流出的尼罗河流量减少?第二,未来刚果丛林的消失是否会让尼罗河进一步干涸?希尔说,格布莱希沃特的数据表明尼罗河水量未来再减少25%并非虚言。
 
吉斯和埃里森都认为气候学家和外交官亟需着手解决这一问题,这样才能找到压力点并采取适当政策保护关键地区的降水。他们指出,大多数国际河流都有专门的条约来管理其径流,但空中的水汽之河却鲜有触及,从未有相应的条约对其进行管理。
 
埃及和埃塞俄比亚为了达成一项关于尼罗河径流的协议已经花了好几年。但如果遥远刚果盆地的森林破坏造成埃塞俄比亚高原降雨受阻,这样一项河水共享协议就会毫无意义。
 
吉斯说,在目前这个人类主导的“人类世”,“如水分循环这样的过程……可以,也应该得到治理”。
 
 
本文首发于耶鲁环境360
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