撰文 | 祝葉華
巴西的亞馬遜雨林正被大火蹂躪。黑煙從樹梢上滾滾涌出來，蔓延到南美洲的部分地區，甚至到達了千里之外的沿海城市圣保羅。這只是森林野火引爆的全球災難的一個局部跡象。目前，亞馬遜雨林正在以前所未有的速度燃燒著。不僅是亞馬遜雨林，近年來全球森林野火頻發。受天氣、風和干燥灌木叢的影響，野火無法控制，它能以極快的速度燒毀近五十萬公頃的土地，吞噬沿途的一切——樹木、房屋和人類。頻發的森林野火給地球帶來了毀滅性的打擊：釋放了土地里儲藏多年的碳、未來樹木吸收碳能力大大喪失、森林水土流失、有毒顆粒物加重空氣污染。森林里的樹木并非越多越好。枝繁葉茂、郁郁蔥蔥茂密，并不是森林健康的標志。樹木需要大量的水分來完成基本的生物任務，同時它們還充當著森林蒸汽庫的角色，將儲存在地下的水收集起來，通過蒸發蒸騰作用將水返給大氣。但過度的蒸發蒸騰作用可能會損害部分森林的水系，尤其是在長期溫暖且干旱的時期。因此，森林管理人員會不定期砍伐或焚燒一部分樹木，讓樹木密度變小。其實，在許多生態系統中，野火是一種自然和必要的現象。它們清除腐爛的灌木，恢復土壤的營養，緩解干旱期間的水資源短缺，甚至幫助植物發芽。所以，規定的火災是在謹慎的條件下故意點燃的，目的是減少未來可能引發和延長野火的燃料。理論上講，有規定火災的地方野火更少，破壞力也更小[1]。但近年來，人類的每一步行動都使森林大火造成的破壞更加嚴重。隨著氣候變化，全球大部分地區變得更熱、更干燥。雖然美國環境保護署將野火列為自然災害，但只有10%至15%的野火是自然發生的，剩下85%到90%的野火則是人為因素造成的。更高的樹木密度，更多用于燃料的干燥木材，以及更溫暖、更干燥的氣候，導致了森林野火發生的頻率、規模和嚴重程度不斷上升[2]。以最近的亞馬遜雨林大火為例，過度伐木從根本上改變了熱帶雨林的環境。佛羅里達大學人類學家邁克爾·赫克肯伯格（Michael Heckenberger）在接受Popular Science采訪時說，亞馬遜的部分地區確實經歷過旱季，可能會發生森林火災，但未曾發生過如此大規模的火災。所以，赫克肯伯格認為，砍伐森林和氣候變化正在從本質上共同造成一種振蕩，迫使亞馬遜雨林從原先相當茂密的熱帶森林變成開闊的林地或熱帶草原[3]。美國也是森林野火頻發的國家，過去50年，氣候變化導致加州各地野火的規模不斷擴大。自20世紀70年代初以來，加州野火的規模增加了8倍，每年的燃燒面積增加了近500%。人為造成的氣候變暖已經顯著增強了加州的野火活動，尤其是內華達山脈和北海岸的森林，而且很可能在未來幾十年繼續如此[4]。過去一個月，巴西的大火一直在肆虐。（攝影：Carl De Souza；來源：cnet.com）
森林是地球重要的碳匯，它通過植物光合作用從大氣中吸收二氧化碳，并釋放氧氣，為人類提供了巨大的服務。隨著大面積森林的燃燒，大量以前儲存的碳被釋放到大氣中。當大火“滲入”以前的原始森林時，碳損失最大，因為這些古老的森林可能已經儲存了數十年甚至數百年的碳[5]。2007年一項研究表明，美國西部發生的大規模野火在短短幾周內就向大氣中釋放出相當于這些地區一整年汽車排放的二氧化碳量。當森林大火吞噬樹木和其他植物時，它們將儲存在植物中的碳釋放到大氣中?？茖W家們利用燃燒的植被數量來估算二氧化碳的排放量。結果顯示，和阿拉斯加相鄰地區的火災每年釋放約2.9億噸二氧化碳，相當于美國通過化石燃料燃燒釋放的溫室氣體總量的4%到6%[6]。2016年，加拿大阿爾伯塔省發生了一場森林大火，8萬多名加拿大人被迫離開家園，這是該國歷史上規模最大的撤離行動。加拿大北方森林自然發生的火災以燃燒有機土壤的方式為主，向大氣中釋放大量的碳。但是在每場森林大火中，總有一定比例的土壤會躲過燃燒，并在后續林火中形成一個“遺留”碳的碳儲庫。這些森林也會因此成為凈碳匯，儲存約30-40%的陸地碳。不過，頻發的野火正在威脅著北方森林土壤的傳統碳匯。加拿大西北地區干燥幼林（60年左右）可能會在連續林火后變成向大氣釋放碳的一個凈碳源，或將北方森林從碳匯變成碳源[7]。而作為世界上最大的雨林，亞馬遜雨林森林里的30億棵樹在光合作用過程中從大氣中吸收二氧化碳，然后用它來制造新的葉子、嫩芽和樹根。隨著它們的生長，這些樹木每年吸收的二氧化碳占陸地吸收二氧化碳總量的四分之一。亞馬遜經常發生野火，但在干旱年份火災發生率最高。根據世界自然基金會的數據，在此次火災發生之前，土地轉換和森林砍伐使亞馬遜雨林每年釋放高達5億噸的碳。根據這些火災的破壞程度，碳釋放量將會增加，進一步加速氣候變化 [8]。動圖顯示了2019年8月8日至22日亞馬遜火災地區海拔5500米的一氧化碳運動。隨著時間的進展，一氧化碳氣流在亞馬遜西北部地區產生，隨后更為集中地漂移到東南部，成為巴西大氣的一部分。（來源：NASA/JPL-Caltech）
另一個令人擔憂的問題是森林大火對空氣質量的影響以及相關的健康后果?；馂臒熿F的關鍵成分是所謂的“細顆粒物”，即使僅僅接觸較短的時間，它們也會對人類健康構成直接威脅。在大多數情況下，野火煙霧是一氧化碳、揮發性有機碳以及包括堿性灰、碳黑和有機碳在內的顆粒的混合物，有時還會摻雜金屬。而有機碳通常含有聚芳烴，這是一種已知的致癌物質。同時， PM2.5在野火煙霧中很常見——這種小顆粒污染物在呼吸系統中傳播得更遠，可以到達肺部，引起呼吸窘迫，如咳嗽、呼吸短促，甚至哮喘發作。在森林大火附近的社區，污染物的臨時水平可能會非常高，任何人長時間呆在戶外都是不安全的。美國西北部因為森林野火而成為空氣污染的熱點地區。從內華達州到蒙大拿州，空氣污染最嚴重的日子比30年前還要糟糕?？茖W家分析了1988年至2016年間，美國各地100多個農村監測點每天對空氣中細顆粒物的測量結果。在大多數地方，數據顯示，隨著時間的推移，空氣越來越干凈。但在西北地區，情況并非如此，該地區每年夏天都受到野火的重創，所以每到這個時候，空氣污染就會加劇。研究小組發現，在西北地區，森林大火并沒有加劇平均每天的空氣污染。大多數時候，空氣質量很好。森林大火可能只會在一年中的幾天或幾周內影響一個特定的社區。不過隨著時間的推移，糟糕的日子越來越糟。而這種間歇性的野火性質使得評估它們在區域空氣污染中的作用變得棘手[9]。 紅色區域顯示的是1988~2016年美國顆粒物污染PM2.5最嚴重的地區，圖片改編自MCCLURE C.D.和JAFFE D.A/PNAS（https://www.sogou.com/link?url=hedJjaC291PTveIeLyoyevrYK09H0hLnDcQG82ujF5rgl-79v9DpGDPQBWF5Ox0Bf2mer0q74W_ypzHrFOsC9OCCx8KtXodJ）
科學家現在還不完全知道野火煙霧污染劑量的大小和接觸時間對人體的具體影響，但可以肯定的是，暴露在野火煙霧污染物中的時間越長，患上與呼吸疾病（類似于吸煙引發的疾病）的風險就越高。而且這些污染物可以傳播數千英里，這意味著野火造成的空氣污染可能會威脅到遠離森林地區的人們。 森林火災并不罕見，但今年這些火災的規模和強度是非常罕見的。本月西伯利亞超過21000平方英里的森林被大火吞噬；西班牙加那利群島的森林大火迫使8000多人逃離；阿拉斯加發生了新的火災，延長了本已異常漫長的火災季節；相比之下，加州今年的情況要平靜得多，不過仍有發生重大火災的可能性；本周肆虐亞馬遜大片地區的大火更是成為國際頭條新聞，凸顯了世界上最大熱帶雨林的困境。
氣候變化使世界各地的森林正面臨著永久性的毀滅。蒙大拿大學的研究人員從美國西部90個燃燒點挖出了約3000棵小樹，來研究森林在野火后的再生能力。他們發現，在20世紀90年代之前，低洼地區的森林在被燒毀后可以重新生長，但在20世紀90年代初至2015年間，大多數地區的種子再生森林的能力急劇下降。與成熟的樹木不同，幼苗的根系太淺，無法深入地下[10]。氣候變化似乎使土壤濕度和地表溫度發生了大的變化，以至于森林已經越過了一個閾值，那里的條件不再有利于火災后的新生長。此次，讓世界震驚的亞馬遜雨林遭受了前所未有的重創，巴西氣候科學家卡洛斯·諾布雷（Carlos Nobre）在接受媒體采訪時說，如果20%-25%的生態系統遭到破壞，亞馬遜可能會達到一個臨界點，超過臨界點，森林就會朝著熱帶草原轉變，亞馬遜雨林將進入一個自我維持的死亡期。諾布雷警告說，目前已經有15%-17%的雨林被摧毀[11]。這些森林看似距離我們很遙遠，但實際上與每個人息息相關。氣候變化會對森林生態系統產生影響，森林生態系統同樣也可以調節氣候，很好地調節生物與生物、生物與無機環境之間的關系，使之達到新的平衡狀態。所以，無論是要保住地球的天然肺，還是挽救世界各地不斷被引燃的森林，災后恢復工作應該盡快開始。另外，此次亞馬遜雨林異常大火的起因也被認為是與森林過度砍伐、開墾新土地有莫大關系。這些新開墾的土地主要是為了喂飽其他國家的人口：建立新牧場養牛（巴西作為世界上最大的牛肉出口國，去年有44%牛肉出口到中國）、種植土豆等糧食作物出口到北美洲、歐洲和亞洲。為了多管齊下，救地球于水火之中，本月，IPCC（聯合國政府間氣候變化專門委員會）發布了一份重要的報告，報告稱，從各方面來減少溫室氣體的排放是至關重要的，更好的土地管理有助于應對氣候變化?？茖W家表示，如果人們改變飲食結構、種植食物和管理森林的方式，我們應對氣候變化的戰役還是有希望打贏的[12]。[1]https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/all.13825?referrer_access_token=MV4icvIDqR_cc4zJoQeqb4ta6bR2k8jH0KrdpFOxC67fVwlG7oV5wjWixmm9maifCZXHtlKnx0DBDdZMtJVAFSUCKqtAboN7pQYSQm3ur6H6us8S1oXV19O8dmSHZiP2LmXxqD2cVw9ADvoUNO_uqg%3D%3D.
[2] https://www.iii.org/fact-statistic/facts-statistics-wildfires.
[3]https://www.msn.com/en-us/news/technology/the-amazon-rainforest-is-burning-and-humans-are-to-blame/ar-AAGbpNt.
[4] A. Park Williams, John T. Abatzoglou , Alexander Gershunov, et al. Observed Impacts of Anthropogenic Climate Change on Wildfire in California[J]. Earth's Future, 15 July 2019 https://doi.org/10.1029/2019EF001210.
[5] Arag?o. L. E. O. C., et al. (2018) 21st Century drought-related fires counteract the decline of Amazon deforestation carbon emissions, http://nature.com/articles/doi:10.1038/s41467-017-02771-y.
[6] Christine Wiedinmyer, Jason C Neff. Estimates of CO2 from fires in the United States: implications for carbon management[J]. Carbon Balance Manag. 2007; 2: 10.
[7] Xanthe J. Walker, Jennifer L. Baltzer , Steven G. Cumming , et al. Increasing wildfires threaten historic carbon sink of boreal forest soils[J]. Nature, 2019, 572, :520–523 .
[8]https://wwf.panda.org/knowledge_hub/where_we_work/amazon/amazon_threats/climate_change_amazon/.
[9] C. McClure and D. Jaffe. US particulate matter air quality improves except in wildfire-prone areas. Proceedings of the National Academy of Sciences. Published online the week of July 16, 2018. doi: 10.1073/pnas.1804353115.
[10] Kimberley T. Davis, Solomon Z. Dobrowski, Philip E. Higuera, et al. Wildfires and climate change push low-elevation forests across a critical climate threshold for tree regeneration[J]. PNAS, 2019, 116 (13): 6193-6198.
[11]https://www.msn.com/en-us/news/world/warplanes-dump-water-on-amazon-as-brazil-military-begins-fighting-fires/ar-AAGjs4u.
[12] https://www.ipcc.ch/report/srccl/.
