撰文 | 祝叶华
巴西的亚马逊雨林正被大火蹂躏。黑烟从树梢上滚滚涌出来，蔓延到南美洲的部分地区，甚至到达了千里之外的沿海城市圣保罗。这只是森林野火引爆的全球灾难的一个局部迹象。目前，亚马逊雨林正在以前所未有的速度燃烧着。不仅是亚马逊雨林，近年来全球森林野火频发。受天气、风和干燥灌木丛的影响，野火无法控制，它能以极快的速度烧毁近五十万公顷的土地，吞噬沿途的一切——树木、房屋和人类。频发的森林野火给地球带来了毁灭性的打击：释放了土地里储藏多年的碳、未来树木吸收碳能力大大丧失、森林水土流失、有毒颗粒物加重空气污染。森林里的树木并非越多越好。枝繁叶茂、郁郁葱葱茂密，并不是森林健康的标志。树木需要大量的水分来完成基本的生物任务，同时它们还充当着森林蒸汽库的角色，将储存在地下的水收集起来，通过蒸发蒸腾作用将水返给大气。但过度的蒸发蒸腾作用可能会损害部分森林的水系，尤其是在长期温暖且干旱的时期。因此，森林管理人员会不定期砍伐或焚烧一部分树木，让树木密度变小。其实，在许多生态系统中，野火是一种自然和必要的现象。它们清除腐烂的灌木，恢复土壤的营养，缓解干旱期间的水资源短缺，甚至帮助植物发芽。所以，规定的火灾是在谨慎的条件下故意点燃的，目的是减少未来可能引发和延长野火的燃料。理论上讲，有规定火灾的地方野火更少，破坏力也更小[1]。但近年来，人类的每一步行动都使森林大火造成的破坏更加严重。随着气候变化，全球大部分地区变得更热、更干燥。虽然美国环境保护署将野火列为自然灾害，但只有10%至15%的野火是自然发生的，剩下85%到90%的野火则是人为因素造成的。更高的树木密度，更多用于燃料的干燥木材，以及更温暖、更干燥的气候，导致了森林野火发生的频率、规模和严重程度不断上升[2]。以最近的亚马逊雨林大火为例，过度伐木从根本上改变了热带雨林的环境。佛罗里达大学人类学家迈克尔·赫克肯伯格（Michael Heckenberger）在接受Popular Science采访时说，亚马逊的部分地区确实经历过旱季，可能会发生森林火灾，但未曾发生过如此大规模的火灾。所以，赫克肯伯格认为，砍伐森林和气候变化正在从本质上共同造成一种振荡，迫使亚马逊雨林从原先相当茂密的热带森林变成开阔的林地或热带草原[3]。美国也是森林野火频发的国家，过去50年，气候变化导致加州各地野火的规模不断扩大。自20世纪70年代初以来，加州野火的规模增加了8倍，每年的燃烧面积增加了近500%。人为造成的气候变暖已经显著增强了加州的野火活动，尤其是内华达山脉和北海岸的森林，而且很可能在未来几十年继续如此[4]。
过去一个月，巴西的大火一直在肆虐。（摄影：Carl De Souza；来源：cnet.com）
森林是地球重要的碳汇，它通过植物光合作用从大气中吸收二氧化碳，并释放氧气，为人类提供了巨大的服务。随着大面积森林的燃烧，大量以前储存的碳被释放到大气中。当大火“渗入”以前的原始森林时，碳损失最大，因为这些古老的森林可能已经储存了数十年甚至数百年的碳[5]。2007年一项研究表明，美国西部发生的大规模野火在短短几周内就向大气中释放出相当于这些地区一整年汽车排放的二氧化碳量。当森林大火吞噬树木和其他植物时，它们将储存在植物中的碳释放到大气中。科学家们利用燃烧的植被数量来估算二氧化碳的排放量。结果显示，和阿拉斯加相邻地区的火灾每年释放约2.9亿吨二氧化碳，相当于美国通过化石燃料燃烧释放的温室气体总量的4%到6%[6]。2016年，加拿大阿尔伯塔省发生了一场森林大火，8万多名加拿大人被迫离开家园，这是该国历史上规模最大的撤离行动。加拿大北方森林自然发生的火灾以燃烧有机土壤的方式为主，向大气中释放大量的碳。但是在每场森林大火中，总有一定比例的土壤会躲过燃烧，并在后续林火中形成一个“遗留”碳的碳储库。这些森林也会因此成为净碳汇，储存约30-40%的陆地碳。不过，频发的野火正在威胁着北方森林土壤的传统碳汇。加拿大西北地区干燥幼林（60年左右）可能会在连续林火后变成向大气释放碳的一个净碳源，或将北方森林从碳汇变成碳源[7]。而作为世界上最大的雨林，亚马逊雨林森林里的30亿棵树在光合作用过程中从大气中吸收二氧化碳，然后用它来制造新的叶子、嫩芽和树根。随着它们的生长，这些树木每年吸收的二氧化碳占陆地吸收二氧化碳总量的四分之一。亚马逊经常发生野火，但在干旱年份火灾发生率最高。根据世界自然基金会的数据，在此次火灾发生之前，土地转换和森林砍伐使亚马逊雨林每年释放高达5亿吨的碳。根据这些火灾的破坏程度，碳释放量将会增加，进一步加速气候变化 [8]。
动图显示了2019年8月8日至22日亚马逊火灾地区海拔5500米的一氧化碳运动。随着时间的进展，一氧化碳气流在亚马逊西北部地区产生，随后更为集中地漂移到东南部，成为巴西大气的一部分。（来源：NASA/JPL-Caltech）
另一个令人担忧的问题是森林大火对空气质量的影响以及相关的健康后果。火灾烟雾的关键成分是所谓的“细颗粒物”，即使仅仅接触较短的时间，它们也会对人类健康构成直接威胁。在大多数情况下，野火烟雾是一氧化碳、挥发性有机碳以及包括碱性灰、碳黑和有机碳在内的颗粒的混合物，有时还会掺杂金属。而有机碳通常含有聚芳烃，这是一种已知的致癌物质。同时， PM2.5在野火烟雾中很常见——这种小颗粒污染物在呼吸系统中传播得更远，可以到达肺部，引起呼吸窘迫，如咳嗽、呼吸短促，甚至哮喘发作。在森林大火附近的社区，污染物的临时水平可能会非常高，任何人长时间呆在户外都是不安全的。美国西北部因为森林野火而成为空气污染的热点地区。从内华达州到蒙大拿州，空气污染最严重的日子比30年前还要糟糕。科学家分析了1988年至2016年间，美国各地100多个农村监测点每天对空气中细颗粒物的测量结果。在大多数地方，数据显示，随着时间的推移，空气越来越干净。但在西北地区，情况并非如此，该地区每年夏天都受到野火的重创，所以每到这个时候，空气污染就会加剧。研究小组发现，在西北地区，森林大火并没有加剧平均每天的空气污染。大多数时候，空气质量很好。森林大火可能只会在一年中的几天或几周内影响一个特定的社区。不过随着时间的推移，糟糕的日子越来越糟。而这种间歇性的野火性质使得评估它们在区域空气污染中的作用变得棘手[9]。
红色区域显示的是1988~2016年美国颗粒物污染PM2.5最严重的地区，图片改编自MCCLURE C.D.和JAFFE D.A/PNAS（https://www.sogou.com/link?url=hedJjaC291PTveIeLyoyevrYK09H0hLnDcQG82ujF5rgl-79v9DpGDPQBWF5Ox0Bf2mer0q74W_ypzHrFOsC9OCCx8KtXodJ）
科学家现在还不完全知道野火烟雾污染剂量的大小和接触时间对人体的具体影响，但可以肯定的是，暴露在野火烟雾污染物中的时间越长，患上与呼吸疾病（类似于吸烟引发的疾病）的风险就越高。而且这些污染物可以传播数千英里，这意味着野火造成的空气污染可能会威胁到远离森林地区的人们。
森林火灾并不罕见，但今年这些火灾的规模和强度是非常罕见的。本月西伯利亚超过21000平方英里的森林被大火吞噬；西班牙加那利群岛的森林大火迫使8000多人逃离；阿拉斯加发生了新的火灾，延长了本已异常漫长的火灾季节；相比之下，加州今年的情况要平静得多，不过仍有发生重大火灾的可能性；本周肆虐亚马逊大片地区的大火更是成为国际头条新闻，凸显了世界上最大热带雨林的困境。
气候变化使世界各地的森林正面临着永久性的毁灭。蒙大拿大学的研究人员从美国西部90个燃烧点挖出了约3000棵小树，来研究森林在野火后的再生能力。他们发现，在20世纪90年代之前，低洼地区的森林在被烧毁后可以重新生长，但在20世纪90年代初至2015年间，大多数地区的种子再生森林的能力急剧下降。与成熟的树木不同，幼苗的根系太浅，无法深入地下[10]。气候变化似乎使土壤湿度和地表温度发生了大的变化，以至于森林已经越过了一个阈值，那里的条件不再有利于火灾后的新生长。此次，让世界震惊的亚马逊雨林遭受了前所未有的重创，巴西气候科学家卡洛斯·诺布雷（Carlos Nobre）在接受媒体采访时说，如果20%-25%的生态系统遭到破坏，亚马逊可能会达到一个临界点，超过临界点，森林就会朝着热带草原转变，亚马逊雨林将进入一个自我维持的死亡期。诺布雷警告说，目前已经有15%-17%的雨林被摧毁[11]。这些森林看似距离我们很遥远，但实际上与每个人息息相关。气候变化会对森林生态系统产生影响，森林生态系统同样也可以调节气候，很好地调节生物与生物、生物与无机环境之间的关系，使之达到新的平衡状态。所以，无论是要保住地球的天然肺，还是挽救世界各地不断被引燃的森林，灾后恢复工作应该尽快开始。另外，此次亚马逊雨林异常大火的起因也被认为是与森林过度砍伐、开垦新土地有莫大关系。这些新开垦的土地主要是为了喂饱其他国家的人口：建立新牧场养牛（巴西作为世界上最大的牛肉出口国，去年有44%牛肉出口到中国）、种植土豆等粮食作物出口到北美洲、欧洲和亚洲。为了多管齐下，救地球于水火之中，本月，IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）发布了一份重要的报告，报告称，从各方面来减少温室气体的排放是至关重要的，更好的土地管理有助于应对气候变化。科学家表示，如果人们改变饮食结构、种植食物和管理森林的方式，我们应对气候变化的战役还是有希望打赢的[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] Aragão. 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/.
