評估造林對氣候的益處：過程、方法和框架，以及現存評估方法的缺陷

核心概念

雖然造林具有減緩氣候變遷的潛力，但現有的評估方法存在缺陷，未能充分考慮造林對地球系統過程的複雜影響，特別是在北方針葉林和南部北極地區。

摘要

書目資訊

Dsouza, K. B., Ofosu, E., Salkeld, J., Boudreault, R., Moreno-Cruz, J., & Leonenko, Y. (2023). Assessing the climate benefits of afforestation: processes, methods, and frameworks. Environmental Research Letters, 18(11), 113004. https://doi.org/10.1088/1748-9326/acf290

研究目標

本研究旨在探討現有評估造林對氣候影響的方法之缺陷，並提出一個更全面的評估框架，以解決這些缺陷，特別是在加拿大北方針葉林和南部北極地區。

方法

本研究回顧並綜合了現有關於造林對氣候影響的文獻，重點關注北方針葉林和南部北極地區。作者確定了現有評估方法中的關鍵知識差距和局限性，並根據這些分析提出了一個新的評估框架。

主要發現

• 現有的造林評估方法未能充分考慮造林對地球系統過程的複雜影響，例如永久凍土動態、非輻射過程、土壤碳儲量和水文循環的改變。
• 這些被忽略的過程可能會顯著影響造林的淨氣候效益，甚至可能導致原本預期為氣候正效益的造林行動變成氣候負效益。
• 需要一個更全面的評估框架，以納入這些複雜的過程和區域差異，才能更準確地評估造林的氣候效益。

主要結論

作者呼籲在評估造林的氣候效益時，應採用更全面和細緻的方法，並納入多種地球系統過程、時間動態、未來氣候情境和實施細節。

意義

本研究強調了現有造林評估方法的局限性，並為更準確地評估造林對氣候影響的淨效益提供了一個新的框架，這對於制定有效的氣候變遷減緩政策至關重要。

局限性和未來研究方向

• 本研究主要關注加拿大北方針葉林和南部北極地區，未來研究應探討其他地區的適用性。
• 需要進一步研究量化造林對不同地球系統過程影響的不確定性。
• 未來研究應著重於開發更精確的模型，以模擬造林對氣候的長期影響。

統計資料

全球每年透過造林預計可封存約 4.9 GtCO2。
加拿大的北方針葉林儲存了全球約三分之一的陸地碳。
高緯度地區的暖化速度是全球平均的兩到四倍。
永久凍土含有大量的碳（約 1.3-1.7 Tt）和甲烷（約 20 Gt）。
到 2100 年，北方針葉林的野火發生率可能會增加 75%。
與其他土地類型相比，森林通常具有更高的能量再分配因子，這表明其蒸散作用和感熱湍流交換效率更高。
光合有效輻射 (PAR) 約佔入射短波輻射的 50%。
樹木僅將吸收輻射的一小部分（約 3%）用於光合作用，其餘則轉化為潛熱或感熱。
衛星反照率數據的不確定性可能高達 9.7 W/m2。
地形完全被所有研究忽略，約佔地表能量平衡變化的 30%。
雲層覆蓋是另一個被忽視的因素，它會使輻射強迫改變約 1.6 W/m2，而氣候模型中的總體有效輻射強迫的不確定性約為 20%。
長波輻射強迫未包含在任何現有研究中，可達 1.1 W/m2。
大多數研究都忽略了非輻射過程，這些過程總共具有約 10W/m2 的變異性。

引述

從以下內容提煉的關鍵洞見

Assessing the climate benefits of afforestation: processes, methods, and frameworks

by Kevin Bradle... 於 arxiv.org 11-01-2024

https://arxiv.org/pdf/2407.14617.pdf

深入探究

除了造林之外，還有哪些基於自然的解決方案可以有效減緩氣候變遷，它們在北方針葉林和南部北極地區的可行性如何？

除了造林，還有許多基於自然的解決方案 (Nature-based Solutions, NbS) 可以有效減緩氣候變遷，以下列舉幾項並探討其在北方針葉林和南部北極地區的可行性：

森林復育和永續森林管理: 與造林相比，森林復育著重於恢復退化森林生態系統的結構、功能和生物多樣性。永續森林管理則強調在滿足人類需求的同時，維持森林的長期健康和生產力。這些措施都能夠增加碳匯、保護生物多樣性，並增強森林對氣候變化的適應能力。在北方針葉林和南部北極地區，永續森林管理尤為重要，因為這些地區的森林生態系統對干擾非常敏感。
泥炭地保育和復育: 泥炭地是重要的碳匯，其儲存的碳量超過全球所有森林的兩倍。然而，排水和開墾等活動會導致泥炭地釋放大量的溫室氣體。因此，保護現有的泥炭地並復育退化的泥炭地對於減緩氣候變遷至關重要。在北方針葉林和南部北極地區，廣泛分佈的泥炭地提供了巨大的碳封存潛力。
農業和草地管理: 改良農業和草地管理實務，例如減少耕作、使用覆蓋作物和輪作，可以增加土壤碳儲量，並減少農業活動產生的溫室氣體排放。這些措施還有助於改善土壤健康、減少土壤侵蝕和提高水資源利用效率。在北方針葉林和南部北極地區，農業活動相對較少，但推廣永續的草地管理實務仍然具有重要意義。
海岸帶生態系統保育和復育: 紅樹林、海草床和鹽沼等海岸帶生態系統是高效的碳匯，它們能夠吸收大量的二氧化碳並將其儲存在植物生物量和沉積物中。保護和復育這些生態系統有助於減緩氣候變遷，同時提供海岸保護、漁業資源和生物多樣性等多重效益。在北方針葉林和南部北極地區，海岸線漫長，擁有豐富的海岸帶生態系統，因此這些措施具有相當大的潛力。
需要注意的是，不同 NbS 的可行性和有效性會因地而異，需要根據當地的生態、社會和經濟條件進行評估和選擇。

如果考慮到經濟成本和社會效益，造林在減緩氣候變遷方面是否仍然是一個可行的策略，特別是在與其他土地利用方式（如農業或城市發展）競爭的情況下？

考慮到經濟成本和社會效益，以及與其他土地利用方式的競爭，造林在減緩氣候變遷方面的可行性是一個複雜的問題，需要綜合評估以下幾個方面：
優勢:

碳封存: 如文中所述，造林具有顯著的碳封存潛力，有助於減緩氣候變遷。
生態效益: 造林可以恢復退化的生態系統，提升生物多樣性，改善水土保持，並提供其他生態系統服務。
經濟效益: 造林可以創造就業機會，促進林業經濟發展，並提供木材等林產品。
挑戰:

經濟成本: 造林需要投入大量資金，包括土地成本、苗木成本、種植成本和後續管理成本。
土地競爭: 造林需要占用土地資源，可能與農業、城市發展等其他土地利用方式產生競爭。
社會效益: 造林的社會效益，例如改善景觀和提供休閒娛樂機會，難以量化和評估。
潛在風險: 如文中所述，造林可能會帶來一些負面影響，例如改變地表反照率、影響水文循環和增加森林火災風險。
可行性評估:

成本效益分析: 需要對造林的成本和效益進行全面評估，比較不同土地利用方式的經濟效益。
社會影響評估: 需要評估造林對當地社區的社會影響，包括就業機會、生活水平和文化價值觀。
生態風險評估: 需要評估造林的潛在生態風險，並採取措施降低負面影響。
結論:
造林在減緩氣候變遷方面具有潛力，但其可行性需要綜合考慮經濟成本、社會效益、土地競爭和潛在風險等多重因素。在與其他土地利用方式競爭的情況下，需要制定合理的土地利用規劃，優先選擇那些能夠最大限度地發揮造林效益並最小化負面影響的地區。

在一個快速變化的世界中，我們如何平衡對短期氣候效益的需求與對長期生態系統恢復力的需求，造林在其中扮演什麼樣的角色？

在快速變化的世界中，平衡短期氣候效益和長期生態系統恢復力的需求至關重要。以下探討如何實現這種平衡，以及造林在其中的角色：
短期氣候效益 vs. 長期生態系統恢復力:

短期氣候效益: 側重於快速減少溫室氣體排放和減緩氣候變化的 immediate 影響，例如種植快速生長、碳吸收率高的樹種。
長期生態系統恢復力: 側重於增強生態系統適應和應對氣候變化的能力，例如促進生物多樣性、改善土壤健康和水資源管理。
平衡兩者需求的策略:

採用綜合性方法: 將短期氣候效益和長期生態系統恢復力納入決策考量，制定綜合性的氣候變化應對策略。
選擇適宜的造林策略: 選擇適應當地氣候條件、具有較高碳封存潛力和生態恢復力的樹種和造林方式。
加強森林管理: 實施可持續的森林管理措施，例如控制病蟲害、減少森林火災風險和促進天然更新。
推廣基於自然的解決方案: 結合造林和其他基於自然的解決方案，例如森林復育、泥炭地保育和永續農業，以實現多重效益。
造林的角色:

橋樑作用: 造林可以作為連接短期氣候效益和長期生態系統恢復力的橋樑。
碳封存: 造林可以通過碳封存快速減少大氣中的二氧化碳濃度，減緩氣候變化的影響。
生態系統恢復: 造林可以恢復退化的生態系統，提升生物多樣性，增強生態系統對氣候變化的適應能力。
結論:
在快速變化的世界中，平衡短期氣候效益和長期生態系統恢復力的需求至關重要。造林可以作為連接兩者的橋樑，通過合理的規劃和管理，在減緩氣候變遷的同時，提升生態系統的恢復力和適應能力，實現人與自然和諧共生。