在大众和科学界的认知中,干燥的热带森林常常被高大的湿润雨林所掩盖。它们没有那么明显的魅力和异国情调,因此似乎不那么重要。但干燥的热带森林是维持数百万人生计的重要生态系统。
非洲的一种干燥热带森林是米翁波林地。这些森林遍布非洲200多万公顷土地,包括安哥拉、坦桑尼亚、刚果民主部分地区、马拉维、莫桑比克、赞比亚和津巴布韦。它们的名字来自本巴语(miombo),指的是林地中占主导地位的树种Brachystegia。
与其他森林一样,米翁博林地在光合作用过程中从大气中吸收大量二氧化碳(CO₂)。它们将碳储存在树木、灌木和土壤中,使它们成为整个非洲和全球气候系统碳循环的重要组成部分。了解这些树木吸收和储存了多少碳对于理解气候变化至关重要。
我们是一群环境科学家,利用激光脉冲进行了一项研究,以精确测量莫桑比克吉莱国家公园的一片森林的树干和树枝中储存了多少碳。
我们通过地面、无人机和直升机向5万公顷的森林发射了近4500亿个激光脉冲,从而生成了非常详细的3D图像。通过这种方式,我们可以非常准确地测量森林,包括树木木质部分的大小和体积。
通过使用激光测量来估算森林中的木材体积,我们可以计算出树木中储存了多少碳。我们之所以能做到这一点,是因为我们知道每立方米木材的重量。木材质量的一半左右是碳。
我们发现,这些森林在树干和树枝中储存的碳(也称为“地上生物量”)可能比以前认为的要多出近两倍。
我们希望我们的研究能够凸显这些米翁博林地的价值及其对气候的影响。
自1980年以来,米翁博林地的覆盖面积减少了近30%,从约270万平方公里减少到190万平方公里。它们正面临着气候变化、、放牧和农业用地变化带来的越来越大的压力。
由于这些压力,并且由于森林也支持着人们的生计和环境,监测世界米翁博林地的变化至关重要。
我们的研究
我们的研究是英国碳数据平台Sylvera、莫桑比克国家可持续发展基金、世界银行以及熟悉研究区域生态环境的莫桑比克研究人员合作完成的。
我们的目标是准确评估这片50,000公顷森林地上生物量中储存了多少碳。
很难准确估计大规模森林的生物量。科学家尝试的一种方法是利用卫星和飞机观测森林的大小和类型。另一种方法是测量单个树干的直径和树种,并手动记录这种生长情况。但这些方法相当间接,依赖于从我们能够测量的东西(树干直径、森林面积)中估计我们无法物理测量的东西(树木中储存的碳量)。
我们使用了激光,即LiDAR(光探测和测距)。LiDAR是估算森林地上生物量的另一种方法,我们参与开发了这种方法。
我们还对研究区域内1,000多棵树的大小和形状进行了仔细的手动测量,以帮助我们检查LiDAR测量结果。
这种技术以前就被使用过。我曾是使用LiDAR成功绘制出英国牛津郡WythamWood中碳含量的团队的一员。
使用这种类型的LiDAR技术可以更有效地测量碳。这是因为它可以更直接地测量森林中的木材体积,而不依赖于非常间接地测量,将我们可以测量的东西(树干直径、森林面积)与我们无法测量的东西(质量)联系起来。
我们发现了什么
我们发现,这5万公顷的森林可能在树干和树枝中储存了171万吨的碳。
因此,我们的方法发现,这片米翁波林地中储存的地上生物量(以及碳)是之前估计的1.5到2.2倍。
我们发现,50%的地上生物量(也就是碳)储存在最大的11%的树木中。由于它们储存了如此多的生物量,因此准确测量这些树木尤为重要。然而,到目前为止,大型树木的储存生物量研究仍然不足,因为它们很难砍伐和称重。
我们的研究表明,之前对大规模米欧波森林中碳储量的估计比科学家们想象的更不确定。将激光雷达与地面测量相结合的方法将使我们能够开发出更好的模型。
为什么重要
如果我们在莫桑比克的研究结果能推广至所有米翁博林地,这就意味着这些森林储存的碳量可能比目前估计的多出37亿吨。
这是巨大的碳排放量——相当于全球化石燃料和工业每年二氧化碳排放量的10%左右。
换句话说,这些森林可能具有更强的吸收造林和再造林活动产生的碳的能力。不幸的是,这也意味着当米翁波林地消失时,大量的碳将被排放到大气中。
我们的研究表明,保护米翁波林地具有额外的经济效益。我们工作的一个实际经济成果是,这片林地对旨在鼓励森林保护和恢复的碳市场的价值有所提高。
更广泛地说,我们的研究结果为可能被忽视的热带干旱森林的碳储量提供了新的见解,对我们如何理解和管理它们具有启示意义。我们不断意识到,我们对树木和森林的了解是多么的少,我们低估了它们的价值,这对我们来说是危险的。