世界上森林产生的水分产生了数千英里之外的降雨。

世界上森林产生的水分产生了数千英里之外的降雨。Richard Whitcombe / Shutterstock

天空中的河流:森林砍伐如何影响全球水循环

越来越多的证据表明,热带森林的持续破坏正在破坏大气中的水的运动,导致降水量的重大变化,这可能导致中国,印度和美国中西部的主要农业区域的干旱。

森林中的每棵树都是一个喷泉,通过根部吸取地下的水分,并通过叶子上的气孔将水蒸气释放到大气中。数以十亿计的水在空气中形成巨大的河流,这些河流形成云,并在数百甚至数千英里外产生降雨。

但是,当我们砍伐地球上的树木时,我们面临着这些空中河流以及依赖它们提供雨水的土地干涸的风险。越来越多的研究表明,迄今为止被忽视的森林砍伐对许多大陆内陆的影响可能使全球气候变化的影响相形见绌。它可能使尼罗河干涸,阻碍亚洲季风,并使从阿根廷到美国中西部的农田干涸。

直到最近,传递这种警告的数据还是支离破碎的,经常被归入小型科学期刊。但是,在联合国和挪威政府最近几周举行的两场森林论坛上提交的报告中,这种日益增长的担忧凸显了出来。

在挪威,美国智库森林气候分析的迈克尔·沃罗辛和世界资源研究所的南希·哈里斯发表了一份关于气候变化的报告研究该报告的结论是,“热带森林的消失对气候的影响比人们普遍理解的要大。”他们警告称,大规模的森林砍伐的三大世界热带森林地区——非洲的刚果盆地,东南亚,尤其是亚马逊——可能破坏水循环足以“给农业带来巨大风险主要产粮区一半环游世界部分地区的美国,印度和中国。”

一棵树每天排出的水的冷却效果相当于两台家用空调一天的冷却效果。

在一个背景文件瑞典乌普萨拉农业科学大学的大卫·埃里森(David Ellison)在联合国大会上报告了“越来越复杂的文献”,评估了“森林覆盖对广阔的陆地表面的水资源可用性的潜在影响”。

众所周知,砍伐森林所排放的二氧化碳减少了世界森林从大气中吸收的二氧化碳量,从而使全球变暖加剧了10%左右。但是这两篇论文的作者都说,这种对森林砍伐的全球影响的理解,往往使其他“非碳”气候影响的发现黯然失色,而这些影响可能会在地方和区域尺度上集中发挥。

砍伐森林对降雨的影响是最重要的非碳效应之一。但是还有其他的。例如,健康的森林释放出一系列挥发性有机化合物,这些化合物“对我们的气候有整体的降温作用”,主要是通过阻止太阳能进入,英国利兹大学的多米尼克·斯普拉克伦说。他和一个国际团队在一项研究中得出结论,砍伐森林会消除这种降温效应,并加剧全球变暖研究今年早些时候出版。

与此同时,失去的森林通常会被农业取代,而农业本身会产生排放。加上这些影响,自1850年以来,森林砍伐对全球气候变暖的实际贡献高达40%,Wolosin和Harris总结道。按照这样的速度,热带森林的砍伐可能会为全球气温增加1.5摄氏度(2.7华氏度)康奈尔大学的Natalie Mahowald估计,即使我们明天就停止化石燃料的排放,到2100年也会如此。

印尼苏门答腊岛是世界上森林砍伐率最高的地区之一,自2000年以来,被砍伐地区的气温平均上升了1.05摄氏度。

印尼苏门答腊岛是世界上森林砍伐率最高的地区之一,自2000年以来,被砍伐地区的气温平均上升了1.05摄氏度。Aulia Erlangga /CIFOR

但也有当地的影响。森林通过保持当地环境凉爽来调节当地气候。它们这样做的部分原因是为了遮挡土地,但也通过释放叶子中的水分。这一过程被称为蒸腾作用,需要从周围空气中提取能量,从而使空气冷却一棵树一天可以蒸发数百升水。每一百升的冷却效果相当于两台家用空调一天的冷却效果,计算埃里森

对热带地区快速砍伐森林的监测最近显示了失去这种树木空调的影响。以印尼的苏门答腊岛为例,那里的森林因棕榈油种植而减少的速度比地球上几乎任何地方都要快。去年的一项研究发现,自2000年以来,那里的地表温度平均上升了1.05摄氏度(1.8华氏度),相比之下,森林地区的温度上升了0.45摄氏度。德国哥廷根大学的Clifton Sabajo发现了森林和被砍伐的土地之间的温度差异高达10摄氏度(18°F)在苏门答腊岛的部分地区

与此同时,伍兹霍尔研究中心(Woods Hole Research Center)的迈克尔·科(Michael Coe)最近在亚马逊流域发表了报告温差3摄氏度(5.4华氏度)森林茂密的新谷土著公园和周围的农田和牧场之间。

一位专家说:“森林造成了降雨,如果没有森林,这些大陆地区的内部就会变成沙漠。”

但热量只是开始。还有干旱,不仅是前林地,而且遥远。一系列新的研究正在强迫重新评估它在哪里下雨。

我们习惯于认为降雨是水从海洋中蒸发的最终结果。在沿海地区,这种情况占绝大多数。但事实证明,大陆内部的大部分降水通常来自雨水,并在风带来的降水中多次循环回到空气中。越往内陆,这种循环利用就越占主导地位。

有些回收利用是直接从湖泊、河流或湿土壤中蒸发。但其中的大部分都被植物,尤其是树木快速吸收。树根从土壤深处汲取水分。这种循环系统是由它们的叶子通过蒸腾作用将水分释放到空气中而驱动的。

通过一个估计,行星的土地植被每天回收48立方米的水。十分之一就是发布的仅仅是亚马逊雨林 - 相当超过亚马逊河的日常排放。

树木从地面吸收水分,通过树叶释放水蒸气,形成大气中的水分河流。

树木从地面吸收水分,通过树叶释放水蒸气,形成大气中的水分河流。世界资源研究所

蒸腾作用在顺风处产生新的降雨是必不可少的。这个过程的核心是在幸存下来的热带雨林中,那里的蒸腾作用是最强烈的。

“传统上,人们说像刚果和亚马逊这样的地区降雨量大,是因为它们位于世界上降水量大的地区,”Doug Sheil说他是奥斯陆附近的挪威生命科学大学的教授。“但森林造成了降雨,如果没有森林,这些大陆地区的内部将成为沙漠。”

在一个研究斯普拉克伦发现,“前几天经过大片植被的空气产生的降雨至少是没有经过植被的空气的两倍。”他预测,到2050年,森林的消失将使整个亚马逊盆地的旱季降雨量减少21%。

荷兰瓦赫宁根大学的Arie Staal说今年早些时候报道亚马逊盆地三分之一的降雨来自盆地内产生的水分,主要是由树木蒸腾而成。这种依赖性在离大西洋更远的盆地西部顺风处最为明显。随着五分之一的亚马逊森林消失,干旱的风险在增加等地区。Coe报道降雨量减少,旱季延长位于巴西西部与玻利维亚接壤的亚马逊省Rondônia。

亚马逊距离美国中西部的水分提供水分,占地50%的降雨从陆地蒸发的水。

哥伦比亚大学的丹尼尔·鲁伊斯表示,哥伦比亚安第斯山脉的降雨正变得更加季节性湿度降低,云层减少。一些研究人员认为,干旱可能会向南延伸到阿根廷,向北延伸穿过加勒比海到北美。亚马逊河被认为提供了远至中西部的水分,50%的降雨来自于水从陆地上蒸发。

将降雨的变化归因于土地利用的改变是困难的。但是越来越多的研究断言,森林砍伐的痕迹越来越明显。在婆罗洲,对九个流域的分析发现那些森林损失最严重的地区降雨量减少了约15%。在印度,位于孟买的印度理工学院的Supantha Paul发现了印度季风期间降雨量减少的模式匹配变化的森林覆盖。

瑞典斯德哥尔摩复原中心的帕特里克·凯斯(Patrick Keys)表示,森林砍伐的顺风效应并不仅限于热带地区。他说:“中国雨水的很大一部分来自陆地蒸发循环利用的水。360年耶鲁大学环境。远至东欧和东南亚的丛林,“由于逆风的土地利用变化,它有很大的改变降水的潜力”。

这对农民很重要,对城市居民也很重要。在一项对全球29个特大城市的研究中,凯斯发现有19个城市依赖于土地的蒸发和蒸腾作用,他把巴基斯坦的卡拉奇和中国的上海、武汉和重庆挑出来作为最脆弱的城市。印度的德里和加尔各答、伊斯坦布尔和莫斯科等其他城市也紧随其后。

位于巴西北部亚马逊州的内布林纳国家公园里的森林薄雾。

位于巴西北部亚马逊州的内布林纳国家公园里的森林薄雾。彼得·范德斯莱恩/利兹大学

他警告说,在美洲,巴西的里约热内卢、圣保罗和阿根廷的布宜诺斯艾利斯等特大城市也可能受到影响,因为它们的大部分降雨来自马托格罗索州,那里的森林和草地正迅速被玉米和大豆田取代。那么非洲这个人民最依赖雨水灌溉农业的地区又如何呢?在非洲,干旱可能意味着死亡。但凯斯估计相当于撒哈拉以南地区降雨量的40%是由植物循环利用的水分产生的。在干旱的萨赫勒地区可能上升到90%国际林业研究中心(CIFOR)的Louis Verchot说。

最近的研究强调了森林砍伐对世界上最长的河流尼罗河以及3亿依赖尼罗河生活的人构成的威胁。尼罗河的大部分流量起源于埃塞俄比亚高原,这是尼罗河汇水区的一小部分雨水浸润。但最近的研究表明,埃塞俄比亚高原的大部分降雨来自西非森林,特别是非洲大陆腹地刚果盆地的丛林所回收的水分。埃里森说,这些雨林“可能为埃塞俄比亚高原提供30%到40%的年降雨量。”

这就出现了两个问题。西非有森林砍伐吗造成了尼罗河流量的减少在20强的最后四分之一的比赛中,埃塞尔比亚被淘汰出局th世纪,埃里森的同事建议,德国吉森尤斯图斯-李比希大学的研究员Solomon Gebrehiwot说。未来刚果丛林的消失会让河流变得更空吗?谢勒说,Gebrehiwot的数据表明,尼罗河流量进一步减少25%是一个现实的估计。

凯斯和埃里森都认为,气候科学家和外交官迫切需要着手解决这些问题,这样就可以确定压力点,并采取政策来保护关键地区的降雨。他们指出,我们有条约管理大多数跨越国际边界的河流的流量。但是大气中的水分河流很少被测量和控制。

埃及和埃塞俄比亚多年来一直致力于就尼罗河水流管理达成协议。但是,如果在遥远的刚果盆地的森林砍伐导致埃塞俄比亚高地的降雨减少,那么共享水资源的协议将毫无意义。

Keys说,在目前人类主宰的人类世时代,“像水分循环这样的过程可以而且应该被管理。”