加利福尼亚州萨克拉门托县特维切尔岛 — 史蒂夫·德维雷尔凝视着圣华金河上的堤坝,远处一个浮标上,有六只海狮正在咆哮。这是一个响亮的提醒,即使在这里,内陆 50 英里处,加利福尼亚一些最富饶的农田也正危险地接近太平洋。萨克拉门托-圣华金河三角洲中保护岛屿的 1000 多英里土质堤坝中的任何一个薄弱点都可能引发咸水的泛滥,不仅威胁到农作物,还威胁到多达 2700 万加州人的饮用水。
德维雷尔是一位在戴维斯工作的水文地质学家,他将这种威胁称为“大口吞咽”,即堤坝的决口会吸入数百亿加仑的河水,并将海水吸入其后。只需要一场大雨、一场中等地震,甚至是辛勤工作的地鼠在 1800 年代末首次建造的土质屏障中挖掘隧道就可能导致灾难发生。
这并非首次发生此类灾难。
支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保关于塑造当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
1972 年 6 月的一个晴朗日子,在旧金山车程约一小时的安德鲁斯岛附近,一处堤坝在没有任何警告或明显原因的情况下崩溃了。水流在农田上蔓延四英尺深。三十英尺的巡洋舰和船屋撞上了堤岸。数百名房主逃离上涨的水面,数人受重伤。2004 年,在另一个平静的晴朗日子里,这种情况再次发生。这一次,洪水将 12,000 英亩优质加州农田变成了咸水湖,造成 1 亿美元的损失。
德维雷尔现在希望在太平洋之前淹没三角洲来拯救它。他希望用碳信用额度来支付费用。
湿地中的“碳耕作”
70 岁的德维雷尔花了三十年时间试图阻止大口吞咽。气候变化是他的机会。他的项目迄今为止由加利福尼亚州机构和加利福尼亚大学资助,目前已淹没了特维切尔岛和附近谢尔曼岛的 1,700 英亩三角洲农田,将其转变为香蒲和三棱草的沼泽地。每年,这些恢复后的湿地中生长的新植物都会从大气中吸收二氧化碳 (CO₂),二氧化碳是最丰富的温室气体,并将其储存在堆积的淤泥层中,这将有助于支撑濒临崩溃的堤坝。
该项目于 2020 年 10 月 27 日通过了其第一个重要的里程碑,当时美国碳登记处为该实验移除的 52,000 吨二氧化碳发放了信用额度,该实验仍处于非常早期的阶段。根据位于加利福尼亚州索萨利托的湿地科学家、沿海湿地“碳耕作”领域的全球专家史蒂夫·克鲁克斯的说法,这使得该项目成为美国第一个(也是迄今为止唯一一个)产生经过验证的碳信用额度的湿地项目。
三角洲项目也是世界各地为数不多的此类努力之一,但其前景是巨大的。
即使它们仅覆盖地球表面的 9%,湿地也是陆地上最大的天然碳汇,据估计封存了陆地上 35% 的全球碳,比所有其他生物群落加起来还要多。由于大多数湿地已退化或被破坏,环境科学家认为恢复湿地是碳信用额度的巨大潜在来源,因为各国和公司都在加大减少温室气体排放的承诺。恢复地球的湿地除了固碳之外,还将提供无数好处,可能比林业碳项目更具有环境效益。
然而,管理这些景观远比简单地淹没田地或重新种植树木要复杂得多,成本也更高。德维雷尔认为,三角洲项目揭示了一条前进的道路。关键是一种富含棕色易碎土壤,称为泥炭。
泥炭的前景
上一个冰河时代结束后几千年,三角洲被一片沼泽的内陆淡水海覆盖。几千年来,苔藓、泥土和植被层堆积形成了泥炭。在合适的条件下,泥炭地可以储存大量的碳。沼泽在生长过程中通过光合作用“封存”或储存二氧化碳,当植物死亡并在水下分解时,碳会滞留在植物中。然而,一旦排水,泥炭对于种植作物来说是非常棒的,正如淘金热后来到这里的农民很快发现的那样。这些被称为“沼泽地主”的农民雇用了中国劳工来建造堤坝并排出沼泽的水,并种植了一排排玉米和苜蓿,后来又添加了其他作物,包括酿酒葡萄、核桃和杏仁树、棉花、甜菜和蓝莓。
一百多年后,科学家们才意识到农民正在收获自己的毁灭。
这个问题被称为“沉降”,这是一个对险恶情况的温和措辞。当泥炭变干时,它会氧化和蒸发,或被风吹走,从而稳步地使三角洲岛屿每年高度下降约一英寸。随着体积缩小,岛屿对老化堤坝上的水压提供的缓冲越来越少。
沉降解释了为什么您可以站在这里的草地上,离堤坝边缘约 300 英尺,并抬头观看船只在河上航行。特维切尔岛和其他三角洲岛屿的某些部分现在已低于海平面 20 多英尺。沉降以及堤坝上不断增加的压力也解释了为什么威胁不仅仅是水可能有一天会流过堤坝的幽灵。德维雷尔说,在某些地区,水已经渗入堤坝下方。这迫使农民在不断排干土地的同时加固旧的堤岸。
还有一个更广泛的威胁。潮湿的泥炭地可能是强大的碳汇。当泥炭变干时,一切都会改变。当泥炭氧化时,它会释放储存的二氧化碳。在三角洲,这意味着大约 150,000 英亩的土壤变成“这个位于该州中间的奇怪的小烟囱,它只是不断排放二氧化碳,”三角洲保护区执行主任坎贝尔·英格拉姆说,这是一个与德维雷尔合作开展碳信用额度项目的州机构。
经过 30 多年的仔细测量,德维雷尔发现,平均而言,每年每英亩干燥的泥炭农田排放约 10 吨二氧化碳,大致相当于 217,000 辆汽油动力汽车的年排放量。
德维雷尔、英格拉姆及其同事认为这是一个机会。
淹没土地,让古老的灯芯草和香蒲回归——或可能种植水稻——将立即阻止这些排放,甚至在新的植物生长时储存碳。德维雷尔和英格拉姆希望这一过程可以通过每年增加多达两英寸的土壤来开始扭转沉降,因为含水的植物会死亡并形成新的泥炭。“是的,这很慢,可能需要 150 年才能回到海平面,”英格拉姆说。“但每增加一英尺都会减轻堤坝的压力。”
恢复三角洲湿地也将带来许多其他好处。健康的湿地有助于过滤淡水,为野生动物提供栖息地,并为防洪提供缓冲——随着气候变化带来更具破坏性的干旱和海平面上升,所有这些服务都越来越受到需求。通过这种方式,三角洲项目可能会改变碳信用额度的范例,不仅使用碳信用额度来减少或“缓解”温室气体排放,还有助于适应未来几年气候变化不可避免的结果。
大自然保护协会的气候和自然解决方案主任米歇尔·帕塞罗说:“该项目仍处于早期阶段,但我们对其对加利福尼亚州可持续发展的影响非常乐观。”这家拥有整个三角洲岛屿的国际非营利组织最近已开始与德维雷尔合作,以大大扩展其计划的范围,将 4,000 英亩的玉米改为水稻,另外 1,000 英亩用于恢复湿地栖息地。帕塞罗说,他们希望在未来几年内从该项目中获得碳信用额度,从而提供收入以支付更多的恢复工作,并理想地为他人树立榜样。
然而,要做到这一点,三角洲的捍卫者仍然需要克服三个艰巨的障碍:科学、费用和湿地转型的政治因素。
细节在于数据
在美国首次尝试在美国湿地中进行碳耕作时,科学计算没有加起来。
2013 年 12 月,位于新奥尔良的一家小型环境修复公司 Tierra Resources 宣布,美国碳登记处已批准其“革命性的新工具”:一种“同类首创”的方法,用于恢复墨西哥湾退化的湿地。
然而,七年后,该公司悄悄地取消了其在路易斯安那州沼泽中的试点项目。Tierra Resources 首席执行官莎拉·麦克在一封电子邮件中写道,问题在于“数据的高度不确定性”。美国碳登记处要求定期监测报告,这意味着碳农场主必须不断证明他们正在做他们最初承诺的事情。
后来咨询过加利福尼亚州三角洲项目的麦克赞扬了德维雷尔及其同事所做的开创性工作。她说:“他们表明这是可以做到的,这将鼓励其他科学家效仿他们。”
正如麦克所承认的那样,三角洲项目比她自己的努力有一些关键的优势。首先,在对土地排放进行了三十年的研究和测量之后,德维雷尔具有更高的科学确定性。但更重要的是甲烷问题,甲烷是一种比二氧化碳强大约 25 倍的温室气体。
所有湿地都会排放甲烷,因为厌氧土壤微生物会消化生长中的植物。但是麦克在墨西哥湾的湿地缺少泥炭的关键成分。德维雷尔认为,在泥炭湿地中,淹没土地并阻止那些奇怪的小烟囱有可能减少如此多的二氧化碳,以至于它将超过新的甲烷排放。
泥炭的潜力已经激发了一些在沼泽森林、沼泽和湿地中进行的大型项目,这些项目距离三角洲数千英里之遥。在印度尼西亚,卡廷根梅塔亚项目声称每年从富含泥炭的森林中产生750万个碳信用额度,避免的排放量相当于法国的排放量。在苏格兰,一位快时尚亿万富翁正在他广阔的土地上开展一个从泥炭地中收集碳的项目。在离家更近的北卡罗来纳州,科学家们已经研究了在10,000英亩以前被排水的矮松林(具有木本灌木和沙质泥炭土壤的湿地沼泽)上建立碳农场的潜力。
时间正在流逝。随着泥炭地越来越干燥,那些“奇怪的小烟囱”正在地球各地涌现,可能会为气候变化制造危险的反馈循环。这使得三角洲的捍卫者找到解决湿地恢复的经济和政治挑战的答案变得更加重要。
给我钱
湿地恢复费用高昂,三角洲碳项目也不例外。加州水资源部(DWR)的工程师布莱恩·布罗克表示,在过去的12年中,加州州政府机构在该项目区域的湿地恢复和管理上花费了近1700万美元。如果土地不是已经归DWR所有,那么这笔费用将会更高。另外花费了150万美元用于研究相关支出,包括10个涡度协方差站(每个站的成本可能为5万美元),用于测量湿地上的气体流量和温度变化。
现在,最大的障碍是使该项目在财务上可持续。尽管花费巨大,该项目尚未产生任何收入。到目前为止发放的碳信用额度已归项目土地所有者DWR所有,由于禁止从公共资助的项目中获利的规定,DWR无法出售这些信用额度,正如布罗克解释的那样。
为了资助更多的湿地恢复,三角洲团队必须进行政治工作,说服数千名农民将其至少一部分土地从有利可图的农作物转换为沼泽或稻田,并至少保持40年不变。碳价格一直在上涨,但对于自愿市场来说,每吨价格不到10美元,仍然远不足以改变许多人的想法。
圣华金农场局联合会执行董事布鲁斯·布洛杰特如此形容三角洲碳农业提案:“这有点荒谬。我们难道要用碳信用额度来购买种子吗?”
布洛杰特担心州政府会介入并强迫农民参与。他坚持认为,三角洲的农民通过缴纳财产税来资助堤坝建设,从而很好地应对沉降问题,而且只要水持续流动,他就不想改变。“我们在加利福尼亚州整个州都有一个我们知道在150年后仍然可以耕种的地区,”他说,“而他们却想在那里种植香蒲。”
然而,大自然越来越倾向于打破平衡。随着海平面上升,渗入堤坝下的咸水已经威胁到农作物,而农民必须花费更多的钱来保持土地的排水。气候变化日益增加的威胁也可能最终促使政府采取更积极的行动,这可能会提高碳信用额度的价格,并为农民提供另一种激励。“如果我们达到每吨100美元,那就解决了问题,”德韦雷尔说。
与此同时,他继续进行研究,并计划在自然保护协会的土地上进行该项目的下一阶段,继续从事这项现在已经消耗了他一半以上生命的工作。到目前为止,进展不大且缓慢,如果你是那种倾向于浏览末日气候新闻的人,甚至可能会感到有些紧张。
但德韦雷尔不是那种会浏览末日新闻的人。“这就是我现在被召唤去做的事情,”他说。“我不需要担心整个楼梯,只需要担心下一步。”
这个故事最初出现在 Hothouse 并且是 Covering Climate Now 的一部分,这是一个全球新闻合作项目,旨在加强对气候故事的报道。