每隔两到七年，太平洋异常温暖的海水会引起一种称为厄尔尼诺现象的大气扰动。它经常使世界各地极端天气更加恶劣：更大的洪水、更严重的干旱、更多的野火。现在科学家有了新的证据表明，厄尔尼诺现象也可能向大气中增加额外的二氧化碳，并降低树木吸收温室气体的能力。
通过某些衡量标准，最近一次在2015年和2016年发生的厄尔尼诺现象是记录中最强的三次之一，另外两次分别发生在1982-1983年和1997-1998年。尽管它对陆地的影响并不明显强于其他事件，但它似乎是其发生期间二氧化碳2记录性增长的主要罪魁祸首。“从2014年到2016年，化石燃料和工业的二氧化碳2排放量实际上没有变化，”英国埃克塞特大学的气候科学家皮埃尔·弗里德林斯坦说道，他也是全球碳项目于11月发布的2017年碳预算报告的作者。因此，他说，这种急剧增加一定是由于陆地和海洋对厄尔尼诺现象的反应。
《科学》杂志最近一篇关于美国宇航局“轨道碳观测站-2”在厄尔尼诺现象期间进行的卫星测量的文章表明，大部分额外的二氧化碳2源于热带地区。文章还表明，每个热带地区贡献的二氧化碳2量与其他强厄尔尼诺年份相似，只是方式各有不同。例如，在南美洲的亚马逊地区，生长较慢的植物吸收的二氧化碳2较少，而在非洲，植物和土壤释放的二氧化碳2更多。
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这些观测基于卫星对二氧化碳2、一氧化碳（由野火释放）以及其他因素（如植物组织中叶绿素的荧光（反映生长））的读数。但是，科学家们希望进行一些地面验证，以证明热带地区的厄尔尼诺现象条件确实提高了大气二氧化碳2水平。过去，厄尔尼诺现象期间植物和土壤的实地数据很少，但在2015年，研究人员做好了更充分的准备。
牛津大学的生态系统科学家亚德温德·马尔希及其同事分析了来自加纳、加蓬、马来西亚、巴西和秘鲁的54个热带森林样地的数据，并在马尔希最近在伦敦组织的一次会议上展示了这些数据。地面数据证实了卫星数据的暗示：热带地区是关键。根据马尔希的说法，这些地点释放的二氧化碳2量“出奇地好地”预测了大气水平。“与长期气候变化相反，”他在会议上说，“所有人都同意，厄尔尼诺现象使大气中二氧化碳2的含量比平时上升得更快。”
下一个问题是每个大陆贡献了多少。马尔希说，亚马逊似乎是最大的贡献者。“非洲总是排放大量二氧化碳2，因为它有很多野火，尤其是在热带稀树草原。但其热带森林和热带稀树草原的表现与其他年份没有太大不同，”他说。然而，在亚马逊，“排放似乎主要归因于呼吸作用：植物、腐烂的木头和土壤释放的二氧化碳2。”
进一步的分析将使马尔希的团队能够区分这些不同的来源，这对于预测长期影响非常重要。例如，如果事实证明厄尔尼诺现象期间释放的额外二氧化碳2主要归因于土壤中的微生物活动和分解的植物材料，马尔希说，“我不希望它持续下去”，因为世界会进一步变暖。如果增加来自植物，因为它们呼吸作用更强，这可能是一个长期压力的信号，可能会继续提高二氧化碳2水平。
作为碳助推器，厄尔尼诺现象可能会加速气温上升，使世界比预想的更快地达到危险阈值。它还可能增强气候与植被之间的反馈，这可能会降低植物在非厄尔尼诺年份吸收二氧化碳2的能力。例如，如果严重的干旱或野火导致大量树木死亡，森林及其碳封存潜力可能需要数个世纪才能恢复，甚至永远无法恢复。
野火是一个很大的担忧。它们在2015-2016年不像1997-1998年那样普遍，当时野火是全球额外二氧化碳2最重要的来源。阿姆斯特丹自由大学的气候科学家吉多·范德沃夫说：“在2015-2016年，一场及时雨阻止了东南亚泥炭森林火灾像二十年前那样广泛蔓延。”“然而，火灾在该地区是一个日益严重的问题。” 干旱和高温使森林更加脆弱。野火释放大量二氧化碳2，而且还会摧毁未来可能储存更多二氧化碳2的树木。
即使在没有火灾的情况下，厄尔尼诺现象也可能导致树木死亡。在澳大利亚北部偏远的卡奔塔利亚湾，由于严重干旱和前所未有的高温同时发生，上一次厄尔尼诺现象期间有超过18,200英亩的红树林植被死亡。干旱造成的死亡也可能威胁到亚马逊地区的树木。
埃克塞特大学的植物生理学家露西·罗兰说，为了将水从根部输送到叶子，树木依赖于土壤和大气中水分有效性差异产生的张力。“然而，如果非常干燥，这种张力可能会变得太高，”她说。“如果发生这种情况，树木输导组织中的水柱就会断裂。然后空气会进入，像中央供暖系统中的气泡一样阻止水流。”
树木解决这个问题的唯一方法是生长新的输导组织——如果缺水没有首先杀死它们的话。罗兰还在调查，随着大气浓度的升高，严重干旱是否会阻碍热带植被吸收更多二氧化碳2的能力。她说，目前，气候模型纳入植被对干旱反应的方式过于简单。
弗里德林斯坦总结说，目前热带树木似乎已恢复正常，其生态系统吸收的二氧化碳2多于排放的二氧化碳2。不幸的是，人为排放也恢复到了之前的状态。“经过两年的稳定，”他补充说，“它们又开始上升了。”
延伸阅读
www.nature.com/nclimate/journal/v5/n12/full/nclimate2869.html