氣候模型可能忽視了北方野火造成的大量碳排放

原因是這些火災不僅燒毀樹木。在許多北方地區，火災可以蔓延到森林地面下厚厚的富碳土壤層。這種土壤被稱為泥炭，含有部分分解的植物材料，這些植物材料已經累積了數百年甚至數千年。由於遠北地區寒冷潮濕的環境減緩了有機物的分解，這些景觀在地下儲存了大量的碳。

衛星資料可能會錯過地下泥炭火災

根據這項研究，許多廣泛使用的估算野火碳排放的模型未能完全捕捉到地下燃燒的情況。這些模型大多數嚴重依賴衛星對可見火焰的觀測，並且主要基於低緯度地區發生的火災。因此，他們可能會忽視在泥炭和有機土壤深處燃燒的速度較慢、不太明顯的火災。

「許多對氣候最重要的火災從太空看起來並不引人注目，」該研究的主要作者、伯克利能源與資源小組的博士後研究員約翰·埃克達爾（Johan Ekdahl）說。 “泥炭地和有機土壤可以燃燒數週至數年，釋放大量古老的碳。”

重建瑞典森林火災的排放

研究發表在雜誌上 科學的進步他分析了 2018 年瑞典各地發生的 324 起森林火災。 Ekdahl 和他的同事將詳細的國家森林記錄與直接實地測量相結合，重建了每場火災的碳排放量。

利用這些數據，團隊創建了野火排放的詳細地圖。他們的分析表明，氣候、植被和土壤特性等當地條件強烈影響森林中儲存的碳量以及野火期間釋放的碳量。

與全球火災模型的主要區別

當研究人員將重建的排放量與六種廣泛使用的全球野火模型進行比較時，他們發現了顯著差異。在某些地方，模型高估了碳排放量。在其他地區，特別是在土壤深處燃燒的地區，排放量被大大低估了。

例如，模型預測加爾堡縣的排放量更高，那裡的大火燒毀了乾燥的森林，從衛星上可以清楚地看到。

然而，鄰近的達拉納省的情況卻完全不同。在那裡，低強度的火災在厚厚的有機土壤層中安靜地燃燒，從太空中不太明顯。在該地區，模型將碳排放量低估了 14 倍。

「瑞典是一個很大的國家，但與西伯利亞和加拿大相比卻很小，」艾克達爾說。 “我們可能嚴重低估了這些地區最近嚴重火災季節的影響。”

現場測量揭示土壤碳流失

為了測量野火從土壤中釋放的碳量，研究團隊收集了 2018 年受火災影響的 50 個地點的數據。 19 個地點經歷了非常嚴重的火災，31 個地點經歷了較輕的燒傷。

在每個地點，研究人員測量了富含有機物的土壤層的厚度（範圍從幾英寸到幾英尺）並收集了土壤樣本。透過將燒毀土壤中的碳含量與附近未燒毀森林的樣本進行比較，研究小組計算了釋放的碳量。

「一旦你到達那裡，工作就很簡單——挖一些洞——但困難的部分是到達現場，」埃克達爾說。 「瑞典擁有良好的森林道路網絡，但在西伯利亞，我聽說這是一次真正的長途跋涉，這就是我們嚴重錯過該地區測量結果的原因之一。”

擴大研究範圍，將易發生火災的美國森林納入其中

作為西部火災與森林合作組織的一部分，艾克達爾現在正與加州大學柏克萊分校和其他機構的同事合作，在美國西部的森林中應用類似的研究方法。

儘管美國西部的森林通常沒有北部地區那樣厚的泥炭土，但許多其他因素仍然影響野火的排放。其中包括區域氣候模式、樹木和植物的類型以及土壤條件。艾克達爾計劃研究細菌和真菌等土壤微生物的作用，以及它們如何促進野火後森林的恢復。

「Lower 48 地區和更北地區的森林可能看起來非常不同，但它們有著共同的碳貨幣，」Ekdahl 說。 “透過提高我們對這種元素如何在地球和大氣之間流動的理解，我們可以更好地預測未來火災狀況對變暖世界的影響，並設計更明智的策略來減少氣候對社會的風險。”

隆德大學的 Lars Nieradzik 和勃蘭登堡工業大學的 Louise Rötting 是本文的共同作者。