人们释放入大气中的CO2的一半并没有停留在那里,这是件好事,但气候学家希望知道它们哪里去了。

气候学家有一个记账上的重大问题,人类每年以CO2形式释放约70亿公吨的碳(1公吨等于2204英磅),而大气中CO2量每年仅增加34亿公吨,其余的36亿公吨哪里去了?这不仅是气候学上的阴影,丢失的那些CO2命运可能与未来几十年地球变暖有关。

那些在大气中没有找到归宿的人为释放的CO2只有两个去处:大陆和海洋,海洋既直接从大气中吸收CO2,又把CO2返回大气。如果不是一些碳总是逃脱这个循环而沉入海底,CO2又没有其他去向的话,那么这两个过程趋向平衡。直到最近一些研究者指出大约所有丢失的碳可能都贮存在大海深处。

但在1990年,美国国家海洋和大气管理局的一个地球化学家皮尔特 · 唐斯(Pieter Tans)用一些新的计算动摇了他的同行们。唐斯指出,丢失的碳大多数可能贮存在北半球,因为那是因高大的烟囱和尾气产生碳的地方,南北半球的交流风不足以强大到把这些碳扩散到赤道南边。然而使CO2离开大气沉入海洋的压力不是太大,就像被测定的大气和海洋中的气体集结所证明的。唐斯的计算机模型表明,海洋每年吸收的CO2不过10亿公吨,其余的26亿公吨可能贮存在陆地,也许在北半球温带地区的森林里。

其他研究者曾指出了唐斯模型的一些缺陷。例如,他忽略了蒸发功能,蒸发可以使水冷却0.5℃,即使这个极其惊人的薄膜就能使海洋吸收另外7亿公吨的CO2(水越冷,吸收CO2的能力越好,这是你为什么总是把苏打保持在冷的状态的原因)。通过修订,普林斯顿的一位海洋模型专家乔治 · 萨明图,作了海洋吸收CO2的更复杂的模拟,他总结说海洋每年吸收20亿吨CO2剩下的16亿公吨无法入账。

气候学家正试图寻找大陆上的碳。研究者估计,陆地上的植物每年吸收约1000亿公吨CO2,并通过光合作用把它们转化为有机物质。但像海洋一样,大陆也向大气释放CO2:当植物死亡时,土壤中的微生物又分能有机质成CO2。那么关键的问题是,是否植物,特别是北半球的森林在微生物之前能有什么办法把CO2转化成木质和其他有机质,又比微生物把木质和其他有机质转化成CO2更快。碳可能被贮存在活着的树中——就是说,森林的生物质能可能在一年年地增加,或者以有机质的形式(叶子和树枝之类)贮存在土壤中,而不能被完全分解。

哥伦比亚大学的气象学家艾果,代(Aiguo Dai)认为植物在微生物之前做到了——因为气候的变化。他说,植物的生产量和土壤微生物的功能取决于降雨量和温度,最近几十年,天气有利于植物。代最近进行了一个基于50年气象记录的计算机模拟。他发现北半球森林可能吸收了每年丢失的CO2的16亿吨的一半。

其他研究者怀疑空气污染促进了植物生产。化石燃料燃烧释放的氮化合物可能起到了施肥的作用,CO2供应量越大。使植物生长的就越快,纽约的雷蒙特-多荷蒂地球观察研究所的两名地球化学家模拟了这种施肥效果。他们的结果表明丢失的CO2的60%可能贮存在相同比例的植物和土壤中。

然而,这些模拟是推测,而不是证据。研究者们深深知道他们需要植物存贮有大量CO2的确凿证据,为了达到这个目的,去年,在赫尔辛基的芬尼希森林研究所的研究者检查了林木的情况,他们估计欧洲森林增加了。从纯粹的木材数量来说,1971~1990年增长了25%。为了估算从大气中吸收了多少CO2,他们还加上这段时间内这个地区的林木砍伐量。他们说,欧洲森林每年吸收了1.2亿吨CO2,他们猜测相同的生物质能集聚也在其他大陆上发生。

如果这样,那么北半球森林真的成了地球账本上丢失的那些CO2的一半或更多数量的藏匿之处,一位著名的生态学家最近却反驳了这种说法。马萨诸塞的伍茨 · 霍尔研究中心的理查德 · 霍顿(R. Houghton)指出,欧洲森林多少个世纪以来被砍伐,现在的森林是由年轻的速生树种组成的,而加拿大和西伯利亚的森林几乎没有被人类染指,所以是成熟林,生长缓慢,不能吸收多少CO2,而且,他们的计算忽略了即使欧洲森林也要向大气返回CO2。例如在伐木期间,留下的小树枝和树桩及木材果实,在以后几年内都释放CO2,当霍顿把估计的CO2吸收量和释放量相抵时,结果近于零。霍顿对这个发现感到沮丧。如果今天每年16亿吨的CO2不能入账,他估计自从1850年,当工业革命开始通过影响大气而影响地球时,约1000亿吨的CO2丢失了,相当于北半球温带森林的生物质能量。如果这些CO2全贮存在这里,即使破开土壤和植物,我们也该利用它们。霍顿解释说,“可能的是CO2存贮于各地”,在热带、在南半球、在高处,也许在还没污染的海洋中。如果真是这样,任何一地的CO2增加量都太小以至无法测量。“这令人丧气,但这正是大自然给予我们的”碳就在那儿,但没人能发现它。”

然而霍顿和其他研究者同意,找到丢失的CO2是迫切的需要的。萨明图说:“这也许是我们必须解决的最重要问题。''因为无论另外的CO2以什么样的程序贮存,没有人知道温室效应的影响将怎么发展,所以时间是很迫切的。也许当地球变暖时,已吸收大多数CO2的植物将吸收更多,或者当更温暖的气候重新安排生态系统时,这些植物将消失。现在,有些东西在保护我们不受地球变暖的全部压力。知道这个保护者是否将要被扯开是很重要的。

[Discovery 1993年12月]