每隔兩到七年，太平洋異常溫暖的海水會引起一種稱為厄爾尼諾現象的大氣擾動。它經常使世界各地極端天氣更加惡劣：更大的洪水、更嚴重的乾旱、更多的野火。現在科學家有了新的證據表明，厄爾尼諾現象也可能向大氣中增加額外的二氧化碳，並降低樹木吸收溫室氣體的能力。
透過某些衡量標準，最近一次在2015年和2016年發生的厄爾尼諾現象是記錄中最強的三次之一，另外兩次分別發生在1982-1983年和1997-1998年。儘管它對陸地的影響並不明顯強於其他事件，但它似乎是其發生期間二氧化碳2記錄性增長的主要罪魁禍首。“從2014年到2016年，化石燃料和工業的二氧化碳2排放量實際上沒有變化，”英國埃克塞特大學的氣候科學家皮埃爾·弗裡德林斯坦說道，他也是全球碳專案於11月釋出的2017年碳預算報告的作者。因此，他說，這種急劇增加一定是由於陸地和海洋對厄爾尼諾現象的反應。
《科學》雜誌最近一篇關於美國宇航局“軌道碳觀測站-2”在厄爾尼諾現象期間進行的衛星測量的文章表明，大部分額外的二氧化碳2源於熱帶地區。文章還表明，每個熱帶地區貢獻的二氧化碳2量與其他強厄爾尼諾年份相似，只是方式各有不同。例如，在南美洲的亞馬遜地區，生長較慢的植物吸收的二氧化碳2較少，而在非洲，植物和土壤釋放的二氧化碳2更多。
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這些觀測基於衛星對二氧化碳2、一氧化碳（由野火釋放）以及其他因素（如植物組織中葉綠素的熒光（反映生長））的讀數。但是，科學家們希望進行一些地面驗證，以證明熱帶地區的厄爾尼諾現象條件確實提高了大氣二氧化碳2水平。過去，厄爾尼諾現象期間植物和土壤的實地資料很少，但在2015年，研究人員做好了更充分的準備。
牛津大學的生態系統科學家亞德溫德·馬爾希及其同事分析了來自迦納、加彭、馬來西亞、巴西和秘魯的54個熱帶森林樣地的資料，並在馬爾希最近在倫敦組織的一次會議上展示了這些資料。地面資料證實了衛星資料的暗示：熱帶地區是關鍵。根據馬爾希的說法，這些地點釋放的二氧化碳2量“出奇地好地”預測了大氣水平。“與長期氣候變化相反，”他在會議上說，“所有人都同意，厄爾尼諾現象使大氣中二氧化碳2的含量比平時上升得更快。”
下一個問題是每個大陸貢獻了多少。馬爾希說，亞馬遜似乎是最大的貢獻者。“非洲總是排放大量二氧化碳2，因為它有很多野火，尤其是在熱帶稀樹草原。但其熱帶森林和熱帶稀樹草原的表現與其他年份沒有太大不同，”他說。然而，在亞馬遜，“排放似乎主要歸因於呼吸作用：植物、腐爛的木頭和土壤釋放的二氧化碳2。”
進一步的分析將使馬爾希的團隊能夠區分這些不同的來源，這對於預測長期影響非常重要。例如，如果事實證明厄爾尼諾現象期間釋放的額外二氧化碳2主要歸因於土壤中的微生物活動和分解的植物材料，馬爾希說，“我不希望它持續下去”，因為世界會進一步變暖。如果增加來自植物，因為它們呼吸作用更強，這可能是一個長期壓力的訊號，可能會繼續提高二氧化碳2水平。
作為碳助推器，厄爾尼諾現象可能會加速氣溫上升，使世界比預想的更快地達到危險閾值。它還可能增強氣候與植被之間的反饋，這可能會降低植物在非厄爾尼諾年份吸收二氧化碳2的能力。例如，如果嚴重的乾旱或野火導致大量樹木死亡，森林及其碳封存潛力可能需要數個世紀才能恢復，甚至永遠無法恢復。
野火是一個很大的擔憂。它們在2015-2016年不像1997-1998年那樣普遍，當時野火是全球額外二氧化碳2最重要的來源。阿姆斯特丹自由大學的氣候科學家吉多·範德沃夫說：“在2015-2016年，一場及時雨阻止了東南亞泥炭森林火災像二十年前那樣廣泛蔓延。”“然而，火災在該地區是一個日益嚴重的問題。” 乾旱和高溫使森林更加脆弱。野火釋放大量二氧化碳2，而且還會摧毀未來可能儲存更多二氧化碳2的樹木。
即使在沒有火災的情況下，厄爾尼諾現象也可能導致樹木死亡。在澳大利亞北部偏遠的卡奔塔利亞灣，由於嚴重乾旱和前所未有的高溫同時發生，上一次厄爾尼諾現象期間有超過18,200英畝的紅樹林植被死亡。乾旱造成的死亡也可能威脅到亞馬遜地區的樹木。
埃克塞特大學的植物生理學家露西·羅蘭說，為了將水從根部輸送到葉子，樹木依賴於土壤和大氣中水分有效性差異產生的張力。“然而，如果非常乾燥，這種張力可能會變得太高，”她說。“如果發生這種情況，樹木輸導組織中的水柱就會斷裂。然後空氣會進入，像中央供暖系統中的氣泡一樣阻止水流。”
樹木解決這個問題的唯一方法是生長新的輸導組織——如果缺水沒有首先殺死它們的話。羅蘭還在調查，隨著大氣濃度的升高，嚴重乾旱是否會阻礙熱帶植被吸收更多二氧化碳2的能力。她說，目前，氣候模型納入植被對乾旱反應的方式過於簡單。
弗裡德林斯坦總結說，目前熱帶樹木似乎已恢復正常，其生態系統吸收的二氧化碳2多於排放的二氧化碳2。不幸的是，人為排放也恢復到了之前的狀態。“經過兩年的穩定，”他補充說，“它們又開始上升了。”
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www.nature.com/nclimate/journal/v5/n12/full/nclimate2869.html