Cô lập carbon rừng: sử dụng bảo vệ rừng để chống biến đổi khí hậu

Giới thiệu: Ngân hàng Carbon sống

Rừng đại diện cho một trong những hệ thống điều hòa khí hậu phức tạp nhất trên Trái đất, hoạt động như các bể chứa carbon động thông qua các quá trình sinh hóa phức tạp. Các hệ sinh thái trên cạn này hấp thụ khoảng 2.6 tỷ tấn carbon dioxide hàng năm, tương đương với 1/3 lượng CO2 thải ra từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch. Mối quan hệ phức tạp giữa hệ sinh thái rừng và carbon khí quyển tạo thành một thành phần cơ bản của chu trình carbon toàn cầu, biến việc bảo tồn và phục hồi rừng thành các chiến lược không thể thiếu trong nỗ lực giảm thiểu biến đổi khí hậu trên toàn thế giới.

Khoa học thu giữ cacbon từ thực vật

Quá trình cô lập carbon rừng hoạt động thông qua nhiều cơ chế sinh học, với quá trình quang hợp đóng vai trò là động cơ chính của quá trình đồng hóa carbon. Cây hấp thụ CO2 qua khí khổng, chuyển hóa nó thành carbohydrate thông qua quá trình quang hợp đồng thời giải phóng oxy dưới dạng sản phẩm phụ. Lượng carbon thu được sẽ được phân bổ cho các thành phần khác nhau của cây: khoảng 50% đến sinh khối gỗ, 20% đến tận gốc rễ, 15% rời đi, Và 15% đến các nhánh. Quá trình sinh học này biến rừng thành nguồn dự trữ carbon đáng kể, với những khu rừng trưởng thành lưu trữ carbon trong nhiều thế kỷ trong sinh khối sống, gỗ chết, rác, và đất. Rừng nhiệt đới chứng tỏ khả năng cô lập carbon đặc biệt hiệu quả, với năng suất sơ cấp ròng đạt 10-15 tấn carbon trên mỗi hecta hàng năm, cao hơn đáng kể so với ôn đới (5-8 tC/ha/năm) và rừng phương bắc (2-5 tC/ha/năm).

Cơ chế lưu trữ carbon trong hệ sinh thái rừng

Khả năng lưu giữ carbon của rừng vượt ra ngoài cây sống để bao gồm nhiều hồ chứa. Carbon hữu cơ trong đất đại diện cho bể chứa carbon trên mặt đất lớn nhất, chứa khoảng 1,500 hàng tỷ tấn carbon trên toàn cầu—nhiều hơn gấp đôi lượng carbon trong khí quyển. Đất rừng tích lũy carbon thông qua dịch tiết của rễ, vật liệu thực vật đang phân hủy, và hoạt động của vi sinh vật. Độ sâu và độ ổn định của carbon trong đất thay đổi đáng kể giữa các loại rừng, với những khu rừng phương bắc có trữ lượng lên tới 80% cacbon của chúng trong đất, trong khi rừng nhiệt đới duy trì sự phân bố carbon trên mặt đất và dưới lòng đất cân bằng hơn.

Trữ lượng và phân bổ carbon rừng toàn cầu

Sự phân bố carbon rừng trên hành tinh phản ánh độ dốc khí hậu, đặc điểm đất, và lịch sử quản lý rừng. Rừng nhiệt đới chứa khoảng 55% carbon rừng toàn cầu, mặc dù chỉ che đậy 20% diện tích đất có rừng. Chỉ riêng lưu vực sông Amazon đã lưu trữ khoảng 150-200 tỷ tấn carbon—tương đương với 15-20 số năm phát thải CO2 do con người gây ra trên toàn cầu ở mức hiện tại. Rừng phương bắc, trong khi thể hiện năng suất thấp hơn, tích lũy lượng carbon đáng kể trong đất hữu cơ và đất than bùn, với các khu rừng phương bắc của Nga có trữ lượng khoảng 300-400 tấn carbon trên mỗi ha. Rừng ôn đới thường lưu trữ 150-300 tấn carbon trên mỗi ha, khác nhau tùy theo thành phần loài, cấu trúc tuổi, và thực tiễn quản lý.

Các mối đe dọa đối với bể chứa carbon rừng

Phá rừng và suy thoái rừng là mối đe dọa trực tiếp nhất đối với việc lưu trữ carbon rừng, chịu trách nhiệm về khoảng 12-15% phát thải khí nhà kính toàn cầu. Giữa 2015-2020, thế giới đã mất khoảng 10 triệu ha rừng mỗi năm, chủ yếu ở vùng nhiệt đới. Ngoài nạn phá rừng hoàn toàn, Bản thân biến đổi khí hậu đe dọa bể chứa carbon rừng thông qua nhiều con đường: tăng tần suất và cường độ cháy rừng, tử vong do hạn hán, bùng phát côn trùng, và sự thay đổi các lớp vỏ khí hậu có thể khiến các vị trí rừng hiện tại không phù hợp với một số loài nhất định. các 2020 cháy rừng ở Amazon đã đưa ra con số ước tính 1.5 tỷ tấn CO2, trong khi sự phá hoại của bọ vỏ cây ở các khu rừng Bắc Mỹ đã giết chết cây cối trên diện tích hàng triệu ha, chuyển đổi bể chứa carbon thành nguồn carbon.

Chiến lược quản lý rừng để tối ưu hóa carbon

Quản lý rừng chiến lược có thể tăng cường đáng kể tiềm năng cô lập carbon trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn sinh thái. Kỹ thuật khai thác gỗ ít tác động có thể làm giảm lượng khí thải carbon từ các hoạt động lâm nghiệp bằng cách 30-50% so với các phương pháp thông thường. Kéo dài thời gian luân canh cho phép rừng tích lũy thêm sinh khối trước khi thu hoạch, trong khi việc khai thác gỗ có chọn lọc sẽ bảo tồn cấu trúc rừng và lượng carbon trong đất. Hỗ trợ tái sinh tự nhiên kết hợp bảo vệ với sự can thiệp tối thiểu để đẩy nhanh quá trình phục hồi rừng, thường với chi phí thấp hơn so với việc tái trồng tích cực. Hệ thống lâm sinh kết hợp cây trồng với chăn nuôi, lưu trữ 20-50% nhiều carbon hơn đồng cỏ không có cây. Những cách tiếp cận này chứng minh rằng quản lý rừng tối ưu hóa carbon không cần loại trừ việc sử dụng kinh tế, mà đúng hơn là đòi hỏi phức tạp hơn, thực hành thông tin sinh thái.

Sáng kiến ​​tái trồng rừng và trồng rừng

Các sáng kiến ​​trồng cây quy mô lớn đã trở nên nổi bật như là chiến lược giảm thiểu biến đổi khí hậu, với cam kết khôi phục 350 triệu ha rừng 2030 thông qua các sáng kiến ​​như Thử thách Bonn. Tuy nhiên, tái trồng rừng thành công đòi hỏi phải xem xét cẩn thận việc lựa chọn loài, sự phù hợp của trang web, và quản lý lâu dài. Các đồn điền độc canh thường lưu trữ 40-60% ít carbon hơn rừng tự nhiên và mang lại ít đồng lợi ích hơn cho đa dạng sinh học. Phục hồi sinh thái nhấn mạnh vào các loài bản địa và quá trình tái sinh tự nhiên thường mang lại kết quả carbon và đa dạng sinh học vượt trội. các “cây bên phải, đúng nơi” nguyên tắc đã đạt được sức hút, thừa nhận rằng việc trồng rừng không phù hợp có thể làm giảm suất phản chiếu, cạn kiệt tài nguyên nước, hoặc phá hủy hệ sinh thái bản địa.

Khung chính sách và công cụ kinh tế

Bảo tồn carbon rừng hiệu quả đòi hỏi phải có môi trường chính sách hỗ trợ và cơ chế kinh tế công nhận giá trị của rừng đứng. REDD+ (Giảm phát thải từ mất rừng và suy thoái rừng) đại diện cho khuôn khổ quốc tế nổi bật nhất, cung cấp các ưu đãi tài chính cho việc bảo tồn rừng ở các nước đang phát triển. Thị trường carbon cho phép chủ rừng tạo doanh thu từ việc cô lập carbon, với thị trường carbon tự nguyện được giao dịch qua 300 triệu tấn CO2 tương đương trong 2021. Các dự án bù đắp carbon rừng phải chứng minh tính bổ sung, sự thường trực, và ngăn ngừa rò rỉ để đảm bảo tính toàn vẹn của môi trường. Các phương pháp tiếp cận theo thẩm quyền hoạt động ở quy mô tiểu bang hoặc quốc gia mang lại lợi thế so với các phương pháp tiếp cận dựa trên dự án bằng cách giải quyết các nguyên nhân phá rừng một cách toàn diện hơn và giảm thiểu rủi ro rò rỉ.

Đổi mới công nghệ trong giám sát carbon rừng

Các công nghệ tiên tiến đang cách mạng hóa việc đo lường carbon rừng, báo cáo, và xác minh (MRV). Viễn thám dựa trên vệ tinh, đặc biệt là công nghệ LiDAR và radar, cho phép ước tính chính xác sinh khối trên mặt đất trên các khu vực rộng lớn. Điều tra động lực hệ sinh thái toàn cầu (GEDI) thiết bị trên Trạm vũ trụ quốc tế cung cấp các quan sát 3D có độ phân giải cao về cấu trúc rừng, cải thiện đáng kể việc đánh giá trữ lượng carbon. Các thuật toán học máy phân tích hình ảnh vệ tinh để phát hiện nạn phá rừng gần như theo thời gian thực, cho phép phản ứng nhanh. Những tiến bộ công nghệ này làm giảm chi phí giám sát và tăng tính minh bạch, giải quyết các rào cản quan trọng đối với quản lý carbon rừng và tham gia thị trường carbon.

Phần kết luận: Lồng ghép bảo vệ rừng vào chiến lược khí hậu

Sự cô lập carbon rừng là một biện pháp mạnh mẽ, đã được chứng minh, và giải pháp khí hậu hiệu quả về mặt chi phí có thể cung cấp khoảng một phần ba mức giảm phát thải cần thiết cho 2030 để duy trì quỹ đạo khí hậu khả thi. Tuy nhiên, nhận ra tiềm năng này đòi hỏi phải có cam kết bền vững trong việc bảo vệ rừng, quản lý được cải thiện, và phục hồi quy mô lớn. Thành công phụ thuộc vào việc tích hợp các chiến lược dựa vào rừng với quá trình khử cacbon trong hệ thống năng lượng và chuyển đổi các hoạt động nông nghiệp. Khi các giải pháp khí hậu tự nhiên được công nhận, rừng phải được đánh giá không chỉ đơn thuần là nguồn gỗ hay trở ngại phát triển, mà là cơ sở hạ tầng thiết yếu cho sự ổn định khí hậu, bảo tồn đa dạng sinh học, và phúc lợi con người. Việc bảo tồn và tăng cường các bể chứa carbon rừng vừa là mệnh lệnh sinh thái vừa là một chiến lược khí hậu thực tế đòi hỏi phải thực hiện ngay lập tức ở quy mô toàn cầu.

Câu hỏi thường gặp

Một cây có thể cô lập được bao nhiêu carbon?

Một cây ôn đới trưởng thành thường cô lập 10-40 kg carbon hàng năm, tương đương với 35-150 kg CO2. Trong suốt cuộc đời của nó, một cây duy nhất có thể tích lũy 1-5 tấn carbon, tùy theo loài, điều kiện phát triển, và tuổi thọ.

Rừng già hay trẻ hấp thụ nhiều carbon hơn?

Các khu rừng trẻ hơn thường có tỷ lệ cô lập hàng năm cao hơn do chúng tích lũy sinh khối nhanh chóng, trong khi những khu rừng già chứa tổng trữ lượng carbon lớn hơn. Rừng trưởng thành tiếp tục cô lập carbon, chủ yếu trong đất và mảnh vụn gỗ thô, thách thức quan điểm cho rằng rừng già trung hòa carbon.

Sự hấp thụ carbon của rừng so với các giải pháp công nghệ như thu giữ không khí trực tiếp như thế nào?

Chi phí cô lập carbon rừng hiện nay $10-50 trên mỗi tấn CO2, ít hơn đáng kể so với chụp không khí trực tiếp ($100-600 mỗi tấn). Rừng mang lại đồng lợi ích bao gồm môi trường sống đa dạng sinh học, điều tiết nước, và bảo tồn đất mà các phương pháp công nghệ không thể nhân rộng.

Rừng trồng có thể sánh ngang với rừng tự nhiên về khả năng lưu trữ carbon?

Các đồn điền độc canh thường lưu trữ 40-60% ít carbon hơn rừng tự nhiên ở cùng độ tuổi. Việc trồng nhiều loài bản địa đa dạng sẽ tiếp cận mức carbon của rừng tự nhiên theo thời gian, nhưng có thể cần nhiều thập kỷ đến nhiều thế kỷ để phát triển trữ lượng carbon đất tương đương.

Mức độ lưu trữ carbon vĩnh viễn trong rừng?

Lưu trữ carbon rừng đối mặt với rủi ro từ biến đổi khí hậu, hỏa hoạn, loài gây hại, và các quyết định sử dụng đất trong tương lai. Sự lâu dài đòi hỏi sự bảo vệ và quản lý liên tục. Carbon trong sản phẩm gỗ có thể tồn tại hàng thập kỷ đến thế kỷ, trong khi cacbon trong đất có thể duy trì ổn định hàng thiên niên kỷ trong điều kiện thích hợp.

Sự khác biệt giữa trồng rừng và tái trồng rừng?

Trồng rừng để thiết lập rừng trên đất mà trước đây có rừng, trong khi việc trồng rừng tạo ra rừng trên đất chưa có rừng trong lịch sử gần đây (tiêu biểu 50+ năm). Cả hai đều có thể tăng cường khả năng cô lập carbon, nhưng việc trồng lại rừng thường mang lại lợi ích đa dạng sinh học lớn hơn.

Biến đổi khí hậu ảnh hưởng như thế nào đến khả năng hấp thụ carbon của rừng?

Tác động của khí hậu khác nhau tùy theo khu vực: một số khu rừng có thể gặp phải “thụ tinh cacbon” từ CO2 tăng cao, trong khi những nước khác phải đối mặt với tình trạng giảm tăng trưởng do hạn hán, căng thẳng nhiệt, hoặc hạn chế dinh dưỡng. Nhiều khu rừng đang phải đối mặt với tỷ lệ tử vong ngày càng tăng do các yếu tố gây căng thẳng liên quan đến khí hậu, có khả năng chuyển đổi chúng từ bể chứa carbon thành nguồn.

Đất than bùn nhiệt đới đóng vai trò gì trong việc lưu trữ carbon rừng?

Rừng đầm lầy than bùn nhiệt đới lưu trữ lượng carbon không cân xứng – lên tới 6,000 tấn/ha—chủ yếu ở vùng đất ngập nước. Khi thoát nước cho nông nghiệp, những hệ sinh thái này trở thành nguồn carbon quan trọng, với lượng khí thải từ đất than bùn của Indonesia đôi khi vượt quá lượng khí thải nhiên liệu hóa thạch từ một số quốc gia phát triển cộng lại.