蓝碳系列—全球健康海洋对碳的固定作用碳中和老陈 知乎 2022-04-07今天分享的主题是蓝碳系列—健康海洋对碳CO2的固定作用。目 录 1.排放和固存——碳的固定 2. 蓝色星球：海洋和气候 3. 蓝碳-海洋碳汇的作用 4. 基于生态系统的适应和缓解 5.政策备选方案排放和固存——碳的固定人为气候变化是由大气中不断增加的温室气体和颗粒引起的。首先，是燃烧化石燃料所释放的如二氧化碳（“褐碳”）等温室气体和粉尘颗粒（“黑碳”的一部分）；其次，是由于天然植被的毁灭性破坏、森林火灾以及农业（包括畜牧）所产生的排放；最后，是由于自然生态系统通过光合作用固定和储存碳（又称绿碳）的能力有所减弱。使得二氧化碳在很长时间内（几十年或几百年）被吸收及储存的过程被称为碳固存什么是褐碳？什么是黑碳？什么是绿碳？什么是蓝碳？我们把人为排放的温室气体称为“褐碳”，而燃烧不纯物质所产生的如烟灰和粉尘等颗粒则称为“黑碳”。欧洲联盟排放贸易体系是一个“黑碳-褐碳”体系，因为它并不包括森林信用额。《京都议定书》的清洁发展机制原则上的确包括森林信用额度，但其要求（与欧洲联盟排放贸易体系的指示和要求并没有联系）和价格一直太低，未能促成成功，因此，清洁发展机制实际上也成为了另一个“黑碳”机制。而储存在林地、人工林、农业用地和牧场的植物生物量和土壤中的陆地碳通常被称为“绿碳”。据估计，世界上的海洋生物能够固定碳总量的55%。海洋的蓝色碳汇——特别是红树林、盐沼和海草——能够捕获和储存大部分埋在海洋沉积物里的碳，这就是“蓝碳”。然而，这些生态系统正以比雨林快 5-10倍的速度退化和消失。通过防止“绿碳”和“蓝碳”的碳固定生态系统退化，其减排量相当于全球运输部门减排量的 1-2 倍——或至少占全球所需的碳减排总量的25%，而且还会对生物多样性、粮食安全和生计有所裨益。人们日益清楚地认识到，一项有效的控制排放制度必须控制“光谱”上所有颜色的碳，而不只是一种“颜色”的碳。“绿碳”的缺乏可能会刺激生物燃料作物的种植，如果处理不当会导致碳排放（如秸秆厌氧等）。在巴西、东南亚和美国，人们改造森林、泥炭地、稀树草原和草地来生产以粮食作物为原料的生物燃料，从而导致了生物燃料碳债务，其排放的二氧化碳量是用这些生物燃料取代化石燃料每年所能减少的温室气体排放量的14 至 420倍。相反，利用废弃生物量以及在退化的农业用地上种植作物来生产生物燃料，并不会导致这种碳债务。蓝色星球：海洋和气候我们的地球绝大部分面积是海洋，也就是水。水在一个连续不断的循环中流动，始于海洋，终于海洋。太阳辐射为蒸发作用提供能量，从而推动水循环。然后水通过降水、植物的蒸腾作用、流入河流的径流以及地下储水层的渗透完成了整个循环，当大部分最初被蒸发的水到达海洋时，循环又会重新开始。自从地球出现生命开始，海洋就一直影响着这个星球的气候和生态系统。随着时间推移，海洋和生物都对碳循环作出了贡献。大气海洋界面的二氧化碳流是二氧化碳溶解于海水的一种功能（溶解度泵）。溶解在海水里的二氧化碳量主要受物理化学条件（海水的温度、盐度和总碱度）以及如初级生产等生物过程的影响。溶解度泵和生物泵增强海洋表层对二氧化碳的吸收，影响二氧化碳的溶解值，并把碳转移到深海。而最终结果是海洋从大气中吸收热量和碳，从而减缓全球升温对环境的影响。海洋遭受气候变化影响的七种不利情况1.北极海冰融化北极海冰的减少极大地影响了气候、野生生物和生物群落。北冰洋无冰海面的扩大将对大西洋和太平洋的水循环以及物种的重新分布产生不确定的影响。随着海冰覆盖面积减少，反照率降低，海水吸收的辐射量增加，这种反馈过程会加速海洋升温和海冰融化。2.海洋循环和热膨胀海冰融化和海洋升温将对海洋循环产生影响，因为洋流的动力来自水团之间为了达到温度和盐度（也即密度）平衡而产生的相互作用。此外，格陵兰岛和南极的内陆冰川和大陆冰盖的融化，以及海水的热膨胀也导致了海平面上升。3.风暴事件的发生频率和严重程度上升水温升高，导致蒸发加剧，使得大气获得了更多的能量，从而增强了飓风、台风等各种极端天气事件的破坏力。4.水体分层和海岸泵的消失海洋升温和海冰融化正在增强全球范围内，主要在温带海洋的海洋季节性水体分层。一些海岸的“冲洗”机制——被称为高密度陆架水级联——也可能随着气候变化而被削弱，导致受污染的沿海水域的“清洁”速度放缓，藻花和死水区增加，以及对深海和海底生物的食物颗粒运输减少。由此造成的营养流减少将导致初级生产量降低，并可能降低海洋生产力。5.物种分布和迁移路线的改变浮游生物、鱼类和其他海洋动物已向更高纬度转移了数百千米，特别是在北大西洋、北冰洋和太平洋西南部。另外，海洋升温已经对许多物种的迁移路线产生了显著影响。6.海洋酸化海洋正从大气中吸收过量的二氧化碳，致使海洋的生物地球化学碳酸盐平衡发生变化，从而造成海水的严重酸化。因此，海洋在某种程度上缓解了全球变暖对生物圈的影响。由于气候变化和海洋酸化，海洋吸收大气中二氧化碳的能力将大幅下降。海洋中pH值和碳酸钙饱和度水平的降低将影响海洋生物中数以千计的物种，这些生物的生长过程以及外壳和骨骼的形成都需要碳酸盐。酸化将严重影响海洋的生态系统结构，并可能导致物种灭绝以及生物多样性和生态系统服务的大规模减少，这主要是因为水化学变化的速度很快。7.珊瑚礁和相关海洋生物多样性的丧失珊瑚褪色的现象主要是由高于常温的水温以及太阳的强烈辐射造成的，这种水温和辐射会对与珊瑚共生并赋予珊瑚斑斓色彩的微藻（“虫黄藻”）施加压力。当这些微藻遭受压力时，珊瑚就会将它们驱赶出去，这样通过珊瑚的透明组织就可以看到白色钙质骨骼——因此称作“褪色”。褪色的珊瑚非常脆弱，如果压力太大或持续时间过长，容易导致疾病、微藻过度生长以及死亡。1998年，大规模的全球珊瑚褪色事件导致世界上约16%的珊瑚礁死亡，不幸的是，由于海水温度不断升高，预计大规模褪色事件发生的频率和强度仍将增加。珊瑚礁的丧失也意味着依赖珊瑚礁的沿海社区将遭受收入和粮食损失。蓝碳-海洋碳汇的作用蓝色碳汇：海岸植物生境的一个重要功能是碳汇作用。它们得天独厚的条件非常利于植物生长，是世界生产力最强的生境之一，其产量堪比生产力最强的农作物。大多数生产用以支持生态系统功能。但是，蓝色碳汇基本上是自给营养的，也就是说，这些生态系统借助光合作用把生物群呼吸的过量二氧化碳以有机物的形式固存从而去除大气中的二氧化碳。一部分过量的二氧化碳被输送出去为邻近的生态系统所利用，包括开阔洋和海滩生态系统红树林、盐沼和海草牧场富余的产量埋藏在沉积物中，可以储存千年之久，是一种最强大的自然碳汇。海草牧场尤为如此，它们积聚的物质多达一定程度，极大地增高了海底海床，形成厚度超过3米的沉积层。蓝碳主要的吸收能力者：海草、红树林和盐沼生物群落蓝色碳汇还可以减少水流、改变湍流以及削弱波浪运动，从而促进沉积作用并减少沉积物再悬浮。并且海草牧场的树冠能捕获水流携带的颗粒，减少对叶子的冲击力，从而促使悬浮物质沉积到海底。对积聚在海岸植物生境沉积物中的有机碳所进行的同位素分析，很大一部分有机碳来自浮游生物，在大陆架上以及河口，碳的陆地来源同样非常丰富，增强了蓝色碳汇的碳汇能力。目前，化石燃料的排放量估计为7,200 万亿克碳/年，导致每年大气中的碳增长量约为 2,000万亿克碳/年。海草生物群落、红树林和盐沼的消失速度已从 75 年前每年的0.9%上升到最近几十年的每年 7%。根据目前的设想方案，绝大多数蓝色碳汇会在未来的二十年内消失，并使得每年减少的固碳量相当于人为总排放量的4-8%。因此，为了维持现状，到 2030 年前必须再减少 4-8%的总排放量，或到 2050 年前减排 10%。相比之下，根据气专委员会的观点，如果联合国REDD 方案能得到充分执行（包括减缓砍伐和广泛植树造林的方案），估计到 2050 年前可达到所需减排量的约12-15%。阻止海洋蓝色碳汇消失也能对减缓气候变化作出极大贡献，甚至可以与减缓对热带雨林的砍伐所作出的贡献相提并论。红树林的植树造林方案能作出更大贡献。海洋碳储存的上界估计约为450 万亿克碳/年，相当于所需减排量的近 10%。因此，将“蓝”碳和“绿”碳加在一起，其固碳量至少可达到预计所需减排量的25%。因此目前有商业构想：海洋肥化、改变海洋混合、提高海洋碱度、碳的地质储存、将二氧化碳注入水体中溶解注入海底。基于生态系统的适应和缓解人们越来越意识到恢复自然生态系统可作为缓解气候变化、确保生态系统服务持续流动的途径。生态系统服务包括极端天气和海啸缓冲作用、加强粮食供应、缓解污染和健康问题及其他，主要集中在海洋海岸地区。海洋蓝色碳汇、珊瑚礁以及海藻生物群落在海岸地区起着重要的功能作用。不幸的是，蓝色碳汇正以惊人的速度消失。人类各种活动，如毁林、农业工业废水中的营养物质和化学品造成的污染、不可持续的海岸发展模式、过度捕捞、入侵物种侵扰、石油泄漏、疏浚、引起沉积物的填地或排水、采矿以及生物多样性减少等，都在影响着全球的沿海生态系统。目前很多国家（如欧盟成员国和中国、美国等）均以参与恢复海洋生态环境系统来保护这些重要的蓝色碳汇生境。均表示要管制导致全球蓝色碳汇消失的各项活动，如海岸带填海、红树林砍伐、陆地作物过量施肥、城镇有机垃圾过量投入、陆地毁林引发的淤泥淤塞、渔业的不可持续性运营、以及通过海岸开发修复海岸线。政策备选方案1.建立一个全球蓝色碳汇基金，用以保护和管理海洋与沿海的生态系统和海洋碳固存。a.在国际气候变化政策文书中建立机制，有了公认的标准，今后就可以对海洋与海岸生态系统的碳捕获和有效储存使用碳信用额。蓝色碳汇可与雨林等绿碳采用相同的交易和处置方法，并与其他碳固定生态系统一起纳入减排和气候缓解协议；b.为今后的海洋碳捕获和固存建立基线和标准；c. 考虑建立协调性强的机制和供资机制；d.升级和优化可持续的、综合的海岸地区生态系统的规划和管理，尤其是在蓝色碳汇附近的热点地区，以增强这些自然系统的复原能力、维持来自海洋的粮食和生活保障。2.通过有效管理，立即紧急保护至少80％尚存的海草牧场、盐沼和红树林。用于碳固存的未来基金能帮助维持管理并增强碳固存3.启动各种管理措施，以减少和消除威胁，并支持蓝色碳汇生物群落内在的强大恢复潜力。4.通过实施旨在增强人类和自然系统恢复能力的、全面综合的生态系统办法，维持海洋粮食安全和生活保障。5. 在海洋领域实施双赢的缓解战略，其中包括：a.提高海洋运输部门、渔业部门、水产业部门和海洋旅游业部门的能效；b. 鼓励可持续的、环境友好的海洋能源生产，包括海藻和海草养殖；c.遏制破坏海洋碳吸收能力的活动；d.确保优先考虑能恢复和保护海洋蓝色碳汇的碳固定能力、提供食物和带来收益的投资，并确保这种优先考虑的安排同时能创造商业、就业和海岸发展机遇；e.通过管理海岸生态系统，让其适宜海草、红树林和盐沼的快速生长，从而促进蓝色碳汇的自然再生能力。-----------------------------------------------------------------------《海洋碳中和》微信公众号上海长木生态科技有限公司合作微媒平台投稿邮箱：550931758@qq.com请您在留言中标注为《海洋碳中和》投稿，并提供个人简历及联系方式。我们筛选审核后，将以全文刊出！热烈欢迎合伙运营！附：投稿类型与要求（1）有关海洋蓝碳、碳达峰碳中和、生态修复内容；（2）原创文章，请配必要的图表；（3）好文推荐，直接发来原文，或请注明出处；（4）重要会议报道或信息，请附必要图表及其标题说明；（5）重大项目科研进展，或重大会议学术报告PPT；（6）重点团队介绍，或重要人物专访。您的赞赏是我们前行的最大动力！