“绿肺”这个术语经常用来描述雨林，因为它们能够利用光合作用捕获地球主要温室气体CO 2 。这使得它们成为全球气候监管的关键组成部分，它们的保护对决策者和公民来说都是一个重大问题。
但计算这些森林储存了多少碳以及它们代表地球整体温室气体平衡的流量并不是一件容易的事。事实上，这是我们知识最有限的领域之一——即使海洋的碳储量和流量也更容易量化。
然而，风险是巨大的。为了防止未来出现有关保护被称为碳汇的生态系统的丑闻，我们需要可靠、独立的测量和监测系统。否则，每个国家和利益相关者都可以将所有功劳据为己有，提出最适合自己利益的定义和衡量标准，而不顾现实或森林生态系统的演变。
森林碳储量不是加密货币;它们是一种有形的物理量，但很难测量。
那么，到目前为止，这是如何做到的?人们是如何测量这些激发如此强烈(有时是机会主义)兴趣的碳储量和流量的?
森林资源清查
这一切都始于森林中伐木工久经考验的方法，林业用这种方法来计算可采伐木材的数量。
由于碳占绿色植物(特别是树木)总干质量的一半，因此量化该元素的总储量意味着估算每棵树的体积并确定其物种。该物种很重要，因为这有助于确定木材密度，并最终确定每体积木材的碳储存量。
显然，在一片雨林中发现的物种数量如此之多，以至于世界上没有一个专家能够说出每一个物种的名字。虽然欧洲温带地区仅有 124 种树种，但热带地区至少有 40,000 种树种，有人估计这一数字超过 53,000 种。因此，研究人员必须系统地收集植物收藏作为基准测试材料，通过查看博物馆和大学的现有样本来检查一棵树是否属于特定物种。
接下来，为了评估不断变化的碳储量(即流入和流出森林的碳)，必须定期进行测量，以计算树木的生长情况，计算死亡标本的数量，并包括高度足以归类为树木的灌木。
森林清查
使这一挑战变得更加艰巨的是，热带森林仍然广阔、茂密、难以进入，而且位于基础设施薄弱的国家。即使一切顺利，要清查的地点也需要从首都出发至少几天的路程。当然，测量整个森林是不可能的;相反，就像选举调查一样，进行抽样。通常，研究人员会选择一些相当大的土地(理想情况下相当于两个足球场的大小，即每块土地有 500 到 1,000 棵树)。
选择标准本身就构成了一门完整的科学(无论样本是完全随机的还是从特定植被类型中选择)，并且在过程中修改标准可能会使整个任务无效。例如，研究人员谈到了“雄伟森林”偏差，即在异常完整的森林中选择大片土地来估计特定地区所有森林的平均碳含量。
在现场进行简单的测量，包括树干直径，以及(较少见)树高。接下来，研究人员制定了称为异速生长方程的转换表，它使用这几个测量值来估计一棵树含有多少碳。这些方程是通过砍伐和称重少量树木而创建的。考虑到其中一棵巨树的湿质量就可达 160 吨，而且必须直接在森林中称重，一棵树的称重可能需要十几名工人整整一周的时间。
因此，使用其他地区的方程是很常见的，这可能会导致偏差。目前正在开发一些不会损害森林的替代方案，例如激光扫描仪，它现在可以测量直立树木的精确体积。这些方法帮助我们在喀麦隆和刚果民主共和国生成了新的异速生长方程，既更加高效，又不影响准确性。
如何大规模应用这一技术?
即使进行了采样，重新测量地点以获得整个国家或所有雨林的碳储量和通量的可靠、最新的估计仍然存在相当大的挑战。近几十年来，远程测量技术(称为遥感)得到了发展，可以实现更有效的采样，并且不易受到地面不可预测条件的影响。卫星扫描全球，每天进行测量，以测量地表状态变化、降雨量和水流等值。
专门设立了太空任务来测量森林生物量，例如欧空局的BIOMASS 任务，目前正在等待可靠的发射器起飞，或者国际空间站上的 GEDI 激光器。与此同时，我们将不得不继续从现有卫星中推断数据，这些卫星不一定是为了检查茂密的森林树冠而设计的。
这是因为遥感并不直接测量碳或生物量，而是测量相关物体反射的光或无线电波的数量。必须建立复杂的物理或统计模型，将原始数据转换为可操作的信息，这就是收集现场数据至关重要的原因。由于我们目前掌握的数据稀缺和卫星信号有限，一个国家的平均值从一张地图到下一张地图几乎可以翻倍。在过去的十年中，我们的团队花了很多时间分析这些错误的来源，这些错误有时隐藏在糟糕的统计方法或记录不良的仪器效应背后。
例如，如果图像是在不同的光照条件或气氛下拍摄的，则无法直接比较图像。由于赤道附近有永久的云层覆盖，我们甚至只能使用质量非常差的图像或由各种图像收集的像素合成图像。
然而，仅仅设计超级计算机和发射太空任务还不够。为了提供必要的参考信息，对实地数据采集的再投资也至关重要。正在制定国际举措来支持国家森林清查(如上所示)或建立最先进的校准站点作为卫星任务的参考。
其他细分市场又如何呢?
如果评估直立树木可见部分的碳储量已经足够困难，那么我们对这些树木的根部和土壤中所含的碳，或者被河流带走或吸收到大气中的碳量知之甚少。例如，最近发现刚果盆地的泥炭沼泽含有的碳比同一地区所有森林的碳还要多。
为了测量地球著名的“绿肺”的整体呼吸和光合作用，我们必须竖立通量塔。俯瞰大约 60 米高(有时超过 300 米)的树冠，这些结构配备了诸如“声波风速计”、“红外 CO 2分析仪”和“湿度计”等名称的设备，用于测量树木之间的气体交换。气氛和森林。几十年来为这样的设施提供动力、维护和保护本身就是一个挑战。20 世纪 90 年代，一组研究人员在刚果尝试了这一壮举。当他们回来时，塔的铝制覆层已被熔化并用来制作罐子。
很少有人意识到，尽管存在气候危机，非洲基本上没有处于良好工作状态的测量基础设施。甚至连气象站等基本设施都短缺。材料的缺乏引发了一些更深层次的问题：谁应该负责收集所有基本数据——南半球的政府机构、私营工业运营商、北半球的研究机构?就我们而言，我们提倡这两个地区的研究人员和科研机构之间的合作，因为这将使我们能够从现有的最佳技术中共同学习。
最终目标是什么?
科学正在尽最大努力对雨林碳储量和通量进行更相关的测量。随着时间的推移，这应该有助于避免重复错误，无论是粗心还是故意的，例如马来西亚的错误，该错误在 2021 年成为全球头条新闻，当时该国的年度温室气体平衡显示，年度森林碳汇超过 2.43 亿吨，相当于邻国印度尼西亚的森林面积是其五倍。
然而，虽然一些国家公布了夸大的数字，但另一些国家却根本不理会。由于一些研究人员已经担心到 2023 年底我们将超过《巴黎协定》规定的 1.5°C 限制，因此缺乏温室气体通量、库存和排放数据仍然特别令人担忧。今年年初，只有 48 个国家公布了其温室气体清单。考虑到从2024 年开始，《联合国气候变化框架公约》的 197 个成员国将有义务就这一主题提交年度报告，这一数字微乎其微。
严格测量碳通量和碳储量对于评估森林生态系统保护项目的影响也至关重要。在使用碳信用额货币化的情况下，此类测量尤其重要，避免毁林或促进重新造林的项目也是如此。我们必须再次避免陷入近几十年来的同样陷阱，许多森林保护项目未能产生任何真正的积极影响。
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