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海平面上升正在造成幽灵森林

女人跪在森林里
研究人员艾米丽·尤里在鬼森林测量土壤盐分。
艾米丽的概念

长途跋涉到北卡罗来纳附近我的研究地点鳄鱼河国家野生动物保护区在美国,我在一段完全被淹没的小径上艰难地走过齐膝深的水。在这个地势低洼的半岛上,永久性的洪水已经成为家常便饭,这个半岛位于北卡罗来纳州的外河岸后面。长在水里的树又小又矮小。许多人死亡。

在北卡罗莱纳的沿海地区,到处都是森林死亡的迹象。当我开车经过这个地区时,几乎每一个路边的沟渠都排满了死树或垂死的树。

作为一个生态学家研究湿地对海平面上升的响应我知道这次洪水是气候变化正在改变大西洋沿岸景观的证据。这是环境变化的象征,也威胁着野生动物、生态系统、当地农场和林业企业。

和所有生物一样,树木也会死亡。但这里发生的事情并不正常。大片的树木同时死亡,树苗也没有生长来代替它们。这不仅仅是一个局部问题:海水正在提高从缅因州到佛罗里达州整个大西洋沿岸平原沿岸林地的盐分水平。大片毗连的森林正在死亡。它们现在在科学界被称为“幽灵森林”。

在北卡罗来纳州的一片因气候变化而改变的森林里,用远程照相机拍摄的鹿。感谢艾米丽·尤里,CC BY-ND

盐的阴险作用

海平面上升受气候变化的影响正在使世界上许多地方的湿地变得更加潮湿。这也让它们变得更咸。

2016年,我开始在北卡罗来纳州的一个森林湿地工作,研究盐对其植物和土壤的影响。每隔几个月,我就会穿上厚重的橡胶涉水靴和网眼衬衫,以防止被昆虫咬伤,并沿着被水淹没的小路拖出100多磅盐和其他设备,前往我的研究地点。我们正在一个网球场大小的地方撒盐,试图模拟海平面上升的影响。

经过两年的努力,盐似乎没有影响我们所监测的植物或土壤过程。我意识到,与其等待我们的实验盐慢慢杀死这些树,我需要回答的问题是,有多少树已经死亡,还有多少湿地区域处于脆弱状态。为了找到答案,我不得不去那些树木已经死亡的地方。

上升的海平面淹没了北卡罗来纳州的海岸,海水渗入湿地土壤。在淡水枯竭的阶段,例如在干旱期间,盐在地下水中流动。海水也通过运河和沟渠流动,在风和涨潮的帮助下渗透内陆。枯死的树,苍白的树干,没有叶子和枝干,是土壤含盐量高的一个迹象。2019年的一份报告称它们“木制墓碑."

大片毗连的森林正在死亡。它们现在在科学界被称为“幽灵森林”。

随着这些树的死亡,更耐盐的灌木和草会取而代之。在最近发表的一项研究中艾米丽·伯恩哈特贾斯汀•莱特杜克大学习杨在弗吉尼亚大学,我们在北卡罗莱纳展示了这个这种转变是戏剧性的

该州沿海地区的森林迅速大面积消失,对包括濒危物种在内的野生动物造成了连锁影响红狼红嘴啄木鸟.湿地森林封存和储存大量的碳因此,森林的死亡也会进一步加剧气候变化。

从太空评估幽灵森林

为了了解这些森林在哪里以及以多快的速度变化,我需要鸟瞰视角。这个观点来自于卫星美国宇航局的地球观测系统,是科学和环境数据的重要来源。

自1972年以来,陆地卫星美国国家航空航天局和美国地质调查局(U.S. Geological Survey)联合运作的卫星地球表面的连续图像揭示了自然和人为的变化。我们使用陆地卫星图像量化1984年以来沿海植被的变化,并参考高分辨率谷歌地球图像来发现幽灵森林。计算机分析有助于在整个景观中识别出类似的死树斑块。

谷歌地球图像,道路划分健康和死亡的森林。

谷歌地球图像,右边是一片健康的森林,左边是一片有许多死树的幽灵森林。礼貌的艾米丽的概念

结果令人震惊。我们发现,在过去的35年里,短吻鳄河国家野生动物保护区超过10%的森林湿地消失了。这是受联邦保护的土地,没有其他人类活动可能会杀死森林。

海平面快速上升似乎超过了这些森林对更湿更咸环境的适应能力。极端天气事件由于气候变化的推动,美国正因暴雨、更频繁的飓风和干旱而造成进一步的破坏。

我们发现,在2012年,在一段时间的极端干旱、森林火灾和风暴潮之后,我们研究区域的森林覆盖年度损失最大飓风艾琳2011年8月。这三重打击似乎是一个引爆点,导致该地区大量树木死亡。

海水入侵正在迅速杀死北卡罗来纳州沿海的森林。

我们为短吻鳄河国家野生动物保护区创建的栖息地地图显示了随时间的变化和幽灵森林的普遍存在。礼貌的Ury等人,2021年。CC BY-ND

科学家应该对抗这种转变还是帮助它?

随着全球海平面不断上升,沿海林地从墨西哥湾切萨皮克湾世界其他地方也可以遭受重大损失从盐水入侵。许多保护团体的人正在重新思考土地管理方法,并进行更多的探索自适应策略例如,促进森林不可避免地向盐沼或其他海岸景观过渡。

例如,在北卡罗来纳州美国大自然保护协会是否实施了一些适应性管理方法,如创建“活海岸线“由植物、沙子和岩石制成,为风暴潮提供天然缓冲。

一个更激进的方法是在受威胁地区引入耐盐的沼泽植物。这个策略是有争议的,因为它违背了试图保护生态系统的愿望。

但是,如果森林无论如何都在消亡,拥有一片盐沼要比让湿地变成开阔水域好得多。虽然开放水域本身并不是坏事,但它并不能提供盐沼所提供的许多生态效益。积极的管理可以延长滨海湿地的寿命,使其能够继续储存碳,提供栖息地,改善水质,保护沿海地区的生产性农田和林地。

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