Losses outlast gains in Northern Hemisphere tree growth under climate change

森林是地球的肺，它们吸收二氧化碳并将其储存在木材中，这一过程有助于调节行星的温度。但树木并非静态的机器；它们是生命体，会根据周围的天气生长得快或慢。当空气温暖潮湿时，许多树木生长良好；当天气过热或过干时，它们则会挣扎求生。科学家们早已知晓气候变化正在改变这些条件，但一个巨大的疑问是，随着本世纪的展开，世界森林的生长最终会增加还是减少。答案一直令人感到沮丧且复杂多变。在一些寒冷地区，变暖似乎有助于树木生长得更快；而在炎热干燥的地区，同样程度的变暖似乎却在扼杀它们。由于这些局部效应向不同的方向拉扯，很难看出整个北半球的总体趋势。

由耶路撒冷希伯来大学和瑞士联邦森林、雪与景观研究所的研究人员开展的一项新研究，通过观察跨越数千片森林的大局，破解了这种混乱。他们收集了来自北半球 4,110 个不同地点的海量树木年轮记录，代表了自 1902 年以来超过 1,200 万次单次树木生长的测量值。研究人员并没有假设树木以一种简单的、直线的方式对气候做出反应，而是使用计算机模型直接从数据中学习气候与生长之间复杂的曲线关系。随后，他们将此模型输入未来的气候预测，以观察随着世界持续变暖，森林将如何应对。结果呈现出一个清晰、尽管令人忧虑的方向：在整个北半球，树木生长预计将总体下降。更重要的是，这项研究揭示了这些变化随时间演变的显著不对称性。一旦森林因气候压力开始遭受损失，这些损失往往会持续存在；而增长，则是转瞬即逝的。

研究人员发现，虽然某些地区可能会看到生长量的暂时提升，但这些改善很少能持久。相比之下，当生长开始下降时，几乎从未出现过反弹。在温和的气候情景下，到本世纪末，经历过显著生长下降的地点中，有 90% 仍处于这种下降状态。与此同时，在经历过暂时增长的地点中，只有约 56% 能够保持住这些增长。这种模式在每一个采样良好的区域都成立，从地中海到北欧，并且在高排放情景下，永久性损失与消逝的增长之间的差距进一步扩大。研究表明，森林并非只是在好年头与坏年头之间来回摆动；它们正被稳步向下拖拽。

这种下降背后的驱动力是气温上升和大气水分需求增加的结合。随着空气变暖，它能容纳更多的水分，从而产生更高的“饱和蒸气压差”（vapor pressure deficit），这是衡量空气试图从土壤和树木中抽取多少水分的一个指标。这种不断上升的水分需求往往超过了降雨量增加带来的任何益处。在许多地区，这种干燥效应带来的负面影响如此强烈，以至于抵消了降水增加带来的所有正面效果。研究人员分解了导致生长变化的因素，发现，在网络中的绝大多数网格单元内，变暖与大气水分需求的综合效应都是负面的。即使在降雨量增加的地方，空气的热度和干燥程度也往往比额外的水分对生长的促进作用更具抑制力。

该研究还解释了为什么相同的气候变化在不同地方会产生截然不同的结果。这取决于特定森林在生长潜力的曲线上处于什么位置。在一些寒冷地区，轻微的变暖可能会推动树木进入更好的生长区间，但如果变暖持续下去，树木最终会越过峰值，随着热度变得过于剧烈以及空气变得过于干燥而开始衰退。在其他地区，树木已经接近其极限，因此任何额外的变暖都会立即将它们推入衰退。研究人员将这些关系可视化为山丘与山谷。森林的未来取决于气候变化将其推向景观中哪个方向及多远。对于许多树木来说，路径是越过顶峰并走向另一侧，在那里生长速度减缓。而对于另一些树木，路径则是直接坠入衰退的山谷。

至关重要的是，研究强调这些损失不仅仅是暂时的挫折。通过分析森林如何从基准生长状态过渡到未来状态，研究显示，一旦森林进入显著下降的状态，它几乎不会回到之前的状态。相比之下，经历了加速生长期的森林，往往随着气候的持续转变，其增长会逐渐消退。这表明，变暖气候带来的暂时收益是脆弱的，而由高温和干旱造成的损害却是持久的。研究人员指出，他们的模型关注的是树木的径向生长，这是衡量树木每年增加多少木材的关键指标，但并未模拟其他因素，如二氧化碳施肥效应或昆虫爆发。尽管存在这些局限性，但这种直接从数百万个树木年轮观测中学习的数据驱动方法，为可能的轨迹提供了稳健的视角。

研究结果挑战了“森林可能会轻易适应或从气候压力中恢复”的观点。相反，证据指向了一个负面影响随变暖世界不断累积的未来。研究结论是，北半球树木的生长正被稳步向下拖拽，且损失往往比增长更长久。这种不对称性意味着，即便某些地区会出现短期改善，整体趋势仍是减少。随着世纪的推进，这种平衡会进一步倾斜，变暖与大气需求带来的负面效应将成为覆盖整个网络的主要力量。这项研究提出了一个明确的警告：那些数千年来帮助调节我们气候的森林，正变得日益脆弱，而它们所遭受的损害很可能是永久性的。