地球每年憑空蒸發掉六億噸碳,這個數字放在那里幾十年,全球最頂尖的氣候學家盯著它,誰也說不清楚碳跑到哪里去了。
衛星掃過,模型算過,海洋量過,森林測過,全部對不上賬。
直到一支中國團隊鉆進了新疆塔里木那片遮天蔽日的黃沙里,一待就是十年,挖出了一個連他們自己都沒料到的答案。這個答案,究竟藏在哪里?
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碳排放這件事,全球科學家做過無數次計算。工廠燒煤、汽車跑路、城市運轉,人類每年往大氣里排多少碳,是有一套核算體系的。碳排出去之后,一部分留在大氣里推高溫室效應,一部分被海洋吸走,一部分被陸地上的植被固定下來。問題就卡在這里了。
科學家把這幾個數字加加減減,賬總對不上。每年大約有六億噸碳,既沒留在大氣里,海洋那邊也沒收到,陸地植被的固碳量也填不上這個缺口。這六億噸碳,年年失蹤,年年沒人找得到。
這個問題有個專門的名字,叫"全球碳匯缺口",也被很多學者稱為"失蹤碳"難題。它存在的時間說長不長,從二十世紀后半段開始就一直懸在那,氣候學界拿它沒轍。
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全球碳模型的精度,直接決定了各國減排政策的制定方向。這個缺口補不上,模型的預測就會持續跑偏,政策的依據就會不夠準。這六億噸碳找不到,不是一道紙面上的學術題,是實實在在影響氣候談判走向的現實問題。
國際上不乏頂尖團隊試圖溯源。有人往深海找,有人往高緯度苔原找,有人重新算了一遍熱帶雨林的固碳量,折騰來折騰去,缺口還是在那,沒有實質性進展。
這場懸案,最終在一個沒人預料到的地方被揭開。
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塔里木盆地坐落在新疆南部,四面環山,塔克拉瑪干沙漠占據了盆地腹地的大部分面積。這片沙漠是中國最大的沙漠,也是世界第二大流動沙漠,年降水量在某些地方不足十毫米,植被覆蓋率全域不足百分之五。
從任何一個生態學的標準來衡量,這都是一塊接近"死地"的區域。學界對它的定性,沿用了將近一百年:荒漠是碳中性區域,不往大氣里排碳,也不從大氣里吸碳,跟全球碳循環基本沒有關系。中科院研究員李彥帶著團隊,2005年進駐塔里木,開始系統性的野外勘測工作。
最初的目標,并不是沖著"失蹤碳"去的。團隊的任務是弄清楚干旱區生態系統的碳動態規律,屬于基礎性科研工作。他們在塔里木全域架起了32套高精度通量監測塔,覆蓋不同地貌類型的樣點,每隔十秒采集一組數據,全天候不停機運轉。數據積累到一定量之后,異常出現了。
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監測數據顯示,塔里木地區的大氣二氧化碳濃度,不是在緩慢上升,而是在被持續地往下拉。腹地年均大氣碳濃度穩定在387.3ppm,明顯低于理論預測值。這意味著,有什么東西在持續地把大氣里的碳往外抽走。荒漠在固碳。
這個結論,任何一個看到數據的人,第一反應都是設備壞了。畢竟塔里木的野外環境太極端,白天地表溫度能到六七十攝氏度,晚上急劇驟降,晝夜溫差輕易超過四十度。精密儀器泡在這種環境里,出故障是常態。
團隊立刻啟動了全面的儀器排查程序。全員輪番上陣,逐套更換設備,重新校準傳感器,調整監測點位,用多套儀器同步采集數據進行交叉比對,這個過程持續了數個月。
最終結果讓人無話可說——不是儀器的問題。數據穩定、一致、可重復,荒漠固碳的信號不是噪聲,是真實存在的。
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數據確認之后,團隊面對的是一個更難的問題:這些碳,到底去了哪里?
第一個猜測方向,是植被。塔里木不是完全沒有植物,戈壁邊緣散布著胡楊、紅柳、駱駝刺等耐旱物種。學界過去認為荒漠碳中性,有一部分依據就是這類植被太稀少,固不了多少碳。團隊的第一反應是,也許之前低估了這些植物的固碳能力?
于是開始了大規模的植被調查。隊員深入塔克拉瑪干十二處無人核心腹地,很多地方連基礎的交通條件都沒有,全靠徒步推進。累計徒步距離超過一萬公里,劃出了上百個監測樣區,逐一核算植被固碳量。
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數字出來,直接把這條路堵死了。全域植被年固碳量不足十萬噸,跟監測到的失蹤碳數量差了兩個數量級,壓根對不上。團隊開始往更深的地方想。
引入碳同位素溯源技術,是研究方向的一個關鍵轉變。碳同位素就像碳元素的身份證,不同來源的碳,其同位素比例不一樣,可以用來追蹤碳的流動路徑。同時,團隊在研究區域啟動了深層鉆井取樣工程,從地表往下打,穿過土壤層、穿過巖層,一直挖到百米以下的地下含水層,完成了86組深層鉆井取樣,把每一層的碳含量都摸了個底。答案就藏在土層深處。
塔里木盆地地表覆蓋著大面積的鹽堿土,這種土壤的堿性非常高。大氣中的二氧化碳沉降到地面之后,會和土壤里的堿性物質發生反應,生成碳酸鹽。碳酸鹽的化學性質極度穩定,不容易分解,也不會重新揮發回大氣。
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這是第一步,碳完成了形態轉變。第二步,是運輸。塔里木降雨量極少,但盆地里有大量綠洲農田,農業灌溉的用水量相當大。灌溉水順著土壤縫隙持續向下滲透,滲透過程中把含碳的碳酸鹽物質一起帶走,隨著水流不斷下沉,最終進入千米以下的深層地下咸水層。
地下咸水層的環境,密閉、無氧、穩定。碳酸鹽物質沉進去,就再也出不來了。日積月累,形成了規模驚人的地下碳庫。
權威勘測數據顯示,僅塔里木盆地的地下碳儲量,就達到了兩百億噸。
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原因很簡單——這個發現直接推翻了沿用將近百年的荒漠生態定論。
過去學界把荒漠排除在碳循環體系之外,不是沒有道理,是因為從地表來看,荒漠確實什么都沒有。稀疏的植被,光禿的戈壁,測不出什么固碳能力。沒人想到地下還藏著另一套運轉了不知多少年的系統。
塔克拉瑪干沙漠的實測數據顯示,這片沙漠每年穩定固碳大約160萬噸,折算下來相當于1021平方公里森林的年均固碳能力。更大的尺度上,全球干旱荒漠地區的地下碳庫總量,估算超過一千億噸。
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這個數字,直接填上了全球碳匯缺口里的一大塊。
對中國來說,這個發現的意義還有另一層。過去國內統計碳匯,統計范圍局限于森林、濕地、草原這類綠色植被系統,廣袤的西北戈壁荒漠一直被排除在外。荒漠無機固碳機制得到證實之后,中國天然碳匯的統計基數大幅提高,碳核算體系變得更準確也更完整。
在國際氣候談判的場合,這意味著中國手里多了一份自主勘測的硬數據,在碳排放責任的核算與磋商中,話語權的分量不一樣了。
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塔里木的發現,也推動了西北治沙工作思路的調整。早年治沙,核心目標是防風固沙和恢復植被。弄清楚荒漠地下固碳機制之后,在改良鹽堿土地、擴展綠洲邊界的同時,同步挖掘荒漠天然儲碳潛力成為新的考量維度。
地球自帶一套調節系統,這套系統的復雜程度遠超人類目前的認知邊界。熱帶雨林在地表固碳,荒漠地下水在深層儲碳,一個在上,一個在下,共同撐著全球碳循環的框架。這套機制運轉了多少萬年,人類到最近才剛開始摸到門邊。
中科院李彥團隊用十年時間,在塔里木盆地的風沙里把這道門推開了一條縫。
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