持續穩定的全球森林碳匯The enduring world forest carbon sink
Pan, Y.; Birdsey, R.A.; Phillips, O.L.; Houghton, R.A.; Fang, J.; Kauppi, P.E.; Keith, H.; Kurz, W.A.; Ito, A.; Lewis, S.L.; Nabuurs, G.-J.; Shvidenko, A.; Hashimoto, S.; Lerink, B.; Schepaschenko, D.; Castanho, A.; Murdiyarso, D.｜Nature 631: 563-569｜DOI: 10.1038/s41586-024-07602-x
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forest carbon sinkcarbon stockdeforestationforest inventoryground-based measurementremote sensingmeta-analysisglobalborealtemperatetropical
專討核心文獻定位
[52]
Ch1 · 研究背景
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全球森林碳匯三十年來穩定維持在約每年 3.6 Pg C，但生物群系間此消彼長，且三分之二的效益被熱帶毀林抵銷
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為什麼納入這篇
這篇是 Nature 上以三十年地面森林調查資料估算全球森林碳匯的權威基準研究，正好為研究背景章節提供全球碳匯的量級、長期趨勢與生物群系分布的硬數字。它也明確論述地面調查與遙測、模型方法互補的定位，能支撐本回顧把遙測與數位孿生放進更大碳治理脈絡的論述。和偏技術歷史的 Xu et al. 2025、偏多源融合精度的 Liang et al. 2025 形成全球碳匯實況的背景互補。
結構式摘要｜中英文對照
| 研究問題 | 全球森林碳匯近三十年的量級、趨勢與空間分布為何，地面調查資料能否提供獨立於大氣反演與模型的長期評估，並揭示各生物群系的差異變化？ What are the magnitude, trend, and spatial distribution of the global forest carbon sink over three decades, and can ground-based inventory data provide a long-term assessment independent of atmospheric inversion and models while revealing biome-level differences? |
|---|---|
| 資料來源 | 作者整合北方、溫帶與熱帶生物群系跨三十年的原地森林調查資料（原文 Table S1a-c），結合以遙測為基礎的國家森林清冊與土地調查所得的森林面積估計，建構 1990 至 2019 年的全球森林清冊量測紀錄，並輔以長期生態系監測站的高品質資料。 The authors synthesized in situ forest inventory data spanning boreal, temperate, and tropical biomes over three decades (Tables S1a-c), combined with remote-sensing-based forest area estimates from national forest inventories and land surveys, to build a global record of forest inventory measurements from 1990 through 2019, supplemented by high-quality long-term ecosystem monitoring sites. |
| 方法 | 這是一篇以地面實測為主的整合分析，採由下而上（bottom-up）的森林清冊法估算碳儲量與碳匯，並以蒙地卡羅模擬與 Cohen's d 檢定趨勢穩定性。其估計刻意設計為獨立於大氣 CO2 觀測與反演模型、動態全球植被模型（DGVMs）與質量平衡評估，再與全球碳預算（GCB）的結果相互對照。 This is a primarily ground-based meta-analysis using a bottom-up forest inventory approach to estimate carbon stocks and sinks, with Monte-Carlo simulation and Cohen's d to test trend stability. The estimates are deliberately independent of atmospheric CO2 observations and inverse models, dynamic global vegetation models (DGVMs), and mass-balance assessments, and are then cross-checked against the Global Carbon Budget. |
| 主要結果 | 原文確認全球森林碳匯在 1990 與 2000 年代穩定於每年 3.6 加減 0.4 Pg C，2010 年代為 3.5 加減 0.4 Pg C，統計上無顯著變化。但全球穩定掩蓋了生物群系尺度的劇變，溫帶（增 30 加減 5 百分比）與熱帶再生林（增 29 加減 8 百分比）碳匯上升，北方林（減 36 加減 6 百分比）與熱帶原始林（減 31 加減 7 百分比）下降。2020 年全球森林碳儲量為 870 加減 61 Pg C，活生物量佔 43 百分比、土壤佔 45 百分比。全球森林毛碳匯約等於同期化石燃料排放（每年 7.8 加減 0.4 Pg C，1990 至 2019）的近一半，但其效益約有三分之二被熱帶毀林（每年 2.2 加減 0.5 Pg C）抵銷。 The text confirms the global forest carbon sink was steady at 3.6 +/- 0.4 Pg C per year in the 1990s and 2000s and 3.5 +/- 0.4 Pg C per year in the 2010s, with no statistically significant change. Global stability masks large biome-scale changes: temperate (+30 +/- 5%) and tropical regrowth (+29 +/- 8%) sinks increased while boreal (-36 +/- 6%) and tropical intact (-31 +/- 7%) sinks declined. The 2020 global forest carbon stock was 870 +/- 61 Pg C, with 43% in live biomass and 45% in soils. The global forest gross sink equals almost half of contemporary fossil fuel emissions (7.8 +/- 0.4 Pg C per year, 1990-2019), but about two-thirds of its benefit is negated by tropical deforestation (2.2 +/- 0.5 Pg C per year). |
| 限制 | 原文不確定度與資料缺口章節指出，地下生物量、枯立木、枯枝落葉與土壤碳的估算不確定度遠高於地上生物量，熱帶（正負 27 百分比）與北方林（正負 13 百分比）的儲量變化不確定度最大，且森林面積多依賴遙測卻常未報告不確定度。作者也警告碳匯未來可能因森林老化、持續毀林與擾動加劇而減弱。對本回顧而言，這篇給的是全球與生物群系尺度的權威基準，但不提供台灣或亞熱帶在地的碳匯數值，不能直接外推到台灣森林。 The uncertainties and data-gaps section notes that belowground biomass, dead wood, litter, and soil carbon have far higher uncertainties than aboveground biomass, with the largest stock-change uncertainties in tropical (+/- 27%) and boreal (+/- 13%) biomes, and that forest area mostly relies on remote sensing yet is often reported without uncertainty. The authors warn the sink may weaken due to aging forests, continued deforestation, and intensifying disturbances. For this review it provides an authoritative global and biome-scale baseline but no Taiwan or subtropical local sink values, so it cannot be directly extrapolated to Taiwan forests. |
Key Findings
| 發現 | 證據 | 確定性 |
|---|---|---|
| The global forest carbon sink has remained statistically stable at about 3.6 Pg C per year across three decades despite large regional shifts. | 原文摘要與第 4 頁：1990 與 2000 年代碳匯為 3.6 加減 0.4 Pg C year-1，2010 年代為 3.5 加減 0.4 Pg C year-1；分十年估計 3.59 加減 0.34、3.57 加減 0.36、3.53 加減 0.41 Pg C year-1，經蒙地卡羅模擬與 Cohen's d 檢定為統計上穩定。 | checked_against_full_text |
| Biome-level sinks diverged sharply: temperate and tropical regrowth forests gained while boreal and tropical intact forests declined. | 原文摘要：溫帶增 30 加減 5 百分比、熱帶再生林增 29 加減 8 百分比；北方林減 36 加減 6 百分比、熱帶原始林減 31 加減 7 百分比。北方林碳匯由每年 508 加減 63 Tg C 降至 324 加減 41 Tg C。 | checked_against_full_text |
| Tropical deforestation negates about two-thirds of the gross forest sink benefit. | 原文摘要：全球森林毛碳匯約等於化石燃料排放（每年 7.8 加減 0.4 Pg C，1990 至 2019）的近一半，但其中三分之二被熱帶毀林（每年 2.2 加減 0.5 Pg C，1990 至 2019）抵銷。 | checked_against_full_text |
| Ground-based forest inventories provide a long-term sink estimate that is independent of and complementary to remote sensing and model-driven approaches. | 原文導言：遙測、建模與運算可高時空解析度繪製陸地碳匯但難以建立長期基線，而以逐株量測為基礎的森林清冊提供獨立且互補的觀點；本估計不確定度約 0.4 Pg C year-1，低於其他陸地碳匯估計的 0.5 至 1.8 Pg C year-1。 | checked_against_full_text |
Key Figures and Tables
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| 項目 | 內容 | 關鍵數字 | Jacky 判讀 | 重用策略 |
|---|---|---|---|---|
| Table 1 | 原文以 1990、2000、2010 三個年代列出全球森林碳匯、扣除熱帶再生林的既有森林碳匯，以及扣除毀林排放後的淨碳匯。 | 全球碳匯 3.59、3.57、3.53 Pg C year-1；既有森林碳匯由 2.32 加減 0.21 降至 1.89 加減 0.24 Pg C year-1（減 19 百分比）；淨碳匯 0.93 加減 0.63、1.66 加減 0.56、1.39 加減 0.69 Pg C year-1。 | 用 Table 1 呈現全球毛碳匯穩定、淨碳匯受毀林強度波動的對比，作為研究背景章節碳匯量級與政策意涵的核心數據。 | 原文為出版社版權 AM 版，非 CC BY；公開頁面以自繪整理表呈現並標明出處 Pan et al. 2024 Nature。 |
| Extended Data Table 2 | 2020 年全球森林碳儲量及其在活生物量、土壤、枯立木、枯枝落葉等碳庫的分配，並依北方、溫帶、熱帶生物群系拆分。 | 2020 年全球森林碳儲量 870 加減 61 Pg C；活生物量 43 百分比、土壤 45 百分比、枯立木 8 百分比、枯枝落葉 4 百分比；活生物量比例隨緯度向赤道增加（熱帶 57 百分比、溫帶 38 百分比、北方林 20 百分比）。 | 用碳庫分配說明地上生物量只是森林碳的一部分，土壤與枯死物同樣關鍵，支撐後續主張遙測 AGB 之外仍需多碳庫整合。 | 非 CC BY，重用前須查授權；建議自製碳庫分配圖並標明來源。 |
| Figure 2 | 原文將森林毛碳匯與淨碳匯放入全球碳預算的陸地碳匯與源脈絡，與 17 個 DGVMs 平均及反演模型對照。 | 森林毛碳匯佔陸地毛碳匯比例由 1990 年代 75 百分比降至 2010 年代 65 百分比；三十年森林淨碳匯每年 1.3 Pg C，約佔陸地淨碳匯每年 1.4 Pg C 的 91 百分比。 | 可用此圖點出地面清冊法與模型法的差異，凸顯模型可能高估森林未來碳吸收，呼應地面與遙測互補的論點。 | 非 CC BY，重用前須查授權；公開頁面以自繪示意圖呈現並標明來源。 |
Extracted Evidence Table
| 可支撐主張 | 指標或結果 | 原文位置 | 可引用 | 備註 |
|---|---|---|---|---|
| The global forest carbon sink has been stable at roughly 3.6 Pg C per year for three decades. | 1990 與 2000 年代 3.6 加減 0.4，2010 年代 3.5 加減 0.4 Pg C year-1；統計上無顯著變化（蒙地卡羅、Cohen's d）。 | 原文摘要與第 4 頁 Table 1。 | True | 這是以地面森林清冊整合的全球毛碳匯，引用時宜註明為地面 bottom-up 估計，並區分毛碳匯與淨碳匯。 |
| Tropical deforestation negates about two-thirds of the gross forest sink. | 毀林排放每年 2.2 加減 0.5 Pg C（1990 至 2019），相對毛碳匯約等於化石燃料排放每年 7.8 加減 0.4 Pg C 的近一半。 | 原文摘要。 | True | 引用時把毀林定位為抵銷碳匯效益的主因，連結 REDD+ 等政策論述。 |
| Ground inventories give a lower-uncertainty, independent long-term sink estimate than other terrestrial sink methods. | 本研究不確定度約 0.4 Pg C year-1，其他陸地碳匯估計約 0.5 至 1.8 Pg C year-1。 | 原文導言第 3 頁。 | True | 用以支撐地面調查與遙測、模型互補的方法論定位，不可宣稱遙測本身達此不確定度。 |
Critical Appraisal
Strengths
- 以跨三十年、跨三大生物群系的地面森林清冊整合，提供全球碳匯的權威長期基準。
- 估計獨立於大氣反演與模型，並與全球碳預算交叉對照，方法可信度高。
- 同時拆解全球穩定下的生物群系此消彼長與毀林抵銷效應，論述完整。
Weaknesses
- 地下生物量、枯死物與土壤碳不確定度高，熱帶與北方林尤甚。
- 森林面積多依賴遙測卻常缺不確定度資訊，會傳遞到碳匯估計。
- 缺台灣或亞熱帶在地尺度數值，無法直接外推到本地森林。
| Validation quality | 以地面森林清冊 bottom-up 整合並以蒙地卡羅與 Cohen's d 檢定趨勢，並與 GCB、DGVMs、反演模型交叉比對，驗證設計透明且嚴謹 |
|---|---|
| Transferability to Taiwan | medium |
| Risk of overclaiming | 不可把全球或生物群系平均碳匯數值直接套到台灣森林，也不可把毛碳匯與淨碳匯混為一談，更不可宣稱此研究以遙測達成此精度（其為地面清冊估計）。 |
與 Jacky 博論 / Review 的用途
| 博士論文 | 為博論提供全球森林碳匯量級、趨勢與碳庫分配的權威背景，並支撐地面觀測（含螢光）與遙測、模型互補的研究定位。 |
|---|---|
| TJFS Review | 為 TJFS review 的研究背景章節提供全球碳匯實況硬數據與毀林抵銷的政策意涵，與 Xu et al. 2025（技術歷史）、Liang et al. 2025（多源融合精度）互補。 |
| 可引用句候選 | 2024 年，Pan 等人發表的文獻中指出，全球森林碳匯在過去三十年穩定維持在每年約 3.6 Pg C，約等於同期化石燃料排放的近一半，但其中約三分之二的效益被熱帶毀林所抵銷，且北方林與熱帶原始林的碳匯明顯下降。 |
| 不可用來主張 | 不可用本文宣稱台灣森林的碳匯數值，也不可把遙測誤稱為本研究的主要量測方法（本研究以地面森林清冊為主）。 |
授權與圖表重用
| Article license | PUBLISHER_COPYRIGHT_AM_VERSION |
|---|---|
| Figure reuse policy | DO_NOT_REUSE_ORIGINAL_FIGURES_PUBLICLY_UNTIL_LICENSE_CHECKED |
| Notes | 本機 PDF 為 White Rose Research Online 典藏之 Accepted Manuscript（接受版），首頁明載受 Springer Nature AM 使用條款規範，非 Version of Record。正式版發表於 Nature，須訂閱或付費取用，原文亦標示為美國政府著作但海外可能仍有著作權。非 CC BY，圖表在確認授權前不得公開重用，公開頁面一律以自繪圖示並標明出處為準。 |
待查核清單
- 選擇性目視確認原文 Table 1、Figure 1、Figure 2 與 Extended Data Table 2 的版面與數值。
- 若升級為完整文獻頁，整理各生物群系碳匯逐年代數值與碳庫分配比例為結構化附表。
- 引用前向 Jacky 確認本機 PDF 為 Accepted Manuscript，授權非 CC BY，公開頁面一律自繪並標明出處。