徒步前往北卡羅來納州附近的我的研究地點鱷魚河國家野生動物保護區，我在一段完全被淹沒的小路上艱難地穿過齊膝深的水。在這個位於北卡羅來納州外灘群島後面的低窪半島上，永久性洪水已經司空見慣。水中生長的樹木又小又矮。許多人已經死了。
在北卡羅來納州沿海地區，森林死亡的證據隨處可見。我在該地區開車時經過的幾乎每條路邊溝渠都排列著枯死或垂死的樹木。
作為一個生態學家研究濕地對海平面上升的反應，我知道這次洪水證明了氣候變遷正在改變大西洋沿岸的景觀。它像徵著環境變化，也威脅野生動物、生態系統以及當地農場和林業企業。
像所有生物體一樣，樹木也會死亡。但這裡發生的事情並不正常。大片的樹木正在同時死亡，而樹苗卻無法生長取代它們。這不僅僅是一個地方問題：海水正在提高從緬因州到佛羅裡達州整個大西洋沿岸平原沿岸林地的鹽分水平。大片連片的森林正在死亡。它們現在在科學界被稱為「幽靈森林」。
遠端相機在北卡羅來納州氣候變遷改變的森林中拍攝到的鹿。 （艾蜜莉尤里，CC BY-ND）
鹽的潛在作用
海平面上升受氣候變遷驅動正在使世界許多地區的濕地變得更加濕潤。這也使它們變得更鹹。
2016 年，我開始在北卡羅來納州的一片森林濕地工作，研究鹽對其植物和土壤的影響。每隔幾個月，我就會穿上厚重的橡膠防水褲和網狀襯衫，以防止昆蟲叮咬，並沿著被洪水淹沒的小路將 100 磅以上的鹽和其他設備拖到我的研究地點。我們正在一個網球場大小的區域撒鹽，試圖模仿海平面上升的影響。
經過兩年的努力，鹽似乎沒有影響我們正在監測的植物或土壤過程。我意識到，我需要回答的問題不是等待我們的實驗鹽慢慢殺死這些樹木，而是有多少樹木已經死亡，以及還有多少濕地面積脆弱。
為了找到答案，我必須前往樹木已經枯死的地方。
海平面上升正在淹沒北卡羅來納州的海岸，鹹水正在滲入濕地土壤。在淡水耗盡的階段（例如乾旱期間），鹽分會會透過地下水移動。鹽水也會穿過運河和溝渠，在風和漲潮的幫助下滲透到內陸。樹幹蒼白、沒有葉子和四肢的死樹是土壤中鹽分含量高的明顯跡象。 2019 年的一份報告稱它們為“木製墓碑」。
隨著樹木的死亡，更多耐鹽的灌木和草會取代它們。在我與人合著的一項新發表的研究中艾蜜莉·伯恩哈特和賈斯汀·賴特在杜克大學和喜陽在維吉尼亞大學，我們表明在北卡羅來納州這種轉變是戲劇性的。
該州沿海地區的森林迅速而廣泛地喪失，對包括瀕危物種在內的野生動物產生了連鎖反應。紅太狼和紅冠啄木鳥。濕地森林封存並儲存大量碳，因此森林死亡也會導致進一步的氣候變遷。
從太空評估幽靈森林
為了了解這些森林的變化地點和速度，我需要鳥瞰視角。這種觀點來自衛星，例如NASA 地球觀測系統，它們是科學和環境數據的重要來源。
北卡羅來納州沿海阿爾伯馬爾帕姆利科半島的 2016 年 Landsat8 圖像。 （美國地質調查局）
自 1972 年以來，陸地衛星由美國宇航局和美國地質調查局聯合運營，捕獲了地球陸地表面的連續影像揭示了自然和人類引起的變化。
我們使用 Landsat 影像來量化自 1984 年以來沿海植被的變化，並參考高解析度的 Google 地球影像來發現幽靈森林。電腦分析有助於識別整個景觀中類似的死樹斑塊。
谷歌地球影像右側是一片健康的森林，左側是一片有許多枯樹的幽靈森林。 （艾蜜莉尤里飾演）
結果令人震驚。我們發現，在過去 35 年裡，鱷魚河國家野生動物保護區內超過 10% 的森林濕地消失了。這是受聯邦政府保護的土地，沒有其他人類活動可能會殺死森林。
海平面快速上升似乎超過了這些森林適應更潮濕、更鹹的條件的能力。極端天氣事件在氣候變遷的推動下，暴風雨、更頻繁的颶風和乾旱造成了進一步的破壞。
我們發現，在經歷了 2012 年極端乾旱、森林火災和風暴潮之後，我們研究區域內森林覆蓋面積最大的年度損失發生在 2012 年。颶風艾琳2011 年 8 月。
（Ury 等人，2021。，CC BY-ND）
上圖：我們為鱷魚河國家野生動物保護區創建的棲息地地圖，顯示了隨時間的變化和幽靈森林的普遍程度。
科學家應該對抗這種轉變還是協助它？
隨著全球海平面持續上升，沿海林地墨西哥灣到切薩皮克灣世界其他地方也可以遭受重大損失來自鹽水入侵。
保護界的許多人正在重新思考土地管理方法並探索更多適應性策略，例如促進森林不可避免地轉變為鹽沼或其他沿海景觀。
例如，在北卡羅來納州大自然保護協會正在實施一些適應性管理方法，例如創造「生機勃勃的海岸線「由植物、沙子和岩石製成，可提供風暴潮的自然緩衝。
更激進的方法是在受威脅地區引入耐鹽的沼澤植物。這項策略是有爭議的，因為它違背了努力保護生態系統原樣的願望。
但如果森林無論如何都在死亡，那麼擁有鹽沼比讓濕地變成開放水域要好得多。雖然開放水域本質上並不是壞事，但它並不能提供鹽沼所提供的許多生態效益。
積極的管理可以延長沿海濕地的壽命，使其能夠繼續儲存碳、提供棲息地、提高水質並保護沿海地區的生產性農場和林地。
