徒步前往北卡罗来纳州附近的我的研究地点鳄鱼河国家野生动物保护区，我在一段完全被淹没的小路上艰难地穿过齐膝深的水。在这个位于北卡罗来纳州外滩群岛后面的低洼半岛上，永久性洪水已经司空见惯。水中生长的树木又小又矮。许多人已经死了。
在北卡罗来纳州沿海地区，森林死亡的证据随处可见。我在该地区开车时经过的几乎每条路边沟渠都排列着枯死或垂死的树木。
作为一个生态学家研究湿地对海平面上升的反应，我知道这次洪水证明了正在改变大西洋沿岸的景观。它象征着环境变化，也威胁着野生动物、生态系统以及当地农场和林业企业。
像所有生物体一样，树木也会死亡。但这里发生的事情并不正常。大片的树木正在同时死亡，而树苗却无法生长来取代它们。这不仅仅是一个地方问题：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。大片连片的森林正在死亡。它们现在在科学界被称为“幽灵森林”。
远程相机在北卡罗来纳州气候变化改变的森林中拍摄到的鹿。 （艾米莉·尤里，CC BY-ND）
盐的潜在作用
海平面上升受气候变化驱动正在使世界许多地区的湿地变得更加湿润。这也使它们变得更咸。
2016 年，我开始在北卡罗来纳州的一片森林湿地工作，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防水裤和网状衬衫，以防止昆虫叮咬，并沿着被洪水淹没的小路将 100 磅以上的盐和其他设备拖到我的研究地点。我们正在一个网球场大小的区域撒盐，试图模仿海平面上升的影响。
经过两年的努力，盐似乎没有影响我们正在监测的植物或土壤过程。我意识到，我需要回答的问题不是等待我们的实验盐慢慢杀死这些树木，而是有多少树木已经死亡，以及还有多少湿地面积脆弱。
为了找到答案，我必须前往树木已经枯死的地方。
海平面上升正在淹没北卡罗来纳州的海岸，咸水正在渗入湿地土壤。在淡水耗尽的阶段（例如干旱期间），盐分会通过地下水移动。盐水还会穿过运河和沟渠，在风和涨潮的帮助下渗透到内陆。树干苍白、没有叶子和四肢的死树是土壤中盐分含量较高的明显迹象。 2019 年的一份报告称它们为“木制墓碑”。
随着树木的死亡，更多耐盐的灌木和草会取代它们。在我与人合着的一项新发表的研究中艾米莉·伯恩哈特和贾斯汀·赖特在杜克大学和喜阳在弗吉尼亚大学，我们表明在北卡罗来纳州这种转变是戏剧性的。
该州沿海地区的森林迅速而广泛地丧失，对包括濒危物种在内的野生动物产生了连锁反应。红太狼和红冠啄木鸟。湿地森林封存并储存大量碳，因此森林死亡也会导致进一步的气候变化。
从太空评估幽灵森林
为了了解这些森林的变化地点和速度，我需要鸟瞰视角。这种观点来自卫星，例如NASA 地球观测系统，它们是科学和环境数据的重要来源。
北卡罗来纳州沿海阿尔伯马尔帕姆利科半岛的 2016 年 Landsat8 图像。 （美国地质勘探局）
自1972年以来，陆地卫星由美国宇航局和美国地质调查局联合运营，捕获了地球陆地表面的连续图像揭示了自然和人类引起的变化。
我们使用 Landsat 图像来量化自 1984 年以来沿海植被的变化，并参考高分辨率的 Google 地球图像来发现幽灵森林。计算机分析有助于识别整个景观中类似的死树斑块。
谷歌地球图像右侧是一片健康的森林，左侧是一片有许多枯树的幽灵森林。 （艾米莉·尤里饰演）
结果令人震惊。我们发现，在过去 35 年里，鳄鱼河国家野生动物保护区内超过 10% 的森林湿地消失了。这是受联邦政府保护的土地，没有其他人类活动可能会杀死森林。
海平面迅速上升似乎超过了这些森林适应更潮湿、更咸的条件的能力。极端天气事件在气候变化的推动下，暴风雨、更频繁的飓风和干旱造成了进一步的破坏。
我们发现，在经历了 2012 年极端干旱、森林火灾和风暴潮之后，我们研究区域内森林覆盖面积最大的年度损失发生在 2012 年。飓风艾琳2011 年 8 月。这三重打击似乎成为导致该地区大规模树木死亡的转折点。
（Ury 等人，2021。，CC BY-ND）
上图：我们为鳄鱼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程度。
科学家应该对抗这种转变还是协助它？
随着全球海平面持续上升，沿海林地墨西哥湾到切萨皮克湾世界其他地方也可以遭受重大损失来自盐水入侵。
保护界的许多人正在重新思考土地管理方法并探索更多适应性策略，例如促进森林不可避免地转变为盐沼或其他沿海景观。
例如，在北卡罗来纳州大自然保护协会正在实施一些适应性管理方法，例如创造“生机勃勃的海岸线“由植物、沙子和岩石制成，可提供风暴潮的自然缓冲。
更激进的方法是在受威胁地区引入耐盐的沼泽植物。这一策略是有争议的，因为它违背了努力保护生态系统原样的愿望。
但如果森林无论如何都在死亡，那么拥有盐沼比让湿地变成开放水域要好得多。虽然开放水域本质上并不是坏事，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沿海湿地的寿命，使其能够继续储存碳、提供栖息地、提高水质并保护沿海地区的生产性农场和林地。
