工人們正在從紐約市一座被拆除的建築裡抽取長葉松木材。這樣的木材裡儲存了不少氣候線索，比科學家掌握的資訊早幾百年。攝影：ALAN SOLOMON
根據被拆除的城市建築裡的木材，科學家可以追溯幾百年前的氣候狀況。
撰文：NATHALIE ALONSO
美國東部曾被原始森林所覆蓋，但經過了幾個世紀的商業伐木後，到20世紀初，森林幾乎完全被摧毀。然而森林裡的樹木卻倖存了下來，很多藏在紐約市建築的牆壁之後。這些木材上的年輪是歷史氣候資料的來源，這也就是為什麼研究人員正在努力進行恢復。
在哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測所的樹木年輪實驗室，樹木年代學家（透過研究年輪來確定過往事件發生日期的科學家）團隊正在採集木材標本，這些木材來自城市周圍的拆遷地點。他們主要關注20世紀二三十年代鋼框架普及之前的建築，因為這些建築大多用美國原始森林裡的木頭建造而成。
樹木每生長一年，就會增加新的年輪，年輪可以反映當時的環境狀況。通常而言，與排列緊密的年輪相比，較疏鬆的年輪意味著生長季雨水更多。然而在高海拔的樹木中，年輪疏密反映的是溫度波動，疏鬆意味著天氣較為溫暖。
這些是在曼哈頓拆遷現場採集的託梁樣本。一些相對較緊密的年輪代表這些地方的樹生長緩慢，它們可能來自原始森林。攝影：MUKUND P RAO
樹木年輪實驗室專案的負責人之一Mukund Rao說，紐約市建築用到的很多樹在一個多世紀前被砍下來時，已有兩三百年的歷史。這意味著，在美國建國很久之前，它們就已萌發，有些是在16世紀，甚至更早。年輪可以幫助科學家填補現有資料中的空白。
“透過這些非常古老的木材，我們可以回溯到更久遠的過去，瞭解當時的情況，”Rao說。科學家也能把氣候模型的近期變化置於更宏大的歷史背景中。
“我們可以判斷目前的氣溫是史無前例，還是在正常範圍內；用同樣的方式判斷嚴重乾旱的情況，”專案的另一位負責人Caroline Leland說。
回溯源頭
紐約市大部分建築建於19世紀下半葉和20世紀初。根據2019年的一項研究，這座城市有1400萬立方米的原始木材，是全美最大的木材倉庫，相當於近7.5萬輛地鐵。
佛羅里達州的長葉松林。19世紀初，這種樹和其他樹一起，被用於建設紐約市。攝影：MUKUND P RAO
紐約市老建築所用的木材來自東海岸的多個地區。最初，建築商砍下東北部的森林，獲得北美喬松、雲杉、冷杉和鐵杉。到了20世紀初，很多森林已被砍伐殆盡。但伐木業的工業化使長途運輸木材成為可能，因此，建築商把目光投向了南方的長葉松林。不受控制的伐木導致南方長葉松林只剩下3%。
索基爾木材公司（Sawkill Lumber Company）從事木材回收業務，重新利用舊木頭。透過與公司的Alan Solomon合作，研究團隊獲得了紐約市至少18座建築的樣本，從曼哈頓的消防站，到布魯克林的馬廄。研究團隊感興趣的古老木材樣本，應有至少150圈年輪，這意味著被砍下時，這棵樹至少有150歲。
收集木材樣本後，研究人員首先利用樹脂含量、樹心（樹木中心的組織）的大小和其他解剖特徵，判斷樹種；然後進行處理，包括記錄每個年輪的寬度。
“在特定地區，年輪的疏密圖案往往獨一無二，”Rao說。
樹木年輪圖案就像條形碼，可以與其他樹的年輪圖案進行對比，這個過程被稱為“交叉定年”，可以確定木材的來源。這就是為什麼有至少150圈年輪的樣本很理想：研究人員可以得出木材確切的來源地。
“如果能成功匹配這些年輪圖案的寬度，那我們就可以弄清楚樣本來自何處、這棵樹被砍伐的時間，”Leland說。
延伸氣候記錄
在終端倉庫，樹木年輪實驗室主任Edward Cook從屹立的木樑取下麥稈寬度的樣本。攝影：CAROLINE LELAND
研究團隊研究的第一批木材來自終端倉庫（Terminal Warehouse），這座大型建築建於1891年，位於曼哈頓切爾西地區。在確定了木材屬於長葉松後，科學家把它們的年輪圖案與龐大的資料庫進行對比，找到了相匹配的樹：它們生活在佐治亞州和阿拉巴馬州的交界處附近。據信，終端倉庫最古老的樹木於1512年前後發芽。
研究人員還調查了珍珠街211號的木材；那是曼哈頓下城的一座商業建築，建於1831年。經鑑定，這是白松，他們還得出結論，木材來自紐約的阿第倫達克山脈。現存樹木的相關研究得到了1690年該地區的資料，而珍珠街211號的一些木材在16世紀30年代還很年輕，因此我們可以再向前推進150多年，瞭解那片地區的氣候情況。
從不同地點收集到的樹木年輪資料越多，研究團隊就越能更好地瞭解氣候隨著時間推移和地區不同的變化情況。
“把不同地點的樹木年輪資料網結合起來，有利於我們進一步瞭解氣候的時空變異性，”Leland說。
亞利桑那大學樹木年輪研究實驗室的主任David Frank稱這次這類研究“非常有價值”，因為科學家可以“量化、瞭解、更精確地模擬地球的氣候系統”。
Frank還指出，“長期記錄對於判斷罕見的極端事件至關重要”。
“過去發生過的事情，有可能在未來重演，”他說。
從垃圾場搶救資料
每年，紐約市約1000座用原始木材建造的建築被拆除和翻新。每座建築平均使用約14立方米的木材。這意味著，平均每年有1.4萬立方米的原始木材被拆掉。如果沒有被Solomon的索基爾木材公司這樣的公司回收，它們最終的命運是進入垃圾填埋場，隨著分解釋放出二氧化碳，造成溫室氣體排放。
“樣品回收、改變用途和再利用有利於環境，而且這些木材蘊含著很高的科學價值和歷史價值，失去它們太可惜了，”Leland說。
這些木材非常珍貴，因此Solomon和樹木年輪實驗室團隊已經開始著手建立一個非營利組織，目標是回收和再利用這些木材。
“這是一種有限資源，”Solomon說：“一旦這些材料消失，我們就再也沒有這些森林的記錄。”
（譯者：Sky4）
