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第二節 碳吸存相關研究 森林資源與生態系碳循環
碳為宇宙中第四多的元素，地球中的碳約為 655000 億噸儲存於岩石之 中，剩餘的則在海洋、大氣、植物、土壤和化石燃料之中。碳為地球生命的 根本，生命出生是由碳所形成，舉凡食物、文明、經濟和交通都是由碳建構 而成，但同時也要正視碳排放造成全球氣候變遷的嚴重問題（Molles and Cahill, 2007；Riebeek, 2011；Wigley and Schimel, 2005）。
碳流動於不同的儲存單元中進行交換，稱之為碳循環，碳循環分為快速 和慢速並在不同的儲存單元間流動，而每一次的碳轉換，將會另更多的碳進 入另一儲存單元之中，碳循環是為防止地球上的碳持續的進入大氣之中或完 全儲存於岩石之中的一項平衡方式，此種平衡有助於保持地球溫度至相對穩 定之狀態（Molles and Cahill, 2007）。
碳循環擔任地球溫度調節的角色已有上千年的歷史，有很大的部分在於 慢速的碳循環流動，幾百年的時間地球的溫度，受到碳循環的消長影響之大，
包含冰河的年齡或暖化的趨勢都與碳循環具有相當大之關係性。以幾千萬年 前的變化為例，板塊大規模移動，改變了地球內部的碳滲透速度，可能造成 碳循環此溫度調節器的失靈，如 5000 萬年前白堊紀當時所出現的極端氣候 與 冰 川 氣 候 （ Cole, Prairie, Caraco, McDowell, Tranvik, Striegl, Duarte, Kortelainen, Downing, Middelburg, and Melack, 2007；Riebeek, 2011；林映儒、
鄭智馨、曾聰堯，2011）。
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圖 2 - 3 碳循環示意圖（Riebeek, 2011）
慢速的碳循環
慢速的碳循環，是通過一系列的化學反應與板塊運動所形成，此慢速循 環大約花費 100-200 多萬年的時間緩慢的在岩石、土壤、海洋和大氣之間移 動。平均每年1013至1014克的碳通過緩慢的碳循環，相較之下人類約每年排 放1015克的碳進入大氣之中。而碳由大氣圈進入岩石圈是透過降雨而開始，
透過降雨大氣中的碳與水結合形成碳酸（H2CO3）降落至地表。當酸溶解岩 石的過程稱之為化學風化（chemical weathering），這過程會釋放出鈣（Ca）、 鎂（Mg）、鉀（K）或鈉離子，並在透過河流將這些離子帶入海洋。海洋中，
大部分的碳酸鈣都是由貝殼類生物鈣化建成或是珊瑚和浮游生物製成，而生 物體的死亡沉沒至海底隨著時間的推移，使得生物體的殘骸與泥沙層混合在 一起，近一步儲存於石灰石之中。大部分有百分之八十的含碳岩都是藉由此 種方式儲存，而剩餘的百分之二十，則是透過泥漿層滲入的生物所形成的有 機碳，透過熱量和壓力壓縮數百萬年的泥碳，進而形成沈積岩如頁岩。在某 些情況下如死亡物的聚集速度高於其衰減速度，有機碳層將成為石油、煤炭 或天然氣，而非沈積岩。慢速的碳循環可透過火山或是板塊移動將碳重返於
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有辦法回歸最初緩慢的碳循環模式（Riebeek, 2011）。快速的碳循環
（Riebeek, 2011）。
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碳循環的改變
快速和慢碳循環保持著大氣、土地、植物與海洋相對穩定的濃度，但當 任一環節改變碳的儲存量，其效應將影響全面。現今的碳循環正在發生改變，
因人類正通過燃燒化石燃料和大量的砍伐森林干擾著碳循環系統。當人類開 始砍伐森林，將密集儲存碳的植物去除，取而代之種植為經濟性較高的牧草，
這其中能儲存的碳含量是較少的，且在種植的過程中也破壞了原先具有碳含 量的腐植質。若這當中沒有人為干擾，化石燃料中的碳將經過數百萬年後，
才會緩慢的經由火山爆發進入碳循環之中；而人類大量燃燒石油和天然氣釋 放出大量的碳，則是碳經過數百萬年才累積而成的，意指人類將原本慢速的 碳循環，快速的排入大氣之中（Cole et al., 2007；Riebeek, 2011）。
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2010；邱志明、唐盛林、鍾智昕、林振榮，2011；鄭祈全，2014）。
調查森林碳量推估之基本定義為，木本植物藉由光合作用機制將二氧化 碳吸存至植物體內，成為生物量的一部份，因此大多數傳統調查都藉由先得 知生物量在進一步進行估算整體森林碳量。而森林碳貯存的方式可分為碳貯 存（Carbon storage）與碳吸存（Carbon sequestration）兩種。碳貯存為林木 在特定時間點所單位面積所貯存的碳量，是生物量累積的概念；碳吸存則指
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則是利用生物量進行碳吸存量推估；林俊成等人得出結果為，不同樹種對 於碳吸存的能力會有所不同，以調查七種造林的樹種來說，根據預測樹林 達 20 年後相思樹的碳吸存能力最佳，可達到碳吸存量為 380.31 ton ha-1， 其次為光臘樹 345.11 ton ha-1。林映儒等人則是調查果園廢耕地在全民造林 運動後，所增加的碳吸存量與周圍原為農地土地利用類型進行比較，結果 顯示廢耕地造林後所增加的碳量約為 139.1 ton ha-1，其推測出的原因為，
耕地在土壤的有機碳量與死有機物質的碳量，因人為的開發與灌溉本來就 會少於森林地，故碳量的增加是可預期的。
從以上多篇研究可看出，實地取樣方式要做到全面性的評估，難度性 是較高的，不管是從單一樹種的角度甚至到一小區域，要兼顧真實性與全 面性是需要相當長時間及繁瑣性的全面調查，再加上公式中許多轉換係數 是台灣地區無統整出的數據，故常需仰賴 IPCC 的轉換參數進行評估，總 體評估有太多的不確定性存在。若能有方法在有高效率、全面性與高時效 性的進行評估，相信對未來不管是森林資源調查或碳吸存各方面評估都是 一大利多。
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（Steve, 1999）。
遙測大致上可分為三大部分，影像取得、影像處理與影像判釋。遙測技 術的優勢在於整體性、週期性、即時性、多波段、高精密度、多波段、數值 化、受地面限制性小、低成本、用途廣泛與開發性等優點，都是在傳統調查 資料上難以達成的，而其應用範圍更加廣泛，不管是在測繪、農林、地質礦 產、地質災害、土木水利、空間規劃與經營、環境保護、海洋調查與研究與 氣象等（Steve, 1999）。