專題報導

    瞭解森林碳議題的第一步 從正確認識森林碳匯開始

    文/邱祈榮

    編按:面對2050淨零碳排壓力,企業、組織積極尋求其他碳抵減機會,而紛紛將目光轉向森林碳匯。若要深入瞭解森林碳議題,不能不先從正確認識森林碳匯開始,討論在國家、組織、專案三種不同尺度下的碳匯估算、考量與應用,以期在本世紀最重要的零碳課題中創造碳利雙贏。
    台灣玉山。圖片來源:MagicTV/Pixabay

    自然界中樹木行光合作用,把光能轉換成碳水化合物的化學能型態,透過生物圈食物鏈連結,以能量流轉方式帶動物質循環,讓碳能夠在生物圈經生產者、消費者與分解者程序接力完成碳循環,這也是樹木能夠暫時將碳固定於樹木生物體的原理。對森林而言,是樹木總體集合而成,因此當論及森林固定的碳量多寡,一般常以森林碳匯(Forest Carbon Sink)進行討論。

    事實上森林碳匯以不同碳庫(Carbon Pool)形式來固定碳量,包括有:地上部生物量、枯死木與枯枝落葉、地下部生物量及土壤等森林生態系統的形式儲存碳量。另外,由於人類社會對於木製產品的需求,在森林經營的過程中會伐採樹木製成各式林產品,例如薪炭材、家具、紙張等。

    隨者木材的伐採轉製成木製產品,也讓原本固定於樹幹的碳,轉移至木製產品加以使用,形成所謂「收穫林產品」(Harvested Wood Products, HWP)碳庫形式。當木製產品棄置後,並非短時間就可分解,往往需耗費數十年。因此HWP又可分為使用中(in use)及分解中(in disposal)兩大類。

    綜上所述,森林碳匯的完整框架應包含森林生態系統及收穫林產品兩大部分,其詳細內涵如下圖所示:

    森林碳匯內涵及碳庫形式。圖片來源:邱祈榮提供

    森林碳匯估算方面,為因應不同空間尺度,而有相對應的統一規範與指南,藉此達到估算的一致性,以便進行比較。基本上森林碳匯估算的空間尺度可分為:國家、組織(城市或企業)、專案等三種尺度:

    不同尺度碳匯估算方法學示意圖。圖片來源:邱祈榮提供

    國家尺度 依IPCC國家溫室氣體清冊計算指南

    國家尺度森林碳匯估算,在於計算全國森林碳匯,將結果置入國家溫室氣體排放清冊報告,計算方法則主要依據IPCC出版的國家溫室氣體清冊計算指南進行估算。

    至於其他尺度的碳匯估算方法學則演化自IPCC指南,或完全參照,或局部簡化,或局部調整。因此,若能深入瞭解IPCC指南,將有助於掌握其他尺度估算方法學的重點。

    組織尺度 依城市或企業適用不同標準

    組織(城市或企業)尺度森林碳匯估算,依城市或企業適用不同的標準,其中常見的有:

    1. 溫室氣體議定書(GHG Protocol,以下簡稱GHG議定書):

    1990年代後期,世界資源研究所(World Resource Institute, WRI)和世界可持續發展工商理事會(World Business Council for Sustainable Development, WBCSD)認識到需要制定企業溫室氣體核算和報告的國際標準,溫室氣體協議因此應運而生。目前GHG議定書提供公司和組織及國家和城市排放兩種標準,以便相關單位估算其溫室氣體排放量。

    2. 國際地方政府溫室氣體排放分析議定書(International Local Government Greenhouse Gas Emissions Analysis Protocol, IEAP):

    由地方政府永續發展理事會訂定,使用於城市溫室氣體排放盤查,主要提供地方政府碳盤查使用。

    3. 溫室氣體查證(ISO 14064-1)

    國際標準化組織(ISO)是由世界各國的標準機構所共同組成的聯盟。因應減排舉措對量化、監測、報告和驗證溫室氣體排放和移除的需求,國際標準化機構訂定了「ISO 14060」系列標準,為量化、監測、報告、驗證溫室氣體排放和移除,提供清晰度和一致性,支持低碳經濟實現永續發展,並使全球組織、項目支持者和相關方受益。

    ISO14060系列中,ISO 14064-1為組織層級的規範指南,主要用於企業溫室氣體盤查。環保署於2022年5月出版的「溫室氣體排放量盤查作業指引」,特別指出「ISO14064-1:2018」以及「CNS 14064-1:2021」的直接排放(範疇一)包含土地使用與土地使用變更及林業。不過,土地使用與土地使用變更及林業現階段並非為環保署要求的盤查項目。

    「ISO14064-1:2018」標準附錄G即為農業與林業之指南,顯見「ISO 14064-1」可針對森林碳匯進行碳移除估算。

    以上三種溫室氣體排放盤查的標準,在範疇一盤查範圍,均包括林業部門或土地部門的碳匯盤查項目。

    專案尺度 依參與的碳交易機制而定

    至於專案尺度碳匯估算,則常用於森林碳減量額度(Forest Carbon Credits)計畫。估算的依據往往視專案欲參與的碳交易機制而有所不同。例如,參與清潔發展機制(Clean Development Mechanism,CDM)時,則應依清潔發展機制方法學來估算專案的碳匯變動情形,決定碳交易減量額度。

    以美國溫室氣體排放清冊為例 看不同碳庫形式之碳匯及估算內容

    因本國國家溫室氣體排放清冊中,林業部門報告項目並不完整,茲以美國溫室氣體排放清冊歷年碳匯變化為例說明,讓大家瞭解不同尺度下、不同碳庫形式的碳匯及估算內容:

    依據《1990-2020年美國溫室氣體排放與降低之紀錄》報告,摘錄出美國歷年林業部門林地維持林地不同碳庫的碳儲存量與碳移除量的變化趨勢:

    林地維持林地意指林地維持林地利用。由於不同國家對土地利用及變化採用的定義不一致,2006年IPCC指南將土地利用整合,並區分成:林地、農地、草地、濕地、集居地和其他土地等六大類別。每一個類別又可分成兩個子類別,分別為:土地維持原土地利用類別(例如:林地維持林地)和土地轉變為其他土地利用類別(例如:林地轉變為農地)。
    表一、美國歷年林業部門林地維持林地不同碳庫碳儲存量。資料來源:《1990-2020年美國溫室氣體排放與降低之紀錄》報告
    表二、美國歷年林業部門林地維持林地不同碳庫碳儲存量比例。資料來源:《1990-2020年美國溫室氣體排放與降低之紀錄》報告

    森林生態系為林業部門「碳儲存」主力  土壤碳庫又占整體淨移除最高

    綜合表一與表二,從碳儲存量可看出,森林生態系的碳儲存量比例較收穫林產品高,平均比例約在95%以上、接近96%。其中,地上部生物量所占的碳儲存量比例僅約為25%,不如土壤礦質碳(41%以上)。

    若單從2021年土壤碳總量來看,綜合土壤礦質碳及有機碳,所占比例達53.8%。若純就碳儲存量而言,土壤碳庫確實是占最高比例。收穫林產品的碳儲存量約在4%左右,近幾年逐漸高至4.5%,顯示隨著木製產品的需求增加,使用中林產品碳儲存量占比也隨之提高。

    表三、美國歷年林業部門林地維持林地不同碳庫淨碳移除量。資料來源:《1990-2020年美國溫室氣體排放與降低之紀錄》報告
    表四、美國歷年林業部門林地維持林地不同碳庫淨碳移除量比例。資料來源:《1990-2020年美國溫室氣體排放與降低之紀錄》報告

    由表三及表四可清楚得知:每年美國林地維持林地的碳移除量上下起伏變化,2020年共移除6億6800餘萬噸二氧化碳當量,若除以該年的森林面積2億8195萬1000公頃(表一),平均每公頃森林生態系統約移除2.07噸二氧化碳。

    森林生態系為林業部門「碳移除」主力  生物體碳移除又為最重要因素

    以總淨移除比例來看,所吸存的量又以森林生態系統最高,2020年移除達5億8400萬餘噸二氧化碳當量,約占整體碳庫的87.5%。其中,地上部生物量移除的比例高達60%左右,地下部生物量約為12%,兩者合計約有71.2%;若再加上枯死木移除量,則為全年碳移除量的86.7%,顯示:相較於碳儲存在淨碳移除量上的表現(35.5%),生物體的碳移除(86.7%)實為最重要的淨碳移除主要因素。

    而在土壤方面,淨碳移除量的綜合表現僅約0.5%,也是遠不如在碳儲存量的比重。2020年收穫林產品淨碳移除量的比例(12.5%),亦遠高於碳儲存量所占比例(4.5%),其中分解中林產品的淨碳移除量的比例更高達9.5%,顯示收穫林產品於美國年度淨碳移除量扮演重要角色。

    我國溫室氣體清冊林業部門報告 應強化估算正確性及合理性

    若對比於國內的國家溫室氣體清冊林業部門報告,在林地維持林地碳匯的部分,報告僅估算樹幹材積,再透過生物量擴展係數推算出地上部生物量、根莖比係數推算出地下部生物量而已,並未納入土壤及收穫林產品的估算。

    相較於美國國家溫室氣體清冊林業部門報告,未來我國應該要:強化地上部及地下部生物量估算的正確性及合理性,增加枯死木碳匯估算機制,以及納入收穫林產品碳匯估算等。

    以台北市溫室氣體排放量分析報告為例 探討城市森林碳匯估算合理性

    在城市碳匯估算方面,茲以台北市溫室氣體排放量分析報告為例,探討城市碳匯估算的合理性。依據2020年台北市溫室氣體排放量分析報告結果,2005-2020年,台北市六大部門溫室氣體排放量盤查如下:

    表五、台北市六大部門溫室氣體排放量(2005-2020年)。資料來源:2020年台北市溫室氣體排放量分析報告

    檢視表五林業部門碳移除量表現,第一個印象應是整個期間只有兩個數據-8.83及-24.03萬公噸,這是非常罕見的情形。

    如果進一步檢視2018年台北市溫室氣體排放量分析報告對林業部門溫室氣體排放量之說明:

    依據2018年『台北市統計年報』,本市林業部門林種包括天然針葉林、天然針闊葉混淆林、天然闊葉林、竹林(林木部份)。本市參考環保署『縣市層級溫室氣體盤查計算指引』,推估林地之年度碳貯存變化量,依據碳與二氧化碳分子量轉換,將計算得到的碳吸收量換算為二氧化碳當量表示。分析結果顯示,本市林業部門面積主要依行政院農業委員會林務局航空測量之數據為準,該局處分別於1987年及2017年進行測量,故2016年以前數據皆無變化。隨著本市持續都市化的開發,2018年林業部門整體面積較2016年大幅減少,彙整數據如表9所示。

    經比對該年度報告的表九,顯示其林業部門碳移除量於2017、2018均為-16.33萬噸,明顯又與2020年報告的-24.03萬噸(表五)有所出入。進一步檢視台北市主計處由工務局提供的森林面積資料如下:

    台北市1968-2020年森林面積數量圖。圖片來源:邱祈榮繪製

    依照圖三數據,會發現台北市森林面積確實僅依賴行政院農業委員會林務局航空測量。當航空測量數據異動時,台北市森林面積方隨之改變。上圖顯示2016-2017年有大異動,列表比較兩年間森林面積及林型異動情形:

    表六、2016-2017年度森林面積及林型面積統計。資料來源:2022年台北市主計處網站。邱祈榮整理製表

    失真的林業部門碳移除量 為確保都市林負碳效益 地方碳匯估算待強化

    從上表查知2016-2017年間,台北市森林面積由8,979公頃一躍增為10,118公頃,這明顯是因為長期台北市政府未能建立森林面積監測機制,仰賴其他單位提供調查資料所致。以這樣的森林面積更新頻率,顯然不足以因應目前年度碳匯估算所需。另外,更令人質疑的是不同年度間林型面積異動是否合理?

    以森林面積由8,414公頃驟減為5,952公頃;針葉林型由1,077公頃驟減為15公頃;闊葉林由4,632公頃驟增為5,906公頃;針闊混合林由2,705公頃驟減至31公頃;竹林由565公頃驟增至4,166公頃。從上述這些劇烈的變化數據,充分顯示出這兩年林型異動必有很大的問題存在,更令人怵目驚心的是2017年以後的林型面積資料,台北市真會存在有高達4,166公頃的竹林;台北市森林有高達41.17%的面積是竹林,這有可能嗎?

    森林面積為推算林業部門碳匯,並據以推算碳移除量的最基本資料,但各地方政府均未認真面對所管轄森林的面積有多少,且大多依循台北市的作法,並未即時更新年度森林面積,造成林業部門碳移除量的嚴重失真。在此呼籲地方政府應改變思維,重視都市林帶給城市碳移除效益的重要性,並強化都市林碳匯估算量化工作,確保都市森林碳匯效益,發揮森林負碳關鍵角色。

    近年來由於企業永續報告書的撰寫與徵收碳費、碳稅的可能性大增,讓企業方面由過往的被動進行碳盤查,轉而主動積極推動碳盤查。基本上無論企業碳盤查遵循哪種標準,在範疇一的直接排放盤查項目中,都列有林業或土地部門的盤查。但過往因為一般企業擁有土地面積較少,並未積極認真估算。

    土地碳移除機制較直接簡單 若土地經營得當 更可達碳利雙贏

    然而,隨著淨零碳排議題受到重視,企業透過土地碳移除機制來達到淨零碳排,應是比透過碳交易市場購買森林碳減量額度要來得直接簡單,若能同時管理土地經營得當,不但可以有碳移除量提供企業抵換碳排放量之外,亦可有土地經營收益,應是碳利雙贏的結果。

    以GHG議定書為例,最近正在積極編寫「土地部門與移除指南」將著重於企業如何在企業碳盤查標準和GHG議定書中範疇三的基礎上,在溫室氣體清單中核算來自土地利用、土地利用變化、生物產品、CO2移除技術和相關活動的排放和移除。該指南是根據多方利益相關者彼此協調的最新發展來制定,該指南草案預計將於2022年6月進行試點測試和審查,預計於2023年初正式發布。

    專案尺度森林碳匯估算方法學 應在成本與效益間取平衡  

    由於專案尺度的森林碳匯估算主要為森林碳減量額度(即一般所稱的碳權)交易所進行的專案,其森林碳匯估算方法學會依不同交易機制而異。一般而言,不同交易機制所許可的碳匯估算方法學需要標明採計哪些碳庫類別。

    以國內目前環保署所通過唯一的小規模減量方法——造林與植林碳匯專案活動(AR-AMS0001)為例,該方法學敘明:「碳匯變化主要來自地上部及地下部生物量,並考量枯死木、枯枝落葉及土壤有機碳不是主要碳庫,因此以保守性方式只計算地上部及地下部生物量。」。這意謂在此專案的碳匯估算已簡化到僅估算地上部及地下部生物量部分,其他碳庫則不予估算。

    另外以美國加州合規抵換計畫(The Compliance Offsets Program)的Compliance Offset Protocol Urban Forest Project方法學為例,該方法學僅使用樹木胸徑與樹高量測資料,帶入材積式估算出立木材積再計算碳儲存量。該碳匯估算方法算是相當簡化。當然,此種簡化過程也常常成為森林碳減量額度計畫的碳單位,不過因被認為是估算過於簡陋且品質不良的交易碳單位,因此其單位價格相對較低。

    當然,整個估算方法學會加以簡化,主要考量在於專案成本。如果要考量更多碳庫項目,勢必要增加調查成本,同時有些碳庫碳量空間變異大,取樣代表性也常常是困擾的問題,加上該碳庫在專案執行前後差異可能不大,因此該碳庫項目的估算往往會被簡化。

    反之,若森林碳匯估算方法學要求包含更多碳庫類別,以及更精確的估算,這在實務上會面臨調查成本過多,反而造成該專案無利可圖,而也應該不會有人願意去推動這樣的專案。因此,在簡化碳庫調查與正確反映固碳效益的兩相權衡下,專案型的森林減量額度估算方法學應試圖取得平衡。

    估算後的碳匯應用

    上述討論不同尺度碳匯估算的方法及其考量,接著要說明當完成碳匯估算之後,這些估算的結果有何用途?碳匯應用用途仍然是依據不同尺度對象而有所不同:

    不同尺度碳匯應用示意圖。圖片來源:邱祈榮提供

    2050淨零碳排的重要課題 強化國家清冊森林碳匯估算的正確性及完整性

    首先,國家尺度估算出來的碳匯,將納入國家溫室氣體排放清冊報告的林業部門,做為國家森林碳匯的表現,也是達成國家減量目標的重要評核項目。

    以2022年3月所公布的「台灣2050淨零排放路徑及策略總說明」,提出台灣2050淨零轉型路徑規劃,預計將森林碳匯由2019年移除21.4百萬噸二氧化碳當量,提升至2050年的22.5百萬噸二氧化碳當量,並規劃於2030年前投入847億經費,推動執行造林及相關經營工作,以達成預期目標。

    從所公布的淨零規劃路徑來看,可以得知森林碳匯的效益需要由國家溫室氣體排放清冊林業部門報告來檢視。因此,在目前國家清冊林業部門估算尚有不足的情形下,如何強化國家清冊報告森林碳匯估算的正確性及完整性,應是未來配合達成淨零路徑的重要課題。

    從碳匯到可交易的減量額度 淨零排放壓力下的森林碳減量挑戰

    城市及企業的森林碳匯應用方面,尤其是企業面臨碳中和或淨零排放的壓力,積極尋求購買森林碳減量額度(或稱碳權)的可能性。事實上,對於森林碳匯轉換至可交易的碳減量額度會面臨到筆者過去曾提及的:

    1. 森林碳減量額度專案計畫收益有限且成本過高,若林地無其他收益,很難成案。
    2. 森林碳減量額度專案計畫跨期太長,對於林地的承諾很難落實。
    3. 台灣私有林地規模小、整合不易,加上缺乏經營技術與執行團隊。

    為能更有效抵減碳排 企業應將土地碳匯納入碳盤查範疇一

    因此,面對這些難題,讓台灣森林碳減量額度專案計畫一直缺乏實際案例,造成企業的焦慮。然而,若從企業碳盤查範疇一的角度思考,如該企業擁有土地或長期租賃或合作方式,讓土地碳匯量納入企業碳盤查的範疇一,直接抵減企業的碳排放,應是更直接有效的模式。

    事實上,目前企業碳盤查所採用的盤查標準如GHG議定書或「ISO 14064-1」也都積極發展或納入估算土地相關碳移除量的方法學。這也說明企業若能將土地部門納入範疇一的盤查邊界,應是將森林碳匯納入企業碳盤查最直接有效方式。

    以國內台灣糖業公司為例,目前台糖公司現有造林面積約1萬1711公頃(面積包含全民造林404公頃、自費造林517公頃、環保林園大道379公頃)。

    若以每公頃平均可吸存10噸二氧化碳當量估算之,預計每年可約吸存11萬噸二氧化碳當量,再透過企業內部碳定價方式,對於台糖公司達成企業碳中和應有相當助益,應是較為切實可行的路徑之一。

    瞭解森林碳議題的第一步 正確認識森林碳匯

    森林生態系統能夠吸存並儲存二氧化碳,讓森林碳匯成為人類面對淨零排放訴求的良好負碳方式,也是成本最為低廉的方式。森林碳匯包含不同碳庫組成,從森林生態系統吸存碳,到森林生態系統與收穫林產品都具備儲存碳的功能。透過完整的銜接,讓森林碳匯得以在碳循環過程中擴大碳儲存及停留的時間。

    在森林碳匯估算方面,在不同尺度下,如:國家、城市或企業、專案等,依據不同的估算方法計算不同碳庫的碳匯量。有時因實際應用或成本考量,會簡化一些碳庫項目的碳匯估算,但仍應以最後應用作為主要考量。

    森林碳匯應用方面亦因其尺度不同而有所不同:國家尺度以達成國家整體減量目標為主;城市及企業則以抵減本身碳排放為最佳考量;至於專案尺度則以滿足碳交易機制為主,以提高林地收益。

    森林碳匯估算僅是整個森林碳議題符合量測、報告及驗證(MRV)機制的第一步,面對不同尺度的不同應用,仍有許多工作要去融合與連結,但對於正確認識森林碳匯的內涵,應是深入瞭解森林碳議題的第一步。

    參考資料

    相關連結

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