第三章 針葉林氣候 林雨莊 編譯
針葉林在一年中大部分時間氣溫較冷，但氣候潮濕（空氣潮濕）的地方發展。在一年中，由於降水（露水、雨、雪、雨夾雪或冰雹）落到地面的水比蒸發（液態水變成蒸汽）和昇華（凍結的水直接變成蒸汽）流失到空氣中的水量要大。因此，地面往往潮濕。排水不暢的地方形成濕地。
大多數的針葉林樹非常耐寒，但也能忍受高溫，只要有潮濕的環境。東西伯利亞的溫度在冬季可以降到-60℃，最高溫度在-40℃—一年中的溫度範圍驚人地高達100℃。這樣的極端並不能阻止達烏爾落葉松維持生計。
針葉林樹的一個關鍵要求是夏季潮濕的空氣。沒有它，它們通過針狀的葉子失水過快，即使地面潮濕也不能長得很大。在格魯吉亞第比利斯植物園（前蘇聯的一部分）乾燥的空氣中，雲杉的高度只有10米。在正常的針葉林環境下，這樣的樹木可以長到30米以上。
什麼是輻射？
許多人認為輻射是與核武器和核電站有關的有害射線或粒子。然而，這些被稱為電離輻射的輻射只是眾多輻射類型中的一部分，其中許多輻射非但沒有有害，反而對人類和其他生命形式有益。
大多數形式的輻射都是電磁的，它們既有電性又有磁性，以電磁波的形式在大氣或太空中傳播。電磁輻射的範圍或頻譜從長波長的無線電波延伸到短波的紫外線（UV）。在這兩個極端之間，存在著一系列人眼可見的波長—包括彩虹所有顏色的可見光光譜。陽光包括所有波長的可見光，加上一些人不能直接看到，如紫外線和紅外光。紫外線是有害的，因為它很容易被核酸吸收，核酸是決定遺傳特性的環流成分基因的主要組成部分。吸收的能量可以改變核酸，引起突變，從而導致癌症和其他正常生活過程的中斷。
電離輻射包括由放射性物質如鐳、鈾和鈈衰變釋放的放射性粒子或射線（α和β粒子，以及γ射線）。宇宙射線（從太空到達地球的高能粒子）和X射線（由天體，如��星，通過人工手段產生的高能波）也是電離輻射的類型。電離是指它們將能量轉移到中性原子或分子上，從而將其轉變為帶負電或正電荷的離子的能力。這種變化發生在構成生物體的複雜化學物質中，這意味著電離輻射通常是有害的，而不是小劑量。
天氣、氣候和大氣
天氣是太陽和雨水，風和平靜，雲和晴朗的天空，以及其他我們每天和每週都在經歷的空氣特徵的混合體。天氣包括科學家測量的技術特徵，例如空氣壓力（空氣柱壓在地球表面的壓力）、濕度（空氣中含水量的測量）和蒸發（水在地球表面轉化為水蒸氣的速度）。
氣候指每年和十年到十年的平均天氣模式。它是特定地區的溫度、氣壓、降水量、雲量、風速等的長期模式。人們談論加拿大和美國大湖區的氣候。另一方面，他們稱全球天氣模式的總體趨勢為全球氣候。
大氣是包裹在地球表面的一層空氣。赤道區的大氣層大約有900公里高，兩極地區稍低。它是地球的生命線和保護者。
大氣中含有人們呼吸的氧氣，大多數植物、動物和微生物都需要呼吸（分解食物釋放能量的過程）。它的雲層為陸地提供海水迴圈。它就像一個絕緣的毯子，確保地球不會因為生命的生存而太熱或太冷。天氣和氣候是地球大氣層下部迴圈空氣的特徵，稱為對流層。
大氣也是一道保護屏障。大氣的中間層，稱為平流層，含有吸收陽光中紫外線（UV）輻射的氧氣。當它吸收這種輻射時，氧氣（O2）轉化為臭氧（O3）。平流層臭氧層的存在表明有害的紫外線輻射已經被吸收。高水準的紫外線輻射會引發突變（環流遺傳物質的自發變化），從而導致癌症。
太陽能加熱和空氣流動
太陽對地球表面的不平等加熱（太陽加熱）導致了全球天氣和氣候模式。位於北半球北回歸線（23.5°N）和南半球北回歸線（23.5°S）之間的是地球上每年至少有一天太陽直射天空的區域。這個地區被稱為熱帶地區。它明顯比兩極溫暖，因為它接收到更多的陽光，無論是強度還是持續時間。三個主要因素解釋了這種差異。
首先，在赤道附近，正午的太陽從天空中高高升起，太陽光線幾乎直接向下傾斜。相比之下，在兩極附近，正午的太陽在天空中升起很低，太陽光線以一個較淺的角度照射到地球表面。在兩極，陽光更有可能從大氣層或地球表面反彈而不是被吸收。
第二，兩極吸收的太陽光分佈在地球彎曲表面更大的區域。一個人可以用地球儀來測試。站在地球儀旁邊，用手電筒從一邊照射到地球表面（就好像太陽就在赤道正上方一樣），在赤道產生一個緊密的光圈。保持手電筒水準，但稍微向上移動，使其向北極照射，會產生一個寬闊的橢圓形光，分佈在地球彎曲表面的更寬區域。正如手電筒所顯示的那樣，擊中兩極的光的亮度低於到達熱帶地區的亮度。同樣的原理也適用於陽光。
第三個因素是太陽光吸收或反射的量取決於地球的反照率（它的蒼白或黑暗）。兩極有冰雪。這些材料反射陽光很好，所以吸收的熱量較少。在熱帶地區，陸地是綠色、棕色或黃色的，海洋大部分是藍色的。這些顏色反射較少的光，吸收更多的太陽熱能。
如果熱帶比兩極更熱，為什麼熱帶地區不變得越來越熱？它們並不是因為移動的海洋和大氣將熱量輸送到地球的其他地方，而環繞地球表面的空氣通過與地面直接接觸將熱能傳導到空氣中而變暖。當空氣變暖和時，它的密度變小而上升。當它冷卻時，它會變得更密集並下沉。太陽對地球表面的不均勻加熱，空氣在某些地方上升而在另一些地方下沉，導致大氣在地球表面上空繞得很晚。
當熱帶空氣變暖時，它就會上升。低層冷空氣從高緯度地區（遠離熱帶地區）進入並取代上升的空氣。同時，暖空氣上升，直到到達對流層頂（對流層和平流層之間的冷邊界層）。然後空氣穿過對流層上部向兩極移動。當空氣在大氣中上升時，它上面的空氣柱的重量就減輕了。隨著氣壓降低，上升的空氣膨脹。空氣中的結合分子的運動距離越遠，滑動的頻率就越低。碰撞會釋放熱能，因此產生冷卻空氣的效果會變少—這是一種叫做絕熱冷卻的現象（來自希臘的絕熱，意思是“無法通過”，指的是熱量的損失或增加是自己產生的）。對流層上部的空氣在側向移動時也會變冷，因為它通過高層大氣向太空輻射熱量。當空氣變冷時，它變得更密集，並逐漸下沉，提供冷空氣，在高緯度地區下降，但稍後會返回熱帶地區。簡單地說，有一個整體的暖空氣運動從熱帶向兩極在高空。在低空有一股冷空氣回流，從兩極流向赤道。
1686年，英國物理學家艾德蒙哈雷（edmundhalley）第一個提出了全球空氣運動的簡單模型。另一位英國人喬治·哈德利（1686-1768）在17世紀50年代修改了這一模型，當時他認識到地球自轉會改變氣流的方向。
地球自轉的影響
地球自轉。如果一個人能在北極上空盤旋，他或她會看到下面的地球逆時針旋轉，每24小時旋轉一次。地球的腐爛會導致地球表面大部分大規模的水和風的運動轉向，而不是直線運動。法國數學家古斯塔夫·寇里奧利（Gustave Gaspard de Coriolis）在19世紀30年代對這種效應進行了研究和描述，現在以他的名字命名。
至少用寇里奧利的眼睛來想像地球儀的效果。從北極上空看，地球是逆時針旋轉的。地球自轉一周，赤道上的一個點比北極附近的點在太空中走得更遠（它沿著一個更寬的圓）。赤道上一點的旋轉速度約為每小時1670公里/小時。紐約市一個靠近北緯40°的點，以每小時1280公里的速度自轉。這意味著當一個物體試圖從赤道直接向北飛行或航行時，它會經歷一個較慢的旋轉速度。這會使它的運動轉向右邊。一個簡單的方法來觀察是當手指輕輕地放在地球儀上逆時針轉動時，手指慢慢地向極點移動。手指劃出一條向右移動的曲線。
移動的空氣經歷這種轉向效應，結果是北半球向北移動的風偏右（或偏東）。從西風帶向北移動的風。南行的風，因為它們遇到了更高的旋轉速度，在這個半球偏左（或向西）。它們形成東風或東北風（分別從東方或東北吹來的風）。在南半球，地球自轉產生可靠的西風或東風，其緯度與北半球相似。
全球大氣循環
哈德利模型和寇里奧利效應為觀測到的世界某些地區的風和氣候模式提供了合理的解釋，特別是在開闊的海洋上。在這裡，沒有陸地，它們會改變風的模式，以不同的速率加熱和冷卻到水裡，所以空氣迴圈的模式變得複雜。
應用哈德利模型，在南緯5°s和10°N之間的赤道附近，溫暖潮濕的空氣由於強烈的太陽熱效應而上升。這就在赤道形成了一個低壓帶，叫做熱帶輻合帶（ITCZ）。赤道上升的空氣形成了一個高層高壓區，使從赤道兩側到達的熱帶風系統發生偏轉。在ITCZ，來自兩個半球的定向風系統彙集在一起，或彙聚在一起，因此得名。
當上升的熱帶空氣到達對流層頂（對流層和平流層之間的邊界層）時，它就會轉向極地。在大約30°N或30°S時，空氣通過向太空輻射的熱量而充分冷卻，然後再下沉回地球表面。這些下沉的空氣區域被稱為副熱帶高壓系統，具有溫暖、乾燥、靜止的特點。暖氣是由絕熱冷卻的反向過程產生的：絕熱。當冷空氣通過低層大氣下降時，其上方空氣的重量增加；空氣壓力上升。空氣中的組成分子被擠得更近，它們碰撞得更頻繁，釋放出熱能，因此空氣溫度升高。在陸地上，世界上最熱的沙漠，如非洲的撒哈拉沙漠和卡拉哈裡沙漠，分佈在北緯30°和南緯30°的亞熱帶地區，又稱為馬緯度無風帶。
寇里奧利效應使低空從亞熱帶背風克隆向赤道移動的空氣發生了偏轉。這些移動的氣團形成了著名的信風(貿易風)，是海上貿易船隊最穩定、最可靠的風。在赤道附近，信風在遇到與ITCZ相關的上升空氣時逐漸消失。英國水手曾把這個地區稱為“蕭條”（來源於一個古老的英語單詞，意思是“遲鈍”）。遠航的人害怕在這裡變得安靜（由於缺乏風而一動不動）。在ITCZ上升而在副熱帶高壓下降的空氣環流稱為哈德利環流，以哈德利(Hadley)命名。
下降的空氣在大約30°的緯度上發生了分流，其中一部分向極地而不是向赤道移動。這種向極地移動的空氣為緯度30°到60°之間的空氣迴圈提供了補充，稱為費雷爾環流，這是美國氣象氣象學家威廉·費雷爾於1856年確定的。極地移動的空氣在中緯度產生了一種叫做西風帶的低空風系統。這股中等溫暖的空氣在大約60°的緯度上升，在對流層頂發散，部分流向赤道，完成哈德利單元的環流，部分繼續在對流層上部向極地流動。
第三類環流是由費雷爾環流和第三類環流相互作用產生的。在兩極，寒冷而稠密的空氣從對流層頂下降到地球表面，在低空形成一個高壓區。這股冷空氣向赤道方向流動，直到它在大約60°緯度處遇到來自費雷爾環流的上升空氣。極地空氣上升，從費雷爾環流內上升的空氣中獲取熱量，然後在對流層頂發散，部分暖空氣在高空向極地移動，從而完成60°到90°緯度之間的環流。在極地環流中，冷空氣在低空向低緯度移動，受到寇里奧利效應的影響，形成了被稱為極地東風的風。
在大氣單元交匯的地方，大約在30°和60°的緯度上，一個單元和另一個單元之間的邊界有一個巨大的溫差。這種差異產生了強大的氣流，稱為急流，在高達9460-15235米的對流層上部，從西向東吹，形成高海拔的西風。亞熱帶急流一年四季都很穩定。在費雷爾環流和極性環流之間產生的極鋒急流往往既強又多變。在冬季，極地鋒面的氣流以每小時241-483公里的速度狂飆，有時變得不穩定，分裂產生古怪的克隆體（氣團圍繞高壓中心旋轉），這樣可以連續數周維持無雲的天空和地面的寒冷條件。在冬季早些時候，極地鋒向南移動，導致極地冷空氣覆蓋在下面溫暖的熱帶空氣上，這種情況往往會引發低壓（空氣團圍繞低壓中心旋轉）從而產生降雪。
針葉林地區位於45°N和70°N之間，因此它們的天氣是由極地環流的東風、費雷爾環流的西風帶以及與其邊界相關的極地急流形成的。極地鋒（極地和費雷爾環流之間的邊界）在冬季向南推進，在夏季向北移動，大致界定了北美針葉林帶的南北界限。
季節的變化
地球每24小時自轉一次。當地球表面的一個位置面向太陽時，它經歷白天，當它被移開時，它經歷夜間。季節的出現是因為地球在自轉軸上傾斜。在北半球的夏天，北極向太陽傾斜，太陽在天空中的位置更高，白天更長，更暖和。
在北半球冬天，北極傾斜著遠離太陽，太陽在天空中很低，白天更短，更涼爽。在春分和秋分，三月和九月，24小時的時間跨度平均分為黑夜和白天。
在太陽的驅動下，風和天氣的分佈隨著季節的變化而變化。冬天，風和天氣的模式滲透到最南邊。針葉林地區的天氣受到極地氣團的強烈影響。總而言之，風和天氣模式向北移動。然後，針葉林地區受到來自熱帶地區的氣團的影響。因為針葉林位於相當高的緯度地區，夏季和冬季的日照時數相差很大。例如，在阿拉斯加大部分地區，最長的一天（夏至）白天有20小時以上，而最短的一天（冬至）則少於四小時。太陽全年都在天空中低空，在夏至時至地平線（最高海拔）以上僅上升49.5°。
北美針葉林和極地 鋒
在北美洲，氣團、洋流和陸地屏障結合在一起，使極地鋒成為熱帶氣團向北移動和極地氣團向南移動之間相對穩定的邊界。因此，在針葉林和極地鋒的位置之間有一個異常接近的一致性。針葉林凍土帶邊界與夏天中極鋒的平均位置大致吻合。針葉林的南界大致相當於冬季極地鋒的平均位置。
氣團
針葉林地區的氣候和天氣，和地球上其他地區一樣，是由氣團決定的。氣團是一個空氣區域，受其移動的陸地或水的影響足夠長時間，從而具有可識別的特徵，例如特定的溫度範圍和濕度。受陸地影響的氣團稱為大陸氣團（c），形成於海洋之上的氣團稱為海洋氣團（m）。這些氣團的舞蹈給了我們所經歷的天氣和氣候。
水具有極高的比熱容。這意味著它在加熱之前吸收了大量的熱能，對於那些把冷水加熱到沸點以使雞蛋煮沸的人來說，這是顯而易見的。水儲存了大量的熱量，冷卻時釋放熱量也很慢。這種特性的結合意味著水起著蓄熱和“熱緩衝”的作用—緩慢升溫，緩慢降溫，並緩和周圍環境的溫度。相比之下，陸地比海洋更快地變暖和冷卻，當然，它所含的水更少。這些特徵影響了大陸氣團的性質。
大陸氣團全年都比海洋乾燥。在冬天，大陸塊通常比附近的海洋冷（因為大陸塊更容易冷卻），所以大陸氣團既冷又乾。在夏季，大陸往往比附近的海水更暖和（因為大陸板塊的加熱速度更快），所以在給定的緯度範圍內，它的氣團可能既熱又乾。一般來說，大陸中心的氣候比較乾燥，夏季和冬季的溫差比同緯度的沿海地區更大。
位於俄羅斯北部約65°N的大天使島屬於海洋性氣候，而西伯利亞東部的維爾霍揚斯克（Verkhoyansk）則位於北緯68°左右，屬於大陸性氣候。上面的氣候圖顯示了每個地點的月平均氣溫和降雨量。請注意，維爾霍揚斯克的年氣溫範圍比大天使城大，而降水量卻少得多。
氣團也以它們形成的緯度命名。例如，北美洲受四種主要氣團的影響：涼爽乾燥的大陸極地（cP）；涼爽潮濕的海洋極地（mP）；炎熱、乾燥的大陸熱帶（cT）；炎熱、潮濕的熱帶海洋（mT）。
在加拿大中部，秋季，cP空氣向南移動，帶來涼爽乾燥的冬季天氣，來自墨西哥灣的暖氣團只是偶爾入侵。在夏季，晴朗的天氣時不時地伴隨著暴風雨的天氣，這兩種空氣團—來自加拿大西部和西北部的乾空氣和來自美國南部和西南部的潮濕空氣在北美地區起伏。在兩個氣團之間的邊界或鋒面，當來自地面附近的溫暖潮濕空氣上升到上方較冷的空氣中時，就會形成壯觀的雷暴。當上升的空氣冷卻時，它釋放出水分，在黑暗的積雨雲（雷雲）中聚集形成雨滴或冰晶。在早春的新英格蘭沿海地區，來自西北大西洋的mP氣團帶來了霧，白天的溫度通常遠低於10℃。
洋流和針葉林
洋流通常被描述為海洋中的河流，在將熱量從赤道輸送到兩極方面起著重要作用。洋流本身主要由前風驅動，例如中緯度的西風帶。但是當水向北或向南移動時，它的運動會受到寇里奧利效應的影響，寇里奧利效應會導致水流轉向。因此，海洋盆地中的主要洋流系統往往形成稱為環流的圓形系統。在北半球，中緯度環流系統順時針流動。在高緯度地區，逆時針方向相反方向流動的小漩渦從極地帶來較冷的水，為中緯度環流提供食物。
在針葉林所在的緯度地區，向南流動的冷氣流使沿海地區的空氣變冷。這種影響傾向於在沿海地區比大陸內陸地區更南部延伸針葉林。一個明顯的例外是西北歐。這一地區並沒有被涼爽的、向南流動的洋流所冷卻，而是受到墨西哥灣流及其向北延伸的北大西洋漂流的溫暖。北大西洋漂移使歐洲西北部沿海地區的空氣變暖，並使針葉林的南部邊界向北移動。
北大西洋漂流的影響是巨大的，但並非一成不變。氣候學家擔心，如果全球變暖繼續下去，北大西洋漂流可能停止脫離中緯度環流是可行的。如果沒有溫暖的洋流，歐洲西北部的氣候條件將比今天平均低6°C。全球變暖會產生冷卻效應，這聽起來很矛盾，但目前北大西洋漂移的路線是由冷卻的海水下降到海底，在北極冰層邊緣下形成北大西洋深水區（NADW）來維持的。從北大西洋漂流而來的地表水取代了這些水。如果全球變暖阻止了NADW的形成，那麼北大西洋漂移可能會失敗。這並不像聽起來那麼牽強。
科學家在檢查北大西洋底部沉積物中的浮游動物殘骸時發現，含有冷水物種的層夾在含有溫水形態的層之間。似乎大約11000年前，NADW被破壞，冷水浮游動物在東北大西洋水域繁衍生息，那裡是今天溫水浮游生物生活的地方。那時，最後一次（德文西安）冰川正在下沉，冰原正在收縮。覆蓋北美大部分地區的勞倫蒂德冰蓋融化，給北大西洋漂移增加了冷淡水，極地鋒已經向北移動到了冰島。這兩個事件的聯合作用足以暫時破壞NADW的形成，並導致北大西洋漂移失敗。在全球變暖趨勢的影響下，歐洲西北部陷入冰河期長達1000年之久，這是一種被稱為“年輕的旱地”的氣候逆轉。人類引起的全球變暖也可能產生類似的影響，而科學研究者正試圖用電腦類比這種情況在本世紀發生的可能性。
降雪
在世界中緯度和高緯度地區，當雲中的水滴在冰晶周圍聚集時，就會下雪。冰晶成長為雪花，當它們達到足夠的體積和品質時，雪花就會在地球引力的吸引下從雲層中脫落。如果雲層下面的氣溫上升到水在這個氣壓下的冰點以上，那麼飄落的雪花在到達地球表面之前就會融化成雨。如果雪花在降落過程中不融化或蒸發，那麼它們將到達仍然凍結的地球表面，如果地面溫度接近或低於冰點，它們將沉降。在世界上許多地區的針葉林，9月份降雪，並在地面和植被上覆蓋至少6個月。
雪對許多植物和地上生物有好處。雪是蒼白的，它反射陽光，所以它不容易吸收太陽的熱能和融化，如果它是黑暗的話。雪中含有的空氣是一個不良的導熱體，所以雪形成了一個絕緣層。它有助於冬季保持土壤溫暖，免受寒冷空氣的侵襲，並減少溫度波動。在隆冬，深度為20英寸（50公分）的土壤通常比空氣溫度至少高15°C。清除積雪，地面溫度驟降，使表層土壤可能凍結固體。一些針葉林植物有特殊的適應能力來防止它們結冰，即使沒有一層絕緣的雪，但是如果沒有一層雪來保護它們，許多植物就無法熬過嚴冬。
總之，針葉林屬亞北極或寒溫帶氣候，冬季寒冷，夏季短，從冷到暖。一年中的大部分時間裡，極地氣團主導著針葉林，夏季向北移動的鋒面通常帶來至少一半的年降水量。在北美和歐亞大陸塊的中心，遠離海洋的調節作用，夏季和冬季的溫差非常大。總的來說，針葉林的年平均降水量通常很低38-50公分，但由於氣溫較低，蒸發率較低，這足以維持樹木的生長。
針葉林進退
在過去30年裡進行的研究表明，北方森林在幾千年的時間裡一直在來回移動。針葉林帶在冰期或地球近代地質史上的冰川時期向南遷移，當時冰原和冰川擴張。然後，它在較溫和的時期或間冰期向北移動，比如目前的間冰期，法蘭德裡亞期，至今已持續了大約12000年。大約5000年前，全球氣候開始略微降溫，停止並略微逆轉了針葉林的向北推進。在加拿大和西伯利亞的部分地區，針葉林的北界在西元前3000年至西元前1900年間向南移動了100-200公里。從那時起，輕微的全球變暖可能導致針葉林再次輕微向北遷移。
古冰和植物化石的組成部分來自過去的冰和植物化石。例如，科學家將現代森林及其留下的花粉記錄與數千年前保存在湖泊沉積物中的樹木花粉進行比較。隨著時間的推移，通過追蹤這些花粉記錄，科學家可以拼湊出自大約2萬年前上一次冰期最大期結束以來，北美植被分佈的變化。
當時，一個叫做勞倫蒂德的冰原覆蓋了北美的一半，包括幾乎整個加拿大，深度達3.2公里。北美的蔬菜被向南擠壓。那時，雲杉樹在美國中部廣泛分佈，它們甚至延伸到南部的德克薩斯州。今天，這裡的大部分地區都過於溫暖乾燥，無法支撐雲杉。
那些存在於2萬年前的北美針葉林，不僅分佈在比今天更遠的南部，而且它們的密度遠不及現在。當時的氣候似乎既寒冷又乾燥，不利於茂密森林的生長。我們今天所知的北方森林可能僅限於湖泊、河流和其他水源附近的低窪地帶。
大約18000年前，當勞倫蒂德冰原開始緩慢向北退縮時，苔原植物，如堅韌的草和石南，然後是太加樹，如雲杉和北方松樹，緊隨其後。到15000年前，這些針葉樹的北方界限幾乎達到了紐芬蘭。冷杉和樺樹通常比雲杉需要更多的水分，幾千年後，它們跟隨向北遷移。
在12000年到9000年前，北美的氣候變得溫和，可能更潮濕，儘管持續了至少幾百年的寒冷時期仍然是這一趨勢的關鍵。大約9000年前，加拿大東南部靠近冰蓋後退邊緣的北方森林主要是北方松樹。松樹的優勢可能表明夏季溫度太高而不利於雲杉。從那時起，北方森林並沒有隨著冰層的消退而簡單地向北移動。森林裡的物種組合也發生了變化。例如，雲杉在加拿大的分佈範圍就大得多。
根據我們對過去的認識展望未來，如果全球變暖導致北方森林分佈的變化，我們可以預料到太加樹種的平衡會發生變化。有了這一點，我們可以預期針葉林其他動植物群落的平衡也會發生變化。
全球 變暖與 針葉林
上世紀90年代，北半球的年平均氣溫是自19世紀上半葉開始編制詳細氣候記錄以來最高的。這可能是全球變暖的跡象，全球平均氣溫呈上升趨勢。全球變暖是一個過於複雜和緩慢的過程，許多科學家不容易相信它確實在發生，如果是的話，什麼是對抗它的最佳方法。評估全球變暖是否正在發生取決於幾十年的措施，以確保任何上升都不是暫時的。全球氣候是全球各地區氣候的總和。即使一些地區正在變暖，其他地區也會隨著氣候模式的轉變而變得涼爽。有必要逐月、按年計算出全球平均氣溫，看看是否有這種趨勢。
政府間氣候變化專門委員會（IPCC）是一個由來自全球數百名科學家組成的小組，自1990年以來一直定期開會，評估全球變暖是否正在發生，如果是，原因是什麼，可以採取什麼措施。總而言之，IPCC確信全球變暖正在發生，而大氣中溫室氣體水準的上升是最有可能的原因。
同時，利用遙感衛星進行的測量表明，自20世紀80年代以來，太加帶的樹木比以前進行了更多的光合作用。這可能是一件好事，因為光合作用工廠可以從空氣中去除二惡英。目前，全球大氣中的二氧化碳含量正在上升，可能是人類燃燒更多的化石燃料造成的。二氧化碳是一種溫室氣體，與全球變暖有關。任何減緩、阻止或逆轉大氣中二氧化碳含量上升的自然過程都有助於對抗全球變暖。
科學家們目前正在調查，是否由於地球表面的年平均溫度在上升，針葉林的光合作用會更多。如果是這樣的話，溫度升高可能會導致樹木覆蓋向北移動，增加覆蓋的總面積，也可能是因為較高的春季溫度允許現有樹木在該季節開始進行光合作用。或者這兩個過程都有可能參與，在這種情況下，針葉林可能是大北方下沉的最大部分。這是科學家們用來指北方空氣中的二氧化碳。“水槽”是一種儲存或剩餘。在這種情況下，它是碳的儲存。
針葉林、溫室氣體和全球變暖之間沒有直接的聯繫。即使針葉林正在進行更多的光合作用，從而有助於降低大氣中的二氧化碳含量，這可能會對抗全球變暖，但其他過程也在起作用。例如，隨著地球變暖，苔原和針葉林可能會改變位置，它們的相對豐度也可能發生變化。這些生物群落對光的反射率（反照率）各不相同，它們相對豐度的變化將以微小的方式影響全球變暖。
平均而言，被雪覆蓋的苔原反射了近70%的陽光，而被雪覆蓋的針葉林反射了大約50%（深色的樹枝比蒼白的雪吸收更多的陽光）。換句話說，一公頃的冬季針葉林比一公頃的冬季苔原吸收更多的陽光。如果針葉林的面積以苔原為代價增加，這可能會因為吸收陽光的增加而產生冬季變暖的效應。另一方面，移除一部分針葉林應該至少暫時減少光合作用的量，這將減少從空氣中吸收溫室氣體二氧化碳。從全球變暖的角度來看，這似乎是件壞事。然而，一塊被雪覆蓋的乾淨的地面比曾經生長在那裡的被雪覆蓋的樹木更能反光。冬天，裸露的地面可能會產生局部降溫效果。因此，增加或減少針葉林的全球面積對全球變暖的影響尚不清楚。顯而易見的是，影響全球變暖的制衡機制是複雜的，迄今為止還沒有得到很好的理解。
五大湖的影響
五大湖由於其面積之大，就像一個海洋，可以緩和當地的氣溫，增加降雨量。因此，安大略省的氣候對於一個大陸中心的地區來說是不尋常的。在仲夏，五大湖吹來的涼風在陸地上遇到溫暖的空氣時，可能引發猛烈的風暴。在冬季，湖水在空氣中播撒水分，引發五大湖以西的暴風雪。
針葉林暴雪
在針葉林的許多地方，暴風雪（由大風驅動的雪）是不常見的。這是因為大風和雪冷卻的溫度和潮濕空氣導致水分結晶的兩個因素很少重合。然而，在錫伯伊恩針葉林的部分地區，暴風雪可能是致命的特徵。當地一場名為“布蘭”的暴風雪攜帶著來自東北部的大陸極地空氣在一個低壓（一個旋轉的空氣團，空氣壓力在中心降低到最小）。它卸下積雪，很快就形成了颶風（風速超過120公里/小時），將沉降的積雪拋向空中，造成幾乎零能見度。
過冷的倖存
純水在0°C下結冰，但有些落葉松樹能忍受-60°C的氣溫，所以這些樹一定要凍成固體嗎？看來情況並非如此。在冬季，落葉松失去水分，糖和其他物質集中在組織中。高濃度的溶解物質會降低樹上剩餘水分的冰點。這有助於防止樹木的液體形成冰晶，從而損害其組織。
溫室效應
溫室效應是地球大氣的一個自然特徵，它已經運行了數十億年。它是由某些被稱為“溫室氣體”的大氣氣體引起的，其中最顯著的是水蒸氣、二氧化碳和甲烷。
當太陽光照射到地球表面時，一部分吸收的能量以紅外線輻射的形式發射回太空。溫室氣體吸收一部分散發的紅外線輻射，從而將熱量困在大氣中。在地球歷史上，溫室效應對維持地球上豐富多樣的生命至關重要。如果沒有溫室效應，地球的平均溫度可能至少比現在低30°C。
“溫室效應”這個名字來源於溫室氣體和溫室玻璃之間的表面相似性。在冬天陽光明媚的日子裡，溫室的內部明顯比室外的空氣暖和。這種效果是由於溫室玻璃，它有助於防止紅外線輻射離開溫室，因此具有明顯的增溫效果。
大氣溫室效應的問題不是它正在發生，而是人類活動似乎在“增強”自然溫室效應。在全球範圍內，人們燃燒的礦物燃料，特別是石油產品、煤炭和天然氣比以往任何時候都多。這種活動正在向大氣中釋放額外的二氧化碳，從而增強溫室效應，在大氣中捕獲更多的熱能，並導致全球變暖。