加州的森林碳抵消缓冲池资金严重不足

简介

碳抵消计划在全球范围内得到广泛采用，并且在规模和范围上都稳步增长。在联合国《京都议定书》下的清洁发展和联合实施碳抵消计划中发放了超过20亿信用额，其中超过10亿信用额用于欧盟的温室气体限额与交易计划——世界上最大的单一碳市场(埃勒曼等人，2016)．

碳抵消质量问题是气候政策核算的核心问题，因为抵消信用额增加了具有法律约束力的政策体系允许的温室气体排放量，以换取其他地方声称的气候效益(埃里克森等人，2014年；卡伦沃德和维克多，2020年)．我们主要关注加州的总量控制与交易计划，该计划适用于全州75%的排放源。受该计划约束的污染者必须获得并交出根据限额与交易计划发放的污染配额。他们还可以使用有限数量的碳抵消，在碳市场之外的部门声称气候效益。

在欧洲出于对碳排放质量的担忧而决定限制碳抵消额度的使用后，加州的“限额与交易”计划成为最大的碳抵消额度公开市场之一。Haya等人，2020年)．截至2021年底，加州空气资源委员会已经发行了超过2.31亿份抵消信用，每份价值1万亿碳当量₂e (加州空气资源委员会，2022c)，而在加州和Québec的相关“限额与交易”计划中，受管制的污染者为遵守计划规定，已经交出了近1.59亿抵消信用额(Burtraw等人，2022)．根据2021年第四季度的平均价格，每学分约为16美元(加州空气资源委员会，2022d)，加州的抵消市值约为37亿美元。除了规模之外，加州的补偿计划也与研究有关，因为美国各地的森林都有资格获得信用，而且包括华盛顿州在内的其他司法管辖区已经提议在自己的国内气候政策中全面采用该计划。

碳抵消的前提是，他们认为气候效益等同于他们所证明的排放(吉福德,2020；卡尔顿等，2021年)．这种等效性主张在几个方面受到了批评，包括:抵消项目是否计入非额外的、照常经营的活动(施耐德,2009；凯姆斯等人，2016年；Haya等人，2020年；Calel等人，2021年）;它们是否导致排放转移或“泄漏”到其他司法管辖区，而不是在全球范围内减少净排放量(Aukland等人，2003年；施瓦茨曼等人，2021）;以及发放信用额度所依据的基准情景是否符合现实和可信的反事实(施耐德,2011；Schneider和Kollmuss, 2015；韦斯特等，2020年；贝格利等人，2022年)．

我们的研究通过检查一个被称为持久性的单独问题，对碳抵消文献做出了贡献。我们重点关注加州数十亿美元的森林抵消计划，该计划占California-Québec限额与交易计划总抵消信用的80% (Burtraw等人，2022)．虽然加州的排放限制只适用于州一级的污染者，但整个美国大陆的森林和阿拉斯加部分沿海地区都有资格获得抵消信用，这使得该计划的地理足迹远远超过加州本身。反过来，这些森林因实施森林管理的变革而获得信用，这些变革促进了碳储量超过区域常规做法(加州空气资源委员会，2011年，2014，2015)．在核实(包括实地调查)后，加州监管机构会发放抵消信用，这些信用可以用于加州的限额与交易计划，或在自愿市场上出售，以证明CO的合理性₂排放。

永久

储存在临时碳库中的碳的持久性或持久性，例如储存在森林和土壤中的碳，是评估气候缓解战略效力时要考虑的一个重要方面(Kirschbaum), 2006；马修斯等人，2022)．化石燃料排放的二氧化碳对大气有重大影响，影响持续数百年至数千年(阿彻等，2009年；乔斯等人，2013年)以及延伸到地质时间尺度的影响(皮埃安贝尔,2014)．相比之下，储存在生物汇中的碳本质上是暂时的，并面临着重大的永久性风险，预计这些风险将随着气候变化而增加(Anderegg等人，2020年)．

森林碳固有的非持久性在用于有效抵消永久性化石碳排放时引入了基本的不对称性。这种矛盾源于一种虚构，即临时碳抵消所声称的物理气候效益等同于持续污染所造成的危害。事实上，像森林这样的临时碳汇中生物碳的预期寿命必然比大气中化石碳的寿命短。

要解决森林碳和大气CO的不同寿命之间的紧张关系，没有简单的方法₂．加州法律要求所有的碳补偿都是“永久性的”，但没有定义这个术语。¹加州空气资源委员会(California Air Resources Board)负责执行该州的主要气候法，将“永久性”解释为要求最低储存期限为100年。²反过来，加州的森林补偿计划明确考虑到，由于自然和非自然风险(分别如野火和破产)，森林暂时储存的碳可能会在法规要求的100年永久期限之前释放回大气。为了实现这一目标，加州空气资源委员会开发了一种自我保险机制，称为缓冲池。

缓冲池

加州森林碳缓冲池的目的是确保更广泛的森林碳抵消计划的持久性。每当森林补偿项目由于土地所有者无法控制的因素(导致所谓的无意逆转)造成碳损失时，项目必须进行地面调查，以测量和报告CO₂加州空气资源委员会的损失。^3.经过验证的损失会触发缓冲池的退出，这样每个tCO都会退出一个缓冲池信用₂损失的，最高可达项目积分总额。至关重要的是，缓冲池中的积分是可交叉替代的:尽管贡献水平是基于项目的个人风险因素，积分可以退休以解释任何无意的逆转。只要缓冲池保持偿付能力，所有流通中的信用的永久债权就不会受到影响。

加州的森林碳缓冲池由加州空气资源委员会(California Air Resources Board)发行的抵消信用额度的一部分构成。贡献给缓冲池的学分数量是基于一系列项目特定的风险因素。例如，在目前适用的协议中，项目必须贡献其信贷的2%至4%，以应对野火风险，采用主动野火管理实践的项目允许的信贷水平较低(加州空气资源委员会，2015年)．项目还必须贡献总信贷的固定3%，以应对疾病和昆虫相关的死亡风险，另外3%用于应对其他灾难性自然风险，如风、冰和洪水事件。最后，项目还必须贡献信贷总额的1%至9%，以应对各种财务和管理风险，如破产风险、土地使用转换风险和过度采伐木材。

我们根据该计划的发行表(加州空气资源委员会，2022a)．为了量化项目对应对野火风险缓冲池的可变贡献，我们使用官方项目文档汇总了在我们研究截止日期之前已发放信用的所有148个森林项目报告的火灾逆转因子，部分借鉴了之前的数据收集工作(贝格利等人，2021年)．由于病虫害等灾难性自然风险成分具有固定的贡献率，我们推断缓冲池的非自然成分为缓冲池的总规模与野火、病虫害等自然风险成分之和的差值。这种方法使我们能够计算缓冲池退休之前的总捐款，从而避免重复计算过去的逆转;可供选择的数据来源只允许使用当前会计扣除过去的逆转(加州空气资源委员会，2022c)．

图1截至2022年1月5日，报告缓冲池的贡献。共提供了约3100万信贷，其中56%来自自然风险，44%来自非自然风险。来自野火、疾病和昆虫的自然风险以及其他灾难性自然风险的赔付额分别占总赔付额的19%、18%和18%。我们使用的是缓冲池的组成图1作为精算分析项目在森林碳持久性风险下的表现的基础，以确定缓冲池是否有足够的资本来确保在100年内不发生意外逆转。

尽管这些风险贡献是协议所要求的，并且在实践中作为确保加州森林补偿计划环境完整性的机制，但我们不知道有任何明确的分析证明这些数字是合理的，也不知道任何缓冲池风险逆转评级的科学依据。事实上，记者对设计缓冲池的专家和政策制定者的采访表明，支撑缓冲池的风险评级可能是有根据的猜测的产物(庞特科沃和大阪，2021年)．我们开始评估这种设计的效果如何，根据该计划中最近无意的碳逆转。

材料与方法

我们进行精算分析，以评估加州森林缓冲池机制的设计和性能。我们主要关注缓冲池涵盖的两个特定风险类别:(1)野火风险和(2)疾病和昆虫风险。如下所述，我们直接估计最近野火事件造成的碳损失，并使用情景分析来量化一种称为橡树猝死的森林疾病造成的潜在未来损失。总之，这些方法评估缓冲池是否足够大，可以为这些已知风险提供100年的保护。

缓冲池中的积分是可交叉替换的，这意味着缓冲池中的任何积分都可以被撤销，以减轻任何无意的逆转，无论其原因是什么。因此，针对特定风险的分析可以帮助确定当前缓冲池中某个特定风险因素是资本不足还是资本过剩——也就是说，为防范每种风险因素而预留的信贷数量，分别比每种风险因素的预期损失要小还是要大。在某种程度上，缓冲池的一个或多个组成部分资本不足，缓冲池作为一个整体的长期偿付能力取决于剩余的组成部分资本过剩。

静态投资组合分析

我们分析了碳抵消项目的静态组合和缓冲池的静态视图，两者都是固定的时间为2022年1月的第一周(加州空气资源委员会，2022a，c)．为了分析的目的，我们保持截至该日期的抵消项目投资组合不变，并假设缓冲池足以确保固定投资组合在整个信用期加上100年。

我们的分析假设是，在此点之后没有新项目添加到计划中，这有两个抵消效应。首先，我们假设没有新项目对缓冲池做出新的贡献。其次，我们假设在新项目中不会以碳信用额的形式向该计划增加新的负债。事实上，加州的森林补偿计划还在继续增加新的项目，每个项目都为缓冲池贡献了总信用碳的一部分(从而增加了缓冲池的规模)。然而，这些新项目带来了未来意外逆转的可能性(从而增加了缓冲池的负债风险)。在讨论中，我们询问动态投资组合分析是否以及如何影响我们静态分析的结论。

森林大火

我们的野火分析旨在估计迄今为止通过抵消项目燃烧的火灾相关的碳损失，包括创纪录的2020年和2021年美国野火季节。加州的补偿计划为受意外逆转影响的项目提供长达23个月的时间进行实地调查并报告总碳损失。⁴因此，尽管2020年和2021年野火季节的意外逆转已经发生，但官方尚未对这些逆转的程度进行估计，相关缓冲池信贷退休也尚未确定。

我们通过首先确定受野火影响的项目，然后量化这些野火造成的碳逆转来估算野火的碳损失。我们根据从加州气候监管机构下载的项目周长确定受野火影响的项目(加州空气资源委员会，2022b)．然后，我们将项目周长与2019年火灾烧伤严重监测趋势(MTBS)数据库中的火灾周长相交(MTBS项目，2022年)和荒野火灾跨机构地理空间服务(WFIGS)小组在2020年和2021年的野火(国家跨部门消防中心，2022年)．我们确定了6个受野火影响的项目，其中两个已经报告了已导致缓冲池信贷退休的验证逆转(CAR1046和CAR1174)，还有4个尚未得到监管机构验证的逆转(ACR260、ACR273、CAR1102和ACR255;看到表1)．

一旦我们有了抵消项目和相关野火的清单，我们就会根据加州森林抵消计划中使用的会计规则来量化预期的碳逆转。CAR1046和CAR1174的核实碳反转数据取自官方公开报告。其他四个项目的碳逆转预测是基于一个三步过程。

首先，对于每个项目，我们都会估算野火影响前一年的现场碳储量。我们从最近报道的直立活树(IFM-1)和站立死树(IFM-3)开始。如果在项目报告日期和火灾发生日期之间存在差距，我们将使用每个项目的历史平均增长率来估计IFM-1和IFM-3的变化。就ACR255而言，它只向CARB提交了两份年度报告，我们保守地选择基于该项目第一个信用期报告的IFM-1和IFM-3的生物量损失，而不考虑可能导致更高火灾损失的森林生长。这一步提供了火灾发生时总活碳和死碳储量的保守估计，从而提供了野火潜在的碳损失。

其次，我们根据美国林业局植被状况快速评估(RAVG BA7)数据(米勒和索德，2007年；米勒和奎尔，2015年)．RAVG BA7数据提供了火灾造成的基础面积百分比的网格估计，分为七个严重等级。每一个严重等级都包括以基础面积百分比计算的最低和最高死亡率估计。为了保守起见，我们假设最不严重的类别(1到5)的最低死亡率，并改变最严重类别(6和7)的死亡率，如下所述。我们用两种相关的方法使用这些数据来估计野火对站立的活树(IFM-1)和站立的死树(IFM-3)的现场碳的变化。

对于两个项目(ACR260和ACR273)，美国林务局公布了RAVG BA7数据。我们将这些死亡率估计值与每个抵消项目的项目边界交叉，并根据加利福尼亚州的会计规则直接计算区域加权死亡率和相关的碳损失图2)．我们称之为RAVG BA7方法。

对于其他两个项目(CAR1102和ACR255)，美国林务局尚未公布RAVG BA7数据。相反，我们使用已经发布了RAVG BA7数据的代理火灾。在CAR1102的情况下，我们使用来自牧场火灾的代理数据，该火灾在2018年烧毁了CAR1174，并导致了经过验证的意外反转，该反转被缓冲池覆盖。这个代理是合理的，因为CAR1102和CAR1174拥有相似的森林类型和气候条件，正如项目的官方文件所报告的那样。在ACR255的例子中，我们使用了来自2015年北极星大火的代理数据，大火烧毁了科尔维尔保留区的林地，这些林地原本有资格被纳入ACR255补偿项目，但在项目仍在开发时被烧毁了。因此，北极星大火烧毁了具有类似气候和物种组成的森林。此外，我们使用俄勒冈州立大学PRISM气候组的气候异常数据来证实，与2015年相比，2021年华盛顿东部的区域气候条件既干燥又热，从而使北极星火灾成为2021年通过ACR255燃烧的火灾的合理代理。在这两种情况下，我们都计算了代理火灾的平均死亡率(以野火死亡的基础面积的百分比表示)，并将该死亡率因子应用于2020年和2021年火灾季节中每个项目的观察到的燃烧面积。我们称之为代理方法。

第三，我们估计了由于火灾后打捞收获操作而转移到木材产品的碳量。加州的森林补偿计划允许土地所有者在火灾后进行打捞作业，并在计算意外逆转的规模时扣除长期木材产品中储存的碳。这最后一步考虑了被火杀死的生物质的打捞比例(我们称之为“打捞比例”)表2)，即回收生物量中可销售的部分，以及最终转化为长期木材产品的可销售生物量的部分。然后，从我们对生物量死亡率的估计中扣除回收生物量生产的长期木材产品中储存的碳，从而减少了无意逆转的程度。

为了报告这六个项目及其不同条件的结果，我们构建了两个具有代表性的场景，以生成野火逆转的下限和上限估计(表2)．

对于下限情景，我们使用了由RAVG BA7数据报告的最低死亡率(严重等级6:75%的基础区域死亡，严重等级7:90%的基础区域死亡);火灾后的回收作业是广泛的，因此报告的碳逆转较低(回收率为30%);我们进一步排除了枯树的损失(IFM-3)，尽管根据加州计划规则，枯树中储存的碳被认为是碳逆转的一部分。这些假设都对我们对野火逆转的估计产生了保守的偏见。

对于上限情景，我们假设RAVG BA7数据中的最大预测死亡率(严重级别6:死亡率为90%，严重级别7:死亡率为100%);火灾后的救援行动规模不大(只有10%的打捞比例);并将活碳和死碳的损失作为反转(与加州计划规则一致)。这些假设中的每一个都不如下限情景中的保守，但总体上仍然合理。

疾病与昆虫

我们的疾病和昆虫分析主要集中在加州项目暴露于单一病原体的无意逆转，以及它对加州森林抵消项目组合中突出的单一树种的预期影响。具体来说，我们分析了预期的影响疫霉的大量这种侵入性病原体会导致一种被称为橡树猝死的森林疾病，它会不成比例地杀死一棵橡树(Notholithocarpus densiflorus)，是加州和俄勒冈海岸特有的树种(柯布等人，2012年，2020)．

与野火分析相比，野火分析基于已经发生的野火量化了预期的无意碳逆转，我们在这里的分析估计了未来碳损失的潜在量级。也就是说，我们的橡树猝死分析考虑的是尚未发生的可能损失，但这些损失是可以合理预期的负债，会在今天拖累缓冲池。

橡树猝死的流行病学与几个环境因素有关。我们的分析集中在其中两个因素上。首先,的大量在凉爽、潮湿的条件下最容易生长和扩散(Meentemeyer等人，2011；柯布等人，2012年，2020)．其次，在加利福尼亚湾月桂的存在下，tanoak的死亡风险更高(Umbellularia californica),因为的大量感染月桂树，但对月桂树无害(柯布等人，2012年；Kozanitas等人，2022年)．因此，月桂的存在加速了传播的大量并且显著增加了tanoak感染的几率。

为了评估未来橡树突然死亡造成的潜在碳损失，我们使用了现有的加州森林抵消项目物种组成的数据集，以确定已将碳储存在橡树中的项目(贝格利等人，2021年)．为了完整性，我们更新了这些数据，纳入了另外五个包含tanoak的项目(CAR1313, CAR1329, CAR1330, CAR1339, CAR1368)，这些项目在我们的研究截止日期之前获得了学分。对于这20个tanoak项目，我们检查了他们提交的文件，以确定加州湾月桂是否存在于他们的项目范围内。此外，我们保守地排除了最初纳入加州森林补偿的“早期行动”项目。我们的分析还依赖于LEMMA GNN数据集(贝尔等人，2018)．我们将这些数据与PRISM的网格温度数据结合起来，以描述整个地理范围内的橡树林的种群水平气候条件(PRISM气候小组，2016年)．利用这些数据集和记录橡树猝死的风险因素，我们开发了三个场景来探索潜在的未来碳损失。

场景A是一个保守的场景，探讨了在相对较冷的气候条件下可能的橡树死亡率。使用LEMMA，我们确定了加利福尼亚州和俄勒冈州所有含有橡树的森林的年平均温度中位数。基于项目几何形状的质心和栅格PRISM数据，我们只选择了(1)包含tanoak和(2)年平均温度低于tanoak整个地理范围的年平均温度中位数的森林抵消项目。该方法返回一个包含10个项目的列表。然后，我们假设在这些项目中，50%的橡树生物量将因橡树的突然死亡而损失，并且在项目的其他地方不会发生其他的橡树死亡。

场景B考察橡树突然死亡的影响，由加利福尼亚湾月桂的存在所介导。使用官方项目文件，我们确定了加州森林补偿计划中的17个项目，这些项目同时包含了檀香树和加州湾月桂树。我们假设在这些项目中，50%的橡树生物量将因橡树的突然死亡而损失，并且在该项目的其他地方不会发生其他的橡树死亡。

情景C试图描述一个更广泛的大规模死亡事件。为了简单起见，它假设，在加州项目中包含该物种的20个项目中，80%的已计入的橡树生物量将因橡树的突然死亡而损失。尽管这种情况可能看起来很严重，但一些生态学家警告说，与这种高死亡率相称的结果(柯布等人，2012年，2020；Garbelotto 2021)．

开源软件

我们在Pangeo云环境中使用Python执行核心分析(罗宾逊等人，2019年)．我们的分析依赖于以下开放软件包:Jordahl等人，2020年）;Jupyter (Kluyver等人，2016）;Matplotlib (亨特,2007）;NumPy (哈里斯等人，2020年）;熊猫(麦金尼,2010）;rioxarray (斯诺等人，2022年）;有条理的(Gillies等人，2007年）;tqdm (da Costa-Luis, 2019年）;和Xarray (霍耶和哈曼，2017年)．我们也使用了rFIA (Stanke等人，2020年)和R程序设计语言(R核心团队，2020年)，以获取文本中未提供的补充分析。

结果

我们的分析表明，加州的森林补偿缓冲池资金严重不足。在补偿计划的头10年里，野火造成的碳损失估计已经耗尽了至少95%的用于100年内防范所有火灾风险的捐款。即使我们做了一个难以置信的假设，即没有额外的野火会影响加州计划中的森林补偿项目，我们仍然预测，历史火灾的碳逆转将几乎耗尽并可能耗尽缓冲池中的野火成分。同样，尽管加州项目尚未证实任何与森林疾病相关的碳逆转，但与单一疾病(橡树猝死)及其对单一物种(橡树)的影响相关的潜在碳损失足以完全负担100年内所有与疾病和昆虫相关死亡的总信用额度。在这里，即使我们做了一个难以置信的假设，即没有额外的疾病或昆虫会导致森林碳损失，仅橡树的突然死亡就有可能完全耗尽缓冲池中的疾病和昆虫成分。

野火

我们确定了六个经历过重大野火事件的项目(表1)．2015年和2018年发生的两次野火导致的逆转已经得到了CARB的核实，导致超过110万个抵消信贷从缓冲池中退出。在扣除这些已经退役的积分后，野火对缓冲池的净贡献为490万积分。在随后的几年里，至少还有四个项目经历了重大的野火事件，其中一个项目(ACR255)在2021年经历了几场大火。

利用美国林务局绘制的由野火引起的树木死亡率的高分辨率卫星地图，我们估计，2020年和2021年毁灭性的火灾季节造成的碳损失在460万至570万信用点之间。当与已证实的野火损失相结合时，我们估计野火已导致570万至680万积分的逆转，占指定用于解释100年整个投资组合野火风险的积分的95%至114% (图3)．换句话说，我们发现缓冲池中至少95%的野火成分在不到十年的时间里被耗尽了，该缓冲池旨在防止21世纪末发生火灾逆转的集体风险。

疾病与昆虫

我们对橡树突然死亡导致的潜在橡树死亡率的情景分析表明，缓冲池的疾病和昆虫部分可能资金不足(图4)．我们确定了20个项目，总共储存了近1420万tCO₂在活的橡树茎中，所有这些都有病原体的风险的大量．我们最保守的情景(情景A)将橡树死亡率限制在年平均气温相对较低的项目上。预计将导致470万信用点的损失，即缓冲池中疾病和昆虫部分的82%。我们的温和方案(方案B)将橡树猝死死亡率限制在同样含有加州月桂成分的项目上。预计将导致630万信用点的损失，即缓冲池病虫害部分的110%。最后，最激进的情景(情景C)假设加州森林补偿计划下的所有橡树生物量损失80%。预计将导致910万信用点的损失，即缓冲池疾病和昆虫部分的159%。

讨论

关于化石CO的气候等效性的断言₂排放和森林碳补偿取决于森林中储存的碳的持久性(Joppa等人，2021)．反过来，为这些风险定价需要合理估计干扰带来的预期损失。从精算角度来说，风险管理方法需要确保平均而言，项目级别的风险与项目级别的保险缴款相匹配。

当涉及到广泛的、区域性的风险因素估计时，确保精算的稳健性已经足够具有挑战性了。很可能无法作出合理的估计来描述气候变化对森林碳持久性的100年风险(威廉姆斯和杰克逊，2007年)．据我们所知，加州的100年要求是使用时间最长的。私人市场标准要求的承诺往往要短得多，约为20-40年(美国碳登记，2018年)，在极端情况下，收获延迟可短至1年(Chay等人，2022)．该分析表明，较长的承诺会产生更大的物理气候效益，但可能会给土地所有者登记以及适当的保险机制带来挑战。

准确定价持久性风险需要一种基于证据的管理方法，对投资组合风险做出明确的假设，然后根据投资组合项目的实际组成进行评估，并随着时间的推移使用新信息进行更新(Haya等人，2020年)．在加州项目的背景下，管理永久性风险更加困难，因为由于选择效应，参与项目的组成可能与地区平均水平有很大不同(蒙特罗,1999；Millard-Ball 2013；贝格利等人，2022年)．例如，加州假设，平均而言，因疾病和昆虫而损失的碳不会超过信用碳的3%;然而，在橡树突然死亡的情况下，橡树碳的几乎全部损失几乎是不可避免的。因此，加州计划中重要且优先的tanoak项目作为缓冲池的净负债。

不确定性和情景分析

我们的野火分析以及疾病和昆虫分析需要注意的是，这两种分析如何处理每种方法背后假设的不确定性和关键差异。我们专门围绕一系列直接而保守的选择开发了我们的方法，其首要目标是促进专家解释加州森林补偿缓冲池偿付能力的关键风险。

野火分析代表了一种基于经验的尝试，以估计已经发生的野火的碳逆转，但尚未根据补偿计划的规则通过地面测量进行验证。由于分析是以直接观测为基础的，我们可以尝试解释估计损失规模的不确定性。RAVG BA7数据包括7种基本区域死亡率分类的每一种的最低和最高死亡率，但没有提供分类误差的明确估计。因为区分严重程度分类的统计能力对于最严重的分类(例如，6 vs. 7)是最强的，而对于最不严重的分类(例如，1 vs. 2)则相对较弱(米勒和奎尔，2015年)，我们保守地假设严重程度等级1至5会导致与其等级相关的最低死亡率。然后，我们明确改变了严重等级6(75 - 90%)和7(90 - 100%)的假设死亡率，以反映我们更有信心的严重等级之间死亡率的不确定性。此外，我们基于代理RAVG BA7燃烧严重程度数据对野火影响进行的两次计算取决于我们选择的代理火灾的合理性。

我们选择代表这些方法中包含的有限的显式不确定性，而不是完全忽略不确定性或引入额外的不确定性特别的缺乏任何经验基础的不确定性来源。因此，我们的下限和上限情景并不代表统计上精确的不确定性范围，而是意味着根据明确的保守方法选择传达一个合理的结果范围。相比较而言,气候信托基金(2021年)估计总反转量为680万tCO₂穿过狮子头大火(ACR260)、Bootleg大火(ACR273)，以及2021年在ACR255发生的多起火灾。我们将这三次事件的损失限制在430万至550万tCO之间₂，这表明我们的方法——包括使用不完善的代理方法——相对于气候信托基金的计算是保守的。

我们的tanoak分析与野火估计明显不同，因为我们没有估计已经发生的碳损失，而是预测未来可能发生的损失。这种评估完全基于构建合理的未来情景，这本质上比预测更具投机性事后经验计算。因此，我们基于简单、保守的假设开发了三个场景。在情景A中，我们仅为气候相对凉爽的项目建模橡树死亡率，并假设其他任何地方都没有橡树突然死亡的死亡率。类似地，在情景B中，我们仅在肯定报告了加利福尼亚湾月桂的存在并假设其他任何地方都没有橡树突然死亡的项目中模拟了橡树的死亡率。在实践中，一些项目甚至可能有少量加利福尼亚湾月桂树，但没有报告它们;和其他一些将位于项目边界之外的加利福尼亚湾月桂树几百米内。在这两种情况下，我们的场景构建都排除了这些可能的死亡率来源。最后，情景C代表了一个更具灾难性的未来，反映了人们对橡树突然死亡可能导致“毁灭性景观级死亡率”的担忧(Cobb等人，2020年)，并导致在本地范围内的杉树种群完全灭绝(Garbelotto 2021)．

缓冲池组件

理论上，缓冲池中任何一个部分的资本化不足都可以通过其他部分的资本化过剩来弥补。然而，根据我们的判断，根据可观察到的证据，这一结果对加州的计划来说是不可信的。正如下面进一步讨论的那样，缓冲池设计没有提到干旱是森林死亡和碳损失的潜在原因，缓冲池信用额度中仅预留了少量(18%)用于所有非火灾、非昆虫和非疾病的碳损失。其余部分(44%)旨在解决与100年协议相关的财务和管理风险，这些协议可以在破产时解除。我们认为没有理由相信剩余的自然风险或财务和管理风险都是资本过剩的，并确定了这些组成部分也可能资本不足的几个原因。即使它们资本过剩，持续的野火影响的前景也可能大到足以在未来几十年耗尽整个缓冲池(赫伯特等人，2020年)．下面我们将回顾野火、疾病和昆虫、干旱以及金融和管理风险造成的碳损失。

野火

野火造成的历史碳损失主要是创纪录的2020年和2021年美国西部火灾季节的结果，不幸的是，这代表了气候变化中美国西部预计会出现的加速气候风险(Abatzoglou和Williams, 2016；Anderegg等人，2022)．展望未来，由于人为气候变化，野火的规模、强度和频率预计都会增加(巴贝罗等人，2015年)．火灾风险的增加主要是由于全球气温上升，迄今为止，几乎没有证据表明限制燃料将阻止年燃烧面积的上升趋势和火灾强度的增加(Abatzoglou等人，2021年)．在火灾风险不断增加的背景下，关键是要指出，随着地球持续变暖，加州的缓冲池没有努力解释几乎不可避免的火灾风险增加。该项目也没有考虑火灾风险的地理差异——纽约州北部的森林是使用与美国干旱西部森林相同的风险逆转评级进行评估的。Anderegg等人，2020年；庞特科沃和大阪，2021年)．没有认识到野火风险的增加意味着加州的森林缓冲池在未来的几年和几十年里可能会经历远远超过其设计标准的越来越多的损失。

疾病与昆虫

橡树突然死亡事件在加州和俄勒冈州南部的持续蔓延表明，有必要认真考虑大规模橡树死亡事件对缓冲池的潜在影响。使用橡树猝死(SOD)闪电战数据库(Garbelotto等人，2014；Meentemeyer等人，2015)，这是一个追踪疟疾病例的公民科学研究项目的大量，我们计算了正数之间的距离的大量探测和森林补偿项目。在20个报告至少有5%的檀香基面面积的项目中，SOD Blitz数据库报告了一个项目(CAR1180)已经有了积极的影响的大量在其边界内取样。另外三个项目距离阳性检测不到1公里(CAR1102、CAR1190、CAR1330);另外两个在5公里内(CAR1313, CAR1339);另外两个在10公里内(ACR182, ACR262);我们确定的所有20个tanoak项目都在50公里内的大量SOD Blitz数据库中的检测。由于一些研究人员认为，现有的阳性检测的接近性是储存在tanoak生物质中的碳的长期持久性的主要问题的大量是如此广泛，已无法根除，因此需要积极的管理，以预先防止广泛的杉木死亡(Cunniffe等人，2016)．

关键的是，我们对缓冲池的疾病和昆虫成分的分析只考虑了单一病原体(的大量)和单一物种(tanoak)的潜在生物量损失。然而，越来越多的证据表明，由于持续的全球化带来了更频繁的引进和传播侵入性病原体的机会，美国森林可能面临更大的死亡压力。最近对森林清查和分析数据的一项分析估计，美国森林中储存的超过40%的生物量受到已经在北美建立的病原体的入侵，这些害虫和病原体造成的碳损失可能超过2030万吨碳当量₂每年(费等人，2019)．同样，加州的缓冲池未能考虑到21世纪野火风险的变化，缓冲池似乎没有准备好应对这些更广泛的风险。

干旱

该计划对“其他”自然风险的缓冲贡献可能严重不足，因为干旱造成的树木死亡风险在其设计中没有明确考虑在内。目前干旱导致树木死亡的严重程度和频率的趋势被认为是出乎意料和真正没有先例的(哈特曼等人，2022)．因为在加州设计森林补偿计划时，这些风险还不完全清楚(艾伦等人，2010年；Anderegg等人，2013)，很可能缓冲池不适合处理这种独特形式的森林碳干扰。虽然干旱导致死亡的确切生理原因仍不确定(Trugman等人，2021年)，越来越多的证据表明，气温上升的影响加上干旱条件，对所有森林覆盖的大陆上所有类型的森林构成了新的威胁(Allen et al.， 2015；哈蒙德等，2022年)．考虑到目前全球气温的变化轨迹，干旱死亡率和更热的气候条件之间的联系尤其令人担忧。从森林碳循环的角度来看，全球变化引发的干旱有能力杀死数千万棵树木，并深刻改变森林生态系统的碳平衡(斯蒂芬斯等人，2018；斯利特等人，2019)．考虑到森林生态学家仍在适应21世纪前所未有的全球变化引发的干旱作为一种独特的干扰因素的性质，并且在十年前加州计划设计时还没有完全应对风险，几乎可以肯定的是，缓冲池不能充分预测干旱造成的碳损失。

财务和管理风险

缓冲池还包括为管理非自然财务和管理风险而拨备的相当一部分信贷。这些风险的一个主要问题是项目的运行通过长期协议，要求土地所有者遵守计划规则并采取行动保护信用碳。少数项目选择记录这些限制通过在土地上设置产权负担的地役权，从而使任何未来的所有者受到这些条款的约束;然而，大多数森林补偿项目仍在运作通过土地所有者和加州空气资源委员会之间的协议。违约责任可以通过破产解除，加州森林补偿协议明确承认了这一风险(加州空气资源委员会，2015年(见第133页)，最近有人观察到，限额与交易计划中的一家污染者在破产程序中成功地免除了排放责任。⁵因此，个人或公司土地所有者作出的100年承诺面临重大风险。总的来说，该协议为100年内的不履约和破产风险预留了最多9%的信用额度，尽管具有保护地役权的项目或位于公共或部落土地上的项目仅贡献了1%。

这些风险因素似乎并不是基于对违约或破产概率的明确分析。然而，值得注意的是，加州的森林补偿协议没有考虑单个项目支持者的信誉，他们可以是特殊目的的有限责任公司。一项基于标普500指数追踪公司信用评级的历史违约风险概率分析显示，aaa评级公司的100年违约概率接近20%;bbb级公司，约占60%;以及ccc评级公司，近100% (米兹德拉科维克等人，2015)．这些发现表明，除了财务状况最健全的实体外，9%的贡献不太可能足以抵御100年的违约风险。

静态与动态投资组合分析

我们的结果基于静态投资组合分析，该分析冻结了加州计划中登记的碳抵消项目及其缓冲池的组成，目的是询问缓冲池的资本化是否足以在面对各自的负债(观察到的或潜在的未来碳逆转)时为这些资产(信用)提供保险。从这个静态的角度来看，我们的结果表明缓冲池资本严重不足。另一种方法是尝试对缓冲池的动态视图建模。另一些人提出，如果个别缓冲池组成部分资金不足，增加风险较低的新项目可以通过有效地交叉补贴较老的风险较大的项目来帮助调整缓冲池的资本结构。例如,气候信托基金(2021年)他认为，虽然2020年和2021年的野火季节导致了重大逆转，但在阿拉斯加沿海等火灾易发地区持续增加的新项目可能会减少缓冲池的资金不足。尽管我们认识到，新项目的加入和新的信用期将为缓冲池增加新的信用，但缓冲池的每个组成部分在其当前设计中可能存在资金不足的程度，引发了一个问题，即新项目的边际增加(最终包括它们自己的新负债)在多大程度上可以缓解缓冲池资金不足的问题。至少，我们建议，关于动态投资组合缓解初始资本不足状况的能力的声明应该包括一个全面的分析，看看新项目是否有可能优于每个风险因素，而不仅仅是定性地断言未来项目可能在某个特定维度上风险更小。

信用碳与现场碳

缓冲池资本与森林碳持久性风险之间的明显脱节，被该计划碳核算规则中一个重要但微妙的不对称放大了。根据设计，加州的森林抵消计划将一大笔初始信用额奖励给那些森林储存的碳超过计算出的地区平均水平的项目。贝格利等人，2022年)．关键的是，大多数项目只有在森林碳储量超过预计的100年平均基线水平时才能获得信贷，而预测的100年平均基线水平必须等于或高于这些区域平均水平(见中公式5.1)加州空气资源委员会，2015年)．相比之下，所有直立的树木所含的碳都具有反转倾变性(见中公式3.1)加州空气资源委员会，2015年)．因此，缓冲池承保的潜在碳逆转责任远远大于对缓冲池作出贡献的森林碳信用。

为了给出这种动态的定量背景，我们检查了74个森林补偿项目的子集，这些项目来自于由贝格利等人(2021)．这些项目在初始授信期共获得1.212亿学分，其中2030万学分用于缓冲池。虽然这意味着与信用碳相比，资本化率为16.76%，但这些项目的现场碳储量总计为4.475亿tCO₂．从现场碳负债的角度来看，缓冲池贡献仅占受逆转风险影响的现场碳的4.54%——不到这些项目名义缓冲池贡献水平所暗示的资本化的三分之一。

该计划对资产和负债的计算不对称，导致缓冲池的杠杆率更高，对逆转的抵御能力也不如最初看起来的那么强。看似温和的逆转可能引发超大规模的缓冲池退役，原因很简单，碳负债(现场碳)严格超过碳资产(信用碳)。这种不对称也可能影响自愿补偿协议使用的缓冲池，例如气候行动保护区的森林补偿协议。要解决这一问题，就需要正确计算永久性风险，而不是像加州的计划那样，以信用碳为基础，而是以受逆转责任影响的碳为基础——我们估计，这一因素要大三倍。一个解决方案是增加项目必须贡献给缓冲池的信贷份额。

结论

我们对加州的森林碳抵消缓冲池进行了精算分析，这是一个自我保险计划，旨在确保森林碳在大气中至少保持100年。当森林碳抵消额遭遇意外的碳逆转时，例如野火造成的损失，信用额将从缓冲池中退出，以保持该计划中所有其他森林碳抵消额的环境完整性。只要缓冲池是有偿付能力的，该计划声称的将森林碳排放在大气中至少100年内保持不变。

从项目启动到我们的研究截止日期(2022年1月5日)，在总计2.315亿个已发行积分中，共有3100万个积分(13.4%)被贡献给缓冲池，因此，3100万个缓冲池积分为2.05亿个积分组合抵御永久性风险提供了保险。我们回顾了缓冲池是如何构建的，但无法确定任何明确的分析，以证明应对三类自然风险(野火、疾病和昆虫以及其他灾难性风险)以及一系列金融和管理风险所需的贡献水平是合理的。

为了评估缓冲池是否有足够的资本来应对森林碳持久性的100年风险，我们评估了两个特定的持久性风险。首先，我们根据两次火灾的已证实逆转和我们自己对最近四次火灾的估计，估计了历史上六次野火事件的总碳损失。其次，我们使用情景分析来评估橡树突然死亡造成的潜在碳损失。我们的野火结果显示，到2021年野火季节结束时，用于管理100年野火风险的缓冲池捐款中至少有95%已经耗尽。我们的橡树突然死亡情景表明，这一单一疾病造成的碳损失也可能完全妨碍为防范100年内所有疾病和昆虫相关死亡风险而预留的信用额度。这些发现表明，野火和病虫害缓冲池的组成部分资金严重不足。

我们探讨了是否有理由相信缓冲池的任何其他组成部分都是过度资本化的，这样我们确定的野火估计实际损失和橡树突然死亡的潜在未来损失的问题可能会通过其他更保守的设计选择来减轻。我们没有发现任何缓冲池组件可能过度资本化的证据，并确定了至少两种表明资本化不足的机制。首先，“其他”灾难性自然风险类别可能低估了干旱导致森林死亡的风险，这主要是因为这些风险的范围和规模现在才完全认识到。在加州森林补偿缓冲池开发的时候，准确定价干旱风险所需的证据根本就没有。其次，我们展示了暴露于逆转责任的总碳储量是加州计划中登记项目的总碳信用的三倍，说明了由于暴露于永久性风险的范围比通常理解的更广，缓冲池的杠杆率显著更高。

我们的分析表明，缓冲池的野火、疾病和昆虫部分资金严重不足。缓冲池的其他组成部分没有显示出任何资本化程度相对过高的迹象，而且确实有几个证据充分的因素表明，森林因野火、疾病和昆虫以及干旱造成的死亡率在21世纪可能会显著恶化，而不是好转。因此，我们得出结论，加州的森林碳缓冲池资金严重不足，因此无法确保信用森林碳在大气中至少100年。

作者的注意

碳计划的资金在https://carbonplan.org/funding．

数据可用性声明

作为我们分析基础的数据可在https://doi.org/10.5281/zenodo.6465433代码的存档可以在https://doi.org/10.5281/zenodo.6465461．

作者的贡献

GB和DC设计了研究。GB在所有共同作者的输入下进行了研究。JF设计了这些人物。DC和GB撰写了手稿，并得到了所有合著者的反馈。所有作者都对这篇文章做出了贡献，并批准了提交的版本。

致谢

我们要感谢Matteo Garbelotto和Doug Schmidt关于tanoak和的大量．Leander Anderegg就干旱导致树木死亡的原因和后果提供了反馈。美国农业部林业局RAVG项目提供了一份盗版RAVG数据的临时副本，这有助于我们的初步分析。

利益冲突

作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文中所表达的所有主张仅代表作者，并不代表他们的附属组织，也不代表出版商、编辑和审稿人。任何可能在本文中评估的产品，或可能由其制造商提出的声明，都不得到出版商的保证或认可。

作者的免责声明

特区政府顾问角色及免责声明。DC是加州独立排放市场咨询委员会的副主席，但在这里不代表委员会发言。

脚注

1. ＾加州健康与安全法典§36562 (d)(1)(由2006年第32号议会法案添加)。
2. ＾加州法规，Title 17，§95802(将“永久”抵消定义为“不可逆的”或具有“确保所有记入的减排至少持续100年的机制”)。
3. ＾加州法规，标题17，§95983。
4. ＾加州法规，标题17，§95983 (b)(1)。
5. ＾加州空气资源委员会诉La Paloma发电公司，LLC，第1:17-CV-1698号(D. Del。2018年7月31日)。

参考文献