壹、研究背景：森林碳吸存研究的重要性
最新的科學研究認為，溫室效應氣體的過量排放，是如今全球氣候變遷問題日益嚴峻的主因之一。植物光合作用是大氣二氧化碳重新被固定回陸地的過程，而森林生態系統是此過程最重要的進行場域。因此在實務上，藉由森林的碳吸存能力，植林成為國家或企業抵減二氧化碳排放量的手段之一。由於不同樹種在不同環境條件下的碳吸存能力並不相同，因此以嚴謹科學方法來了解、分析、及預測本地不同樹種在變遷環境下的碳吸存能力，遂成為各國當前重要的科學研究課題。


貳、如何研究
東華大學自然資源與環境學系的張世杰教授與東華大學已退休的夏禹九教授，在宜蘭棲蘭山台灣扁柏森林進行碳收支的研究，除了傳統的林木調查方法－以森林材積的逐年增加量來推估林木的年碳吸存量，也使用了近來國際科研社群逐漸採用的碳通量(carbon flux)研究取徑以及森林生態系模式(ecosystem modeling)研究取徑。
碳通量的研究是以儀器量測森林尺度或是植物器官尺度的二氧化碳通量，而生態系模式則是以數學模式建構碳收支的各種物理及生物過程，進而可用於模擬與預測。


叄、研究內容
東華大學發展了許多在台灣唯一的研究技術，用以量測林木的樹幹、枝條呼吸通量，以及葉片的光合作用及呼吸作用。這些量測是倚靠東華大學自行研發製作的全自動化密閉氣室系統(automatic closed-chamber system)，可以在野外長期連續監測林木的各個部位的二氧化碳進出量。

在生態系模式的研究方面，使用兩個模式來研究碳收支。其一的BIOME-BGC模式用於模擬霧林帶的森林生長：其二是與西班牙Navarra大學合作的 FORECAST生態系模式，此模式以人工林生長模式為主，能針對不同的經營目標，模擬不同的經營處理，以獲得不同情境之下的林木生長、林地永續利用指標等，進而估算林地經營的收益。

上述碳通與生態模式兩種研究方法互相支持，借由野外實際量測做為模式的驗證數據，而模式的發展利於探索生態系過程，擬定野外觀測的實驗工作，兩者同步發展有助於了解及預測台灣的森林生態系碳吸存能力。


肆、研究成果
張世杰教授的論文被研究大氣與生態系統物質與能量交換的重要專業學會－美國氣象學會(American Meteorological Society, AMS)，並於2016年6月19-24日於美國鹽湖城舉辦的第32屆農業與森林氣象國際研討會(32ndConferenceon Agricultural and Forest Meteorology)進行口頭研究成果，說明溫室效應氣體的過量排放，是如今全球氣候變遷問題日益嚴峻的主因之一。發表的成果，雖然主要的數據來自張教授研發的第一代葉片自動氣室系統，亦介紹了最新研發的版本；論文發表獲得相當正面的回饋，多位此領域的國際專家也表達了對此自動系統的興趣，以及與張教授團隊進行合作研究的意願，此外，2015-2017張世杰教授「棲蘭山台灣扁柏森林葉片碳收支自動量測系統研發」計畫，不僅參加了兩個重要的國際會議並發表論文，經過台視公司節目部「發現科學」介紹，更是入圍了2017年廣播電視金鐘獎(自然科學紀實節目獎)。