看懂山火：气候变化如何影响火灾的入门指南

### 引言
人类近200年的活动（主要是燃烧化石燃料和土地开垦）已引发地质记录中的异常变化，包括全球表面气温、大气温室气体浓度等均达历史高位。地球气候系统本就动态变化，但当前变暖速度惊人。景观火灾与地球气候及生物多样性共存已超45亿年的10%历史，近年来其驱动因素和影响变化迅速，但因复杂性和观测记录较短，仍存诸多不确定性。
景观火灾是极端事件驱动的系统，少数大型火灾占烧毁面积的大部分，极端火灾事件（如2023年加拿大火灾、2019-2020年澳大利亚“黑色夏季”火灾）造成了严重影响。近年来，极端火灾天气及其引发的高强度火灾事件频率和强度均有增加。若不快速深度减排，火灾活动变化预计将加剧，因此亟需理解和规划未来火灾。

### 景观火灾的当前认知
#### 近期与历史火灾模式
1990年代以来，卫星遥感成为获取火灾位置和范围的主要手段。全球年烧毁面积约7.7亿公顷（相当于澳大利亚面积），其中95%来自稀树草原和草地（85%）及农业用地（10%）。热带稀树草原因干湿季交替成为火灾主导区域，但因土地碎片化和农业扩张，许多稀树草原的烧毁面积在减少。
按人均烧毁面积计算，北美西部、加拿大北部等偏远、人口稀少地区是热点，这些地区消防资源有限，火灾烟雾可影响远距离人口中心。森林火灾虽占比小，但因燃料密集和碳储量丰富，对气候系统至关重要。
古火灾研究通过火疤树、沉积物中的木炭等代理指标，揭示了火灾随气候、植被和人类活动的长期变化。全新世（过去1.07万年）中，气候对火灾的影响逐渐让位于人类活动，近年来全球变暖、人为点火增加等因素又导致新的严重火灾爆发，如高纬度地区出现史无前例的火灾，中纬度地区火灾季节延长。

#### 火灾驱动因素
火灾的发生和蔓延依赖于燃料（数量与干燥度）、天气条件和点火源。燃料方面，其丰度、连续性和 moisture（死燃料对大气条件敏感，活燃料受植物生理等影响）是关键。天气方面，地形（如坡风）、大气不稳定性（可形成火积雨云）影响火灾行为。点火源包括人类活动（农业管理、事故等）和闪电（偏远地区常见，预计随气候变化增加）。

#### 火灾影响
生态影响：单个火灾影响植被组成、动物生存，火灾 regime（频率、强度等）则长期影响植被群落。植物的耐火和再生特性对气候变化下的生态建模至关重要。
人类影响：直接导致人员伤亡、建筑损毁，间接影响健康（烟雾引发呼吸和心血管疾病）、心理健康、经济（产业停产、消防成本等）。

### 气候变化影响评估
#### 基线与地球系统模型（ESMs）
气候变化影响评估需对比过去与未来，基线通常为近期气候期（如1991-2020年）。ESMs是模拟气候系统的主要工具，通过设定温室气体等强迫项模拟未来气候。降尺度方法（动力降尺度、统计降尺度、机器学习）可提供更高分辨率区域信息，但各有局限（如动力降尺度引入全球模型误差，统计降尺度可能无法捕捉极端事件）。

#### 模型输出的应用与棘手问题
气候模型输出需经后处理，常用“delta方法”计算未来与历史时期的变化。将气候模型输出与火灾模型结合可评估火灾影响，但存在模型评估无共识、单一模型不可靠、不确定性累积等问题。

### 评估气候变化对景观火灾的影响
#### 火灾及其驱动因素的建模
火灾模型包括火灾增长模型（模拟火势蔓延）、景观火灾模型（模拟多火灾动态）、耦合大气-火灾模型（考虑火灾与天气反馈）及机器学习模型。驱动因素预测中，火灾天气研究较多，预计极端火灾天气概率大幅增加；燃料 moisture、植被和点火源的预测则因复杂性更具挑战。

#### 棘手问题
基线方面，当前火灾 regime的理解存在空间差异和区域研究偏见（偏向北美、澳、西欧）。非平稳性（火-气候关系可能随时间变化）、ESMs分辨率低（难捕捉局地火灾相关现象）、降尺度与偏差校正难题、影响管理（偏远地区消防资源易饱和）、反馈（火灾对气候的正/负反馈未知）及跨学科整合（需多学科协作）均为主要挑战。

### 迈向有效的评估
需组建跨学科团队，整合大气物理、生态学等多领域知识，关注人类维度（如消防管理、土地利用政策）。通过“故事线”方法（如极端火灾事件的概率和归因分析）可提升评估实用性，但科学研究需与决策行动结合，才能真正助力减缓与适应气候变化下的火灾影响。