极端野火背景下森林经营措施对遥感监测燃烧严重度的影响研究——以2020年科罗拉多州特大火灾为例

《Canadian Journal of Forest Research》：Extreme Colorado 2020 fires: remotely sensed burn severity influenced by treatments, forest types, and days of burning

随着野火规模、严重性和扑救成本的不断升级，森林管理者面临严峻挑战。本研究针对2020年科罗拉多州四场过火面积超23.8万公顷的特大火灾，通过遥感技术分析机械疏伐和计划烧除等处理措施对不同林型燃烧严重度的影响。结果表明：处理区域燃烧严重度显著降低，尤其在低风速和火势受限的极端火天气条件下效果最为明显。该研究为优化森林经营策略提供了关键科学依据。

　　

近年来，全球森林生态系统正面临着前所未有的野火威胁。野火规模持续扩大、燃烧严重度不断升级，随之而来的扑救成本也呈指数级增长，这给森林管理者带来了巨大的压力。为了应对这一挑战，美国联邦土地管理机构正在积极推行包括机械疏伐（mechanical thinning）和计划烧除（prescribed fire）在内的森林经营措施。尽管目前已有不少研究关注处理措施与野火的相互作用，但在日益极端化的野火情境下，这些措施的实际效果仍是一个未知领域。

正是在这样的背景下，由科罗拉多州立大学科罗拉多森林恢复研究所的C.S. Stevens-Rumann、S.E. Mueller、K. Newton和H.M. Van Dusen组成的研究团队，对2020年发生在科罗拉多州的四场特大野火进行了深入分析。这些火灾累计过火面积超过238,000公顷，其中约10,000公顷区域曾实施过处理措施或经历过历史火灾，为研究提供了宝贵的自然实验场。该研究最终发表在《Canadian Journal of Forest Research》上，为极端火行为下的森林管理策略提供了重要科学依据。

本研究主要采用遥感技术分析燃烧严重度，通过对四场2020年科罗拉多州特大火灾的观测，比较了经过机械疏伐、计划烧除等处理区域与未处理区域的差异。研究团队结合地理信息系统（GIS）数据，分析了不同森林类型（包括以耐火树种为主导的低海拔林分）、不同火天气条件（如风速和火势增长情况）下处理措施的效果，并统计了超过10,000公顷的处理区域和历史火场数据。

处理措施与燃烧严重度的关系

通过对比分析处理区域与未处理区域的遥感数据，研究发现所有森林类型中，经过处理的区域都表现出较低的燃烧严重度。这一结论在不同燃烧日期的条件下均保持一致，表明处理措施对缓解火灾严重性具有普遍效果。

火天气条件对处理效果的影响

研究特别关注了火天气条件对处理效果的影响。结果显示，在风速较低、火势增长有限的日子里，即火天气条件相对不那么极端的情况下，处理措施与最低的燃烧严重度相关联。这表明处理措施在极端火行为缓和时能发挥最佳效果。

不同森林类型中的处理效果差异

分析还发现，在低海拔、以耐火树种（fire-resistant species）为主的森林类型中，处理措施与最低的燃烧严重度相关。研究人员认为，这既反映了这些林分中主要处理类型和范围的差异，也暗示了潜在的森林结构特征会导致不同的燃烧严重度结果。

研究结论与意义

本研究证实，在2020年科罗拉多州的极端火灾事件中，预先实施的森林处理措施（包括机械疏伐和计划烧除）以及历史上的火灾干扰，都能有效降低遥感监测的燃烧严重度。这种缓解效果在不同森林类型和燃烧条件下均有体现，特别是在非极端火天气条件下以及特定森林类型中更为显著。

该研究的深刻启示在于，在不断变化的火体制（fire regime）下，采取战略性森林管理至关重要。决策者需要科学判断在何处实施处理、选择何种处理类型，同时考虑历史火灾的影响，才能最大程度地减轻未来野火对生态系统造成的冲击。这项工作不仅为极端火灾条件下的森林经营提供了实证支持，也为优化有限资源下的管理策略指明了方向。