采伐诱导的森林景观变化未能完全抵消气候导致的加拿大东部林火风险上升

《Landscape Ecology》：Harvest-induced changes in forest landscapes does not fully compensate for climate-induced increase in landscape flammability in eastern Canada

本研究针对气候变化与人为干扰对森林景观可燃性的交互影响，通过结合加拿大森林火险行为预测系统（FBP）与高分辨率燃料地图及ERA5再分析数据，量化了1978–2023年间魁北克商业林区潜在火强度与蔓延速率的变化趋势。结果表明，尽管采伐等活动促使可燃燃料减少，但气候变暖导致的极端火险天气加剧仍是景观可燃性上升的主导因素，尤其在西部与北部区域表现显著，提示未来林火管理需统筹考虑气候与燃料双重驱动。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，野火作为北方生态系统的重要自然干扰因素，其发生频率和强度正受到日益严峻的挑战。尤其是在加拿大东部的魁北克省，尽管过去几十年该区域的年过火面积相对稳定，但2023年却出现了前所未有的极端火季，过火面积达到过去十年平均值的82倍，引发了对区域林火动态演变机制的深入思考。一方面，气候变暖导致火险天气条件持续恶化，高温、干旱与强风天气频发；另一方面，人类活动（如木材采伐）和自然干扰（如虫害、林火本身）不断改变森林组成与结构，进而影响燃料的分布与可燃性。这两类“自上而下”（气候驱动）与“自下而上”（燃料驱动）的力量相互交织，共同塑造着景观尺度的火险格局。然而，它们各自对林火行为的贡献究竟如何，是否存在抵消或叠加效应，仍是当前林火科学与管理中亟待厘清的关键问题。

为回答上述问题，Clémence Benoit等研究人员在《Landscape Ecology》上发表论文，系统评估了1978至2023年间魁北克商业林区景观可燃性的时空变化趋势，并区分了气候与燃料变化对火行为的相对影响。研究团队整合了高分辨率年度燃料图（空间分辨率约14公顷）与ERA5再分析的每日火险气象数据，运用加拿大森林火险行为预测系统（FBP）模拟了潜在火头强度（Head Fire Intensity, HFI）和火蔓延速率（Rate of Spread, ROS）两项关键指标。通过设计“固定燃料-变化天气”与“固定天气-变化燃料”的对比情景，揭示了气候驱动与燃料驱动在景观可燃性变化中的相对作用。

研究采用的关键技术方法包括：基于加拿大森林火险天气指数系统（FWI）提取每日气象参数（如FFMC、BUI、平均风速）；利用魁北克省自然资源与林业部提供的年度燃料分类数据（FBP燃料类型），结合物候调整构建动态燃料图；运用FBP系统计算每日潜在HFI与ROS，并聚合为年度指标（如年均HFI、年超强火强度日数）；采用Mann-Kendall趋势检验与Theil-Sen斜率估计分析时空变化趋势；通过情景对比（历史条件、固定燃料、固定天气）分离气候与燃料影响。

研究结果从多个层面揭示了魁北克林区景观可燃性的演变特征：

历史火行为指标的变化趋势

在同时考虑燃料与天气变化的真实情景下（histoFW数据集），1978–2023年间全区潜在火强度与蔓延速率总体呈上升趋势。约45%的像元显示出HFI_mean与ROS_mean的显著增加，尤以西部（HFR zones 2, 5, 8, 10）和北部（HFR zone 1）区域最为突出。年均HFI超过10,000 kW·m^–1的日数（HFI_nbD>10000）在多数区域显著上升，全区平均增加0.4天，其中HFR zones 5与8分别增加0.7天和0.8天，表明极端火行为风险加剧。

气候驱动的“自上而下”影响

当固定燃料为1977年状态（steadyF数据集）以单独考察天气变化的影响时，火强度与蔓延速率的上升趋势更为显著。全区HFI_mean的十年趋势斜率从+12.9 kW·m^–1升至+15.6 kW·m^–1，HFI_nbD>10000的增幅达95%。西部与北部区域的火行为加剧趋势尤为明显，且在多区域转为统计显著，说明气候变暖导致的火险天气恶化是景观可燃性上升的主导驱动力。

燃料驱动的“自下而上”影响

固定天气条件为典型蔓延日（steadyW数据集）后，燃料变化对火行为的影响呈现区域异质性。北部与西部多数区域因采伐和虫害干扰导致可燃燃料减少，HFI_mean显著下降；而南部部分区域（如HFR zones 3, 7, 11）因自然演替或干扰后可燃物积累，燃料可燃性反而上升。采伐是燃料变化最主要的驱动因素（占55%），促使成熟针叶林（C-2）向混交林（M-1/M-2）转化，降低了短期可燃性。然而，这种燃料驱动的减缓作用在多数区域不足以抵消气候恶化带来的火险上升。

研究结论强调，气候变暖所导致的火险天气加剧已成为魁北克林区景观可燃性上升的主导因素，采伐等人类活动虽通过改变燃料组成在一定程度上减缓了火险上升，但其作用在多数区域被气候驱动所覆盖。这一发现预示，在未来持续变暖的背景下，即使森林组成继续向更抗火的类型转变，区域野火风险仍将显著增加。2023年魁北克破纪录的火季进一步印证了极端天气条件下火行为可突破燃料抗性限制的现实。该研究为理解气候-燃料交互作用下的林火动态提供了量化依据，强调未来林火管理策略需兼顾燃料处理与气候适应，以提升生态系统与社区应对极端火事件的能力。