亚北极北大西洋年代际冷却可能加剧东西伯利亚野火：因果推断与路径分析揭示的机制

《Nature Communications》：Subpolar North Atlantic decadal cooling may have aggravated recent Eastern Siberian wildfires

本研究针对东西伯利亚野火加剧的驱动机制不明问题，通过因果推断与路径分析揭示了2001-2021年间野火面积增加的42%归因于火灾季节降水减少（16 mm/10年），并发现该降水减少与亚北极北大西洋（SPNA）年代际冷却激发的罗斯贝波列密切相关。这项发表于《Nature Communications》的研究首次量化了内部气候变率对北方森林火灾的贡献，为碳循环反馈机制研究提供了关键科学依据。

　　

随着北极放大效应的持续加剧，东西伯利亚这片占据全球森林面积30%的碳汇宝库正经历着前所未有的野火危机。2019年和2021年连续破纪录的野火事件，使得该区域年燃烧面积比例超过2%，形成了触目惊心的"火海"景观。尽管人为变暖被普遍认为是全球火灾风险增加的主要推手，但令人困惑的是，气候模型模拟显示全球变暖本应导致高纬度地区降水增加，这与东西伯利亚观测到的降水减少趋势截然相反。这种矛盾暗示着内部气候变率可能在区域尺度上发挥着关键作用，但其中的机制始终成谜。

为解开这一科学谜题，曾宇豪等研究人员在《Nature Communications》发表的最新研究中，创新性地整合了因果推断、路径分析和大型集合模拟等多重技术手段。通过构建珀尔式因果模型，研究团队首次精确量化了各气候因子对燃烧面积的直接与间接效应。令人惊讶的是，火灾季节降水减少对燃烧面积增加的贡献高达42%，远超蒸气压亏缺（VPD）的36%和日最高温度的14%。这一发现颠覆了以往认为温度主导的传统认知。

技术方法上，研究团队主要运用了三大关键技术：基于MCD64A1 v6.1和FireCCI51的燃烧面积卫星遥感监测技术，结合CRU TS v4.07和GLEAM等多源气候数据；采用珀尔因果推断框架构建结构方程模型，通过d-分离准则验证因果图；利用FGOALS-g3等7个气候模型的大型集合模拟，区分外强迫与内部变率的贡献。所有分析均基于2001-2021年东西伯利亚（95°E-125°E, 55°N-67.5°N）的观测数据。

Drivers of wildfires in Eastern Siberia

通过分析火灾季节（4-9月）燃烧面积与7个气候因子的相关性，研究发现降水与燃烧面积呈最强负相关（r=-0.71, p<0.001）。因果推断显示，降水不仅直接抑制火灾，还通过调节VPD产生间接效应。值得注意的是，当控制降水变量后，地表土壤湿度与燃烧面积的相关性变得不显著，证实了降水的主导地位。

Primary causes of recent escalation of Eastern Siberian wildfires

路径分析结果表明，降水的总效应系数达到-0.62，其中直接效应为-0.46，通过VPD的间接效应为-0.16。标准化趋势归因分析进一步揭示，降水减少贡献了42%的燃烧面积增加，而VPD和日最高温度分别贡献36%和14%。这一发现凸显了水文干旱在东西伯利亚野火加剧中的核心作用。

Possible origin of Eastern Siberian precipitation change

利用FGOALS-g3超级大集合（110个成员）模拟发现，外强迫在东西伯利亚产生增湿趋势，但内部变率能够抵消这种趋势并导致降水减少。MIN5集合（降水减少最显著的5个成员）与集合平均的差异模式与观测高度一致，证实内部气候变率的主导地位。

Mechanism of Subpolar North Atlantic Influence on Eastern Siberian precipitation

研究发现SPNA冷相位通过激发罗斯贝波列影响东西伯利亚环流。波活动通量计算显示，从SPNA出发的波能向东传播至欧亚高纬度地区，在东西伯利亚产生异常反气旋，抑制上升运动并减少降水。线性斜压模式试验验证了这一机制，证实SPNA涡度异常能够触发穿越欧亚大陆的波列传播。

研究结论强调，虽然人为变暖是长期火灾风险的基础，但SPNA引发的内部气候变率在年代际尺度上起着决定性作用。该发现不仅解释了东西伯利亚降水减少与全球变暖预期相悖的现象，更警示了碳循环正反馈机制可能通过遥相关过程被意外放大。未来需要结合植被-火灾-气候的交互反馈模型，进一步量化非气候因子（如火灾管理和人为火源）的影响。这项研究为制定针对性的碳汇保护策略提供了科学依据，对维持全球气候稳定具有重要意义。