优化葡萄牙野火燃料削减计划：基于情景规划的策略与意义

本文聚焦葡萄牙野火问题，利用情景规划模型（ForSys）优化国家燃料管理计划（2020 - 2030）。通过设定不同情景，分析点火概率、建筑暴露等指标，明确权衡关系，为野火治理提供科学依据，助力政策落地，对其他火灾频发地区也具借鉴价值。

　　### 研究背景
全球野火形势严峻，欧洲受影响显著，极端野火事件增多，火灾季节延长。地中海地区尤其突出，葡萄牙野火发生率高，1984 - 2021 年有 460 万公顷土地被烧毁。传统依赖灭火的策略难以应对，需向预防和燃料管理转变。葡萄牙出台国家综合野火管理计划（2020 - 2030），但在地方实施时缺乏明确空间优先性。本研究旨在运用情景规划模型优化该计划实施，明确不同风险降低目标间的权衡关系。

研究方法

1. 研究区域：葡萄牙大陆面积 88,889 平方公里，分为 278 个市和 5 个区域，气候以地中海气候为主，土地覆盖多样，森林、农田和灌木地占比较大。该国野火频发，不同区域火险特征不同，部分地区为保护区域，但可进行燃料减少处理。
2. 危险指标和情景建模概述：选取三个野火危险指标：大野火发生位置、建筑物暴露风险、历史点火频率，以此确定燃料管理项目优先级。利用历史数据和模拟数据构建指标，通过情景建模在 278 个市分配处理方案，分为公平（equity）和效率（efficiency）两种情景。
3. 点火概率：依据 2001 - 2022 年葡萄牙及西班牙边境的历史点火点，用核密度程序创建点火概率表面，经参数测试确定带宽，去除非燃烧区域影响。
4. 大野火：根据 2001 - 2022 年历史点火点估算野火平均规模，筛选特定规模以上的火灾，用反距离加权法创建栅格，测试参数以优化结果，去除非燃烧区域。
5. 建筑物暴露于野火：获取住宅建筑空间点数据，排除特定区域建筑。利用先前研究的模拟野火数据，通过相交、统计和加权等操作，生成建筑物暴露风险栅格。
6. 处理情景：基于葡萄牙政府土地利用数据确定处理地块，划分可处理地块并赋值。模拟两种投资分配策略，构建 100 公顷项目区域，使用 ForSys 模型生成优化项目。设定 10 年实施计划，分析处理高危险区域的进度和所需面积。
7. 分析权衡和共同优化：用帕累托前沿和加权目标函数量化权衡关系，标准化指标值，分别按市级和国家级重要性排序项目评估不同情景。

研究结果

1. 处理 80% 危险指标所需面积：基于不同危险指标确定的处理区域空间分布差异大。处理不同危险指标所需面积不同，火灾规模指标所需面积占葡萄牙大陆的 12.5%，建筑暴露和点火概率指标分别为 21.6% 和 28.8%。各区域处理总面积和比例存在差异，部分区域处理目标分布更分散。
2. 10 年处理情景：效率情景在处理危险指标方面表现更优，达到 80% 处理目标的时间更短。公平情景处理进度呈线性，效率情景则为非线性，随机情景表现最差。
3. 权衡和最优性：暴露和点火概率指标具有互补性，与火灾规模指标存在权衡。不同区域帕累托前沿不同，反映出各区域处理不同危险指标的权衡差异。
4. 区域优先模式：效率情景下，不同区域处理优先级随时间变化。处理大火灾危险时，早期主要在部分区域，后期有所转移；处理建筑暴露和点火概率时，也有相应的区域优先级变化。

研究讨论

1. 研究价值和后续方向：本研究通过情景规划优化燃料处理项目，与美国先前研究不同。后续可结合火行为和建筑暴露测试处理情景。研究结果为葡萄牙相关部门提供了决策依据，也为其他国家提供了参考。
2. 公平与效率情景分析：效率情景在处理高危险区域更有效，但公平情景也有其意义。决策时需综合考虑不同情景的特点，平衡资源分配。
3. 多目标权衡：三个国家目标间存在权衡，规划时需平衡生态和社会目标，考虑区域差异制定策略。
4. 空间模式和处理策略：不同危险指标处理的空间模式不同，大火灾处理涉及多个区域，建筑暴露和点火概率处理集中在特定区域。葡萄牙现有燃料处理策略需优化，协调不同策略以实现更好效果。
5. 长期解决方案：当前燃料处理计划是短期方案，长期需改变土地利用和农村经济，如采用多种土地管理方式，设计可持续低火险景观，以应对野火问题。