大规模计划烧除处理显著降低极端火险条件下Whiskeytown国家游憩区Carr火灾的燃烧烈度

本研究针对美国西部日益严峻的极端火险条件，通过空间自回归模型(SAR)评估了Whiskeytown国家游憩区23年大规模计划烧除(underburn)对2018年Carr火灾烈度的影响。研究发现计划烧除处理5年内可显著降低火灾烈度，但10年后效果消失，植被结构类型、地形位置指数(TPI)和气象因素共同影响燃烧烈度。该成果为极端气候下森林燃料管理提供了关键科学依据。

　　

随着气候变化加剧，美国西部正面临日益频繁的极端火险天气，这对传统森林火灾管理策略提出了严峻挑战。在长达一个多世纪的火灾压制政策影响下，森林燃料负荷持续累积，加上人为气候变化导致的燃料干燥度上升，使得高强度野火的规模和连续性呈现增长趋势。这种背景下，计划烧除(underburn)等燃料处理措施能否在极端火险条件下有效降低火灾烈度，成为森林管理者亟需解决的关键科学问题。2018年7月发生的Carr火灾为回答这一问题提供了难得机遇——这场在极端燃料湿度和温度条件下发生的火灾，烧毁了Whiskeytown国家游憩区几乎全部陆地面积，而该区域在火灾前23年间实施了大规模计划烧除处理，覆盖面积达23%。

美国地质调查局西部生态研究中心等单位的研究人员利用这一自然实验，通过空间自回归模型(SAR)系统评估了燃料处理措施在极端火险条件下的有效性。研究创新性地整合了2006年植被分类、2011年激光雷达(LiDAR)森林结构数据和2016年Landfire植被类型图三类植被结构数据，构建了包含地形、气象等多维因子的分析模型。研究结果证实，计划烧除处理能显著降低极端火险条件下的火灾烈度，但效果持续时间有限，这一发现为优化森林燃料管理策略提供了重要科学依据，相关成果发表在《Fire Ecology》期刊。

研究采用了多项关键技术方法：1) 利用监测燃烧烈度趋势(MTBS)的差异归一化燃烧比指数(dNBR)量化火灾烈度；2) 基于1米分辨率数字高程模型(DEM)提取地形特征；3) 整合三类植被结构数据(2006年生理-植物区系分类、2011年LiDAR森林结构分类、2016年Landfire现存植被分类)；4) 采用空间自回归(SAR)模型处理空间自相关问题；5) 通过气象站数据匹配火灾进展时段获取局地火险天气参数。

研究结果部分，"处理效果与生物物理因素影响"表明：时间自处理是影响Carr火灾烈度的最关键因素，计划烧除处理在5年内效果显著，但10年后基本失效。植被结构类型是第二大影响因素，其中LiDAR数据显示"中等高度、多层、高密度"植被燃烧烈度最高。地形位置指数(TPI)显示上坡位燃烧烈度比中坡位高56-68单位，比下坡位高19-26单位。

"植被结构数据源比较"结果显示：三类植被结构数据构建的模型解释力相似(Nagelkerke伪R²0.72-0.72)，但LiDAR数据能识别更细致的植被结构-烈度关系。值得注意的是，LiDAR分类中"中等高度单层高密度"与"中等高度多层低密度"植被虽统计相似，但因冠层开敞度差异导致燃烧烈度显著不同。

"空间自相关与模型选择"分析发现：即使考虑所有生物物理和气象因子，模型空间自相关系数λ仍高达0.87-0.89，表明火灾惯性等未测量因素对烈度分布有重要影响。这提示大面积连续处理可能比分散小规模处理更有效。

研究结论部分强调，这是首项系统评估大规模计划烧除在极端火险条件下有效性的研究。虽然处理效果持续时间仅约10年，与Klamath山脉混合针叶林历史火轮回间隔(<5年)基本吻合，但证实了定期计划烧除能显著降低极端火灾风险。研究还创新性地证明不同植被结构数据源对模型性能影响有限，而LiDAR数据可补充传统植被分类提供更细致的结构-烈度关系解析。这些发现为面临类似气候挑战的地区提供了重要管理启示：在气候变化背景下，维持高频次(约5-10年)的计划烧除处理对保护适应频繁火干扰的森林生态系统至关重要。

该研究的实践意义在于：1) 证实了极端火险条件下燃料处理仍有效，但需更频繁维护；2) 提出了约1.7%年处理率(接近历史自然火轮回)的管理建议；3) 展示了LiDAR等技术在火灾风险评估中的应用潜力。这些成果为平衡生态保护与火灾风险管理提供了科学框架，对全球面临类似挑战的 Mediterranean气候区森林管理具有重要参考价值。