中亚干旱区12.9 ka以来火活动演变：从自然驱动到人为主导的转型机制

针对中亚干旱区(ACA)火活动历史与驱动机制不清的问题，中国科学院团队通过分析天山中部黄土-古土壤序列的黑碳(BC)和炭屑通量，结合气候-植被-人类活动数据，揭示了12.9 ka以来火活动持续增强的演变规律，发现约1 ka后人类活动取代自然因素成为主导驱动力。该研究为全球变暖背景下ACA火灾防控提供了关键科学依据。

　　

在全球气候变化背景下，野火频发已成为威胁生态系统和人类社会的重大环境问题。中亚干旱区(ACA)作为全球最大的非地带性干旱区，其脆弱的草原生态系统对火活动异常敏感。然而，由于缺乏长时间尺度的沉积记录，学界对ACA火活动的历史演变规律存在争议——究竟是湿润气候通过促进植被生物量（燃料）积累助长火灾，还是干旱条件直接引发火灾？同时，人类活动在何时、以何种方式介入这一自然过程？这些问题直接关系到对未来火灾风险的预测。

为解决这一科学难题，中国科学院的研究团队选择天山中部伊尔嘎(YEG)剖面（海拔1470米）的黄土-古土壤序列为研究对象，通过高分辨率采样（2厘米间隔）和光释光(OSL)测年技术建立年代框架，综合运用黑碳(BC)和炭屑通量双重指标重建了12.9 ka（1 ka=1000 cal yr BP）以来的火活动历史。研究创新性地整合了气候代用指标、孢粉植被记录及人类活动证据（如农业花粉、人口数据），首次系统揭示了ACA火活动驱动机制的阶段性转变特征。

关键技术方法包括：1）采用光释光(OSL)测年构建高精度年代模型；2）通过BC（含炭屑、焦炭和元素碳）和炭屑（分20-50 μm微炭屑和>100 μm宏炭屑）通量分析量化火强度；3）结合西风强度（降水/湿度）、温度等气候指标与孢粉植被群落数据解析自然驱动因素；4）利用考古记录和农业花粉标记人类活动强度。

【研究结果】

<1> 火活动演变阶段
BC和炭屑通量显示12.9 ka以来火活动持续增强：

• 新仙女木期至早全新世(12.9-9.4 ka)：低值期，反映弱火活动
• 早中全新世(9.4-3.7 ka)：缓慢上升，对应草原扩张期
• 中晚全新世(3.7-1 ka)：显著增长，与温湿条件最优期同步
• 最近1 ka：达峰值，偏离自然驱动模式

<2> 自然驱动阶段(12.9-1 ka)
西风增强带来的降水/湿度通过调控生物量（燃料）主导火活动：

• 湿润期：荒漠植被收缩→草原扩张→生物量积累→火灾增加
• 温度协同作用：加速燃料干燥

<3> 人类主导阶段(～1 ka以来)
农业花粉、人口数据与火活动解耦自然关系：

• 农牧业扩张（过度放牧、垦荒）直接引发火灾
• 取暖、战争等社会活动加剧火强度

【结论与意义】
该研究发表在《CATENA》的成果表明，ACA火活动经历了从"气候-植被"自然驱动到"人类活动"主导的根本性转变。约1 ka前，西风环流调控的湿度通过生物量（燃料）可用性控制火活动；而近千年来人类干扰已超越自然因素成为主要驱动力。这一发现不仅调和了既往研究中"湿润促进论"与"干旱引发论"的矛盾（不同时期主导机制不同），更警示在全球变暖叠加人类活动加剧的背景下，ACA可能面临更严峻的火灾风险。研究建立的BC-炭屑双指标重建方法为干旱区古火研究提供了新范式，其揭示的人为干扰阈值对制定区域防火政策具有重要指导价值。Wensheng Zhang团队特别指出，未来ACA火灾管理需重点防控人为火源，同时考虑气候变化对植被可燃性的潜在影响。