基于SSEBop模型的火灾后地中海生态系统蒸散发短期变化及其生物物理驱动机制研究

本研究针对地中海地区日益严重的野火对水循环的影响，利用Landsat卫星数据和SSEBop模型，分析了火灾后蒸散发(ET)的短期变化规律。研究发现火灾严重度和前火植被覆盖度(FCOVER)是ET降低的关键驱动因素，其中针叶林受影响最大。该研究为评估火灾生态后果提供了可靠工具，对制定火灾管理政策具有重要意义。

　　

地中海地区野火频发已成为严峻的生态问题，不仅破坏植被和土壤，更显著改变水循环关键环节——蒸散发(ET)。火灾后ET值急剧下降，直至植被恢复至灾前状态。这一现象背后隐藏着怎样的驱动机制？西班牙和葡萄牙研究人员针对2022年四场重大野火，开展了一项开创性研究。

研究团队采用美国地质调查局(USGS)的30米分辨率SSEBop(Operational Simplified Surface Energy Balance)ET产品，结合Landsat 8 OLI和Sentinel-1 SAR影像数据，系统分析了火灾严重度、地形、生态系统类型(阔叶林、针叶林、混交林和灌木林)以及前火燃料条件(包括通过PROSAIL-D辐射传输模型反演获得的植被覆盖度和结构复杂度)对火灾后1年内ET变化的影响。

关键技术方法包括：1)利用SSEBop模型从Landsat影像估算ET；2)采用随机森林回归识别关键影响因素；3)通过PROSAIL-D辐射传输模型反演获取前火植被覆盖度(FCOVER)；4)利用Sentinel-1 SAR数据评估植被结构复杂度；5)建立240个30m×30m的火灾严重度参考样地，通过视觉判读SPOT6/7影像确定地面参考数据。

研究结果揭示：

1. ET演变的短期变化
   所有生态系统类型在火灾后均呈现ET急剧下降随后逐步恢复的模式。阔叶林在灾后1年(ET_1-y)表现出比其他生态系统更高的ET值，而针叶林相对降幅最大。

2. 火灾后ET降低的驱动因素
   火灾严重度和前火FCOVER是最关键的影响因素。高严重度火灾区域ET降幅显著大于中低严重度区域。针叶林相对ET降幅(rET_1-y)最大，其次是灌木林和阔叶林。

3. 环境因子的交互作用
   预火植被结构复杂度(通过SAR VV和VH后向散射表征)与地形因子(如地形位置指数TPI和场地暴露指数SEI)存在显著交互效应，共同影响ET恢复动态。

讨论与结论：

研究发现火灾严重度是地中海环境ET短期变化的关键驱动因素，而预火FCOVER作为生物物理指标具有重要预测价值。该研究首次将RTM反演的FCOVER和SAR结构参数纳入ET变化分析框架，为理解火灾生态水文效应提供了新视角。

30米分辨率的SSEBop ET产品被证明是评估地中海野火影响的可靠工具，其简化算法在保持精度的同时大大降低了计算复杂度。研究结果对制定灾后管理政策具有重要指导意义，特别是在气候变化导致火灾频率和强度增加的背景下。

未来研究可扩展至其他生物群落，并整合新兴卫星任务(如NISAR)数据，以提升对全球不同生态系统火灾后水文响应的理解。该成果为优化生态系统恢复策略、维护区域水安全提供了科学依据，对应对日益严峻的全球野火挑战具有重要价值。