艾伯塔省2023年野火：气候驱动下的多模式爆发与未来火灾管理挑战

本综述深入解析了加拿大艾伯塔省2023年史无前例的野火季节，揭示了其区别于历史模式的独特多模式特征（早期爆发与后期间歇式火灾并存）。研究通过分析36场≥10,000公顷大型火灾，发现早季雷击火在未绿化期（pre-green-up）的异常爆发是面积激增的核心驱动因子。作者从火灾天气指数系统（FWI System）组分（FFMC/ISI/DMC）、气候变暖、半球遥相关（AMO/ENSO）及物候学角度阐释了关键机制，并指出资源枯竭对火势扩大的放大效应。该研究为极端火灾季节的预测模型和应急资源分配策略提供了关键科学依据。

　　

引言

艾伯塔省作为加拿大西部火灾高发区，其 boreal forests（北方森林）长期经历着以高强度树冠火为特征的自然演替过程。省级森林保护区（Forest Protection Area, FPA）涵盖全省86%的森林面积，1923–2023年间累计过火面积超过1810万公顷，相当于FPA内森林总面积的82.5%。尽管实施了长达一个世纪的火灾管控政策，极端火灾季节（年过火面积70–80万公顷）仍周期性出现。

2023年火灾季节的独特性体现在创纪录的220万公顷过火面积，较历史最高值（1981年）高出63%。尽管火灾发生次数（1092起）与近40年平均水平持平，但火灾规模与空间同步性显著提升，导致3.8万居民撤离，并引入3584名外省救援人员。这一现象与加拿大全国性的火灾活跃期相呼应，全国总过火面积超过1270万公顷，凸显大尺度气候因子的主导作用。

火灾情境分析

面积与数量特征

2023年火灾数量未出现异常，但过火面积分布呈现显著偏移：极小规模火灾比例下降，超大规模火灾（≥10,000公顷）比例上升。全年36场≥10,000公顷火灾（平均规模58,719公顷）贡献了95.4%的过火面积，而历史同期（1983–2022年）年均仅2.4场同类火灾。值得注意的是，7场火灾突破10万公顷，这一数字仅次于1981年的6场。

季节性与起火原因

2023年火灾活动呈现双峰模式：5月初集中爆发16场≥10,000公顷火灾（其中75%为雷击火），6月底前完成90%的过火面积。与历史模式对比，5月上半月出现≥10,000公顷雷击火属极罕见事件（近40年平均仅1起/十年），而2023年同期达13起。这些火灾发生于春季物候未绿化期（pre-green-up），可燃物干燥度极高。后季火灾（5月16日后）则呈现典型的间歇性发生模式，全部由雷击引发。

空间分布模式

早期火灾群（5月15日前）集中分布于北纬57°以南的中部地区，后者季火灾群则局限于北部人迹稀少区域。空间分析显示，早期雷击火在发展潜势上显著高于同期人为火（P=0.002）以及后季雷击火（P=0.0006），印证了早季异常环境的促火能力。

火行为与火环境

早季大火组与后季大火组在火环境参数上呈现显著分化：早季组伴随极高Fine Fuel Moisture Code（FFMC）（中位数93.6）和Initial Spread Index（ISI）（中位数13.1），预示迅猛的火势蔓延速度（观测平均21.8米/分钟）；后季组则体现极高Duff Moisture Code（DMC）、Drought Code（DC）及Buildup Index（BUI），指向深层可燃物消耗潜力。主要燃烧植被类型为 boreal spruce（北方云杉）（C-2可燃物类型），预测火强度分别达15,803千瓦/米（树冠火）和7,177千瓦/米（间歇性树冠火），均超出扑救能力范围。

潜在影响因素

雷暴活动与点火机制

五月雷暴活动在艾伯塔本属异常（历史占比<3.1%），而早季雷击火同时具备三点危险特性：发生于未绿化期、位于偏远区域难以及时发现、以及多点同步爆发超越救援资源负载。1993年虽出现类似雷暴频次，但因缺乏极端天气配合未酿成大灾，说明气候-雷暴耦合效应才是关键。

火灾天气与可燃物湿度

2023年5月前半月气温显著高于历史平均（17.6–21.4°C vs. 8.3–11.6°C），相对湿度更低（34.3–44.7% vs. 45–51.7%）。同期大气环流显示西加拿大地区存在正高度异常，促进持续暖干条件形成。这种天气配置与1968年“五月七日”火灾事件高度相似，均表现为东南风向持续强风、异常夜间燃烧及同步火势扩张。

气候变暖、遥相关与物候偏移

研究表明艾伯塔火灾季节正呈现延长趋势（1959–2021年间首尾各延伸1–2天），且≥200公顷雷击火在五月（中部混交林）和六月（北部混交林）呈现显著增加趋势。2023年异常温暖与正位相Atlantic Multidecadal Oscillation（AMO）及El Ni?o‐Southern Oscillation（ENSO）密切相关，二者共同贡献了全球地表温度增量的88%。值得注意的是，物候研究显示 Aspen（杨树）等早花物种在1987–2021年间花期推迟速率达4天/十年，可能进一步加剧未绿化期火灾风险。

可燃物负载与景观异质性

尽管“火灾排斥导致可燃物积累”是常见解释，但艾伯塔历史火灾从未中断（1931–2022年火灾分布广泛），且2023年大火行为与历史案例（如1951年Chisholm火灾每日推进40公里）基本一致，说明并非新型火灾现象。落叶林扩张理论上可形成负反馈，但实际数据（2000–2015年）未显示此类“冷却效应”，且云杉自然更新仍占主导。若物候响应未能匹配气候变暖节奏，可燃物管理策略可能失效。

救援资源局限

5月5日艾伯塔即申请跨省支援，全年接收外援3584人。火线总长超过11,200公里，迫使采取火灾分级响应策略，部分火灾被迫放任燃烧。与历史极端年份相比，2023年艾伯塔占全国过火面积比例（15%）显著低于以往（曾达40%），说明其驱动机制可能存在区域特异性。

未来展望

传统研究多关注≥200公顷火灾，但艾伯塔极端火灾季节实际由≥10,000公顷大火主导（贡献92%过火面积）。未来研究需聚焦于：大火与天气系统的关联机制、雷击火与FWI系统参数的定量关系、资源调配中的优先级决策模型、疏散漏洞评估以及可燃物管理策略优化。尤其需关注早五月特殊环境下的火灾预测模型和物候-气候耦合效应。

结论

2023年火灾季节的极端性并非源于单体火灾行为变异，而是由早期爆发与后期间歇模式叠加所致。气候变暖、半球尺度遥相关及物候期偏移共同促成了五月异常雷暴-干旱环境，而救援资源耗竭进一步放大灾害规模。该季节重新定义了暖干气候下火灾系统的潜在行为上限，预示未来多模式火灾季节可能出现频次增加。亟需通过跨学科研究构建适应性管理框架，以应对日益不确定的火灾未来。