《Science of The Total Environment》：Central-eastern China's chloroform emissions during 2021–2024 inferred from high-frequency in-situ atmospheric measurements and industrial sampling
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本研究针对气候变化背景下易燃景观中森林碳储量的稳定性问题，通过整合LANDIS-II植被动态模型与FROST火情模拟器，评估了气候变暖干燥、野火频发及树木火灾耐受性对澳大利亚东南部耐火桉树林地上碳储量的相对影响。模拟预测至2098年，在最劣情景下碳储量可能减少约50%，凸显了减缓气候变化与调控火制度对维系温带森林碳汇功能的关键意义。
在全球气候变化的背景下，易燃景观中的森林碳储量稳定性面临着多重挑战。气候、火情和植被动态之间复杂的相互作用，使得景观尺度的碳储量轨迹预测存在诸多不确定性。尤其是在以耐火树种为主的森林中，人们传统上认为其具有较强的恢复力，但日益加剧的气候变暖、干旱和野火活动，是否会对这些“韧性”森林的碳储存能力构成实质威胁？这是一个亟待解答的科学问题，对于评估森林在未来气候下的碳汇功能至关重要。
为了深入理解气候、火灾和树木死亡率对地上碳储量轨迹的相对影响，一项发表在《Science of The Total Environment》上的研究，以澳大利亚东南部维多利亚州东吉普斯兰地区一片60万公顷的以耐火桉树为主的景观为案例，开展了一项长达78年（2020-2098年）的前瞻性模拟研究。该研究采用了独特的空间显式建模框架，将随机火情模拟工具FROST与植被动态模型LANDIS-II耦合起来，旨在测试三个关键机制对景观尺度森林碳储量的相对影响：热量和干燥度、更频繁的严重火灾以及火灾后升高的树木死亡率。
研究人员设计了16个模拟情景，这些情景是三个关键因素（4种气候预测 × 2种野火水平 × 2种树木耐火性水平）的因子组合。气候数据来源于NARCLiM1.5项目的两个全球气候模型（Access 1.0和Access 1.3）在RCP8.5排放路径下的两种区域降尺度结果，形成了从“暖湿”到“暖干”的四种未来气候条件。野火水平通过调整火灾增长概率来模拟“较少”和“较多”两种火灾情景。树木耐火性则通过修改LANDIS-II中物种对不同火强度的敏感性来设定“常规”和“低”两种水平。每个情景运行了50次重复，总共模拟了62,400个景观年，以评估平均地上碳储量（活体和死亡生物量，使用0.5的转换系数将生物量转换为碳）的变化趋势。
研究的主要技术方法包括：1）利用LANDIS-II模型及其生物量演替扩展模拟森林组成、结构和生物量动态；2）使用FROST模型，该模型结合了PHOENIX火势蔓延模拟器和贝叶斯网络，模拟未来的火情（包括着火点、火行为和高强度火面积）；3）通过定制开发的接口实现LANDIS-II和FROST两个模型之间的年度数据交换（如火强度、过火面积传递给LANDIS-II计算火灾影响，森林类型变化信息返回FROST更新可燃物类型）；4）基于TACA-GAP和TACA-GEM模型生成对气候敏感的森林生长和更新参数；5）对模拟结果进行统计分析（如三因素方差分析）以检验各因素对碳储量的影响。
3. 结果
4.1. 优先机制对未来碳储量的影响
模拟预测的碳储量处于该地区野外评估的预期范围内。到2098年，所有情景下的平均总碳储量预计将减少15%，但不同情景间变异很大。“最佳情景”（暖湿气候、较少野火、常规耐火性）预测到2098年碳储量增加16.4%，而“最劣情景”（暖干气候、较多野火、低耐火性）则预测碳储量减少约50%。气候是影响碳储量轨迹的最主要因素，其单独效应远大于野火水平或树木耐火性的变化。在暖干气候下，碳储量的显著减少部分归因于火情的加剧（更频繁的高强度火灾导致碳通过燃烧和树木死亡后的分解而损失），但更主要的是气候变暖干燥直接抑制了森林生产力，影响了碳储量的恢复。相比之下，仅增加野火频率或降低树木耐火性对碳储量的负面影响相对有限。碳储量的变化主要反映了活体碳库的变化，死亡有
机质碳库相对稳定。
5. 结论与讨论
该研究通过景观尺度的模拟分析，首次揭示了在未来气候和火情变化下，澳大利亚温带耐火桉树林碳储量面临的潜在风险。研究结论明确指出，气候变暖干燥是威胁这些森林碳稳定性的首要因素，其影响超过了火情变化或树木火灾耐受性变化带来的效应。即使是以萌蘖能力强著称的耐火桉树林，在暖干气候与频繁高强度火灾的共同作用下，其碳储存能力也可能出现实质性下降，碳汇功能减弱甚至可能转变为碳源。
这项研究的意义在于，它挑战了耐火桉树林对大多数火情具有固有恢复力的传统假设，强调了有效减缓气候变化（减少温室气体排放）对于保障温带森林碳储量的根本重要性。若气候变化 mitigation 不力，则适应性管理策略，如通过有效的火灾扑救和可燃物管理来限制严重野火的范围和频率，以及采取积极措施（如保护大树、促进更新）来降低火灾和干扰导致的树木死亡率，将变得至关重要，以减缓碳储量的损失。研究采用的耦合建模框架（FROST-LANDIS-II）为在复杂景观中模拟气候-火情-植被相互作用的长期动态提供了有力工具。未来的研究可以进一步纳入更细致的管理情景（如计划烧除、灭火资源优化配置）和更完善的生理生态过程（如干旱与火灾对树木死亡的交互影响），以更精准地评估管理干预措施在维持森林碳汇功能方面的潜力。总之，该研究为理解和管理易燃景观中的森林碳平衡提供了重要的科学依据，指出在气候变化背景下，保障森林碳储量的安全需要双管齐下：全球尺度的气候减缓与区域尺度的适应性火灾管理和森林保育。
