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本文系统研究了南苏门答腊泥炭地水文动态与火灾风险的关联。通过连续监测地下水埋深（GWL）和土壤体积含水率（SMC），结合无人机多光谱影像（NDVI、NDWI）与FIRMS火点数据，揭示了年降水量低于2000 mm、连续干旱日数（CDD）超过30天是触发泥炭火灾的关键水文阈值。研究构建了基于土壤湿度衰退曲线（衰退常数k）的火灾早期预警模型（EWS），为热带泥炭地火灾防控提供了高分辨率、可操作的监测框架。
泥炭地水文特性与火灾脆弱性
泥炭地作为重要的生态系统，因其排水导致的退化而面临温室气体排放、地面沉降和火灾风险增加等威胁。本研究以印度尼西亚南苏门答腊省一个易发火灾的泥炭区域为研究对象，通过综合野外观测与多源遥感技术，深入探讨了泥炭水文动态及其与火灾风险的内在联系。
地下水动态与土壤湿度监测
研究区内，地下水埋深（GWL）和土壤体积含水率（SMC）的连续监测数据显示，在长达58天的干旱期内，地下水埋深最深达到78.5厘米，其衰退速率为9.68毫米/天。与此同时，在27天的连续无雨期内，土壤体积含水率每日下降0.00291立方米/立方米。地下水衰退曲线遵循指数模型Ht= H0·exp(-k·t)，其中k为衰退常数。观测到的衰退速率低于排水更强烈的区域，表明除蒸发蒸腾外，地下侧向流是导致水分流失的重要因素。
植被指数与湿度指数的空间格局
利用无人机获取的多光谱影像，研究人员计算了归一化植被指数（NDVI）和归一化水体指数（NDWI），以评估44.1公顷研究区的植被健康状况和地表湿度。结果表明，近90%的区域被不健康或死亡的禾草植被覆盖。尽管植被状况堪忧，但地表湿度仍保持中等水平（NDWI值介于0.02至0.58之间）。值得注意的是，无人机高分辨率影像揭示的植被和湿度细节远优于中等分辨率的Landsat 8卫星影像，凸显了无人机遥感在捕捉泥炭地微尺度变化方面的优势。NDVI与NDWI变化的解耦合现象，说明植被绿度与地表湿度对干旱的响应并不完全同步，需联合判读这两个指标才能更准确地评估干旱动态。
历史火灾事件与水文条件的关联
基于美国国家航空航天局（NASA）的火灾信息资源管理系统（FIRMS）数据，对2019年至2024年间的火灾事件进行分析发现，火灾集中发生在年降水量低于2000毫米的年份（如2019年的1932毫米和2023年的1739毫米），并且与连续干旱日数（CDD）超过30天密切相关（2019年为36天，2023年为57天）。相比之下，无火灾年份的年降水量均高于2000毫米，且连续干旱日数较短。一个有趣的异常出现在2024年，尽管连续干旱日数达到48天，但未发生火灾，原因是该干旱期发生在5月至6月，此时地下水埋深较浅（6月23日为19.2厘米），土壤初始湿度较高。这表明，干旱期的发生时间与季节性的水文背景共同决定了最终的火灾风险。
泥炭火灾风险早期预警系统的构建
本研究的核心成果是开发了一个基于土壤湿度衰退模型的泥炭火灾早期预警系统（EWS）。该系统以最后一次有效降雨为起点，利用土壤湿度衰退曲线模拟其在连续干旱日内的下降过程，直至达到预设的火灾风险阈值。通过将2024年实测的土壤湿度衰退曲线与历史火灾事件（2019年和2023年）对应的最大连续干旱日数相交，确定了两个关键阈值：低风险阈值（土壤体积含水率为0.374立方米/立方米，约合重力含水率208%）和高风险阈值（土壤体积含水率为0.322立方米/立方米，约合重力含水率179%）。模拟结果显示，从最后一次降雨算起，分别需要35天和56天即可达到低风险和高风险状态。该模型为特许经营商和决策者提供了一个简单实用的工具，可用于在火灾高发期前采取预防性措施。
讨论与展望
本研究确定的土壤湿度火灾风险阈值高于以往实验室研究报道的泥炭点燃物理化学阈值（重力含水率120%-160%）。这种差异是合理的，因为本研究的阈值源于现场特定的水文行为，并综合了当地泥炭特性、地表-地下水分相互作用以及大气干燥过程的影响，因而更适用于实际的早期预警操作。该方法框架原则上可移植到其他热带泥炭地区域，但需根据当地的泥炭性质、植被结构和水文特征进行参数重新校准。从政策角度看，研究结果强调了在泥炭地恢复计划中实施综合水资源管理策略的重要性，包括通过建设坎儿井堰坝来维持高地下水位、复湿以及长期地下水监测。将无人机等先进遥感技术纳入国家防火框架，可以增强早期预警能力，减少对粗分辨率卫星数据的依赖。
