《Cell Reports Sustainability》：Unraveling the dual roles of human activity in shaping global fire regimes
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火灾是地球系统中一个至关重要的过程，对生态系统、生物地球化学循环和气候动态产生深远影响。人类不仅是火灾的受害者，还通过点火、抑制和管理实践塑造火灾格局。然而，由于人类行为对火灾的直接影响与气候和气象驱动因素之间存在强烈的共变性，将二者区分开来仍是
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火灾是地球系统中一个至关重要的过程，对生态系统、生物地球化学循环和气候动态产生深远影响。人类不仅是火灾的受害者，还通过点火、抑制和管理实践塑造火灾格局。然而，由于人类行为对火灾的直接影响与气候和气象驱动因素之间存在强烈的共变性，将二者区分开来仍是一项挑战。本研究利用COVID-19疫情期间全球人类流动性的减少作为自然实验，以分离人类活动对火灾动态的贡献。结果表明，人类活动减少降低了全球火灾发生率，尤其是在森林和草地中，这表明在这些景观中人类主要是点火驱动因素。相反，在封锁期间，南美洲和东北亚的火灾活动有所上升，揭示了人类在火灾抑制和管理中的关键作用。这些发现表明，人类在塑造火灾格局中扮演着双重且对立的作用。因此，有效的火灾治理需要针对局部人类-火灾相互作用的空间定制策略，而非统一的政策。
论文解读
一、研究背景与科学问题
火灾是地球系统中的一个关键扰动过程，对陆地生态系统、生物地球化学循环和人类生计产生深远影响。火灾的地理与时间格局由多种相互关联的因素驱动，包括天气、植被、地形和人类活动。气候通过调节植被生产力、燃料湿度和干旱条件塑造火灾活动的范围、频率和强度。与此同时，人类活动日益通过点火和抑制以及诸如计划烧除（prescribed burning）等有意实践来改变现代火灾格局。
尽管已有大量研究量化了人为碳排放、极端温度和其他气候变化事件对火灾发生的驱动作用，但人类活动在促进和缓解火灾方面的直接影响仍未被充分理解。主要原因在于火灾、气候和人类系统之间复杂的相互作用。现有方法，如野地-城市交界区（WUI）制图或基于物理的模型，虽然提供了关于定居点邻近风险和大气过程的宝贵见解，但难以捕捉动态的人类-火灾相互作用，特别是包括点火模式、抑制策略和计划烧除实践在内的直接行为影响。这凸显了一个关键的方法论缺口：需要一个受控的分析框架来分离人类活动对火灾活动的净效应。
COVID-19疫情的爆发为研究地球系统中人类-火灾相互作用提供了一个独特的窗口。全球居家令导致的人类活动空前减少，创造了一个准实验环境，使研究人员能够在人类活动大幅减少的条件下观察全球火灾动态，并将人为驱动因素与自然变异性分离开来。区域研究表明，流动性限制增加了哥伦比亚和马达加斯加的火灾发生率（可能由于火灾抑制能力减弱），同时减少了美国东南部的火灾（可能由于人为点火和计划烧除减少）。然而，疫情期间人类活动减少对全球火灾格局的影响仍属未知。
二、研究设计与核心发现
研究人员开展了一项全球尺度分析，利用2013至2020年每年上半年26周、0.5°分辨率的全球逐网格逐周数据集，以VIIRS（可见光红外成像辐射计套件）375米分辨率主动火产品量化火灾活动，并整合ERA5（ECMWF第五代大气再分析）近地表气象数据以及封锁政策和流动性指数。研究采用准实验方法，以2013至2019年观测作为反事实基线，通过固定效应模型（fixed-effects model）控制气象协变量和高维固定效应，量化2020年流动性限制期间人类活动减少对火灾发生率的影响。
研究得出以下核心结论：全球范围内，流动性限制的实施导致火灾发生率平均下降12.3%（95%置信区间：?22.1%至?1.3%；p < 0.05）。该估计在多种模型设定下保持稳健，包括不同网格空间分辨率、替代固定效应以及以普通最小二乘（OLS）回归替代主泊松回归模型。值得注意的是，未控制气象协变量的回归模型产生了统计上不显著的结果，强调了分离天气相关因素在识别人为效应中的关键重要性。
三、主要技术方法
研究人员采用了以下关键技术方法：其一，利用VIIRS主动火产品（375米分辨率）量化火灾活动，仅保留标称或高置信度且为假定植被火灾的类型0探测；其二，整合ERA5气象再分析数据（包括温度及其平方项、风速、降水、相对湿度和饱和水汽压差VPD）作为协变量控制天气干扰；其三，基于牛津COVID-19政府响应追踪系统（OxCGRT）的C6居家令指标和百度/谷歌流动性指数，创新性地通过同时分析政府封锁政策与多源流动性指数来识别流动性转变点，并采用保守标准确定限制期；其四，采用固定效应泊松回归模型（R包fixest），纳入子区域-周固定效应、子区域-年固定效应和计划烧除面积固定效应；其五，利用全球计划烧除记录数据集（GlobalRx，涵盖16个国家204,517条记录）和土地功能类型数据（MODIS MCD12Q1土地覆盖、世界保护区数据库WDPA、人类足迹指数和WUI分布）进行异质性分析。
四、研究结果
流动性限制引发的全球火灾格局变化。 与2013至2019年平均水平相比，2020年流动性限制后主动火、过火面积和生物质燃烧碳排放三项指标均出现显著下降，且下降持续约8至12周。空间上，东亚、北美洲和大洋洲火灾活动显著下降，而东欧、南美洲和中非则显著上升，呈现出显著的空间异质性。
流动性限制措施对火灾发生率的影响。 区域尺度上（4°×4°网格），中国东南部、美国东南部和非洲西北部火灾发生率显著下降，而南美洲大部分地区、南部非洲和东北亚则显著上升。研究期间，火灾发生率显著增加的区域占全球总火灾探测的19.4%，显著减少的区域占46.0%。国家尺度上，120个国家的火灾发生率从3.3倍增加到4.8倍减少不等。澳大利亚减少79.3%，泰国减少45.2%，美国减少22.8%；印度增加25.4%，哥伦比亚增加31.4%，洪都拉斯增加70.7%。在12个有计划烧除记录的国家中，2020年计划烧除总面积较2013至2019年平均水平减少约50%，排除历史计划烧除区域后，火灾发生率下降从45.3%减弱至27.8%，表明计划烧除暂停导致额外17.5个百分点的下降。
火灾动态的时间演变和强度变化。 限制实施前，2020年与2013至2019年的火灾动态无系统性差异，为评估提供了可靠基线。限制实施后，火灾发生率下降的国家在两个月内下降20%至30%，而火灾增加的国家则上升约25%。
火灾发生率对流动性减少的非线性响应。 在火灾减少的国家，火灾发生率随流动性减少呈近似线性下降，最终接近?51.9%（流动性减少10%的线性效应：?13.7%）；在火灾增加的国家，上升逐渐趋于稳定在约27%（流动性减少10%的线性效应：5.1%）。
环境与人为背景下的异质性火灾响应。 森林（?27.7%）和草地（?8.4%）火灾发生率下降最为显著，灌丛/稀树草原下降不显著（?5.0%），农田变化极小（0.4%）。保护区内火灾下降（?18.7%）大于非保护区（?9.9%）。人类足迹最低区域火灾发生率下降16.4%，远大于最高足迹组的?1.2%。距WUI最远组下降15.2%，约为最近组的四倍。
人类活动减少下的火灾季节性转变。 限制期前两个月火灾显著减少的区域，火灾季延迟的概率约为提前的2.5倍（29.8%对12.1%）；初始火灾显著增加的区域则倾向于提前的火灾季（31.4%显著提前）。中国案例显示火灾季延迟，危地马拉则出现火灾季提前。
五、讨论与结论
本研究通过利用COVID-19流动性限制的独特准实验环境，为人类活动对火灾格局的直接影响提供了实证洞见。全球火灾发生率平均下降12.3%，源于人类存在的双重作用：活动减少既减少了野火和计划烧除的点火，也削弱了抑制能力。研究发现，在森林、人类足迹较低区域和远离WUI的区域，人类点火在塑造火灾格局中起关键作用。此外，疫情早期异常后观测到的火灾季时间变化表明，人类活动不仅即时影响火灾格局，还通过燃料可用性变化的滞后路径产生影响。
研究存在若干局限性：人类活动强度的量化存在概念挑战，政府指令与实际户外行为之间存在差异，基于移动设备的数据主要反映城市人口密集区的移动模式，可能低估偏远农村地区活动；研究聚焦于日历年上半年，可能未完全涵盖所有生态区的火灾季；卫星观测难以区分野火和计划烧除的火灾类型。
研究结论强调，人类活动在塑造火灾格局中具有复杂且双重的角色。这要求管理策略在减少非计划点火与维持计划烧除等有益实践之间取得平衡。政策框架应因地制宜，适应区域特定的人类-火灾关系。将点火、抑制和管理性用火等细微的人类行为因素整合到地球物理火灾模型中，对于提高未来气候和社会经济情景下火灾风险预测的准确性至关重要，从而为更有效和可持续的管理策略提供更强有力的支持。
