气候变化下文化资源多灾种暴露的空间显式评估：亚利桑那州与新墨西哥州国家森林系统护林区尺度分析

《Climate Risk Management》：Climate change and cultural resources: assessing exposure to impacts of climate change in New Mexico and Arizona

　　

文化资源（cultural resources, CRs）日益暴露于气候驱动的环境危害（climate-driven environmental hazards）。本研究呈现了亚利桑那州和新墨西哥州国家森林系统（National Forest System）土地上文化资源的空间显式、多灾种暴露评估（spatially explicit, multi-hazard exposure assessment），该区域生态敏感性与深厚遗产交汇。基于降尺度气候预估（downscaled climate projections）和危害模型，分析评估了护林区（ranger district）尺度对温度升高、降水改变、极端降水、冻融循环（freeze-thaw cycle）、干日（dry days）、野火、侵蚀和洪水的暴露。结果揭示暴露存在显著变异性，在高排放情景（high-emissions scenarios）下若干护林区面临多种交叉危害。这些交互作用威胁文化资源的物理完整性和文化意义，其中许多仍未被记录或缺乏保护措施。研究结果强调需要综合、基于地方的适应策略（place-based adaptation strategies），以考虑景观复杂性、预估危害动态和文化价值。通过识别气候知情管护（climate-informed stewardship）的优先区域，本研究提供了一个可扩展框架（scalable framework），以支持保护规划和社区主导的韧性（community-led resilience）。

研究背景：文化资源（cultural resources, CRs；包括考古遗址、历史建筑、文化景观以及具有文化、宗教或科学价值的物件等）日益暴露于气候驱动的环境危害。气候变化通过升温、降水改变、极端天气、干旱、洪水、野火和侵蚀等加速其结构退化、材料改变和衰变。亚利桑那州和新墨西哥州气候干旱、生态敏感且文化遗产丰富，但针对该区域CRs暴露的研究有限，现有政策多优先生物多样性、水文和生态系统，CRs在适应规划中可见度低；许多遗址未记录或缺乏保护措施，且精确位置数据敏感，限制点位评估。因此，研究人员在美国国家森林系统土地上开展空间显式、多灾种暴露评估，以识别优先区域并支持气候知情管护和社区主导韧性。研究人员整合共享社会经济路径（Shared Socioeconomic Pathway, SSP）5–8.5高排放情景下8个LOCA2（Localized Constructed Analogs version 2）降尺度全球气候模型（global climate models, GCMs）集合均值，评估2045–2074和2075–2100两个窗口相对历史基线的温度、降水、极端降水、冻融循环、干日、洪水、野火和侵蚀暴露；因CRs位置敏感，分析以国家森林和护林区边界为空间单元，建立8点序数评分（土壤侵蚀为5点）并计算复合暴露指数（composite exposure score）。结论是暴露显著时空变异，多危害在部分护林区交叉，需综合、地方适应策略。意义在于提供可扩展框架，支持保护规划和优先监测。

主要关键技术方法：研究区为亚利桑那州和新墨西哥州国家森林系统土地及51个护林区；采用SSP5–8.5下8个LOCA2降尺度GCM集合均值，结合变量下渗容量模型（Variable Infiltration Capacity, VIC）水文模型、野火危险潜力（Wildfire Hazard Potential, WHP）模型和gNATSGO土壤K因子（K-factor）等数据；在ArcGIS Pro和R中完成栅格计算、护林区汇总、序数评分和复合指数计算。

研究结果：3.1 温度变化：基于LOCA2八模型均值，所有护林区中期升温3.33–3.90 °C且均属“very low”；末期升温加强，16个护林区达“High”，Jicarilla和El Rito最高约6.20和6.19 °C，Santa Catalina最低5.37 °C。3.2 降水变化：中期仅Tusayan和North Kaibab达“Highest Increase”（11.76%和10.57%），两个净减少；末期限净减少增至13个，Smokey Bear和Kiowa/Rita Blanca约?5.88%和?5.71%，Tusayan增至14.48%。3.3 极端降水：中期24/50护林区“Highest Increase”，Jicarilla最高24.0%；末期19个仍最高，Jicarilla 33.08%、Tusayan 25.2%，净减少增至8个但不超过“Moderate Decrease”。3.4 冻融循环：所有护林区两期均“Highest Decrease”；中期44/51降幅>20%，Mesa ?77.83%等；末期47/51降幅>30%，Mesa ?92.69%，Carson NF降幅最小但仍>24%。3.5 干日：变化幅度小；中期36/50小减，Jicarilla ?1.17%；末期47/50转为小增，Kiowa/Rita Blanca +1.51%、Questa +1.47%，仅3个仍减。3.6 野火：基于WHP和优化热点分析，Jicarilla 99.1%面积处于最高火险，Smokey Bear 63.46%、Mount Taylor 58.26%、North Kaibab 54.79%、Questa 41.84%、Sacramento 41.54%。3.7 土壤侵蚀：基于gNATSGO K因子，多数低至中；Santa Catalina、Douglas、Safford、Springerville、Clifton为中等（K=3），Carson、Kaibab和Gila大部低，Mogollon Rim和Bradshaw很低。3.8 洪水：基于VIC，中期Lakeside最高11.31 m³/s，Quemado、Tusayan、Kiowa中等增加；末期Silver City由2.27升至10.41 m³/s，Cave Creek达14.06 m³/s最高，Camino Real和Espa?ola低转中。3.9 复合暴露：中期3–5，末期4–5，无High及以上；22个升级、28不变、0下降；中期41/50为Moderate、3个Moderate Low、6个Moderate High；末期无Moderate Low，25/50达Moderate High，六个中期已达者保持，Lincoln无Moderate High，Santa Fe仅Moderate。

讨论总结：讨论指出温度升高可能加速蒸散、延长火季和土壤干燥；降水总量下降与短时强降水增加并存，增加干旱、风蚀、洪水和泥沙迁移风险；野火广泛且可引发火后侵蚀、泥石流和植被损失，高程带机制不同；Mount Taylor、Cave Creek、Safford等显示多灾种叠加，需综合多灾种规划、燃料处理、火后稳定、排水和坡面稳定，并纳入Indigenous knowledge和社区优先。结果面向Forest Service资源管理者、文化资源专家和规划人员，可纳入森林规划修订、项目环境审查和监测优先排序；框架可转移但阈值和危害选择需区域调整；与Clark et al. (2022)的区域1七步框架互补。局限包括单一SSP5–8.5、8模型子集、LOCA2降水数据版本、洪水用CMIP5代VIC而其他用CMIP6代LOCA2、未含敏感性和适应能力、护林区尺度、非气候压力。

研究结论（翻译）：本研究呈现了亚利桑那州和新墨西哥州国家森林系统土地上CRs气候驱动暴露的空间显式多灾种评估，是该区域此尺度最早的努力之一。通过整合温度、降水、极端降水、干日、冻融、野火潜力、侵蚀和洪水预估，分析揭示这些危害如何相互作用产生复合风险。结果表明CRs脆弱性不能通过单一危害视角理解，而源于多种胁迫的汇聚，每种受地方环境和文化背景塑造。这些发现为管理者、政策制定者和社区提供关键洞见。识别综合多灾种适应规划的优先区域为风险知情决策提供基础，但如模型复合得分范围所示，护林区暴露估计承载与气候模型选择相关的不确定性；优先排序可将结果作为进一步站点评估起点而非确定性排名。同样重要的是，有效CR管护需以社区知识、Indigenous领导和跨学科合作为中心，确保策略尊重物理保存及资源意义。未来工作可整合敏感性数据和适应能力，扩展到完整GCM集合和更多排放情景，并考察管护制度和实践如何影响脆弱性和韧性；空间建模与监测、参与式制图和协作规划结合对转化行动至关重要。随着气候变化加速，保护西南部CRs可能需要持续投资于跨学科科学、共同生产知识和反映这些不可替代资源及景观复杂性的适应性管理。