澳大利亚“黑色之夏”期间野火排放对极端火灾天气的影响：通过烟雾与天气之间的反馈机制

《Fire Ecology》：The role of wildfire emissions on extreme fire weather during Australia’s Black Summer through smoke-weather feedbacks

　　

摘要

背景

野火与地球系统之间的双向耦合作用日益明显，但现有的火灾风险模型（如加拿大火灾天气指数（FWI）和麦克阿瑟森林火灾危险指数（FFDI））往往忽视了火灾排放对气候的影响。在这项研究中，我们使用了大气-化学耦合模型（WRF-Chem，v4.3）来量化2019-2020年澳大利亚火灾季节期间热解气溶胶对火灾天气指数的影响。

结果

研究结果表明，黑碳（BC）和有机碳（OC）降低了澳大利亚中部的极端火灾天气指数（FWI > 60），同时提高了中等程度的火灾天气指数（FWI 20-40）。相反，气溶胶通过黑碳引起的升温作用和有机碳导致的干燥效应，增加了东南部易发生火灾地区的极端火灾危险指数（FFDI > 50）的概率。敏感性测试显示，去除黑碳会减少干旱地区的云层稳定性，从而提高FFDI；而去除有机碳则会抑制降雨，从而增加植被区域的FFDI。研究发现火灾指数与实际火灾活动之间存在空间上的不匹配，燃料的可获得性是关键因素。燃料稀缺的澳大利亚中部地区尽管FFDI较高，但火灾发生较少；而燃料丰富的东部地区则出现了严重的火灾。这表明当前模型中关于燃料和湿度的静态假设低估了气象因素的影响。

结论

我们的研究结果强调了在火灾模型中纳入动态气溶胶反馈的重要性。像WRF-Chem这样的耦合火灾-大气模型对于准确预测火灾至关重要，尤其是在容易受到火灾-气候反馈影响的地区。未来的研究应改进火灾排放与气候相互作用的建模，并在气候变化情景下扩展全球分析，以更好地应对日益严重的野火风险。

背景

野火与地球系统之间的双向耦合作用日益明显，但现有的火灾风险模型（如加拿大火灾天气指数（FWI）和麦克阿瑟森林火灾危险指数（FFDI）往往忽视了火灾排放对气候的影响。在这项研究中，我们使用了大气-化学耦合模型（WRF-Chem，v4.3）来量化2019-2020年澳大利亚火灾季节期间热解气溶胶对火灾天气指数的影响。

结果

研究结果表明，黑碳（BC）和有机碳（OC）降低了澳大利亚中部的极端火灾天气指数（FWI > 60），同时提高了中等程度的火灾天气指数（FWI 20-40）。相反，气溶胶通过黑碳引起的升温作用和有机碳导致的干燥效应，增加了东南部易发生火灾地区的极端火灾危险指数（FFDI > 50）的概率。敏感性测试显示，去除黑碳会减少干旱地区的云层稳定性，从而提高FFDI；而去除有机碳则会抑制降雨，从而增加植被区域的FFDI。研究发现火灾指数与实际火灾活动之间存在空间上的不匹配，燃料的可获得性是关键因素。燃料稀缺的澳大利亚中部地区尽管FFDI较高，但火灾发生较少；而燃料丰富的东部地区则出现了严重的火灾。这表明当前模型中关于燃料和湿度的静态假设低估了气象因素的影响。

结论

我们的研究结果强调了在火灾模型中纳入动态气溶胶反馈的重要性。像WRF-Chem这样的耦合火灾-大气模型对于准确预测火灾至关重要，尤其是在容易受到火灾-气候反馈影响的地区。未来的研究应改进火灾排放与气候相互作用的建模，并在气候变化情景下扩展全球分析，以更好地应对日益严重的野火风险。