保护性热带森林中火灾驱动的森林损失持续升级

《Global Change Biology》：Escalating Fire-Driven Forest Loss in Protected Tropical Forests

　　

野火正在导致热带森林的大量损失，研究人员预计气候变化将在整个世纪内增加火灾驱动的损失。保护区（Protected Areas, PAs）及其所保护的重要栖息地是否能够免受火灾影响是一个关键问题。本研究将保护区（PAs）数据与替代性火灾（stand-replacing fire）数据相结合，估算自2001年以来，超过400万公顷（Mha）的受保护热带森林因替代性火灾而损失，其中三分之一的损失（1.35 Mha）仅发生在2024年。绝大部分损失（89%）集中在热带美洲（3.6 Mha），其中大部分发生在巴西（2.7 Mha），其次是亚太地区（0.31 Mha）和非洲（0.14 Mha）。在美洲和非洲观测到年度损失的增加趋势，发生在热带地区的30个国家。反事实分析表明，尽管存在显著异质性，但保护区（PAs）在热带地区大多降低了替代性火灾发生的概率，相对于非保护区（non-PAs）。在美洲，保护使48%的保护地块中的替代性火灾减少，在非洲和亚太地区分别上升至71%和55%。然而，保护区内部和外部的火灾时间趋势仍然紧密耦合，表明保护区（PAs）同样暴露于全球火灾活动增加的趋势中。确保现有保护区（PAs）免受人为点火源的影响是优先事项，但后续的保护区规划必须考虑未来火灾风险，以确保它们不断变化的气候中仍然是有效的保护工具。

**论文解读：保护性热带森林中火灾驱动的森林损失持续升级**

**研究背景与问题**
气候变化正推动全球温度和降水格局的转变，导致干旱、热浪和野火等极端事件频发。自2001年以来，火灾已造成全球超过1.5亿公顷森林损失，且极端野火事件及其适宜天气条件的频率和强度持续上升。热带森林作为生物多样性热点和重要碳汇，为多达15亿人提供生态系统服务，但其历史上火灾发生频率较低，树种对火灾适应能力差，导致火灾后树木死亡率高。同时，森林破碎化和退化进一步降低了森林的恢复力，使其更易受火灾影响。保护区（Protected Areas, PAs）是全球保护热带森林的核心工具，覆盖超过200万平方公里热带森林，可将毁林率降低约41%。然而，保护区的有效性因大小、年龄、可达性、人口密度和原住民管理等因素而异，且现有研究多基于低分辨率数据，难以精确评估保护区是否能在日益不利的气候条件下缓冲替代性火灾（stand-replacing fire）的风险。因此，研究人员开展本研究，旨在量化2001—2024年间保护区热带森林因火灾造成的损失，评估保护区相较于非保护区对火灾的防护效果，并检验保护区是否能从区域火灾活动增加趋势中解耦。

**研究内容与结论**
研究人员结合全球高分辨率替代性火灾数据和泛热带保护区范围，采用反事实建模方法，评估了保护区在防止火灾驱动的热带森林损失方面的历史与当前效能。研究覆盖拉丁美洲、非洲和亚太地区，共纳入9791个保护区。主要结论包括：2001—2024年间，保护区热带森林因替代性火灾损失超过400万公顷，其中89%集中在热带美洲，巴西占全球损失的65%；全球年度损失呈显著增加趋势，2024年单年损失达135万公顷，占全部损失的1/3；反事实分析表明，尽管存在国家间异质性，保护区的保护大多降低了替代性火灾的概率（美洲48%地块减少，非洲71%，亚太55%），但保护区内外的年度火灾趋势高度耦合，表明保护区未从全球火灾活动增加中解耦。该研究发表在《Global Change Biology》，强调了未来保护区规划必须纳入火灾风险考量，以确保其在气候变化中的有效性。

**主要关键技术方法**
研究人员使用以下关键技术方法：（1）数据来源：保护区数据来自世界保护区数据库（WDPA，2024年7月版），并补充中国国家自然保护区数据；替代性火灾数据来自Tyukavina等（2022）的30米分辨率产品，仅包含导致树冠覆盖损失的火灾；森林覆盖数据采用Hansen等（2013）2000年树冠覆盖≥25%的阈值，并排除人工林。（2）统计匹配：为控制地形、气候、人口密度、距城市距离、森林面积等混杂因素，研究人员采用马氏距离匹配（Mahalanobis distance matching）在1公里网格尺度上对保护区内与外的森林地块进行配对，确保协变量平衡（标准化均值差异<0.25）。（3）反事实模型：对匹配后的数据集拟合广义加性混合模型（GAMMs），包括空间变化系数和分层国家效应，利用参数g公式估计保护状态对火灾比例的平均处理效应（ATT），并比较时间趋势的差异。

**研究结果**
**3.1 泛热带保护森林因火灾遭受广泛损失**
通过将保护区与替代性火灾数据空间叠加，研究人员发现2001—2024年间保护区热带森林损失4.07 Mha（s.e.m. 3.77–4.31 Mha），相当于全球保护区热带森林的1%。热点集中在美洲（特别是巴西、玻利维亚）、印度尼西亚和马来西亚。巴西损失2.66 Mha，占全球65%；比例上，巴拉圭损失12.6%，危地马拉6.7%，海地4.7%。4个保护区损失超过50%的森林，95个损失超过10%。管理类别（严格、多用途或未知）对损失比例影响不大，保护区的面积和周围森林覆盖与火灾无明确关联。

**3.2 保护热带森林年度损失呈增加趋势**
通过Mann-Kendall检验和Sen斜率分析，研究人员发现全球保护区内热带森林因火灾的年度损失在2001—2024年间呈显著增加趋势（p<0.001），即使排除2001年后新设的保护区，增加趋势仍然显著（美洲和非洲p<0.001，亚太无趋势）。2016年后年均损失较2001–2015年增加9倍以上（仅考虑2001年前设立的保护区增加5倍）。2024年单年损失1.35 Mha，占全时期1/3。在控制保护区面积增长后，30个国家（美洲15个、非洲11个、亚太4个）显示出显著增加趋势，包括巴西、委内瑞拉、秘鲁和刚果民主共和国，这些国家拥有全球80%的保护区热带森林。仅5个国家呈下降趋势，27国无趋势。

**3.3 保护对火灾概率的对比性全球影响**
通过统计匹配和GAMMs反事实模型，研究人员比较了保护区内外部1公里森林地块的替代性火灾比例。在美洲，保护使48.4%地块的火灾比例降低，21.0%地块增加，其余无显著差异；10/17个国家中保护降低了火灾比例，但巴拉圭和危地马拉分别使火灾比例绝对增加3.42和3.27个百分点（相对增加29%和62%）。非洲71.2%的保护地块火灾比例降低，12.2%增加；6/8个国家（如南非、刚果共和国、马达加斯加）保护有效，仅加纳显示增加。亚太54.6%的保护地块火灾比例降低，15.8%增加；5/11个国家（如印度尼西亚、马来西亚）保护显著降低火灾比例（绝对降低0.23和0.28个百分点）。

**3.4 保护区与热带火灾变化趋势的解耦有限**
通过时间动态模型，研究人员分析了保护区内外部年度替代性火灾比例趋势。在美洲、非洲和亚太地区，保护区内外的年度趋势高度相似，方向差异仅在少数年份出现（美洲1年、非洲5年、亚太1年）。年际变率主要由大尺度气候事件（如2015–2016年厄尔尼诺干旱、2023–2024年）驱动，保护区内外均表现出相似敏感性。美洲趋势最为明显，且保护区内外的火灾比例差异相对较小；非洲保护区内火灾比例在2022年前低于外部，但趋势相似且均显著增加；亚太虽无显著趋势，但年际波动一致。这表明保护区状态虽可能降低火灾比例，但未从整体火灾体制变化中解耦。

**讨论与结论总结**
讨论部分指出，研究估计的4.07 Mha损失低于其他文献（如Resco De Dios等报告的88 Mha），主要是因为本研究仅包含导致树冠损失的替代性火灾，排除了未造成树冠损失的林下火和先毁林后燃烧的火灾，因此代表火灾损伤的下限，总影响可能更大。广泛且增加的替代性火灾威胁保护区提供的生态系统服务，可能导致热带森林向火灾易发的草-稀树草原系统转变，丧失生物多样性和碳汇功能。火灾增加源于人为压力（如故意放火清理土地）和气候引起的干燥条件增强。尽管保护区总体上降低了火灾概率，但趋势高度耦合，说明现有保护区无法从气候驱动的火灾增加中解耦。未来保护区规划必须考虑改变火灾风险，优先保护对气候新颖性有缓冲能力的区域。特别在美洲，未来燃烧面积可能主要由干燥度增加驱动，改变管理措施可能效果有限。

研究结论部分翻译如下：
“保护热带森林因火灾导致的损失不断加剧，以及保护区（尤其美洲）在减少损失方面的不完全有效性，凸显了当前和未来保护区体系必须嵌入对火灾风险的稳健考虑和缓解策略。仅在2024年，创纪录的135万公顷保护热带森林被火灾毁灭，对生物多样性、森林生态系统服务和人类健康造成灾难性后果。因此，需要从划定到实施和管理的协调国际努力，以确保此类损失成为例外而非常态。”