《Fire Ecology》：A fuel model classification approach for Central Europe: a high-resolution fire risk assessment example from the Czech Republic
编辑推荐：
背景：中欧很少被视为野火发生的高风险区域。随着气候变化的发展，有利于火灾的天气出现概率预计将增加，这可能导致该地区野火发生频率和严重程度的上升。某一地点的可燃物类型和数量是决定植被覆盖产生特定强度、蔓延速率和持续时间的火灾潜力的基本参数。在评估由此产生的火灾风
背景：中欧很少被视为野火发生的高风险区域。随着气候变化的发展，有利于火灾的天气出现概率预计将增加，这可能导致该地区野火发生频率和严重程度的上升。某一地点的可燃物类型和数量是决定植被覆盖产生特定强度、蔓延速率和持续时间的火灾潜力的基本参数。在评估由此产生的火灾风险时，该信息可被视为等同于建筑设计中的火灾荷载（fire load）概念。由于森林和非森林生态系统中的火灾在输入参数方面高度复杂，可燃物模型（fuel model）被开发为现实世界的简化表征，以携带关于燃烧特征和可能火行为的植被覆盖信息。虽然美国30米分辨率可燃物模型分类已可用二十年，但欧洲的情况远不尽如人意，公开可获取的数据最多仅能达到1公里或100米分辨率。
结果：研究人员通过整合公开可获取的国家数据集和生态栖息地描述因子，为捷克共和国开发了一套30米分辨率可燃物模型分类系统，所绘制的可燃物模型与Scott和Burgan（2005）的体系兼容。所得地图提供了农业、演替和森林可燃物类型的精细镶嵌格局，而这些类型在现有欧洲产品中通常被概化或缺失。在相同的风和可燃物湿度设置条件下进行的FlamMap模拟中，捷克30米可燃物输入所产生的具有高火行为指标值的区域比例显著高于100米欧洲产品：蔓延速率（rate of spread, ROS）>5米/分钟的像元比例从5.6%增加到20.9%，火焰长度（flame length, FL）>2米的区域从5.8%增加到21.5%，火线强度（fireline intensity, FI）>1000千瓦/米的区域从6.6%增加到21.9%。这些差异部分可归因于对农业可燃物处理方式的不同，捷克模型中不可燃区域比例为15.4%，而泛欧洲产品中为31.3%。
结论：高分辨率可燃物模型制图为中欧野火风险评估和管理提供了宝贵工具的第一步。经过验证过程后，它可以为土地管理者、自然保护机构和消防部门提供预防性规划、业务决策和战略措施方面的支持。
论文解读
一、研究背景与问题
中欧地区历来不被视为野火高风险区域，但随着气候变化的推进，有利于野火发生的天气条件的频率和持续时间预计将增加，这可能导致该地区野火发生频率和严重程度的上升。捷克共和国近年来已开始面临景观火灾风险日益增加的新挑战，这不仅体现在报告野火数量的增加上，也体现在其强度和过火面积的上升上。在捷克这样一个土地利用格局高度破碎化和异质化的景观中，有效的野火预防和业务响应依赖于精细空间分辨率下的详细野火风险评估。
可燃物类型和数量是决定植被覆盖产生特定强度、蔓延速率和持续时间的火灾潜力的基本参数，可被视为建筑设计中的火灾荷载概念的空间类比。由于森林和非森林生态系统中的火灾在输入参数方面高度复杂，可燃物模型被开发为现实世界的简化表征。然而，与已可用二十年的美国30米分辨率可燃物模型分类（LANDFIRE）相比，欧洲的公开可燃物数据最多仅能达到1公里或100米分辨率。此外，现有欧洲可燃物产品在概念设计上存在差异，主要依赖土地覆盖或光谱代理，可能对年轻林分、演替栖息地和农业可燃物等结构上重要的可燃物类型造成概化。这些差距要求开发既具有空间细节又在概念上与火行为过程对齐的可燃物模型分类方法。
二、研究内容与结论
本研究的目标是开发一套适应中欧破碎化景观条件、空间分辨率为30米的可燃物模型分类方法，该方法基于公开可获取的数据集，可支持野火风险管理中的预防规划和业务决策。研究以捷克共和国（面积78,870平方公里）为案例，设计了可燃物模型分类系统（Fuel Model Classification System, FMCS），并实现了三个具体目标：引入高分辨率可燃物模型分类方法；量化所提出的分类与现有欧洲可燃物制图方法之间的可燃物模型组成差异；利用火灾建模评估可燃物模型分类及其他输入层的差异对火行为预测的影响。
研究结果表明，捷克全国范围内共识别出23个实际存在的可燃物模型类别，近8760万个30米网格单元被赋予可燃物模型估计值。与现有欧洲产品相比，三种分类在捷克境内产生了显著不同的可燃物模型类型组成：捷克分类中森林可燃物类型（TL和TU）合计覆盖31.8%的领土，与ARAG（32.8%）相当，而KUTCH略低（25.0%）；最大的差异出现在GR、GS和NB类型上，捷克分类中GR占47.2%、ARAG占62.2%、KUTCH仅占5.1%，而KUTCH将62.7%的区域归类为不可燃。在FlamMap模拟中，相同的风和可燃物湿度条件下，捷克30米输入产生的具有高火行为指标值的区域比例显著高于100米欧洲产品，这些差异部分归因于对农业可燃物处理方式的不同。
三、关键技术方法
本研究主要采用了以下关键技术方法：一是基于捷克栖息地目录（Habitat Catalogue）与Scott和Burgan（2005）标准可燃物模型体系的专家决策分类框架，将植被覆盖信息转化为标准化可燃物类别；二是整合多种国家公开数据集，包括生态系统综合图层（KVES）、国家林业研究所（NLI）的森林数据、ZABAGED地理数字景观模型和LPIS土地地块识别系统等；三是利用遥感数据（Copernicus、Landsat、PlanetScope及国家航空摄影）获取树种组成、林龄、叶面积指数（LAI）和树皮甲虫危害区等信息；四是将整个分类流程实现为Python编程语言脚本，在30×30米规则网格上逐像元独立执行；五是采用FlamMap程序进行火行为模拟，在Lázeňské lesy Karlovy Vary（LLKV）试点区域比较两种完整景观输入框架对蔓延速率（ROS）、火焰长度（FL）、火线强度（FI）和树冠火活动（CFA）等指标的影响。
四、研究结果
捷克共和国可燃物模型分类：在全国范围内识别出23个可燃物模型类别，其中TL和TU模型主导高地封闭森林景观，GR和GS模型在农业低地、永久草地和演替栖息地中占优，SH模型主要出现在幼龄林分和自然或半自然灌丛中，NB模型集中在城市区域、交通基础设施和开放水体，SB模型限于受近期干扰影响的区域。该分类捕获了植被结构和管理效应，提供了可复现、全自动、全覆盖的专家决策框架。
与欧洲可燃物模型制图方法的比较：三种分类在捷克境内产生显著不同的可燃物模型类型组成。CZE中TL和TU合计覆盖31.8%，KUTCH为25.0%，ARAG为32.8%。GR类型在CZE中占47.2%、ARAG中占62.2%、KUTCH中仅占5.1%。NB在KUTCH中占62.7%，远高于CZE的10.2%和ARAG的3.2%。GS类型仅出现在CZE中（4.3%）。在LLKV试点区域，CZE区分出22个可燃物模型类别，KUTCH识别出12个，ARAG仅9个，表明CZE能够解析更精细的空间可燃物类型变异性。
火行为建模：在相同环境条件下，CZE输入系统性地产生更广泛的具有高火行为指标值的区域。ROS>5米/分钟的区域从KUTCH的5.6%增加到CZE的20.9%，FL>2米的区域从5.8%增加到21.5%，FI>1000千瓦/米的区域从6.6%增加到21.9%。被动和主动树冠火在CZE模拟中分别占9.5%和1.6%的区域，而KUTCH模拟中被动树冠火仅占1.8%，无主动树冠火。这些差异部分归因于农业可燃物的处理方式：KUTCH中不可燃区域占31.4%，而CZE中仅占15.4%。
五、讨论与结论
讨论部分指出，选择Scott和Burgan（2005）体系中的干燥可燃物模型类别反映了中欧景观的特定火情和可燃物条件，与捷克国家火灾危险分析结果一致，即大多数野火发生在细死可燃物湿度较低的时期。30米高空间分辨率使分类能够表征破碎化景观中细尺度可燃物变异性，而100米或1公里分辨率的欧洲产品通常引入更高程度的概化，可能低估演替栖息地、新生采伐迹地和农业用地等捷克野火频繁发生的场所。虽然该方法目前仅覆盖捷克共和国，但其基于植被结构和场地特征的明确决策逻辑可适应于其他具有类似输入数据的中欧地区。
研究结论部分指出，高分辨率可燃物模型制图为中欧野火风险评估和管理提供了宝贵工具的第一步。经过验证过程后，它可以为土地管理者、自然保护机构和消防部门提供预防性规划、业务决策和战略措施方面的支持。本研究仅解决了可燃物模型框架开发的第一阶段，即分类方法是否充分代表当地可燃物床特征，后续阶段涉及利用有记录的野火或实验火灾对火行为预测进行验证。
