自2021年以来，受气候影响的中国生物质燃烧出现反弹

《Journal of Environmental Management》：Climate-regulated biomass burning rebound in China since 2021

　　- 中国的生物质燃烧（BB）在2021年后出现反弹，且存在区域异质性。- 亚日尺度BB数据揭示出明显的昼夜循环，午后达到峰值。- 气候因素对BB活动的影响日益显著，尤其在耕地地区。- 研究结果支持实施因地制宜、气候响应的火灾管理策略。

引言

生物质燃烧（包括自然火灾和农业火灾）是全球大气气溶胶和温室气体的重要来源。BB排放会恶化空气质量，改变地球辐射平衡，并扰乱不同尺度的水文循环。重要的是，BB并非孤立作用：其排放通过改变大气组成和动力学过程加速气候变化，而气候变化本身又加剧火灾频率和强度——形成了火灾活动与气候系统之间自我强化的反馈环路。在当前全球变化背景下，这种互惠关系正在加剧：气温升高、干旱延长和极端热浪频发增加了干燃料负荷，降低了引燃阈值，从而加剧火灾风险；而BB驱动的气候变暖进一步加剧了全球变暖。在易发生火灾的生态系统中，这种反馈破坏了植被和土壤的韧性，使生态系统向更易燃烧的状态转变，降低了恢复能力。因此，在气候和人为压力重叠的地区，火灾制度可能更加复杂且空间异质性更强，需要利用全覆盖、精细尺度的观测数据进行综合评估。

然而，空间与时间分辨率之间的权衡限制了当前对BB的卫星观测。极轨传感器如MODIS和VIIRS提供了一致的全球覆盖和长期连续性，虽然其空间分辨率（375–1000米）一般足以进行大规模火灾检测，但1–2天的重访周期限制了捕捉短暂火灾的能力。中高分辨率传感器如Sentinel-2（10米）和Landsat-8（30米）提供了更高的空间分辨率，能够勾勒燃烧边界，但有限的重访时间（5–16天）限制了捕捉快速演变火灾动态的能力。相比之下，地球同步卫星如Himawari-8提供近实时观测（10分钟间隔），这对于解析亚日尺度BB过程至关重要。然而，这种时间优势被表面反射率和亚像元热噪声引起的假检测所抵消，特别是在城市地区、裸地和水体上，从而限制了检测的可靠性。因此，提高高时间分辨率火灾数据的准确性对于深入评估尤为重要。

BB在中国广泛存在，特别是在农业地区，农作物秸秆燃烧常用于残茬处置和土地管理。这种做法导致明显的时空模式，农业地区和农业季节燃烧活动及排放较高。以前的研究主要依赖极轨观测来刻画区域BB模式，一致发现以耕地为主区域在春季和秋季出现峰值。这些季节峰值主要与耕作周期中作物残茬处置相关的人为引燃有关。然而，现有研究主要集中在重复出现的季节模式和区域总量上，可能忽视了BB动态中不断出现的新异质性。这种变化越来越多地与气候异常相关，后者可能改变BB活动的时间和幅度。虽然气候变率已被广泛认为是燃烧活动的调节因素，但它如何与人为压力共同塑造BB模式仍了解不足。特别是，干旱、植被条件和人为影响与BB模式在精细时空尺度上的关联仍不清楚。这一知识空白凸显了需要高频地球同步观测来解析中国逐时BB动态及其区域变异性。

本文利用优化的基于Himawari的活跃火灾数据集，解析了2016年至2025年中国从小时到年际尺度的BB动态。在这些时间尺度上，我们识别出显著的年际变率，并观察到2021年后BB活动的反弹。为了进一步解释这些变化，我们应用可解释的机器学习框架来评估气候、植被条件和人为代理变量在耕地和森林景观中2021年前后的相对贡献。通过将高频地球同步卫星观测与可解释机器学习相结合，本研究通过解析逐时BB变异性并探讨与中国各地近期BB活动变化相关的因素，推进了此前季节和年度尺度的评估。

章节片段

Himawari-8小时级生物质燃烧数据

Himawari地球同步卫星配备先进Himawari成像仪，以10分钟时间分辨率和0.02°空间分辨率提供地面观测，能够对BB在中国地区的昼夜时空分布进行连续监测。本研究使用的火灾数据来源于Himawari二级火灾产品。为确保时间分析的一致性，原始10分钟观测数据被转换为当地时间并

生物质燃烧的年度和季节空间分布

中国BB活动表现出明显的空间异质性，且2016年至2025年间分布模式发生了变化。在全国范围内，2018–2021年的BB活动特征是在大多数地区高密度BB区域数量较少且连续性较差，与2021年后的年份相比。年度空间核密度图显示，东北地区在所有年份中始终是最高密度区域，特别是在松嫩平原周围的BB活动尤为集中。其他

生物质燃烧近期反弹和区域分化

在全国尺度上，2016–2025年间BB活动波动明显，2019–2021年左右活动较低，此后总体上活动增强。2021年后的增加伴随着高密度BB检测空间范围更广，表明近期反弹不仅涉及检测到的BB活动整体频率的变化，还涉及其空间分布的变化。

东北地区仍然是中国最持续的BB高密度区域，与

结论

中国BB活动反映了与人类活动、植被条件和气候变率的关联，但其近期精细时间尺度的变化和2021年后的反弹仍了解不足。在本研究中，我们使用优化的高时间分辨率火灾数据集分析了2016年至2025年中国BB的时空分布，并进一步使用多源变量探讨了与2021年后反弹相关的环境和人为因素

CRediT作者贡献声明

Yizhu Jiang：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，方法，调查，数据整理，概念化。Xinfeng Wang：撰写——审阅与编辑，验证，经费获取，概念化。Yuqiang Zhang：撰写——审阅与编辑，调查。Yiming Qin：撰写——审阅与编辑，调查。Lei Fang：撰写——审阅与编辑，方法。Likun Xue：撰写——审阅与编辑。Qingzhu Zhang：撰写——审阅与编辑，经费

资金资助

本工作由中国国家自然科学基金（资助号：42677126、42377094）和山东省泰山学者基金（资助号：ts201712003）提供经费支持。

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所述工作的客观性。

致谢

作者感谢日本气象厅提供Himawari二级火灾产品，感谢Zenodo提供CLCD数据集。作者还感谢NASA Earthdata、ECMWF、NOAA/NCEI和CIESIN/哥伦比亚大学提供本研究使用的植被、燃料水分、气象、夜间灯光和人口密度数据集。

Yizhu Jiang|Xinfeng Wang|Yuqiang Zhang|Yiming Qin|Lei Fang|Likun Xue|Qingzhu Zhang|Guoqiang Wang|Qiao Wang