为应对气候变化提供新视角，科学家揭示森林大火与气候变暖的关系

近年来，在全球气候变暖的背景下，世界各国家和地区如亚马逊、西伯利亚、加拿大、美国西部、地中海、希腊、葡萄牙、澳大利亚等极端森林大火发生的频率不断增加，且单次极端大火的过火面积（林火规模）越来越大。

尽管此前国际上已有多个团队相继在全球或区域尺度开发出野火斑块数据集，但对于林火规模如何影响其气候反馈这一问题，却鲜有研究与探讨。过去，人们普遍认为森林大火对气候的反馈仅取决于总过火面积。

然而，西北农林科技大学岳超研究员团队的一项研究发现，实际上并非如此。即使总过火面积维持不变，若平均森林野火的面积增大，即总过火面积主要由少数几场大火构成，也会导致气候反馈显著增强，进而加剧地表的变暖程度。

研究人员揭示了其原因在于，森林过火之后，被火烧过的区域就像森林中的一个“岛”，它的地表会显著升温，产生类似于热岛效应的现象，其地表温度比周围区域更高。而且，当这个“岛”的面积变大时，其升温幅度也会更高。

也就是说，即便总的过火面积不变，但如果火的数量减少，单次火导致的“岛”的大小在增加，仍然会导致地表升温幅度增加，这是此前研究中未曾发现的。

因此，森林野火的规模越大，地表升温就越强，这反过来又会导致周边气候变暖幅度增大，加剧了未着火森林的火灾风险。同时，在更广泛的意义上，野火规模越大，野火导致的二氧化碳排放越多，这也会进一步加强气候变暖。

最后，伴随着火后升温、土壤水分下降等现象，树木幼苗萌发、森林再生的环境更加恶劣，加剧了森林更新失败的风险，可能导致森林的永久性损失——地表植被的变化又会进一步影响下一次野火周期。

这项研究具有警示意义，旨在提醒人们关注这一此前被忽视的重要机制：极端森林大火和全球气候变暖互相影响，进而形成一种恶性循环。

该论文通讯作者兼共同第一作者、西北农林科技大学岳超研究员的主要研究方向包括自然生态系统干扰、土地利用变化和陆地碳平衡动态和机制。

他在法国凡尔赛大学获得博士学位，读博期间的首个研究项目是完善地球系统模式中的陆面过程模型，地球系统模式用于模拟整个地球系统过程变化，包括但不限于预测未来气候变化和陆地生态系统的响应。

当时，他在模型中增加对野火过程的描述，却发现模型未能很好地表征单次火的过火面积，也未能有效模拟极端大火的生态后果和气候效应。之后，岳超分别在法国国家冰川与环境物理实验室和法国国家环境与气候科学实验室从事博士后研究。

2018 年时，他注意到尽管近年来NatureScience等期刊及其子刊有不少关于极端大火方面的评论文章，但却缺乏深入、坚实的研究论文来揭示极端大火的生态和气候效应。

在上述两个方面问题的启发下，他开始关注野火规模变大或极端大火的生态后果及对气候的影响，从 2019 年年初开始着手研究，旨在探索模型中是否需要考虑火的数量和林火规模，以及不同规模林火对气候反馈是否存在差异。

该研究还发现过去大约 40 到 60 年范围内，伴随着气候变暖，加拿大、美国以及澳大利亚等主要的林火易发国家总过火面积呈增加趋势，并且单次林火事件面积增加了 1 到 4 倍。

岳超表示，当总过火面积增加时，其对气候的反馈也会增加，但同时，平均而言单次过火事件的面积也在增加。“因此，我们提到的‘加剧气候变暖’，是因为平均而言火的规模变大，这会在总过火面积增加的基础上，进一步放大野火的气候变暖效应。”

据了解，论文的投稿过程历经波折。2022 年底，研究人员向Nature投稿，但到了 2023 年 2 月，审稿人给出了拒稿意见：尽管他们高度评价了研究的新颖性，但他们认为研究中的数据和方法仍存在不确定性。

刚收到拒稿意见时，该课题组感到有些沮丧，但很快他们就调整策略，针对审稿人提出的问题，使用了几套不同的数据得出了相同的研究结果，并进一步论证了方法的合理性和严谨性。

“我们向编辑提出了重新考虑拒稿决定的请求，幸运的是，编辑给予了我们修改稿件的机会。”岳超回忆道。

最终，相关论文以《极端森林大火加剧火后地表升温》（Forest fire size amplifies postfire land surface warming）为题发表在Nature上 [1]。

西北农林科技大学博士生赵杰是第一作者，岳超研究员担任共同第一作者兼通讯作者。

现在，研究人员正在考虑利用 AI 等新兴技术手段，对不同升温幅度下的林火规模进行预测。例如，在 1.5℃、2℃、3℃ 等不同升温情景下，未来林火规模的变化趋势，以及在这些不同升温幅度下，因林火规模变化而产生的气候反馈可能发生的变化等。

他们希望能够通过进一步研究，在国际社会努力将温控目标控制在 1.5℃ 或 2℃ 的背景下，探索野火规模变化是否存在一些关键的升温拐点，即可能在超过某个特定的升温范围后，林火规模会非线性急剧放大。

“这些结论将从科学的角度，帮助预测和应对极端大火的发生以及对气候变暖带来的影响。”岳超说。

参考资料：

1.Zhao, J., Yue, C., Wang, J. et al. Forest fire size amplifies postfire land surface warming.Nature633, 828–834 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07918-8

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