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火情

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火情（英语：Fire regime）指的是某个地区长期流行的丛林大火和野火的模式、频率以及强度。[1]火情是火灾生态学（英语：fire ecology）不可分割的部分，也是某些生态系统用来更新的方式。[2]火情描述火灾对景观的时空模式以及生态系统影响，并提供一种综合方法来识别火灾对生态系统或景观水平的影响。[3]如果火灾过于频繁，植物会有可能在生长成熟之前或在散布足够的种子以确保种群能繁衍之前就被烧掉。如果火灾太少，植物可能会在不释放种子的情况下成熟、衰老和死亡。[4]

火情会随着地形、气候和燃料的时空变化而变化。了解历史上的火情，对于理解和预测未来火情变化，以及火灾与气候之间的相互作用非常重要。 [3]

特征

火情依生态系统做分类，火灾的严重性与频率与植被型态有关联。[5]

构成火情的特征包含有植被组成、燃料结构、气候和天气模式以及地形。由于火情高度依赖发生地的景观和生态系统，因此难以做成标准分类。但以下所述的特征通常可用来描述大范围的火灾。[3]其他因素，例如扰动之后的演替阶段和火灾前的景观管理方式，也可用来描述火灾的特征。气候会直接影响火灾的频率、规模和严重程度，同时也会影响到植被的结构和组成。火灾还受到地形、坡地暴露、景观管理和引燃来源（人为或是闪电所引起）的影响。[6]动物是另一种能够经由改变控制因素（例如燃料的数量、结构或条件）来影响和改变火情。 [7]

火灾的特征会因地区差异而不同，但通常的评估会针对于植被的影响（严重程度）以及特定景观中发生火灾的时间和频率（即火灾间隔和火灾进程）。火灾严重程度是指火灾对生态系统的影响，其中包括植物受烧毁的程度、燃烧区域的纵深或其他可能因地点而异的因素。火灾间隔指的是火灾发生之间间隔的年数，且与空间尺度关联紧密。火灾进程是衡量景观中火灾涵盖范围的指标（研究燃烧一块区域所需的时间）。火灾进程的统计最适合用于绘制历史中大片区域的火灾事件地图。[8]

其他火情分类包括有火灾类型（例如地下火灾（由植物地下根、森林地表（英语：forest floor）残屑和其他埋藏的有机物质引燃）、地表火灾和树冠火灾）、规模、强度、季节性以及火情的变化程度。地下火灾是土壤中的有机物质受炙热的温度引燃、地表火灾指燃烧落叶、倒下的树枝和地面植物，而树冠火灾则指的是发生在森林顶层（林冠）的火灾。[9]火线强度（Fire-line intensity）指的是于单位时间内释放的每单位测得能量，通常描述的是有焰燃烧。[6]季节性指的是一年中特定生态系统中的燃料会被点燃的时段。[10]

空间与时间尺度

火情具有多种空间和时间尺度的特点，包括有高度特定地点和区域尺度，而涵盖期间可从几年到数千年。了解这类尺度中火情的变化对于了解火情、达成保护或管理目标会非常重要。[11]“火灾历史”和“历史火情”两者不同。火灾历史是个较为通用的术语，用于衡量景观中发生火灾的频率。根据历史资料，可能不足描述这些过往火灾事件的类型或严重程度。历史火情描述的是整个景观的火灾特征，以及生态系统结构和过程之间的关系和相互作用。 [3]

LANDFIRE景观火灾和资源管理规划工具 (Landscape Fire and Resource Management Planning Tools （LANDFIRE）) 是美国农业部与美国内政部共同开发的火情绘图和建模系统。

地图绘制

在火灾地图和地图集中可把最近的火灾历史作记录，通常采用的是由遥测技术获取的资料。加拿大国家火灾数据库（Canadian National Fire Databas，http://cwfis.cfs.nrcan.gc.ca/ha/nfdb （页面存档备份，存于互联网档案馆） ）存有从1980年以来该国的野火事件，是全球首个全国性的数据库，但制图时仅显示燃烧区域超过200公顷的火灾地点。美国有火灾严重程度趋势监测项目(Monitoring Trends in Burn Severity (MTBS) Project，https://mtbs.gov/ （页面存档备份，存于互联网档案馆） Monitoring Trends in Burn Severity (MTBS) Project），根据卫星数据绘制从1984以年以来发生野火的地图。 MTBS把燃烧区域内的严重程度绘制出，并为美国境内所有野火制定火灾范围和严重程度的标准。此类项目可用于模拟野火发生时的气候和植被之间的相互作用。[12]

景观火灾和资源管理规划工具 (Landscape Fire and Resource Management Planning Tools （LANDFIRE）) 是美国使用的绘图和建模系统的另一示例（将火情的频率与严重程度依不同时间尺度分为五级 - 由Fire Regime I到Fire Regime V），此系统收集和分析各种景观中火情的植物、火灾和燃料特征。 LANDFIRE的独特之处在于其使用历史火情和当前火情来剖析两者特征之间的差异。此工具根据火灾频率和严重程度描述火灾状况，有助于检测火情随时间的演进，以评估气候对区域和景观尺度对火灾的影响。[13]

确定火灾事件发生时间

参见：火灾历史（英语：Fire history）

了解史上火情有其困难，因为火灾历史的数据并非全然可靠，或是可用。通常是透过对树木的火痕分析、林分（英语：Forest stand）年龄分布、木炭样本或长期观察到的植被变化来识别过去的火灾事件。检查过去的火灾事件和历史火情可提供一种检查长期植被趋势和火灾与气候间的相互作用。做详细与更长的时间段（数千年）的研究，相对于仅检查几十年的纪录，更有助于了解火情的变异性和火灾-气候-植被间的相互作用。研究显示使用这些确定火灾发生时间的方法，可发现过去的气候与火灾频率和程度之间存在很强的相关性。 [14]

火灾历史数据对于了解过去的火情很有用，但经过火灾管理、气候和植被的变化，在未来并不会发生相同的火情。透过电脑模型检查过去火灾与气候间的关系是为未来火情变化做预测的最佳方式。[14]

火情改变后的影响

能够幸存并适应当地特定火情的生物群系具有显著的强项：更强的再生能力、更能抵御火灾和疾病，或者在以前由别的物种占据的位置取得生长空间。[1]但因火情变化，而让这类物种开始遭遇困难。[1][15]例如火灾发生的时间间隔缩短，对受火灾伤害的物种恢复到干扰前水平的能力产生负面影响，导致需要更长的恢复时间。某些物种（例如再萌蘖植物（英语：Resprouter））与专属性（英语：obligate）播种植物相比，就能更好承受不断变化的火情。但如果火灾间隔时间持续缩短，许多被火灾伤害的物种可能无法恢复。[15]而延长火灾间隔时间会对某些已适应（英语：fire adaption）的物种产生负面影响，理由是此类物种依赖火灾进行繁殖。在人类点燃的林木更换火灾（stand-replacing fires ），具有适应火灾的植物群落会在火灾事件发生后的第一年即开始进驻。[16]

气候变化

全球变暖升高野火发生的风险，加拿大于2023年5月/6月的各处野火会让当年成为有史以来最严重的一年。由哥白尼计划发射的卫星Sentinel-5 Precursor（英语：Sentinel-5 Precursor）所收集的资料制图，显示野火产生的一氧化碳浓度分布（5月1日到6月13日平均值）。橘色越深处表示浓度极高，与火灾热点所在有高度关联。图案显示污染物已漂移至美国纽约市以及大西洋上空。

气候变化影响到全球的火情，透过电脑模型预测，由于气候变暖及更为干燥，会导致火灾频率更高，抑制植物生长。预计不耐火的木本物种，特别经由减少补充、生长和存活，会缩短景观中火灾发生的时间间隔，导致植物局部地区灭绝或是灭绝。最近的一次电脑模拟指出气候变化导致火情和植物群落变化的影响，预测木本植物灭绝事件将会增加，而导致生态系统结构、组成和碳截存发生变化。气候变化导致的火灾与气候相互作用，预计将会减少仅依赖种子来繁殖的植物种群进行复育。随着气候变得更加温暖和干燥，幼苗也难以补充，或根本无法存在。这种火灾后补充的转变表示降水量将会减少，而导致干旱或干旱易发年份的增加，回过头来再造成种子补充概率降低。火灾严重程度升高后也会加剧种子补充的减少。[17]

气候变暖预计将会增加全球火灾活动次数并延长火灾季节。随着气温升高、相对湿度降低、风速增加和干燃料负载增加，导致火灾强度和严重程度增加，预计每年极端火灾天气日数将会增加。这些变化将缩短火灾间隔时间，继而减少植物能积累种子的时间，并让更易燃的物种占优势。[18]全球都对这些火灾间隔变化进行研究。在澳大利亚东南部所做的一项研究发现，由于野火季节期间延长而导致北欧花楸（mountain ahs）的分布区域有达87%遭到烧毁 ，而随后未成熟的北欧花楸再度遭到烧毁，导致物种未能完全再生，森林覆盖因此转变为灌木丛和草原。[19]这类模式也出现位于北美洲西部浓密常绿阔叶灌丛地区的地中海森林、疏林和灌丛之中。这些气候变化加上火灾频率增加，以及火灾间隔时间缩短，导致植物群落的生长速度、繁殖速度均发生变化，也把扰动后的补充率降低。[17]

举例

野火在澳大利亚尤其重要，因为当地原住民采刀耕火种的农作方式，而经常引起的火灾使得澳大利亚的大部分植被得以进化。因此当地植被已适应并依赖特定的火情。而将此火情破坏会影响它们的生存。依赖火情的物种的其中一例是佛塔树属，它对火灾敏感且具有延迟发芽（英语：serotiny）特性。火灾对于佛塔树属也会引发种子释放，以确保种群得以恢复。在理想的火情下，植物有足够的时间成熟并建立足够大的种子库，然后在下一次火灾发生时触发种子释放。[20]

美国大部分地区受到加利福尼亚浓密常绿阔叶灌丛（英语：California chaparral and woodlands）生态区覆盖，依赖周期性自然野火来达到最佳的健康和更新目的。[3]一项研究显示上个世纪城乡交界（英语：Peri-urbanisation）地区和扑灭野火（英语：Wildfire supression）作业不断增加，导致人们更容易遭受次数减少，但更为严重的野火侵袭。研究称灭火行动会导致针叶林的燃料增加。[4]但经过对1910年到1999年加州全州火灾历史数据库（California Statewide Fire History Database）分析，发现实际上火灾的发生频率和焚烧面积并没下降，同时火灾规模也没增加。[21]根据美国地质调查局（USGS）所进行的研究，常绿丛林灭火作业与针叶林的并不同，不会影响到自然火情。

入侵物种产生的影响

绢雀麦

将北美洲西部火情改变的入侵物种的其一例是绢雀麦。[22]蛇河平原三齿蒿（英语：sagebrush）的史上火灾发生时间间隔为60到110年，但目前由于绢雀麦的存在，每隔5年就会发生一次。[22]绢雀麦是一种可持续供应的燃料来源，把生态系统中的燃料特性做了改变。频繁的火灾让原生植被很难，甚至不可能完全恢复。[22]

巴西肖乳香

来自南美洲的巴西肖乳香已侵入美国东南部原生植物群落，造成火灾的频率、严重程度，以及生态系统的变化。[23]

另一例会影响火情的入侵物种是巴西肖乳香（Schinus terebinthifolia）在本地植物群落中的扩散。这种植物原产于巴西、阿根廷和巴拉圭，最初引入当作观赏物种，但如今已在其原生地区之外各处（澳大利亚、南非、地中海地区、南亚和美国东南部）扎根。巴西肖乳香经常出现在受干扰的土壤和基质中，经常会胜过本土植物群落，创造出类似单一耕作的现象。美国佛罗里达州南端大沼泽地国家公园附近地区尤其受到其传播的影响。一研究报告称在6个100平方米（1,100平方英尺）的地块内只剩7个物种存在。当此物种进入一个地区时，会形成一亚冠层，通常会压制当地草类和地被物种，而将景观的植被覆盖和密度改变，继而把火情改变。[24]

巴西肖乳香具有适应火灾的能力，在火灾发生后会快速发芽，植物大小和林分密度对于火灾后的反应很重要，其中较年轻的植物死亡率较高。[24]火灾频率在此物种生长过程中有一定作用，经常发生火灾的地区会比较少发生地区有出较低的植物丰度。最近的一个模型发现在每4年发生一次的火灾，将在25年内将最初种植的100株雌性巴西肖乳香消灭。[25]在西肖乳香生长处，由于防火措施和人类居住的缘故，火情发生很大的变化。史上这些地区经常发生低度的火灾。巴西肖乳香会创造阴凉潮湿的林下植被，减少史上经常发生火灾的地区的燃料负荷，而把火灾发生时间间隔拉长，会对已适应火灾的植物群落产生负面影响。[24]



参见

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Pyne, Stephen. How Plants Use Fire (And Are Used By It). NOVA Online. 2002-06 [2023-10-09]. （原始内容存档于2023-02-13）. 
  2. ^ Dellasala, Dominick A.; Hanson, Chad T. The Ecological Importance of Mixed-Severity Fires. Elsevier Science. 2015-07-07. ISBN 9780128027493. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 Morgan, Penelope; Hardy; Swetnam; Rollins; Long (1999). "Mapping fire regimes across time and space: Understanding coarse and fine-scale fire patterns" （页面存档备份，存于互联网档案馆） (PDF). International Journal of Wildland Fire. 10: 329–342 – via Google Scholar.
  4. ^ Buma, Brian; Brown, Carissa D. The Impacts of Changing Disturbance Regimes on Serotinous Plant Populations and Communities. BioScience. 2013-11-01, 63 (11): 866–876 [2023-08-29]. doi:10.1525/bio.2013.63.11.5. （原始内容存档于2023-08-29）. 
  5. ^ Brown, James K.; Smith, Jane Kapler. Wildland Fire in Ecosystems: Effects of Fire on Flora. Gen. Tech. Rep. RMRS-GTR-42-vol. 2.. Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station. 2000. 
  6. ^ 6.0 6.1 Taylor, Alan H.; Skinner, Carl N. Spatial Patterns and Controls on Historical Fire Regimes and Forest Structure in the Klamath Mountains. Ecological Applications. 2003, 13 (3): 704–719. doi:10.1890/1051-0761(2003)013[0704:spacoh]2.0.co;2. 
  7. ^ Foster, Claire N.; Banks, Sam C.; Cary, Geoffrey J.; Johnson, Christopher N.; Lindenmayer, David B.; Valentine, Leonie E. Animals as Agents in Fire Regimes. Trends in Ecology & Evolution. 2020-04-01, 35 (4): 346–356. ISSN 0169-5347. PMID 32187509. S2CID 214584257. doi:10.1016/j.tree.2020.01.002. hdl:1885/204717 可免费查阅 （英语）. 
  8. ^ Baker, William (2009). Fire Ecology in Rocky Mountain Landscapes. Island Press. pp. 131–163. ISBN 978-1597261838.
  9. ^ "Fire Spread" （页面存档备份，存于互联网档案馆）. nps.gov. National Park Service. Retrieved 23 October 2016.
  10. ^ Brooks, Matthew; et al. Effects of invasive alien plants on fire regimes. BioScience. 2004, 54 (7): 677–688. doi:10.1641/0006-3568(2004)054[0677:eoiapo]2.0.co;2 可免费查阅. 
  11. ^ Mason, D.S.; Lashley, M.A. Spatial scale in prescribed fire regimes: an understudied aspect in conservation with examples from the southeastern United States.. Fire Ecology. 2021, 17 (1): 1–14. doi:10.1186/s42408-020-00087-9 可免费查阅. 
  12. ^ Rollins, Matthew G.; Keane, Robert E.; Parsons, Russell A. Mapping fuels and fire regimes using remote sensing, ecosystem simulation, and gradient modeling. Ecological Applications. 2004, 14: 75–95. doi:10.1890/02-5145. 
  13. ^ "LANDFIRE Program: Home" （页面存档备份，存于互联网档案馆）. www.landfire.gov. Retrieved 2017-11-09.
  14. ^ 14.0 14.1 Whitlock, Cathy; Higuera; McWethy; Briles (2010). "Paleoecological Perspectives on Fire Ecology: Revisiting the Fire-Regime Concept" （页面存档备份，存于互联网档案馆） (PDF). The Open Ecology Journal. 3: 6–23 – via Google Scholar.
  15. ^ 15.0 15.1 Enright, Neal J.; Fontaine, Joseph B.; Lamont, Byron B.; Miller, Ben P.; Westcott, Vanessa C. Resistance and resilience to changing climate and fire regime depend on plant functional traits. Journal of Ecology. 2014-11-01, 102 (6): 1572–1581 [2023-10-09]. ISSN 1365-2745. S2CID 85594753. doi:10.1111/1365-2745.12306 可免费查阅. （原始内容存档于2023-03-25） （英语）. 
  16. ^ Enright, Neal J; Fontaine, Joseph B. Frontiers in Ecology and the Environment https://www.researchgate.net/publication/277555128_Interval_squeeze_Altered_fire_regimes_and_demographic_responses_interact_to_threaten_woody_species_persistence_as_climate_changes. 2015-06, 13 (5): 265–272 [2023-08-28]. doi:10.1890/140231.  缺少或|title=为空 (帮助)
  17. ^ 17.0 17.1 Enright, Neal J; Fontaine, Joseph B; Bowman, David MJS; Bradstock, Ross A; Williams, Richard J. Interval squeeze: altered fire regimes and demographic responses interact to threaten woody species persistence as climate changes. Frontiers in Ecology and the Environment. 2015, 13 (5): 265–272 [2023-10-09]. doi:10.1890/140231. （原始内容存档于2023-01-27）. 
  18. ^ D'Antonio, Carla M.; Vitousek, Peter M. Biological Invasions by Exotic Grasses, the Grass/Fire Cycle, and Global Change. Annual Review of Ecology and Systematics. 1992, 23 (1): 63–87 [2023-10-09]. doi:10.1146/annurev.es.23.110192.000431. （原始内容存档于2023-08-28）. 
  19. ^ Bowman, David M. J. S.; Murphy, Brett P.; Neyland, Dominic L. J.; Williamson, Grant J.; Prior, Lynda D. Abrupt fire regime change may cause landscape-wide loss of mature obligate seeder forests. Global Change Biology. 2014, 20 (3): 1008–1015. Bibcode:2014GCBio..20.1008B. PMID 24132866. S2CID 9157525. doi:10.1111/gcb.12433. 
  20. ^ Lamont, BB; Enright NJ. Adaptive advantages of aerial seed banks. Plant Species Biology. 2000, 15 (2): 157–166. doi:10.1046/j.1442-1984.2000.00036.x 可免费查阅. 
  21. ^ Keeley, Jon E.; Fotheringham, C. J.; Morais, Marco. Reexamining fire suppression impacts on brushland fire regimes. Science. 1999, 284 (5421): 1829–1832. CiteSeerX 10.1.1.78.946 可免费查阅. PMID 10364554. doi:10.1126/science.284.5421.1829. 
  22. ^ 22.0 22.1 22.2 Whisenant SG. 1990. Changing Fire Frequencies on Idaho's Snake River Plains: Ecological and Management Implications. Logan (UT): US Department of Agriculture, Forest Service, Intermountain Research Center. General Technical Report INT-276.
  23. ^ LANDFIRE Program: Home. www.landfire.gov. [2017-12-08]. 
  24. ^ 24.0 24.1 24.2 [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Retrieved 2023-08-28.
  25. ^ Stevens, Jens; Beckage, Brian (2009). "Fire feedbacks facilitate invasion of pine savannas by Brazilian pepper (Schinus terebinthifolius)" （页面存档备份，存于互联网档案馆）. New Phytologist. 184: 365–375 – via PubMed.

外部链接

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