2019-09-11 05:46:02
卫星数据记录显示了气候变化对火灾的影响

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“炎热和干燥”是大火的口号。在短短几秒钟内,炎热和干燥条件下的火花可以引发消耗厚厚的干枯植被和几乎所有其他路径的地狱。虽然每一次火灾都需要点燃火花并燃烧燃烧,但大气中的炎热和干燥条件在确定火灾发生的可能性,火灾强度和传播速度方面起着重要作用。在过去的几十年里,随着世界变暖,其燃烧潜力也越来越大。

自1880年以来,世界已经升华了1.9华氏度,过去五年中有五个最温暖的年份。自20世纪80年代以来,野火季节在世界四分之一的植被覆盖面上延长,而在加利福尼亚等一些地方,火灾已经成为全年的风险。 2018年是加利福尼亚州有史以来最严重的野火季节,紧接着2017年的火灾季节。 2019年,由于高温导致的极端火灾季节,野火已经在阿拉斯加烧掉了250万英亩,这也导致了西伯利亚的大火。

无论是自然开始还是由人开始,全球范围内的火灾以及由此产生的烟雾排放和燃烧区域已经被太空美国宇航局的太空卫星观测了20年。结合当地科学家和森林管理者收集和分析的数据,美国宇航局,其他美国机构和大学的研究人员开始关注火灾,气候和人类之间的相互作用。

“我们通过卫星数据在过去20年中以协同方式跟踪火灾的能力已经捕获了大规模的趋势,例如火灾活动增加,与美国西部,加拿大和北半球其他地区气候变暖一致森林里燃料丰富,“美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心生物圈科学实验室主任道格莫顿说。 “在变暖和干燥气候增加了火灾风险的地方,我们看到了燃烧的增加。”

一个更热,更干燥的世界

高温和低湿度是火灾风险和活动上升背后的两个重要因素,影响火灾从点火到蔓延的行为。加州大学欧文分校的地球系统科学家吉姆兰德森说,甚至在火灾开始之前,他们就已经开始了这个阶段,他研究了现场火灾和卫星数据。

他和他的同事研究了2015年阿拉斯加火灾季节的大量雷击,烧毁了创纪录的510万英亩土地。雷击是火灾的主要自然原因。研究人员发现,由于温度升高导致大气层产生更多的对流系统 - 雷暴,导致雷击发生异常大量的雷击,最终造成了当年更多的焚烧区域。

更寒冷和更干燥的条件也为人类点燃的火灾奠定了基础。 “在美国西部,人们偶尔会不时点燃火灾,”兰德森说。 “但是,当我们有一段极端天气,高温,低湿度时,那么典型的户外活动可能会导致意外火灾,很快就会失控并成为一场大型野火。”

例如,在2018年爆发的火花从100度华氏温度的锤击混凝土桩到地面,并且汽车轮胎边缘的火花在轮胎爆胎之后刮擦沥青是加利福尼亚破坏性破坏性Ranch和Carr Fires的原因。 Randerson说,这些火花很快点燃了被干燥的植被,并且在相同的极端高温和低湿度下极易燃烧,研究还表明这可能导致火灾的迅速和无法控制的蔓延。同样的条件使农业火灾更有可能失控。

一个变暖的世界也有另一个后果,可能导致持续多天的火灾状况,否则它们可能在过去没有:夜间温度升高。

莫顿说:“夜间温度升高使火灾在夜间燃烧并燃烧得更加强烈,这使得火灾可以在多天内蔓延,之前,较冷的夜间温度可能会在一天之后减弱或熄灭火灾。”

气候系统在工作中

火灾前的炎热和干燥条件可以通过大气中的雨水和湿气来缓和。在几个月到几年的时间尺度上,更广泛的气候模式会在地球周围移动水分和热量。通过卫星观测监测这些系统,使研究人员能够开始开发计算机模型,以预测特定地区即将到来的火灾季节是轻,平均还是极端。这些指标中最重要的是太平洋海面温度,它们控制着厄尔尼诺南方涛动(ENSO)。

“ENSO是跨越多个大陆的火灾活动的主要驱动力,”Randerson说,他与Morton和其他研究人员一起研究了厄尔尼诺现象与南美,中美洲,北美部分地区,印度尼西亚,东南部火灾季节之间的关系亚洲和赤道亚洲。 “在火灾季节和火灾季节之前的降水可以通过NASA和NOAA卫星测量的海面温度来预测。”

Randerson表示,正在进行的一个项目是将全球预测能力扩展到受其他海洋气候温度变化和指标影响的地区。

人为因素

在研究火灾的长期趋势时,人类土地管理与任何其他因素一样重要。在全球范围内,地球上的某个地方总是着火 - 大多数火灾是由人们设定的,无论是在荒地上,还是故意的,例如,在收获后清理土地或烧毁农田以去除作物残茬。

但并非所有火灾的行为方式都相同。他们的行为取决于燃料类型以及人们如何改变景观。虽然北纬森林的火灾活动变得更加严重,但Randerson和Morton进行的研究表明,尽管气候条件有利于火灾,但全球草原和热带草原生态系统的火灾数量正在下降,导致全球火灾面积整体下降。莫顿说,这种下降是由于人类的存在增加,造成了新的农田和道路,起到了火灾的作用,并激励当地居民对抗这些较小的火灾。

“人类和气候在一起真的是影响全世界火灾的双重因素。它不是一个或另一个,”兰德森说。

消防反馈

火灾会影响人类和气候。对于人们而言,除了生命和财产的直接损失之外,当小烟尘颗粒进入肺部时,烟雾会对健康造成严重危害。长期暴露与呼吸和心脏问题的发生率增加有关。烟雾可以行进数千英里,影响原始火灾顺风的人们的空气质量。 Randerson说,火灾也对当地的水质构成了威胁,植被的丧失可能导致后来的侵蚀和泥石流,这在加利福尼亚特别糟糕。

对于气候,火灾可以直接和间接地增加向大气的碳排放。当它们燃烧时,火焰会释放储存在树木或土壤中的碳。莫尔顿说,在加利福尼亚州或阿拉斯加州的某些地方,随着死树的分解,可能会释放出额外的碳,这个过程可能需要数十年,因为死树会像森林里的鬼一样站立,慢慢腐烂。除了在分解碳时释放碳,死树不再通过将二氧化碳从大气中拉出来充当碳汇。在印度尼西亚等一些地区,兰德森和他的同事发现,泥炭火灾造成的碳排放的放射性碳年龄大约是800年,然后加入到那种驱动全球变暖的大气中的温室气体中。在北极和北方森林生态系统中,火灾会燃烧储存在土壤中的有机碳,加速永久冻土的融化,在解冻时会释放出另一种温室气体甲烷。

Randerson说,另一个积极研究的领域是由于火灾导致的区域气候中大气颗粒物或气溶胶的混合效应。气溶胶可以像烟灰一样黑暗,通常被称为黑碳,在空气中吸收阳光中的热量,在地面上着陆和变暗的雪时,加速其融化,这会影响当地的温度,因为雪会反射阳光,所以它们会升高 - 水循环。但是其他气溶胶颗粒可以是浅色的,反射太阳光并且当它们保留在大气中时可能具有冷却效果。无论是黑暗还是光明,根据Randerson的说法,来自火灾的气溶胶也可能对云层产生影响,使得在热带地区形成水滴更加困难,从而减少降雨并增加干燥。

所有类型的火灾都会以几十年来共鸣的方式重塑景观和大气。了解它们的直接和长期影响需要长期的全球数据集,这些数据集随着它们的检测发生火灾,映射其燃烧区域的规模,通过大气追踪烟雾并监测降雨模式的变化。

“随着气候变暖,我们的极端事件发生频率越来越高。使用卫星数据监测和了解极端火灾至关重要,这样我们就可以在温暖的世界中成功地管理它们,”Randerson说。

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