森林火災是一種突發(fā)性強、破壞性大、處置救助較為困難的災害。火災對森林生態(tài)系統服務(wù)功能產(chǎn)生深遠影響，并影響一系列生態(tài)系統組分結構和生態(tài)過(guò)程。它給世界各地森林帶來(lái)有害、具有毀滅性的后果。盡管當今世界科技發(fā)展日新月異，但人類(lèi)對森林火災成因、時(shí)空分布、預警卻尚未取得長(cháng)足進(jìn)步。
西南地區是我國生態(tài)系統復雜多樣，生物多樣性和水資源等自然資源最為豐富的地區，也是我國長(cháng)江流域、珠江流域以及西南諸河的源頭及上游區。中國西南地區擁有世界上最多樣化的森林，供養著(zhù)超過(guò)29,000種植物（特異植物占60%），是超過(guò)80%的中國瀕危物種的森林棲息地（據國際自然保護聯(lián)盟（IUCN）紅色名單），同時(shí)，這里還是25個(gè)少數民族聚居地。西南地區森林不僅為居民提供大量資源、為大量野生動(dòng)物提供極佳棲息地，還在全中國乃至整個(gè)東南亞的氣候調節、風(fēng)防沙固、 水源涵養、 水土保持、空氣凈化中起到極其重要的作用， 對于維系我國華東、華南乃至東南亞的生態(tài)及社會(huì )經(jīng)濟安全起著(zhù)重要的作用，是我國最為重要的生態(tài)屏障之一。然而，西南地區也是我國林火高發(fā)區域，如 2000年至2015年，四川發(fā)生森林火災4,914次，毀林面積達53,608公頃；云南發(fā)生森林火災6,763次，毀林面積達169,831公頃。森林火災不僅對人民群眾生命財產(chǎn)造成重大威脅，而且破壞資源、傷害林內的動(dòng)物，降低森林的更新能力，造成生態(tài)系統服務(wù)功能受損，甚而導致生態(tài)環(huán)境失去平衡，造成嚴重的生態(tài)災難，威脅到我國社會(huì )、經(jīng)濟、生態(tài)安全。據統計，西南地區近十年已查明火因的森林火災中，人為原因引發(fā)的占97%以上；且西南地區森林火災撲救困難重重， 2019年，四川涼山木里縣森林火災造成30名撲火人員犧牲；2020年，涼山西昌市森林火災又造成19名撲火人員犧牲、3名撲火隊員重傷，有民房燒毀，給人民群眾生命財產(chǎn)安全造成重大損失。同時(shí)，西南地區林火呈現上升趨勢，如2020年3月四川省發(fā)生森林火災42起，同比增幅達163%。以上種種，都使得森林火災時(shí)空分布特征及其驅動(dòng)力、林火時(shí)空預警圖繪制成為亟待解決的問(wèn)題，但目前缺乏西南地區森林火災風(fēng)險足跡及林火時(shí)空分布主導因子的相關(guān)研究。
目前已有的研究發(fā)現決定森林火災發(fā)生的兩個(gè)因素是生物物理因素和人為擾動(dòng)因素。生物物理因素，包括植被類(lèi)型、土壤類(lèi)型、地形和天氣條件（溫度、降水、水汽壓、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射等）；而人為擾動(dòng)因素則可以通過(guò)引火行為、教育他人、護林管理和改變土地覆蓋來(lái)影響區域火災分布。此外，人為擾動(dòng)具有時(shí)間維度，即春季活躍度較高，冬季活躍度較低。然而，生物物理因素和人為因素對森林火災的相對重要性和相互作用尚未得到充分研究，更無(wú)法通過(guò)這些因素對易發(fā)生林火進(jìn)行時(shí)空預警。同時(shí)，有研究指出森林防火政策可能是森林火災管理的重要驅動(dòng)因素，特別是在人口密度大、文化不同以及氣候變化的地區。但是在全球關(guān)于森林防火政策對森林火災影響的研究仍然較少，可參考、可量化的森林防火政策指標缺失。
綜上，目前森林火災研究主要有以下四個(gè)問(wèn)題困擾著(zhù)學(xué)者和決策者：（1）如何基于西南地區森林火災歷史數據和驅動(dòng)因素預測不同時(shí)間尺度下的森林火災易發(fā)空間分布并根據此繪制森林火災預警足跡圖？(2) 生物物理因素和人為干擾因素對林火發(fā)生的相對重要性？（3）森林防火政策是否是林火發(fā)生的關(guān)鍵驅動(dòng)因素？（4）如何量化森林防火政策對林火的影響？
為解決以上問(wèn)題，中國科學(xué)院成都生物研究所生物多樣性與生態(tài)系統服務(wù)領(lǐng)域地表過(guò)程與生態(tài)系統管理項目組熊勤犁、羅小金等與四川農業(yè)大學(xué)、中山大學(xué)及全球多家研究機構合作，以西南地區森林為研究對象，應用最大熵（Maxent）算法預測森林火災風(fēng)險等級時(shí)空分布，創(chuàng )造性的開(kāi)發(fā)出森林防火政策影響力的相關(guān)量化指標，解決了過(guò)去林火歸因研究中殘差偏大的問(wèn)題，并通過(guò)冗余分析（RDA）確定多達55個(gè)森林火災驅動(dòng)因素（包括森林防火政策、人為干擾、氣候、地理地形、植被及土壤類(lèi)型等因子）對其發(fā)生的貢獻。此外，利用結構方程模型（SEMs）確定森林防火政策、人為干擾和生物物理變量之間的關(guān)系強度及其對森林火災發(fā)生的直接和間接影響。相關(guān)研究結果表明，Maxent模型可對中國西南地區森林火災分布進(jìn)行精準預測，西南地區可能發(fā)生森林火災面積為3.25×105 km2，主要集中在研究區域南部靠近國境區域以及云南、四川交界區域。森林火災更易在各個(gè)邊界（國界和省界）地區發(fā)生。春季云南中部和川東森林火災危險區面積增加。森林防火政策實(shí)施情況好壞是是否引發(fā)森林火災的決定因素，其次是生物物理因素和人為干擾，這些應被視為設計森林防火方案的關(guān)鍵因素。雖然因為時(shí)空差異，各驅動(dòng)因素的對林火發(fā)生貢獻各不相同，但代表森林防火政策影響力的邊界指數（NBD）和政策傳導指數（CI）始終是關(guān)鍵的驅動(dòng)變量。人為干擾對火災發(fā)生概率沒(méi)有顯著(zhù)的直接影響，而通過(guò)防火政策的人為干擾對火災發(fā)生概率降低有顯著(zhù)的正向影響。建議加強森林防火政策實(shí)施能力，加強對邊境地區、少數民族地區、人口密度低地區、教育程度低地區居民的防火宣傳教育，提高當地居民對森林防火政策的認知并使之遵循。
自人類(lèi)學(xué)會(huì )用火以來(lái)，已過(guò)去50萬(wàn)年，在這期間，森林火災始終如影隨形。但由于近年來(lái)氣候變化、人口增長(cháng)、經(jīng)濟、社會(huì )發(fā)展，森林火災越來(lái)越頻繁、造成的損失越來(lái)越大，回答林火時(shí)空分布特征及其主導因素等問(wèn)題、實(shí)施林火預警變得無(wú)以復加的重要。本研究通過(guò)不同算法繪制出不同季節西南地區森林火災空間分布預警圖，為該地區森林防火提供了按照季節劃分的重點(diǎn)預警區域參考。同時(shí)，圍繞西南地區林火分布時(shí)空差異及其驅動(dòng)力這一關(guān)鍵問(wèn)題，本研究首次發(fā)現西南地區森林火災發(fā)生的主控因子是森林防火政策實(shí)施效果，特別以政策邊際衰減和政策傳導主導。因此，我們需要對邊境（國界、省界甚至市界）居民、各少數民族居民、各東南亞國家入境人員進(jìn)行相關(guān)政策普及和教育，使其遵守我國法律政策，并以此減少森林火災發(fā)生。本研究可以為不同時(shí)期（春、冬森林火災高發(fā)時(shí)期、整年）西南地區易發(fā)生火災區域進(jìn)行空間預警和森林防火政策制定與實(shí)際應用提供參考 。
該研究獲得國家自然科學(xué)基金委員會(huì )（31700544）、四川省科學(xué)技術(shù)廳（2020YFS0029）、中國科學(xué)院西部之光“西部青年學(xué)者”項目（2016XBZG_XBQNXZ_B_005）、中國科學(xué)院山地生態(tài)恢復與生物資源利用重點(diǎn)實(shí)驗室，生態(tài)恢復與生物多樣性保育四川省重點(diǎn)實(shí)驗室（kxysws1901）、中國科學(xué)院儀器設備研發(fā)項目（YJKYYQ20190064）以及中華人民共和國教育部關(guān)鍵研究中心項目（16JJD630011）的支助。近日以“Fire from policy, human interventions, or biophysical factors? Temporal–spatial patterns of forest fire in southwestern China”為題發(fā)表于Forest Ecology and Management。
火，絢爛至極卻引導森林走向毀滅（熊勤犁）
西南地區森林火災預警足跡圖
森林防火政策對林火發(fā)生驅動(dòng)機制