NASA卫星数据显示气候变化对火灾的影响[视频]

火灾是北美森林中生态系统的自然组成部分。但是，它们的大小和强度取决于气候。

干热。这些是大火的口号。虽然每场大火都需要火花来点燃和燃烧，但大气中炎热干燥的条件决定了起火的可能性，强度和蔓延速度。在过去的几十年中，随着世界变得越来越热，其燃烧的潜力也越来越大。

该可视化图表显示了从2003年1月1日到2018年12月31日大火的碳排放量。彩条反映了碳排放量。

自1880年以来，世界变暖了华氏1.9度，有史以来最温暖的五年发生在最近五年。自1980年代以来，野火季节已延长到全世界植被的四分之一，在加利福尼亚等地，大火已成全年风险。在毁灭性的2017年火灾季节之后，2018年是加州有记录以来最糟糕的野火季节。2019年，在高温导致的极端火灾季节，阿拉斯加的野火已经烧毁了250万英亩，这也导致了西伯利亚的大火。

无论是自然启动还是人为启动，二十年来，NASA卫星一直在太空中观察到全球大火以及由此产生的烟雾排放和燃烧区域。NASA，其他美国机构和大学的研究人员结合地面上的科学家和森林管理人员收集和分析的数据，开始着重关注火灾，气候与人类之间的相互作用。

“过去20年来，我们利用卫星数据以一致的方式跟踪火势的能力已捕捉到大规模趋势，例如火势增加，与美国西部，加拿大和北半球其他地区气候变暖相一致。燃料丰富的森林。”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心生物圈科学实验室主任道格·莫顿说。“在变暖和干燥的气候增加了发生火灾的危险的地方，我们看到的燃烧增加了。”

更热更干燥的世界

高温和低湿度是火灾危险和活动加剧的两个基本因素，影响着火行为，从着火到蔓延。加州大学尔湾分校地球系统科学家吉姆·兰德森说，甚至在大火开始之前，他们就已经做好了准备。

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。雷击是引起火灾的自然原因。研究人员发现，由于温度升高导致大气产生更多对流系统（雷暴）而发生的雷击数量异常多，该系统最终导致当年燃烧面积更大。

较热和较干燥的条件也为人为火灾奠定了基础。兰德森说：“在美国西部，人们一直在不小心着火。”“但是，当我们处于极端天气，高温，低湿度的时期时，典型的户外活动很可能会导致意外起火，迅速失控并变成大火。”

例如，在2018年，在华氏100度的高温下，将混凝土桩锤击入地面时产生的火花，以及flat胎后汽车轮辋刮擦沥青所产生的火花，分别是加利福尼亚州毁灭性的Ranch大火和Carr Fires的原因。兰德森说，这些火花迅速点燃了干燥的植被，并由于同样的极端高温和低湿度而变得极易燃，研究还表明，它们可能导致大火的迅速蔓延和不可控制地蔓延。相同的条件使农业大火更可能失控。

变暖的世界还有另一个后果，可能是导致火灾状况持续了好几天而不是过去可能没有的情况：夜间气温升高。

莫顿说：“较暖的夜间温度使火能燃烧一整夜，并燃烧得更猛烈，这使火能蔓延了好几天，而以前凉爽的夜间温度可能仅在一天后就减弱了或扑灭了大火，”莫顿说。

工作中的气候系统

火灾前的炎热干燥条件可以通过大气中的雨水和湿气来调节。在数月到数年的时间尺度上，更广泛的气候模式在地球周围移动水分和热量。通过卫星观测监视这些系统，研究人员可以开始开发计算机模型，以预测给定区域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控制厄尔尼诺南方涛动（ENSO）的太平洋海表温度。

兰德森说：“ ENSO是跨多个大洲的火灾活动的主要驱动力，”他与莫顿和其他研究人员一起研究了南美，中美洲，北美部分地区，印度尼西亚，东南部的厄尔尼诺事件与火灾季节之间的关系。亚洲和赤道亚洲。“可以使用NASA和NOAA卫星测量的海面温度来预测火季之前和火季期间的降水。”

兰德森说，一个正在进行的项目是将这一预测能力在全球范围内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，要考虑的人地管理与其他任何因素一样重要。在全球范围内，地球上总有某处着火-这些火灾大多数是由人引起的，要么是在野外偶然发生的，要么是有意为之的，例如，在收割后清理土地或烧毁农田以清除农作物残留物。

但是，并非所有火灾的行为方式都相同。它们的行为取决于燃料类型以及人们如何改变景观。Randerson和Morton进行的研究显示，尽管北部纬度森林的火灾活动变得更糟，但尽管气候条件有利于大火，但全球草原和热带稀树草原生态系统的大火数量仍在减少，这导致了全球被烧面积的总体下降。莫顿说，下降的原因是人的存在增加，创造了新的农田和道路，以用作灭火，并激励当地居民扑灭这些较小的大火。

“人类与气候确实是构成全球大火的双重因素。这不是彼此之间的事，”兰德森说。

火灾反馈

大火反过来会影响人类和气候。对于人而言，除了立即造成生命和财产损失之外，当小的烟灰颗粒进入肺部时，烟还严重危害健康。长期接触已与呼吸道和心脏疾病的高发率联系在一起。烟羽可以传播数千英里，从而影响远处原始火灾的人们的空气质量。兰德森说，大火还对当地的水质构成威胁，植被的丧失可能导致随后的侵蚀和泥石流，这在加利福尼亚尤为严重。

在2019年6月和7月初，阿拉斯加的热浪打破了温度记录，如这张7月8日的空气温度图所示（左）。右侧Aqua上的中等分辨率成像光谱仪（MODIS）的相应图像显示了闪电触发的野火产生的烟雾。

对于气候而言，大火可以直接或间接地增加大气中的碳排放量。当它们燃烧时，大火释放了储存在树木或土壤中的碳。莫顿说，在诸如加州或阿拉斯加等地，死树分解时会释放出更多的碳，这一过程可能需要数十年的时间，因为死树会像森林中的鬼魂一样stand立，并缓慢地腐烂。除了释放分解的碳之外，枯死的树木不再通过将二氧化碳从大气中抽出而充当碳汇。在印度尼西亚等一些地区，Randerson和他的同事发现泥炭大火产生的碳排放的放射性碳年龄约为800年，然后将其添加到推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，大火燃烧了土壤中储存的有机碳，加速了永久冻土的融化，融化后释放出了另一种温室气体甲烷。

兰德森说，另一个活跃的研究领域是由于火灾，区域气候中大气中的微粒或气溶胶的混合效应。气溶胶可以像烟灰一样深色，通常被称为黑碳，它在空气中吸收阳光中的热量，而在地面上降落和使雪变黑时，其融化速度加快，这会影响两个地方的温度-由于雪将阳光反射走了，所以温度会升高。水循环。但是其他气溶胶颗粒可以是浅色的，反射太阳光，并在它们保留在大气中时可能具有冷却作用。根据兰德森的说法，无论是黑暗还是明亮，大火产生的气溶胶也可能对云造成影响，从而使热带地区更难形成水滴，从而减少了降雨，并增加了干燥度。

所有类型的火灾都会以数十年来引起共鸣的方式重塑景观和大气。要了解火灾的直接影响和长期影响，需要长期的全球数据集，这些数据应遵循大火，从发现火灾到绘制燃烧区域的规模，再到通过大气追踪烟雾并监测降雨模式的变化。

“随着气候变暖，我们发生极端事件的频率越来越高。使用卫星数据监视和了解极端火灾至关重要，这样我们才能拥有在温暖的世界中成功管理火灾的工具。”兰德森说。