综述：地球观测基本气候变量在野火适应中的相关性

《Remote Sensing of Environment》：Relevance of earth observations of essential climate variables in wildfire adaptation

　　本综述系统评估了全球气候观测系统（GCOS）定义的55种基本气候变量（ECVs）对野火风险适应需求的支撑能力。文章指出野火风险包含火险（起火与蔓延）、暴露度及社会生态脆弱性三个维度，分析了30个关键变量（其中25个属于ECVs）的空间与时间分辨率要求，强调当前卫星观测在暴露度监测等方面存在数据缺口，为制定《巴黎协定》框架下的国家适应计划（NAPs）提供了关键观测依据。

　　

野火风险评估与适应的多维框架

野火范围与强度在全球范围内正发生显著变化，由气候和社会经济变革共同驱动。传统的火险分析常忽略暴露度与社会生态脆弱性这两个关键维度。本研究基于IPCC风险评估框架，将野火风险解构为三大组件：火险（包含起火与蔓延概率）、暴露度（可能受影响的人口、资产与生态系统）以及脆弱性（火灾可能造成的损失及系统恢复能力）。这一综合框架为系统评估观测需求奠定了理论基础。

全球极端野火事件的新趋势

尽管全球过火面积在传统燃烧区呈下降趋势，但极端火灾事件的发生频率显著增加。2019-2020年澳大利亚“黑色夏季”大火烧毁580-810万公顷森林，2023年加拿大野火过火面积达1850万公顷，2024年智利比尼亚德尔马火灾造成131人丧生。这些极端事件不仅造成本地灾难性影响，还通过烟雾远距离传输（如2023年加拿大烟雾影响纽约市）和巨额碳排放（2001-2022年森林火灾排放339亿吨CO₂）产生全球性影响。气候变化导致的极端热浪和干旱是推动这些事件的关键因素。

火险组件的关键观测变量

火险取决于点火源、天气条件、燃料可用性与湿度以及地形因素。自然点火源（如干雷暴）与人为活动共同作用，其中人类活动是全球大多数火灾的主因。天气变量包括近地表气温、相对湿度、累积降水和风速，这些是各国火险模型的核心输入参数。大气不稳定性可通过温度与湿度的垂直剖面来评估，其能引发火积云（pyroCu）甚至火积雨云（pyroCb），导致火灾行为更加危险。燃料负载与湿度是影响火灾强度与蔓延速度的关键生物物理参数，其中死燃料湿度易受天气影响，而活燃料湿度则与植物生理和土壤条件相关。地形坡度通过预热上坡燃料和改变风向显著影响火行为。

暴露度与脆弱性的深度解析

暴露度重点关注野生land-城市界面（WUI）的居民点与基础设施，这些区域在近年重大火灾中伤亡最为惨重。脆弱性则涵盖社会与生态两个维度：社会脆弱性包括人员伤亡、财产损失及健康影响（特别是烟雾导致的呼吸系统疾病）；生态脆弱性涉及生态系统服务（如水源涵养、碳储存、侵蚀控制）的损失与恢复能力。火灾强度、燃烧完整性（CC）和植被恢复弹性是评估脆弱性的核心指标，而复合事件（如虫害后燃料积累）会进一步增加生态脆弱性。

GCOS ECVs对野火适应的支撑能力

研究识别了30个关键野火风险变量，其中25个对应18个GCOS ECVs的特定产品。交叉分析表明，大多数ECV产品与多个风险组件相关：燃烧面积（BA）和高分辨率土地利用产品贡献于所有五个风险组件；地上生物量（AGB）、火灾辐射功率（FRP）和地表温度（LST）影响四个组件。目前20个关键变量已由空间机构卫星业务化监测，除暴露度外，每个风险组件中至少半数变量可获得全球覆盖的时空分辨率数据。

当前观测系统的优势与缺口

大气ECVs（如温度、湿度、风场）主要通过气象站、再分析模型和卫星反演获得，其中地球静止卫星（如GOES、Himawari）提供高时间分辨率（小时级）但空间分辨率较粗（公里级）。闪电密度监测依赖地面网络，卫星探测（如GLM）正改善覆盖但分辨率仍不足。陆地ECVs中，土壤湿度（SM）通过被动微波获取（日频，5-40km分辨率）；植被参数（如LAI、FAPAR）通过光学卫星反演；燃烧面积（BA）产品（如MCD64A1、FireCCI51）提供月度数据但空间分辨率（250-500m）不足适应规划；活跃火点（AF）与火灾辐射功率（FRP）由MODIS（1000m）和VIIRS（375m）提供，但时间分辨率（每日2次）难以捕捉火行为动态。

非ECV关键变量的监测挑战

燃料负载（Fuel Load）和燃烧完整性（CC）虽不属于当前ECVs，但对火蔓延与排放估算至关重要。燃料负载的全球高分辨率产品缺失，燃烧完整性多通过火灾严重性遥感指数间接估算。植被水分含量（FMC）是点火与蔓延的关键驱动因子，死燃料湿度可通过气象指数估算，而活燃料湿度需借助光学（如Sentinel-2）与微波遥感反演，但现有全球产品空间分辨率不足（>300m）。人口密度与地形坡度虽可从全球数据集（如GHSL、SRTM）获取，但其与火灾风险的复杂关系需更高分辨率数据支撑。

适应规划中的数据需求与未来方向

野火适应需前瞻性整合气候科学、社会经济趋势与生态动态。燃料管理（如计划烧除、机械减薄）是降低风险的核心措施，依赖高分辨率地上生物量（AGB）和土地利用数据。烟雾传输模型（依赖AOD、风场数据）对健康防护至关重要。未来需加强高时空分辨率数据的全球覆盖，特别是：①亚公里级、近实时活跃火与FRP监测；②高分辨率燃烧面积与燃烧完整性制图；③生态系统服务与脆弱性的动态评估。商业卫星星座（如Planet、FireSat）和再分析工具（ERA6）将提升数据支撑能力，推动国家适应计划（NAPs）和可持续发展目标（SDGs）的实现。