文章导读

近期，美国洛杉矶大火的新闻牵动着无数人的心。在气候变化的大背景下，类似的野火灾害似乎越来越频繁。加利福尼亚州这片充满阳光与活力的土地，正面临着前所未有的野火威胁。2020年，加州经历了有记录以来最严重的野火季，超过400万英亩的土地被烧毁。其中，August Complex火灾尤为引人注目，这场由多起火灾合并而成的巨型火灾，烧毁了超过100万英亩的土地，成为加州历史上最大的单一火灾事件。

研究背景

一个地区的火灾规律通常由野火发生的时间和地点、行为方式及其对景观的影响来决定。从单起火灾到跨越多个季节的区域火灾等不同尺度的研究表明，在加州西北部的混合针叶林同时发生着不同严重程度的火灾。最高严重程度的火灾通常是由极端火灾天气造成的，包括高温和低大气湿度。由天气驱动的高严重程度火灾还可能因复杂的地形和干燥的燃料而加剧，这在Doe大火 (造成August Complex综合火灾的最大单起火灾) 期间有所体现。在更大范围内，气候变化导致的大气变暖和干燥影响着加州和美国西部整个地区极端火灾行为的增加。随着极端天气的频繁发生，显露出一个至关重要的问题：随着地球变暖的加剧，巨型火灾的行为将如何变化？

来自美国加州大学圣巴巴拉分校的地理系和地球研究所，以及加拿大艾伯塔省的农业与林业野火管理处的Kevin Varga、Charles Jones、Anna Trugman等多位专家利用了专业知识和先进的模型，对三个问题进行了研究：

(1) 哪些气象变量 (风、相对湿度 (RH)、温度) 和燃料条件对火灾传播速率的贡献最大？

(2) 如果在2020年9月观察到的第二波更强烈的热浪中发生点火，Doe大火将会如何演变？

(3) 火灾特征 (燃烧面积和热释放) 如何随温度和干旱的变化而变化？

该研究揭示了加州大火的关键风险因素，评估了气候变化对火灾行为的影响，通过使用Prometheus模型模拟Doe大火的前四天，验证了模型在预测火灾行为方面的有效性，这为未来的火灾行为预测提供了可靠的工具和方法。该研究结果可以帮助火灾管理人员更好地理解极端火灾行为，从而提前部署资源，减少火灾带来的损失。

此图描述了Doe大火与其他几起火灾共同形成了8月综合火灾。

研究过程与结果

通过分析NASA VIIRS火灾探测数据发现，Doe大火始于2020年8月16日和17日，由至少三次不同的雷击所引起。作者采用了加拿大野火传播模型“Prometheus”来模拟这场火灾的初始爆炸性增长。Prometheus模型采用一种确定性方法，通过波传播方程和加拿大森林火灾行为预测系统模拟野火蔓延。在模型中，火灾用一个不断扩大的多边形表示，在每个模型时间步骤中，该多边形的顶点都是新火灾椭圆增长的点，通过追踪所有新火灾椭圆周围的切线即可绘制新的周长。研究通过主成分分析 (PCA) 确定气象输入和火灾行为输出之间的协方差和主要日变化模式，并进行了七种不同的模拟实验，包括气候变化、燃料湿度含量 (FMC) 变化和热浪影响的敏感性分析。

研究发现，高温、低相对湿度和白天的南风与模型中极端传播速率高度相关。精细燃料达到非常干燥的水平，加速了模拟增长并增加了火灾的热释放。模型敏感性测试表明，火灾增长速度和热释放对干旱和燃料湿度含量最为敏感。如果将模拟点火时间改为2020年9月的第二波更强烈的热浪期间，预测火灾增长速度和热释放将增加超过50%，并且夜间火灾活动也会增加。

这项研究不仅揭示了导致加州最大记录野火的关键风险因素，还强调了气候变化对野火行为的深远影响。随着全球变暖，热浪的频率和强度不断增加，干旱模式的改变可能导致更长、更干燥的火灾季节。这些变化使得极端天气事件变得更加频繁，从而增加了巨型火灾发生的可能性。

研究总结

文章的结论为我们敲响了警钟：我们必须更好地理解和预测极端火灾行为，以便更有效地部署资源，减少火灾带来的损失。随着更多火场周长和强度数据的积累，以及火灾模型的不断完善，我们有望更精确地预测极端火灾行为的发生时间和地点。尽管Prometheus模型在模拟过程中存在一些局限性，但其在火灾行为预测方面的潜力不容忽视。未来，我们需要继续研究和改进火灾模型，以提高对野火风险的预测能力，保护我们的自然环境和人类社区免受野火的侵害。

原文出自 Fire 期刊：https://www.mdpi.com/2571-6255/5/1/16

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/fire

Fire 期刊介绍

主编：Grant Williamson, University of Tasmania, Australia

期刊研究领域包含有关火灾的科学、政策、技术、以及与社区和环境相互作用的方式；耐火材料；能源、燃料、空气质量等与火相关的最新科学理论、技术及应用等。

2023 Impact Factor：3.0

2023 CiteScore：3.1

Time to First Decision：16.5 Days

Acceptance to Publication：2.7 Days