大兴安岭人为火发生影响因素及气候变化下的趋势

我国重要的北方针叶林地区大兴安岭是林火高发地区.受气候变暖影响,该地区林火发生频率将会发生显著变化.模拟人为火的发生分布与影响因素之间的关系、加强气候变化下人为火的发生分布预测,对于林火管理和减少森林碳损失具有重要作用.本文采用点格局分析方法,基于大兴安岭1967—2006年的火烧数据,建立人为火空间分布与影响因素之间的关系模型,该模型以林火发生次数为因变量,选取非生物因子(年均温和降水量、坡度、坡向和海拔)、生物因子(植被类型)和人为活动因子(距离道路距离、距离居民点距离、道路密度)共9个因子为自变量.并采用RCP 2.6和RCP 8.5气候情景数据代替当前气候情景预测2050年大兴安岭人为火的空间分布状况.结果表明: 点格局模型能够较好地模拟人为火发生分布与空间变量的关系,可以预测未来气候下人为火的发生概率.其中,气候因子对人为火的发生具有明显的控制作用,植被类型、海拔和人为活动等因子对人为火的发生也具有重要影响.林火发生预测结果表明,未来气候变化下,南部地区的林火发生概率将进一步增加,北部和沿主要道路干线附近将成为新的人为火高发区.与当前相比,2050年大兴安岭人为火的发生概率将增加72.2%～166.7%.在未来气候情景下,人为火的发生更多受气候和人为活动因素的控制.     

基于ArcGIS的福建南部地区林火管理资源分布优化

研究基于逻辑斯蒂回归和Arc GIS,以2000—2010年该地区火点数据为基础,结合气候、植被、地形及人口和社会经济数据,对厦门、漳州和泉州等福建南部地区主要森林城市进行森林火险等级划分。在此基础上,应用不同方法对研究区域进行防火瞭望塔选址分析并加以比较,同时根据火险区划结果,综合考虑高火险区域、公路以及居民点的距离等因素进行林火扑救区规划,实现对研究区域森林火灾的管理区划。结果表明:高程、坡度、日最小相对湿度、距离铁路的距离、距离公路的距离、距离居民点的距离、日最高地表气温、日最低地表气温、日降水量、日照时数、日最高气温和GDP等12个因素与林火的发生存在显著相关,且模型的预测准确率达到74.0%。利用该模型进行火险等级区划,发现该地区高火险面积约占33.58%,且分布不均。防火瞭望塔选址的研究结果显示,传统方法、构建20 km×20 km网格和10 km×10 km网格,对于高火险区域的瞭望可见率分别为25.63%、42.25%和63.38%。利用层次分析法对林火扑救区划分的结果显示,到高火险地区距离、到公路距离和到居民点距离的权重分别为0.620、0.284和0.096,通过Arc GIS加权叠加得到相应的扑救区优化图。研究结果可为我国南方山地区域林火预防与管理工作提供一定的支持。     

多气候情景下中国森林火灾风险评估

森林火灾风险主要取决于致灾因子、承灾体以及防灾减灾能力,综合评估和预测森林火灾风险是制定科学的林火管理政策的基础.本文基于经典自然灾害风险模型和可获取数据构建森林火灾风险评估模型与指标体系,评估过去和未来的森林火灾风险.未来气候情景数据包括RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0和RCP 8.5下5个全球气候模式(GFDL-ESM2M、HadGEM2-ES、IPSL-CM5A-LR、 MIROC-ESM-CHEM和NorESM1-M)日值数据.根据最高温度、最小相对湿度、平均风速和每日降水量分别计算1987—2050年历史观测数据和未来气候情景下各格点每日火险天气指数系统中各个指数.结果表明: 1987—2010年,森林火灾风险高和很高的区域分别占21.2%和6.2%,主要分布在大兴安岭和长白山地区、云南大部分区域和南方零散分布的区域.森林火灾可能性高和很高的区域主要分布在东北和西南地区,分别占森林面积的13.1%和4.0%.与观测时段相比,2021—2050年RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0和RCP 8.5情景下森林火灾可能性高和很高的区域分别增加0.6%、5.5%、2.3%和3.5%,华北地区增幅明显.气候变化引起的森林火灾高风险区域有些增加,RCP 8.5情景下增幅最明显(+1.6%).     

基于MODIS卫星火点的浙江省林火季节变化及驱动因子

研究林火变化趋势和驱动因子,可为林火预防和管理提供科学依据。本研究基于MODIS卫星火点数据,结合气象(日平均风速、日平均温度、日相对湿度、气温日较差、日累计降水)、人为(到公路距离、到铁路距离、到居民点距离、人口密度、人均GDP)、地形和植被因素(高程、坡度、植被覆盖度),运用趋势分析法、Logistic回归模型,对浙江省2001—2016年林火变化趋势和驱动因子进行研究。结果表明: 浙江省春、夏季林火呈显著上升趋势,秋、冬季林火呈先上升后下降趋势,秋季下降趋势显著。浙江省各季节林火预测模型拟合度均较高,模型预测准确率分别为75.8%(春季)、79.1%(夏季)、74.7%(秋季)和79.6%(冬季)。浙江省春、夏季林火发生与变化受气象、人为、地形和植被因素的显著影响;秋、冬季林火发生与变化主要受气象因素影响。在影响因素复杂、高火险区域分散的春、夏季,林火管理应重点加强人为活动管理和防火宣传教育;在秋、冬季,可通过在高火险区集中分布的西南地区增设瞭望塔和监控设备进行监测和管理。     

基于MaxEnt生态位模型预测对齿藓属(Didymodon)植物在新疆的潜在地理分布

该文基于MaxEnt模型,利用获得的132个对齿藓属(Didymodon)植物在新疆分布的信息,结合RCP45 CO2排放情景下2050年和2070年的19个生物气候数据预测该属在当代、2050年和2070年的潜在分布区域。结果显示,最湿季平均温度、年平均气温、最干季降水量和年降水量是影响该属分布最主要的气候因子,其贡献率分别为33.6%、22.2%、16.4%和14.6%;模型模拟准确度高(AUC值达0.84);在当代气候条件下,对齿藓属植物的适宜生境面积占新疆总面积的38.51%;最适分布区域是中部的天山山脉、南部昆仑山脉的东部和西部的帕米尔高原;与当代的分布预测结果相比,未来(2050年和2070年)该属适宜栖息地分布范围总体上呈现退缩趋势;退缩后的适宜生境面积分别占新疆总面积的36.56%和37.87%。温度和降水量可能是引起对齿藓属地理分布退缩的重要气候因子。研究结果可为探讨气候变化对干旱、半干旱区苔藓植物物种分布的影响提供参考资料。     

贵州省林火发生驱动因子及预测模型

中国西南林区火源复杂,人为干扰大,多为喀斯特地貌和农林交错区,山形复杂,是中国林火发生的重灾区。分析该区域林火发生驱动因子,并进行火险区划,对于该地区合理的林火管理工作具有重要意义。本研究以西南地区的贵州省为对象,基于2011—2020年的森林火点数据、地理空间数据、气象数据、植被数据和人类活动数据等,利用ArcGIS 10.7的空间分析和R Studio等软件分析贵州省近10年林火分布时空格局,得到林火发生的驱动因子和概率预测模型,分别绘制春夏秋冬4个季节的贵州省林火发生概率和森林火险区划图。结果表明：近10年,贵州省火点数量逐年呈下降趋势,每年主要集中在1—3月,占全年火点数量的61%;距居民点距离、距铁路距离、人口密度、逐月平均空气温度、逐月平均相对湿度和逐月累计降雨量对贵州省林火发生概率有显著影响,得到模型的预测准确率为81.9%,曲线下面积为0.904;贵州省春季林火发生概率高于其他季节,且春、秋和冬季的森林火灾高火险区主要集中在贵州省西部,而夏季则主要是贵州东部的林火发生概率较高。研究得到贵州省林火发生驱动因子和基于季节火险区划图,对于该地区科学林火管理具有重要意义,贵州西...     

1950—2008年江西省森林火灾的碳损失估算

1950—2008年间江西省年均发生森林火灾762次、年均过火面积1.578×104hm2.本文利用江西省森林火灾统计数据,结合气象、森林分布和历次森林清查数据,分析了该省林火的特征,估算历年的林火碳释放量和碳转移量.结果表明:1950—2008年江西省森林火灾导致的森林生物量总损失约61.155 Tg,活生物量碳库损失约30.993 Tg C,占全省植被碳库的15.92%.20世纪70年代以前林火生物量碳损失率约占1950—2008年生物量总碳损失的74.3%;90年代以后,年均林火生物量碳损失小于0.097 Tg C.森林火灾释放的CO2、CH4和CO气体分别为5.408 Tg、0.047 Tg和0.486 Tg,有22.436 Tg C活生物量碳进入土壤碳库.2008年初雨雪冰冻灾害引发的高频率次生林火灾害导致森林活生物量碳损失(0.463 Tg C)是前5年平均值(0.181 Tg C)的2.56倍.     

基于GIS与RS的山东森林火险因子及火险区划

森林火灾是山东森林地区严重的环境问题之一。本研究采用山东2001—2010年MOD14A1每日1 km温度异常/火L3级产品与地形、植被、天气、人为和可访问性数据,分析评估了火灾发生原因;收集了林火发生/未发生相关的15个解释变量的空间数据,利用二项Logistic回归模型估计了解释变量的函数与林火存在的概率。结果表明,高火险区域主要集中在黄河三角洲、鲁西北平原,包括德州、菏泽、济宁、枣庄南部、临沂东南部;中火险主要在聊城、滨州、济南北部、淄博北部、潍坊东部、泰安、日照和青岛大部分地区(包括蒙山林区、沂山林区、五莲山林区、徂徕山林区、尼山林区、泰莱林区);低火险主要集中在济南南部、淄博南部、莱芜、青岛南部和胶东半岛(包括济南林区、崂山林区、鲁山林区、昆嵛山林区、牙山林区)。Logistic回归结果表明,影响火灾发生的因素依次是年均温度、CTI、TPI、人口密度、植被类型、年降水量、植被盖度、距道路距离、坡向、距居民地距离、农民纯收入指数、坡度、年平均相对湿度、DEM、年蒸发量。其中前7个EXP(B)都1,对森林火灾发生的与否贡献较大。这些结果作为战略规划工具来更好预测森林火灾,也可作为一种战术指南帮助森林管理人员设计区域防火措施。     

林火干扰对大兴安岭主要林分类型地上生物量预测的影响模拟研究

林火干扰是北方森林最主要的自然干扰之一,对北方森林地上生物量影响是一个长期的过程。因此,在预测地上生物量动态变化时需要考虑林火的影响。运用空间直观景观模型LANDIS PRO,模拟大兴安岭林区林火对不同树种地上生物量预测的影响。选取研究区5种主要树种林分(兴安落叶松、樟子松、云杉、白桦和山杨),以无干扰情景为参考预案,在验证模型模拟结果的基础上,模拟林火在短期(0—50a)、中期(50—150a)和长期(150—300a)对地上生物量的定量化影响,及其对不同立地类型地上生物量的动态变化。结果表明:(1)基于森林调查数据参数化的2000年森林景观模拟结果能够较好地代表2000年真实森林景观,模拟的2010年森林林分密度和胸高断面积与2010年森林调查数据无显著性差异(P0.05),当前林火干扰机制模拟结果能够较好地与样地调查数据匹配,说明林火模拟能够代表当前研究区林火发生情况;(2)与无干扰预案相比,整个模拟时期内景观水平上林火减少了1.7—5.9 t/hm2地上生物量;(3)与无干扰预案相比,林火预案下主要树种生物量在短期、中期和长期变化显著(P0.05);(4)在不同模拟时期,林火显著地改变了地上生物量空间分布,其中以亚高山区地上生物量降低最为明显。研究可为长期森林管理以及森林可持续发展提供参考。     

气候变化对东北濒危动物驼鹿潜在生境的影响

气候变化是造成生物多样性下降和物种灭绝的主要因素之一。研究气候变化对物种生境,尤其是濒危物种生境影响对未来保护物种多样性和保持生态系统功能完整性具有重要意义。以驼鹿乌苏里亚种(Alces alces cameloides)为研究对象,选取了对驼鹿分布可能存在影响的22个环境因子,利用最大熵(Maxent)模型模拟了驼鹿基准气候条件下在我国东北的潜在生境分布,并预测了RCP4.5和RCP8.5两种气候变化情景下2041—2060年(2050s)、2061—2080年(2070s)驼鹿潜在分布,采用接收工作曲线下面积(AUC)对模型预测能力进行评估。研究结果表明:最大熵模型预测驼鹿潜在生境分布的精度较高(平均AUC值为0.845),22个环境因子中,年均温、最暖季均温、年降水、平均日较差是影响驼鹿生境分布的主要因子。基准气候条件下,驼鹿的潜在生境面积占研究区域总面积的36.4%,潜在生境分布区主要在大、小兴安岭。随着时间的推移,研究区内驼鹿当前潜在生境面积明显减少,而新增潜在生境面积较少,总面积呈现急剧减少的趋势,其中RCP8.5情景减少程度大于RCP4.5情景。至2050s阶段,当前潜在生境面积平均将减少62.3%,新增潜在分布面积平均仅为3.6%,总潜在生境面积最高将减少65.6%,平均将减少58.8%;至2070s阶段,当前潜在生境面积平均将减少75.8%,新增潜在分布面积平均仅为1.9%,总潜在生境面积最高将减少93.1%,平均减少73.9%。空间分布上,驼鹿的潜在生境的几何中心将先向西北移动,然后再向高纬度地区西南方向迁移,至2050s阶段,潜在分布生境的几何中心在RCP4.5和RCP8.5情景下的迁移距离分别为183.5 km和210.8 km;至2070s阶段,相应情景下的迁移距离将缩短至28.7 km和33.8 km。潜在生境分布整体呈现向高海拔、高纬度迁移的趋势。     

Predicting the distributions of Pouteria adolfi-friederici and Prunus africana tree species under current and future climate change scenarios in Ethiopia

Distributions of potential ranges of plant species are not yet fully known in Ethiopia where high climatic variability and vegetation types are found. This study was undertaken to predict distributions of suitable habitats of Pouteria adolfi-friederici and Prunus africana under current and two future climate scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5 in 2050 and 2070) in Ethiopia. Eleven environmental variables with less correlation coefficients (r < 0.7) were used to make the prediction. Shifting in extents of habitat suitability and effects of elevation, solar radiation and topographic position in relation to the current and future climatic scenarios were statistically analysed using independent t-test and linear model. We found decreasing area of highly suitable habitat from 0.51% to 0.46%, 0.36% and 0.33%, 0.24% for Prunus africana and 1.13% to 1.02%, 0.77% and 0.76%, 0.60% for Pouteria adolfi-friederici, under RCP 4.5 and RCP 8.5 by 2050 and 2070 respectively. Moist and dry afromontane forests are identified as the most suitable habitat for both species. Overall, our results suggest that climate change can promote dynamic suitable habitat niches under different future climate scenarios. Therefore, biodiversity conservation strategies should take into account habitat suitability dynamics issues and identify where to conserve species before implementing conservation practices.     

Effects of climate on occurrence and size of large fires in a northern hardwood landscape: historical trends,forecasts, and implications for climate change in Témiscamingue,Québec

Questions: What climate variables best explain fire occurrence and area burned in the Great Lakes‐St Lawrence forest of Canada? How will climate change influence these climate variables and thereby affect the occurrence of fire and area burned in a deciduous forest landscape in Témiscamingue, Québec, Canada? Location: West central Québec and the Great Lakes‐St Lawrence forest of Canada. Methods: We first used an information‐theoretic framework to evaluate the relative role of different weather variables in explaining occurrence and area burned of large fires (>200 ha, 1959‐1999) across the Great Lakes‐St Lawrence forest region. Second, we examined how these weather variables varied historically in Témiscamingue and, third, how they may change between the present and 2100 according to different scenarios of climate change based on two Global Circulation Models. Results: Mean monthly temperature maxima during the fire season (Apr‐Oct) and weighted sequences of dry spells best explained fire occurrence and area burned. Between 1910 and 2004, mean monthly temperature maxima in Témiscamingue showed no apparent temporal trend, while dry spell sequences decreased in frequency and length. All future scenarios show an increase in mean monthly temperature maxima, and one model scenario forecasts an increase in dry spell sequences, resulting in a slight increase in forecasted annual area burned. Conclusion: Despite the forecasted increase in fire activity, effects of climate change on fire will not likely affect forest structure and composition as much as natural succession or harvesting and other disturbances, principally because of the large relative difference in area affected by these processes.     

The impact of climate change and potential distribution of the endangered white winged wood duck (Asarcornis scutulata, 1882) in Indian eastern Himalaya

The White-Winged Wood duck (Asarcornis scutulata) is an endangered forest wetland bird currently on the verge of extinction due to an array of anthropogenic pressures. It has been reported that global climate change could affect the distribution of many bird species globally. Therefore, an understanding the potential distribution of the White-Winged Wood duck in future climate scenarios could facilitate the creation of immediate conservation plans and the mitigation of subsequent threats. This is the first ever study on the distribution of White-Winged Wood Duck (WWWD) where Representative Concentration Pathway (RCP) 8.5 scenario was used to forecast the distribution of the WWWD in the Indian Eastern Himalayan region in the 2050s and 2070s. The study revealed that 1.87 % of the total area of IEH has the high potential distribution of WWWD. The state of Assam alone includes 1.68 % of the highly potential habitat in the region. It was predicted that 436.61 km² of highly potential habitat would be lost by 2070. Changes in the annual temperature range, precipitation in the wettest months (June to September), and precipitation decrease in the warmest quarter (October to December) would result in the loss of highly potential habitats. Under the influence of climate change, the habitat of WWWD in the eastern part of the region is likely to shift towards the western part. It was found that there will be a decline in potential habitat in the Indian states of Arunachal Pradesh, Assam, Nagaland, and Tripura located in the IEH under future climate scenarios. The potential of areas located at the Bhutan and Assam border would increase for supporting WWWD as this species' requires the average annual precipitation about 1000–1200 mm. However, the simultaneous anthropogenic activity would further destroy potential habitats in the future. The current study has provided baseline data on the potential distribution of WWWD in the IEH region for immediate conservation management plans.     

Habitat assessment of Marco Polo sheep (Ovis ammon polii) in Eastern Tajikistan: Modeling the effects of climate change

Identifying the factors predicting the high‐elevation suitable habitats of Central Asian argali wild sheep and how these suitable habitats are affected by the changing climate regimes could help address conservation and management efforts and identify future critical habitat for the species in eastern Tajikistan. This study used environmental niche models (ENMs) to map and compare potential present and future distributions of suitable environmental conditions for Marco Polo argali. Argali occurrence points were collected during field surveys conducted from 2009 to 2016. Our models showed that terrain ruggedness and annual mean temperature had strong correlations on argali distribution. We then used two greenhouse gas concentration trajectories (RCP 4.5 and RCP 8.5) for two future time periods (2050 and 2070) to model the impacts of climate change on Marco Polo argali habitat. Results indicated a decline of suitable habitat with majority of losses observed at lower elevations (3,300–4,300 m). Models that considered all variables (climatic and nonclimatic) predicted losses of present suitable areas of 60.6% (6,928 km²) and 63.2% (7,219 km²) by 2050 and 2070, respectively. Results also showed averaged habitat gains of 46.2% (6,106 km²) at much higher elevations (4,500–6,900 m) and that elevational shifts of habitat use could occur in the future. Our results could provide information for conservation planning for this near threatened species in the region.     

Climatic change and fire potential in South-Central British Columbia, Canada

The incidence and severity of forest fires are linked to the interaction between climate, fuel and topography. Increased warming and drying in the future is expected to have a significant impact on the risk of forest fire occurrence. An increase in fire risk is linked to the synchronous relationship between climate and fuel moisture conditions. A warmer, drier climate will lead to drier forest fuels that will in turn increase the chance of successful fire ignition and propagation. This interaction will increase the severity of fire weather, which, in turn, will increase the risk of extreme fire behaviour. A warmer climate will also extend fire season length, which will increase the likelihood of fires occurring over a greater proportion of the year. In this study of the North Okanagan area of British Columbia, Canada, the impacts of climate change of fire potential were evaluated using the Canadian Forest Fire Danger Rating System and multiple climate scenario analysis. Utilizing this approach, a 30% increase in fire season length was modelled to occur by 2070. In addition, statistically significant increases in fire severity and fire behaviour were also modelled. Fire weather severity was predicted to increase by 95% during the summer months by 2070 while fire behaviour was predicted to shift from surface fire‐intermittent crown fire regimes to a predominantly intermittent‐full crown fire regime by 2070 onwards. An increase in fire season length, fire weather severity and fire behaviour will increase the costs of fire suppression and the risk of property and resource loss while limiting human‐use within vulnerable forest landscapes. An increase in fire weather severity and fire behaviour over a greater proportion of the season will increase the risks faced by ecosystems and biodiversity to climatic change and increase the costs and difficulty of achieving sustainable forest management.     

气候变化情景下外来入侵植物刺苍耳在新疆的潜在分布格局模拟

明确区域尺度上外来入侵种的潜在分布格局及其对气候变化的响应对入侵种的预防和控制具有重要意义。以外来入侵植物刺苍耳(Xanthium spinosum L.)为研究对象,以其扩散蔓延的新疆地区为研究区域,结合中国国家气候中心开发的BCC—CSM1—1模式下的将来气候条件,应用MaxEnt模型和ArcGIS空间分析技术构建了未来不同气候变化情景(RCP4.5,8.5)下2050s和2070s的刺苍耳适宜生境预测模型,定量的展示了气候变化情景下刺苍耳在新疆的扩散趋势及其适宜生境的面积空间变化和分布区中心移动轨迹。结果表明:年降雨量、下层土壤有机碳含量、上层土壤pH值、年温度变化范围、降雨量的季节性变化和年平均温度是影响刺苍耳地理分布的主导环境因子;博州、塔城、阿勒泰西北部、哈密中部、巴州北部、克州中部、阿克苏北部、奎屯市、克拉玛依市、五家渠市、喀什市等地为高危入侵风险区;两种气候模式下刺苍耳的各级适生区面积和总适生面积均呈持续增加的变化趋势,且在RCP8.5情景(最高温室气体排放情景)下响应更为敏感;总体上看,刺苍耳在新疆的分布未达到饱和,呈现以塔城中部为中心,向天山北麓和塔克拉玛干北缘方向辐射状扩散,且两种气候变化情景下至2070s分布区中心均向伊犁州奎屯方向移动。     

气候变化对我国南方人工林地上生物量影响的模拟研究——以会同生态站磨哨实验林场为例

全球气候变暖对陆地生态系统尤其是森林生态系统有着重要的影响,气温升高、辐射强迫的增强将显著改变森林生态系统的结构和功能.南方人工林作为我国森林的重要组成部分,对气候变化的响应日益强烈.为了探究未来气候情景下我国南方人工林对气候变化的响应,降低未来气候变化对人工林可能带来的损失,本研究采用3种最新的气候情景—典型浓度排放路径情景(RCP2.6情景、RCP4.5情景、RCP8.5情景)预估数据,应用生态系统过程模型PnET-Ⅱ和空间直观景观模型LANDIS-Ⅱ模拟2014—2094年间湖南省会同森林生态实验站磨哨实验林场森林的地表净初级生产力(ANPP)、物种建立可能性(SEP)和地上生物量的变化.结果表明: 不同森林类型的SEP和ANPP对气候变化的响应有明显的差异,各森林类型对气候变化的响应程度表现为: 对于SEP,在RCP2.6和RCP4.5情景下,人工针叶林＞天然阔叶林＞人工阔叶林;在RCP8.5情景下,天然阔叶林＞人工阔叶林＞人工针叶林.对于ANPP,在RCP2.6情景下,人工阔叶林＞天然阔叶林＞人工针叶林;在RCP4.5和RCP8.5情景下,天然阔叶林＞人工阔叶林＞人工针叶林.人工针叶林的地上生物量在2050年左右开始下降,天然阔叶林和人工阔叶林整体呈现上升趋势.2014—2094年,研究区地上总生物量在不同气候情景下增加幅度不同,RCP2.6情景下增加了68.2%,RCP4.5情景下增加了79.3%,RCP8.5情景下增加了72.6%.3种情景下的总地上生物量大小排序为: RCP4.5> RCP8.5> RCP2.6.我们认为,适当的增温将有助于未来研究区森林总地上生物量的积累,但过度的增温也可能会阻碍森林的生产和生态功能的持续发展.