《Global Ecology and Biogeography》：Forest Reburns Are Integral to Southern Europe's Disturbance Regimes
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本文首次利用覆盖南欧39年（1985-2023）的遥感森林火灾数据集（EFDA），系统量化了森林复燃（reburn）的时空格局。研究发现，南欧近三分之一（30.1%）的过火面积经历了多次火灾，其中84.5%的复燃发生在20年内，逼近许多树种生殖成熟的底线。研究揭示了显著的西高东低的复燃梯度，西欧大西洋沿岸复燃比例高达40.8% year-1。尽管总过火面积下降，但复燃在年际火灾活动中仍占相当比重，且在东部地区略有增加。文章强调，复燃已成为南欧干扰体系不可或缺的一部分，在气候变暖背景下可能日益主导火情，威胁森林恢复力，需引起管理层面的特别关注。
引言
火灾在全球许多生态系统的结构和组成塑造中扮演着决定性角色。复杂的火灾活动多样性导致了地理上截然不同的火情，包括过火面积、火灾频率、强度、大小和季节性的不同梯度。火灾频率通常受燃料积累调节，短期效应通常减少可用燃料（抑制效应，对复燃的抵抗力），而长期相互作用可能促进后续火灾。然而，气候变化，特别是极端干旱事件更频繁的发生，可能克服这些限制因素。燃料积累与更干燥温暖的气候条件相结合，增加了全球范围内遭受重复火灾的敏感性，也增加了在短时间内经历多次火灾的概率。虽然全球多个地区已有证据表明火灾频率正在改变，但森林复燃的动态——定义为先前燃烧过的区域在比森林生态演化历史范围更短的时间间隔内再次起火——在很大程度上仍未被探索。
在欧洲，南欧，尤其是地中海盆地，是易发生火灾的地区，根据历史火灾干扰体系经历周期性的火灾活动。然而，火情已经发生了由气候变化以及植被结构和生产力改变驱动的显著转变。地中海欧洲地区的火情从二战后到20世纪70年代发生了重大变化。这些变化导致了20世纪80年代和90年代的大型火灾季，促使人们强烈关注火灾扑救策略，这在21世纪早期导致了过火面积的减少。尽管该策略最初可能限制了过火面积，但近年来再次观察到极端火灾季。在更极端的火灾天气条件下，预计火灾将加剧，预测已经表明过火面积、火灾频率以及火灾强度和规模将增加。因此，未来的火灾频率可能超过过去观察到的频率，这对欧洲的复燃动态产生影响。
随着欧洲火灾频率预计增加，复燃的可能性很可能更高。先前的研究表明，特别是在伊比利亚半岛，自20世纪70年代以来复燃发生了变化，20世纪末燃烧过的区域在近年再次燃烧。同样，在葡萄牙和希腊的几个地区发现了少于25年的火灾返回间隔。这些返回间隔短于地中海盆地预期的自然最小范围30年，它们可能危及许多物种达到成熟年龄所需的时间。即使是通常对火灾更具恢复力的再萌生树种，当遭受重复的短间隔和高强度火灾时，特别是在干旱条件下，也可能经历再萌生衰竭。较短的复燃间隔可能对当地植被群落和土壤健康构成重大威胁，导致更严重的损害和更长的恢复时间。复燃因此最终危及森林恢复力。
数据与方法
本研究覆盖南欧12个国家，从而覆盖了欧洲最活跃的火灾区域。该区域横跨广阔的气候梯度，在八个生物区域中森林类型差异显著。利用欧洲森林干扰图谱（EFDA）提供的1985年至2023年的年度火灾信息。EFDA是一个基于Landsat的欧洲干扰数据集，包含30米空间粒度的森林干扰年度信息。为了评估EFDA年度过火面积估算的一致性，将年度过火面积与欧洲森林火灾信息系统（EFFIS）报告的欧盟地中海国家（EUMED5）的数据进行了比较。还使用了2020年的树木属地图与森林土地利用掩膜和过火区域相交，以更好地理解燃烧动态。
通过聚合火灾干扰的年度信息来提取过火面积并识别多次燃烧的区域。首先计算20公里×20公里网格上的平均年过火面积分数，作为各生物区域燃烧活动的基线。然后，识别经历两次或更多火灾事件的区域。将复燃定义为在短于20年的间隔内燃烧，基于森林恢复的生态阈值。为了表征时空复燃动态，计算了两个关键指标：复燃间隔和复燃分数。复燃分数定义为年度过火面积中与之前20年内燃烧过的区域重叠的百分比。
结果
评估过火面积和复燃检测
分析结果显示，EUMED5国家（葡萄牙、西班牙、法国、意大利和希腊）的总过火面积为1298万公顷，而EFFIS报告同期（1985-2023年）总过火面积为1563万公顷。发现两个时间序列高度一致，EFDA和EFFIS的年度过火面积估算在时间上密切相关。主要火灾季都在数据集中得到捕捉。视觉判读的火灾事件与EFDA之间具有良好的一致性，100个样本中有89个被分配了相同数量的火灾事件。分歧主要是由于EFDA高估了火灾次数。
过火面积分数概览
扩展到南欧所有森林，在39年的观测期内约有16.7%的区域发生过燃烧，总计过火面积为1410万公顷。平均年过火面积分数揭示了整个地中海盆地广泛的火灾活动，1985-2023年期间平均年过火面积分数为0.46% ± 2.07% year-1。过火面积分数的空间分布显示出从西向东逐渐减少的趋势，而时间序列显示所有生物区域都具有较高的年际变率。观察到西地中海和中地中海地区的平均年过火面积分数最高。西欧洲沿海地区确定了中等的年过火面积分数，而伊比利亚半岛西北部的森林显示出较高的分数。迪纳拉山脉和巴尔干地区以及爱琴海和东地中海经历的火灾活动与西欧大西洋地区相当。阿尔卑斯山和波河流域以及潘诺尼亚和欧洲内陆地区表现出持续的低火灾活动。
南欧复燃的普遍性
数据集中绘制的大部分火灾是单次燃烧，即在1985年至2023年间仅检测到一次火灾的像元。在同一时期经历两次或更多次火灾的像元占总过火面积的剩余30.1%，其中84.5%的复燃发生在20年间隔内，因此符合复燃定义。火灾后的头五年内复燃很少见，但10年后可能性迅速增加。初次火灾和复燃之间的平均时间距离为13.3年，68.6%的复燃发生在10至20年之间。各生物区域间的复燃间隔没有发现重大差异。然而，存在一些区域差异。
指示平均比例在20年内燃烧两次或更多次的复燃分数地图显示了不同的复燃热点区域。高复燃分数集中在西欧大西洋沿岸和西地中海地区，尽管每个区域内存在相当大的变异性。伊比利亚半岛西北部的一些地区复燃分数超过70%，因此该地区作为一个具有高过火和高复燃分数的主要火灾热点区脱颖而出。在亚得里亚海沿岸和意大利南部发现了额外的区域热点。在东地中海发现了最低的复燃分数。因此，复燃分数也存在强烈的西东梯度，南欧西部的复燃分数高于东部。
复燃模式在考虑主要受影响的树木属时进一步变化。松林在西欧大西洋沿岸表现出最高的复燃分数，但其他阔叶林紧随其后。在东地中海，松林也表现出最高的复燃分数，尽管其占森林覆盖和总过火面积的份额较小。在西地中海和中地中海，松树、橡树和其他阔叶林之间的复燃分数范围较窄。相反，迪纳里克-巴尔干地区显示出相对较低的松树复燃分数和较高的橡树林及其他阔叶林值。
南欧复燃趋势
从2005年到2023年，新燃和复燃的百分比每年和每个生物区域都有变化，突出了南欧重复燃烧的不同区域轨迹。在西欧大西洋沿岸发现了复燃分数的显著下降趋势。在巴利阿里海和西地中海观察到较小、不显著的下降，在爱琴海和东地中海也观察到不显著的下降。在亚得里亚海和中地中海出现了积极但不显著的趋势，而迪纳里克山脉和巴尔干地区显示出复燃份额的统计显著增加。因此，整个欧洲没有明显的复燃分数增加模式。
讨论
本文对南欧的复燃动态进行了定量和空间明确的表征，揭示了各生物区域复燃的频率、丰度和范围。缺乏长期、空间详细的火灾干扰数据先前阻碍了次大陆尺度上对复燃的评估。通过利用新开发的遥感数据集填补了这一空白，该数据集能捕捉多次火灾事件，从而可以分析过去四十年复燃的时空变异性。估计1985年至2023年间南欧近三分之一（30.1%）的过火面积受到重复火灾的影响。
发现短期复燃（即返回间隔<20年的重复火灾）在重复火灾中很常见，甚至更极端的复燃（即15年内）在南欧也很常见。复燃在前五年内不常发生，可能反映了燃料积累时间不足。这可能尤其适用于地中海干燥环境，其中火后再生可能受到水分有限条件的限制。南欧10-20年复燃间隔的主导地位可能源于生态、气候和背景条件的汇聚。在许多地中海景观中，森林可能需要十多年才能积累起连续且易燃的燃料负荷，以满足火灾复发所需。这种模式进一步受到20世纪80年代和90年代大面积火灾遗留的影响，这创造了大量先前燃烧过的区域，在2000年后再次燃烧。虽然各生物区域间的复燃间隔总体差异很小，但观察到了细微的变化。
结果显示了复燃分数非常强烈的西东梯度。最大的复燃热点在西部盆地，而所有其他区域的平均复燃分数在11%至21%之间。土地利用、火灾扑救策略和火后管理的差异可能在塑造观察到的模式中发挥基本作用。西部盆地复燃的高普遍性可能由频繁的火灾活动、高点火压力和快速燃料积累共同解释，特别是在植被茂密地区。除了20世纪末大面积燃烧的遗留影响外，严格的火灾扑救政策可能通过限制本可以自然调节燃料负荷的低强度火灾，无意中放大了复燃潜力。随着时间的推移，易燃物种的燃料积累和更大的燃料连续性创造了有利于大规模野火的条件，这最终将增加复燃的可能性。结果还强调，欧洲经典火灾易发区域之外的地区同样受到复燃影响。
复燃模式在各生物区域内随主要树木属的不同而进一步变化。松林主导的森林在西部区域显示出最高的复燃分数，其次是阔叶林（可能是桉树），这与它们的易燃特性和林场特有的燃料连续性一致。相比之下，迪纳里克-巴尔干地区的复燃更强烈地与橡树和混交阔叶林相关，表明森林结构的不同组合可能塑造这些区域的重复燃烧。有趣的是，在爱琴海区域，松树占总森林覆盖的比例相对较小，但仍表现出最高的复燃分数，表明松林地块不成比例地暴露于复燃。考虑到松树物种对火灾敏感，短间隔高强度火灾可能对火后恢复产生重要影响，并可能导致森林组成转变。
尽管观察到南欧年度过火面积下降，但复燃比例保持稳定（例如西地中海和中地中海），甚至在一些区域如迪纳里克山脉和巴尔干地区有所增加。然而，使用长期数据集表征复燃的实际时间框架仅限于2005-2023年。没有观察到复燃比例的急剧增加，这表明燃料限制不再是一个因素，但复燃的持续发生表明更多区域可能很快变得易受复燃影响。因此，复燃动态并不局限于历史上频繁发生火灾的区域，也可能出现在近期火灾活动增加、火后条件允许快速燃料再生、甚至过去燃料水分曾是限制因素的区域。
结论
研究结果为了解复燃在南欧森林动态中的作用建立了坚实的基础。从分析中得出结论，复燃是欧洲火情不可或缺的一部分。还强调了长期时间序列对于研究复燃模式的关键价值。本研究进一步证实重复燃烧在西地中海盆地最为显著，但它也出现在中和东地中海森林中。复燃在松林和阔叶林中更频繁，但它们可能受土地利用历史和人类活动塑造，强调需要进一步研究南欧复燃分布的社会生态驱动因素。鉴于该区域预计火灾规模和频率将增加，加强对短间隔火灾的理解变得越来越紧迫。发生在生态恢复阈值以下的复燃可能危及火灾敏感物种的恢复力，并且在重复高强度事件下，甚至可能影响通常具有恢复力的再萌生物种。这种复发周期的后果延伸到关键生态系统服务，因此本文提供的关于森林复燃的空间明确信息是指导恢复工作和支持火灾易发景观管理的宝贵资源。
