《Global and Planetary Change》：Spatial heterogeneity of wildfires in Southern China during the Last Glacial Maximum
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火灾活动与气候关系研究：基于云南阿墨山泥炭地33-14万年PAHs、δ13Corg和地球化学元素分析，揭示轨道尺度火灾频次先升后降，降水变化是主要驱动因素，并发现末次冰盛期中国南方火灾活动空间非同步性，可能与亚洲季风减弱及ENSO波动有关。
Binxu Liu|Jia Liu|Xingyuan Qin|Linlin Chen|Jiaxi Zhou|Zhiyun Lu|Robert A. Spicer|Shufeng Li|Tao Su
中国成都理工大学油气水库地质与开发国家重点实验室，成都 610059
摘要
野火对生态系统演替、碳循环和气候演变有着重要影响；因此，了解地质历史中的野火及其驱动因素具有重要意义。然而，大多数古火记录仅限于末次冰期（距今19千年之后），早期时期的记录很少，这阻碍了我们对区域野火和气候长期时空模式的理解。在这项研究中，我们通过分析云南省哀牢山徐家坝（XJB）泥炭地中的多环芳烃（PAHs）、有机碳同位素（δ13Corg）和地球化学元素，重建了约33至14千年前中国西南地区的野火与气候之间的关系。研究结果表明，在轨道时间尺度上，野火活动在约33至18千年前增加，之后逐渐减少。海洋同位素阶段（MIS）2期间的野火频率高于MIS 3期间。小波变换分析显示，野火活动主要受降水波动的影响。此外，通过比较中国中东部和东南部的古火记录，我们发现末次冰盛期（LGM）期间中国南部的野火活动存在异步现象。这种模式可能与西南部与中国中东部/东南部之间的区域水文气候异质性有关，这可能是由于亚洲季风减弱和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）变化所致。本研究为理解LGM期间的大规模野火模式及其驱动因素提供了重要见解。
引言
野火作为生态系统中的动态且关键的自然干扰因素，与气候、植被和生物地球化学循环之间存在复杂的耦合关系。它不仅在塑造生态系统结构和功能方面起着关键作用，还在全球气候变化中发挥着重要作用（Zhang等人，2023a，Zhang等人，2023b）。近几十年来，全球变暖导致森林火灾的规模、频率和强度普遍增加（Zhao等人，2024），从而将“碳汇”转变为“碳源”，加剧了气候变化，并对生态完整性、区域经济和人类社会构成了重大威胁（Zhang等人，2023a，Zhang等人，2023b）。统计数据显示，2001年至2016年间，中国78.6%的土地受到了野火的影响（Chen等人，2017）；这些野火表现出广泛的空间异质性（Song等人，2025）。
根据不同的区域气候条件，中国发现了两种不同的野火模式。一些研究表明，中国北部的温暖湿润条件增强了生产力并增加了燃料供应，从而促进了更多的野火活动（Zhang等人，2022b；Liu等人，2025），而另一些研究则认为中国南部、东部和中部的干燥气候更有利于野火活动（Yuan等人，2022；Song等人，2023；Zuo等人，2025）。此外，野火活动在多个时间尺度上受到气候变化的影响。例如，在昼夜尺度上，野火更可能发生在相对温暖的白天，但在年度尺度上，中国的野火主要发生在相对干燥的春季和冬季（Fang等人，2021）。尽管基于综合的野火记录，中国自21千年前以来的大规模野火历史及其驱动机制已被重建（Xu等人，2021；Song等人，2025），但对区域野火活动的长期时空模式及其对气候驱动因素的响应仍知之甚少（Yuan等人，2022；Song等人，2025）。
末次冰盛期（LGM）是地质历史上最近的一次极端气候时期（Seltzer等人，2021；Cui等人，2024）。在此期间，全球温度急剧下降，冰川大规模扩张，海平面显著下降，植被和大气环流模式发生了巨大变化，使其成为理解野火-气候关系的关键时期。然而，中国现有的古火记录主要限于全新世和末次冰期（距今19千年之后），早期时期的证据很少（图1和表S1）。
野火活动是由氧气、燃料和点火源相互作用引起的，通常被称为“火三角”（Bowman等人，2011）。植被通常是野火中的“燃料”，是建立气候-野火关系的重要介质（Lin等人，2024）。作为全球生物多样性热点地区，中国西南部哀牢山保存了该纬度最大、最完整的亚热带山地常绿阔叶林（Yao等人，2020）。明显的季节性湿润/干燥促进了植被生长和生物量燃料的可用性，为野火的发生和蔓延提供了条件（Yuan等人，2022）；因此，云南省是东亚亚热带地区野火高发区（Fang等人，2021；Yuan等人，2022）。哀牢山徐家坝泥炭地形成了连续的泥炭沉积层，保存了LGM时期的完整记录以及区域古气候、植被动态和野火历史的详细档案，为理解中国西南部的气候-野火关系提供了良好机会。
在这项研究中，我们利用哀牢山徐家坝泥炭地中的多环芳烃（PAHs）、有机碳同位素（δ13Corg）和地球化学元素，分析了约33至14千年前中国西南地区的野火与气候之间的关系。此外，通过与中国中东部和东南部的同期记录进行比较，我们探讨了这一时期中国南部野火活动的空间模式。
研究区域
哀牢山（100.26–103.26°E，22.48–25.50°N）位于中国云南省中部，呈西北-东南走向。主峰海拔3166米，构成了元江和阿莫江之间的分水岭。该山脉的形成受红河断层带控制，地壳抬升和河流侵蚀作用形成了深切的地形（Tapponnier等人，1990）。该地区的母岩主要是……
岩性和年代学
对泥炭岩心的岩性分析显示，徐家坝泥炭地经历了多个发育阶段（图2）。在180厘米以下，蓝灰色粘土表明可能存在浅湖环境。在159至180厘米之间，灰白色的陆源沉积物中含有分选不良的亚角砾石，表明主要是通过地表径流进行短距离搬运，而非长时间移动。这一区间标志着湖泊从浅水区向沼泽区的过渡。在159厘米以上，颜色变为棕色……
约33–14千年前中国西南部野火的自然变异性
气候与野火活动之间存在密切关系，但野火活动如何响应气候仍存在争议（Xue等人，2015；Fang等人，2021），特别是温暖湿润（Zhang等人，2022b；Liu等人，2025）还是寒冷干燥（Yuan等人，2022；Song等人，2023；Zuo等人，2025）的气候条件更有利于野火的发生。最近对中国季风地区的研究显示，不同地区的响应存在差异：温暖湿润的气候增加了野火频率……
结论
在这项研究中，我们利用中国云南省中部徐家坝泥炭地中的多环芳烃（PAHs）、有机碳同位素（δ13Corg）和地球化学元素记录，重建了约33–14千年前中国西南地区的野火模式。总体而言，中国西南部广阔的亚热带常绿阔叶林为野火活动提供了充足的生物量燃料。野火活动主要受降水变化的影响，降水变化调节了燃料的供应……
作者贡献声明
Binxu Liu：撰写——初稿，正式分析，数据管理。Jia Liu：撰写——审阅与编辑，方法学研究，正式分析。Xingyuan Qin：调查，数据管理。Linlin Chen：方法学研究，数据管理。Jiaxi Zhou：概念构思。Zhiyun Lu：调查。Robert A. Spicer：撰写——审阅与编辑。Shufeng Li：撰写——审阅与编辑，正式分析。Tao Su：撰写——审阅与编辑，监督，项目管理，资金筹集。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号42320104005、42425201）、云南省青年和中年学术技术带头人（编号202305AC160051）以及中国科学院西双版纳热带植物园第十四个五年计划（编号XTBG -1450101）的资助。作者感谢中国科学院西双版纳热带植物园的Song汉章博士提取模拟数据，以及……
