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地中海景观中的野火格局正因土地利用转型与气候变化的共同作用而发生显著变化。具体而言，土地撂荒增加了可燃物的可利用性，野地—城市交错带的扩张提高了起火频率，而气候变化则增加了火险天气条件出现的可能性，并降低了植被恢复能力。 本研究提出了一个建模框架，用于在不同火灾格局情景下研究火灾与植被的耦合动态，并以意大利中部的蒙特皮萨诺（Monte Pisano）为案例研究区。该方法整合了两个元胞自动机模型，分别用于植被动态模拟（Batllori et al., 2017）和火蔓延模拟（PROPAGATOR；Trucchia et al., 2020）。 植被模型表征了六类功能群之间的演替过程，包括草地、灌丛以及具有不同火灾响应策略的树木（播种更新型和萌蘖更新型），同时显式考虑了火后恢复过程。该模型利用研究区40年间的历史火烧迹地边界和植被图进行了参数校准。火蔓延过程通过PROPAGATOR以概率方式进行模拟，其驱动因子包括可燃物类型、地形和天气条件。 研究通过从植被组成中抽样燃料类别，并将模拟得到的过火面积反馈至植被模型中，实现了随机耦合，从而使火灾—植被反馈得以动态表征。未来野火情景通过将起火概率与基于历史再分析数据（1981—2023年）推导的火险天气条件相联系来构建。极端火灾事件基于风速和燃料湿度阈值进行定义，其发生概率在不同情景中进行调整，以表征气候变化驱动风险的增加。 模拟以当前植被状况为初始条件，在100年的时间尺度上开展。结果表明，在无火情景下，植被动态将导致演替后期、耐火性较强的物种（萌蘖更新型）占据优势。对于极端火灾事件发生概率较低的情形，这一点尤为明显；随着景观可燃性降低，火灾影响会随时间推移而减弱。然而，极端火险条件频率的增加会导致持续性干扰，从而维持较高比例的灌丛和演替早期植被，并使过火面积在长期内保持较高水平。 总体而言，研究表明，将火蔓延与植被动态耦合，为探讨气候变化背景下生态系统长期演变轨迹提供了一个有用的框架。结果强调了极端火灾事件在塑造景观韧性中的关键作用，并表明未来管理策略应将火灾—植被反馈纳入考虑，以支持更稳定且更不易发生火灾的生态系统。
地中海景观中的野火格局正由于土地利用转型与气候变化的共同作用而发生显著变化。尤其是，土地撂荒增加了可燃物的可利用性，野地—城市交错带的扩张提高了起火频率，而气候变化则增加了有利于火灾天气条件出现的可能性，并降低了植被的恢复能力。
本研究提出了一个建模框架，用于在不同火灾格局情景下研究火灾与植被的耦合动态，并以意大利中部的蒙特皮萨诺（Monte Pisano）为案例进行分析。该方法集成了两个元胞自动机模型，分别用于植被动态模拟（Batllori et al., 2017）和火蔓延模拟（PROPAGATOR；Trucchia et al., 2020）。植被模型表征了六类功能类型之间的演替过程，包括草地、灌丛以及具有不同火灾响应策略的乔木（播种更新型和萌芽更新型），同时明确考虑了火后恢复过程。该模型基于40年间的历史火烧迹地边界和植被图对研究区域进行了校准。
火蔓延通过PROPAGATOR以概率方式进行模拟，其驱动因素包括可燃物类型、地形和天气条件。研究通过从植被组成中抽样燃料类别，并将模拟得到的过火区域反馈输入植被模型，实现了随机耦合，从而使火灾—植被反馈得以动态表征。未来野火情景通过将起火概率与基于历史再分析数据（1981—2023）推导的火灾天气条件相联系来构建。极端火灾事件依据风速和燃料湿度阈值进行定义，并在不同情景中改变其发生概率，以表征气候驱动风险的上升。
模拟以当前植被状况为初始条件，在100年的时间范围内开展。结果表明，在无火情形下，植被动态将导致演替后期、耐火物种（萌芽更新型）占据优势。对于极端火灾事件发生概率较低的情景，这一点尤为明显，因为随着景观可燃性降低，火灾影响会随时间推移而减弱。然而，极端火灾条件频率的增加会导致持续性扰动，维持较高比例的灌丛和演替早期植被，并使过火面积在时间上保持较高水平。
总体而言，本研究表明，将火蔓延与植被动态进行耦合，为探索气候变化背景下生态系统长期演变轨迹提供了一个有用的框架。研究结果强调了极端火灾事件在塑造景观恢复力方面的关键作用，并表明未来管理策略应考虑火灾—植被反馈，以支持更加稳定且不易发生火灾的生态系统。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.29.728691v1?rss=1
🏷️ 气候变化 野火 植被动态 元胞自动机 火灾-植被耦合 地中海生态系统