宗學(xué)政，田曉瑞＊，尹云鶴

(1. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，國(guó)家林業(yè)和草原局森林保護(hù)學(xué)重點(diǎn)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，北京 100091；2. 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，中國(guó)科學(xué)院陸地表層格局與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101)

火險(xiǎn)評(píng)估是通過(guò)分析可能影響火發(fā)生及蔓延的環(huán)境因素，以產(chǎn)生一個(gè)定性或定量的指標(biāo)，并按照一定的規(guī)則劃分不同等級(jí)，進(jìn)而描述區(qū)域的火險(xiǎn)變化[1]。為了提高評(píng)估結(jié)果的科學(xué)性和實(shí)用性，火險(xiǎn)評(píng)估已不僅僅聚焦在分析火的潛在發(fā)生可能和延變化，火發(fā)生后對(duì)于周?chē)嘶颦h(huán)境的潛在影響也納入了評(píng)估的范疇[2-3]。雖然許多地區(qū)開(kāi)展火險(xiǎn)評(píng)估工作所采用的指標(biāo)有所差異，但可以將評(píng)估指標(biāo)總的概括為可能性、暴露性和脆弱性[4-5]。其中可能性受可燃物、地形、天氣條件和火源等因素影響；暴露性是指火發(fā)生后可能影響的一切對(duì)象；脆弱性是指火對(duì)作用對(duì)象的破壞程度[6]。Coban等[7]基于火發(fā)生可能性、暴露性和脆弱性，利用層次分析法（AHP）評(píng)估了土耳其布賈克地區(qū)的森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。Johnston等[8]基于可能性、脆弱性、暴露性和潛在影響建立了適合加拿大的森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。為了預(yù)測(cè)氣候變化帶來(lái)的地區(qū)火險(xiǎn)等級(jí)變化，需要基于氣候情景數(shù)據(jù)分析未來(lái)的火險(xiǎn)等級(jí)變化[9-10]。Lehtonen等[11]從火發(fā)生可能角度評(píng)估了芬蘭的森林火險(xiǎn)等級(jí)，認(rèn)為到21世紀(jì)末該地區(qū)火險(xiǎn)指數(shù)將增加10%～40%。田曉瑞等[3]從火發(fā)生可能、脆弱性、暴露性和抗災(zāi)能力4個(gè)方面，評(píng)估了2021—2050年不同氣候情景下中國(guó)火險(xiǎn)等級(jí)變化，分析了未來(lái)高火險(xiǎn)等級(jí)的空間分布。Jadmiko等[12]基于火險(xiǎn)天氣和脆弱性描述了不同情景下西加里曼丹地區(qū)的火險(xiǎn)，提出應(yīng)對(duì)氣候變化的森林草原火管理和土地利用方案。Busico等[13]以地形、城鎮(zhèn)分布、道路密度、歷史火發(fā)生等12個(gè)評(píng)估指標(biāo)，利用層次分析法評(píng)估了意大利南部坎帕尼亞地區(qū)在1990—2018年的火險(xiǎn)，并預(yù)測(cè)了2030—2050年的火險(xiǎn)等級(jí)變化。

中亞五國(guó)包括哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦、烏茲別克斯坦和土庫(kù)曼斯坦，在前蘇聯(lián)解體后成為了獨(dú)立的國(guó)家。由于缺少林火方面的統(tǒng)一管理，導(dǎo)致過(guò)去火發(fā)生頻繁，森林和草地資源破壞、環(huán)境污染等問(wèn)題嚴(yán)重[14-16]。盡管中亞地區(qū)森林覆蓋率低，植被分布不均勻，但該區(qū)域擁有著如雪豹、棕熊等珍稀物種，屬于全球生物多樣性的熱點(diǎn)地區(qū)[17]。加強(qiáng)地區(qū)火管理對(duì)于保護(hù)現(xiàn)有植被和環(huán)境尤為重要，也有利于改善當(dāng)?shù)鼐用竦纳瞽h(huán)境和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。目前，中亞五國(guó)政府已制定了一系列措施來(lái)降低火發(fā)生可能，以達(dá)到保護(hù)區(qū)域生物多樣性的目的[18]。由于中亞地區(qū)的森林和草地集中在哈薩克斯坦境內(nèi)，過(guò)去對(duì)于該地區(qū)火動(dòng)態(tài)及火險(xiǎn)天氣變化的研究也主要集中在哈薩克斯坦[19]。但受地面數(shù)據(jù)的限制，已開(kāi)展的研究多基于遙感產(chǎn)品進(jìn)行分析。Spivak等[20-21]基于NOAA和MODIS提供的產(chǎn)品構(gòu)建了哈薩克斯坦地區(qū)的空間火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[22]。Babu等[23]利用MODIS地表溫度（MOD11A1）、地表反射比（MOD09GA）數(shù)據(jù)、歸一化多波段指數(shù)（NMDI）、可見(jiàn)大氣阻力指數(shù)（VARI）和改進(jìn)的歸一化差異火指數(shù)（MNDFI）等數(shù)據(jù)構(gòu)建了哈薩克斯坦的火發(fā)生指數(shù)。這些研究主要包含在亞歐或全球尺度的火險(xiǎn)研究中[24-27]。針對(duì)中亞區(qū)域的火險(xiǎn)評(píng)估研究較少，特別是對(duì)未來(lái)氣候情景下可能的森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

本研究基于火發(fā)生可能性、暴露性和脆弱性，利用層次分析法構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，評(píng)估氣候變化對(duì)該區(qū)域未來(lái)的森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)影響。研究結(jié)果將為中亞地區(qū)開(kāi)展區(qū)域性火管理合作和適應(yīng)氣候變化措施提供科學(xué)基礎(chǔ)，也為該區(qū)域和“一帶一路”在森林草原火管理方面的合作奠定基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)處于亞歐大陸中部，東與中國(guó)相鄰，西至里海[17]。總面積約397萬(wàn)km2，其中哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦、土庫(kù)曼斯坦、吉爾吉斯斯坦和塔吉克斯坦面積分別為271.2、47.1、44.6、19.9和14.2萬(wàn)km2。氣候以溫帶大陸性氣候?yàn)橹鳎瑢俚湫蛢?nèi)陸干旱區(qū)域。降水稀少且分布不均，年均降水量100～400 mm，高山區(qū)可達(dá)500 mm以上，平原區(qū)低于200 mm。地勢(shì)東高西低，起伏較大。其中，哈薩克斯坦屬于低山丘陵區(qū)，塔吉克斯坦和吉爾吉斯坦屬于高山區(qū)，土庫(kù)曼斯坦和烏茲別克斯坦屬平原區(qū)（圖1）。

圖1 研究區(qū)位置及其植被類(lèi)型Fig.1 Geographic location and vegetation types of the study area

早春和晚秋的捕獵及農(nóng)耕活動(dòng)頻繁，城鎮(zhèn)及農(nóng)田附近的森林和草地容易發(fā)生火燒[15]。而夏季（6—9月）由于高溫少雨，自然火發(fā)生頻繁，主要分布在東部的山地森林和西北部的灌木草地區(qū)域。統(tǒng)計(jì)表明，自蘇聯(lián)解體至20世紀(jì)末的8年間，火導(dǎo)致中亞地區(qū)森林面積減少了40 000 km2，主要發(fā)生在哈薩克斯坦和吉爾吉斯斯坦[28]。2001—2009年中亞5國(guó)干旱地區(qū)草地年均過(guò)火面積達(dá)150 000 km2，8—9月份所占比例最大[29]。

2 數(shù)據(jù)源

植被數(shù)據(jù)采用CCI全球土地覆蓋產(chǎn)品（2001—2015年）（https://www.esa-landcover-cci.org），包括森林、草地、水體等類(lèi)型。2001—2015年過(guò)火區(qū)數(shù)據(jù)來(lái)源于MODIS-MCD64A1過(guò)火面積產(chǎn)品（空間分辨率500 m，時(shí)間分辨率1 d）（https://earthdata.nasa.gov）。氣候情景數(shù)據(jù)（1971—2099，空間分辨率0.5° × 0.5°）采用HadGEM2-ES模式的4個(gè)情景數(shù)據(jù)（RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5），源于政府間影響模式比較計(jì)劃（Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project）（https://www.isimip.org/），包括日最低和最高溫度、降水。不同的輻射強(qiáng)迫（RCPs）描述不同溫室氣體濃度，以表示不同的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展情景。該模式情景數(shù)據(jù)在中亞地區(qū)得到了較好應(yīng)用，它對(duì)中亞地區(qū)的降水和溫度描述比其他模式更準(zhǔn)確[30-32]。RCP2.6代表低排放情景，RCP4.5和RCP6.0代表中等排放情景，RCP8.5代表高排放情景[33]。人口和GDP分布數(shù)據(jù)（1980—2100，0.5° ×0.5°空間分辨率）源于全球環(huán)境研究中心提供的共享經(jīng)濟(jì)路徑（SSP）情景數(shù)據(jù)（https://secure.iiasa.ac.at/web-apps/ene/SspDb），包括1980—2100年每間隔10年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。2020—2100年的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)包括了SSP1、SSP2和SSP3氣候情景[34]。SSPs是在RCPs的基礎(chǔ)上發(fā)展的，用于構(gòu)建社會(huì)經(jīng)濟(jì)情景的數(shù)據(jù)，反映了輻射強(qiáng)迫和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展間的關(guān)聯(lián)，這些氣候模式將在IPCCAR6應(yīng)用[35]。從未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)面臨的減緩和適應(yīng)挑戰(zhàn)角度來(lái)看，SSP1、SSP2和SSP3分別代表可持續(xù)發(fā)展、中度發(fā)展和局部發(fā)展/不均衡發(fā)展的路徑[36]。

3 研究方法

3.1 森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型

基于經(jīng)典自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模型構(gòu)建森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)[37]（圖2）。森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)包括可能性、脆弱性和暴露性3個(gè)方面（公式1）?？赡苄允侵竻^(qū)域內(nèi)森林草原火發(fā)生的可能；暴露性表示受到森林草原火威脅的生命和財(cái)產(chǎn)，暴露性越高，表示災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)越大；脆弱性表示潛在森林草原火對(duì)區(qū)域內(nèi)不同植被造成的損害，數(shù)值越高表示災(zāi)害損失越大。

圖2 森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)Fig.2 Indexes of forest and grassrisk assessment

式中：H—森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)；P—發(fā)生可能性；V—承災(zāi)體脆弱性；E—暴露性。

火發(fā)生與火險(xiǎn)天氣指數(shù)密切相關(guān)，火天氣指數(shù)越高，火發(fā)生可能性越大[38-39]。本研究采用MNI（修正Nesterov指數(shù)）表示植被的火發(fā)生可能[40]。脆弱性主要考慮植被類(lèi)型（草地、灌木和山地森林）和過(guò)去（2001—2015年）的燃燒概率。暴露性主要考慮GDP和人口分布，密度越高，受森林草原火的影響越大。RCPs和SSPs情景雖然有所差別，但其表現(xiàn)的情景基本一致。因此，在計(jì)算森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)時(shí)，RCP2.6情景的可能性對(duì)應(yīng)SSP1情景的暴露性，RCP4.5和RCP6.0情景的可能性對(duì)應(yīng)SSP2情景的暴露性，RCP8.5情景對(duì)應(yīng)SSP3的情景數(shù)據(jù)[36]。根據(jù)獲取數(shù)據(jù)的起始時(shí)段，本研究采用1980、1990和2000年的平均值作為基準(zhǔn)時(shí)段（1971—2000），未來(lái)時(shí)段選擇2021—2050和2071—2099兩個(gè)時(shí)段?？赡苄院捅┞缎缘挠?jì)算采用了不同的氣候情景模式數(shù)據(jù)。脆弱性的計(jì)算無(wú)法獲得未來(lái)相應(yīng)的時(shí)段數(shù)據(jù)，考慮到研究區(qū)的植被類(lèi)型和火動(dòng)態(tài)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)不會(huì)發(fā)生顯著變化。所以，在計(jì)算基準(zhǔn)和未來(lái)時(shí)段都采用了2001—2015年的脆弱性數(shù)據(jù)。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)權(quán)重的確定及一致性檢驗(yàn)

利用隨機(jī)性指標(biāo)（CR）對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)：

式中：n為判斷矩陣的階數(shù)；λmax為判斷矩陣的最大特征值；RI為隨判斷矩陣階度而變的常數(shù)，當(dāng)n值為1、2、3、4、5時(shí)，對(duì)應(yīng)的RI值分別為0、0、0.58、0.91、1.12。

當(dāng)CR＜ 0.1時(shí)，判斷矩陣達(dá)到滿(mǎn)意效果，否則需要重新調(diào)整指標(biāo)的分值，直到具有滿(mǎn)意的一致性為止。

基于層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重（表1）。對(duì)C層各指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理（公式4），分別計(jì)算B層各指標(biāo)和風(fēng)險(xiǎn)層（A層）。

表1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重Table 1 Weight of the indexes for risk assessment

式中：y為歸一值；x為變量；xmax和xmin分別對(duì)應(yīng)變量的最大值和最小值。

3.3 燃燒概率

根據(jù)研究區(qū)的火險(xiǎn)期和植被分布，剔除MODISMCD64A1過(guò)火面積產(chǎn)品的假過(guò)火區(qū)。利用ArcGIS將處理后的每年過(guò)火區(qū)轉(zhuǎn)為柵格數(shù)據(jù)，計(jì)算2001—2015年每個(gè)柵格的燃燒概率（過(guò)火次數(shù)/總年數(shù)）。

3.4 火天氣指數(shù)

基于中午（12:00）的溫度、露點(diǎn)溫度和降水，計(jì)算研究區(qū)各格點(diǎn)每日MNI，其計(jì)算公式如下：

其中：MNI(n)—第n天的火險(xiǎn)指數(shù)；MNI(n-1)—n-1天的火險(xiǎn)指數(shù)；d—溫度露點(diǎn)差（℃）；T—中午的溫度（℃）；K—降水權(quán)重系數(shù)（表2）[25]。

氣候模式輸出的各情景數(shù)據(jù)雖然經(jīng)過(guò)基準(zhǔn)時(shí)段的初步校正，但降水?dāng)?shù)據(jù)仍存在大量的毛毛雨數(shù)據(jù)。因此，我們根據(jù)歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)（2001—2015）進(jìn)一步校正降水?dāng)?shù)據(jù)。首先根據(jù)歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)中年均有效降水頻度校正氣候情景數(shù)據(jù)的降水天數(shù)，確定日降水閾值，低于閾值的降水量調(diào)整為0。然后，根據(jù)模擬的年降水量按比例系數(shù)調(diào)整日降水量。

未來(lái)氣候情景的中午溫度采用日最高溫度減去2 ℃計(jì)算。露點(diǎn)溫度根據(jù)日最低溫度計(jì)算，計(jì)算公式采用歷史（2001—2015年）觀測(cè)數(shù)據(jù)中各月0 ℃以上的露點(diǎn)溫度和日最低溫度建立的關(guān)系式。

根據(jù)RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5氣候情景數(shù)據(jù)計(jì)算的MNI分別計(jì)算各植被區(qū)在基準(zhǔn)時(shí)段、2021—2050和2071—2099時(shí)段每個(gè)格點(diǎn)的火險(xiǎn)指數(shù)，各植被區(qū)對(duì)應(yīng)時(shí)段的平均值采用各區(qū)域內(nèi)格點(diǎn)的算術(shù)平均值。

3.5 風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的分級(jí)采用自然間斷法[41]，該方法通過(guò)最小方差進(jìn)行分類(lèi)，各類(lèi)別之間差異明顯，而類(lèi)內(nèi)部差異不明顯?；馂?zāi)風(fēng)險(xiǎn)劃分為很低、低、中、高和很高5個(gè)等級(jí)，2021—2050和2071—2099采用基準(zhǔn)時(shí)段的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)果分析

4.1 2001—2015年燃燒概率和脆弱性

2001—2015年區(qū)域平均燃燒概率為0.025。25.2%的植被區(qū)發(fā)生過(guò)火燒，其中過(guò)火1、2、3、4、5和6次區(qū)域分別占植被區(qū)的10.7%、8.0%、4.3%、1.7%、0.4%和0.1%。草地、灌木和森林的燃燒概率分別為0.030、0.018和0.002。草地和灌木的最大燃燒概率為0.4，而山地森林的最大燃燒概率為0.267。結(jié)果表明，在過(guò)去15年間，草地和灌木區(qū)域火發(fā)生較森林區(qū)域頻繁，特別是同一區(qū)域的重復(fù)火燒現(xiàn)象。

研究區(qū)脆弱性很低、低、中、高和很高的區(qū)域分別占72.4%、18.6%、6.0%、2.2%和0.8%。草地火燒比較頻繁，脆弱性高和很高的區(qū)域分別占草地總面積的3.6%和1.4%，集中在中東部及西部草地（圖3）。西部灌木的脆弱性高或很高，其他區(qū)域脆弱性低。東部山地森林脆弱性低。

圖3 森林草原火脆弱性Fig.3 Wildfires vulnerability in study area

4.2 未來(lái)時(shí)段的森林草原火可能性和暴露性

基準(zhǔn)時(shí)段，森林草原火可能性很低和低的區(qū)域分別占4.1%和42.4%，主要分布在中部和南部灌木以及南部草地?？赡苄灾械鹊膮^(qū)域占22.8%，主要包括中南部的灌木和中東部的草地?？赡苄愿叩膮^(qū)域主要為西部和中部的草地以及東部山地森林，占27.9%?？赡苄院芨叩膮^(qū)域占2.8%，包括南部灌木和草地、東北部的山地森林和中北部的草地（圖4a）。

圖4 不同時(shí)段和氣候情景的森林草原火可能性Fig.4 Wildfires probability in different periods and climate scenarios

2021—2050年，可能性很低、低、中、高和很高的區(qū)域分別占2.3%、30.6%、21.4%、25.1%和20.6%。與基準(zhǔn)時(shí)段相比分別增加-1.9%、-11.7%、-1.4%、-2.8%和17.7%。中部灌木的火燒可能性由低上升至中等，南部灌木可能性很高的區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大；西部草地的火燒可能性由高上升至很高、中東部草地的火燒可能性上升至高。山地森林的可能性高或很高（圖4b）。這種變化在RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下表現(xiàn)明顯，特別是RCP8.5情景下，可能性很高的區(qū)域占26.2%（圖4g）。而在RCP2.6情景下，可能性很低、低和中的區(qū)域比基準(zhǔn)情景有所降低，可能性高和很高的區(qū)域增加，但西部的火燒可能性很高的區(qū)域明顯低于其他3種情景（圖4d）。

2071—2099年，森林草原火可能性進(jìn)一步增加?？赡苄院艿?、低、中、高和很高的區(qū)域所占比例分別為1.2%、20.5%、26.1%、22.7%和29.5%，分別比基準(zhǔn)時(shí)段增加-2.9%、-21.8%、3.3%、-5.2%和26.6%。有51.4%的灌木區(qū)火燒可能性上升為中等；東部草地的火燒可能性高；火燒可能性很高的區(qū)域主要包括西部草地、南部灌木和東部山地森林（圖4c）。RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下，可能性很高的區(qū)域分別占12.2%、30.5%、33.8%和37.2%，空間分布相近。RCP8.5情景下，火燒可能性很低的區(qū)域只占0.2%，僅分布在南部海拔較高的灌木區(qū)，可能性低的區(qū)域包括西部和中部的灌木區(qū)以及南部海拔較高的草地（圖4k）。

基準(zhǔn)情景下，暴露性很低和低的區(qū)域分別占94%和5.3%；暴露性中等的區(qū)域占0.6%，在南部呈連續(xù)分布；暴露性高和很高的區(qū)域都是0.1%左右，主要分布在南部少量區(qū)域（圖5a）。未來(lái)不同時(shí)段和不同情景下的暴露性等級(jí)與基準(zhǔn)時(shí)段相比有所變化，暴露性中、高和很高區(qū)域變化不明顯，且空間分布一致。

圖5 不同情景和時(shí)段的暴露性Fig.5 Exposure in different periodsand scenarios

2021—2050年，暴露性很低、低、中和高的區(qū)域分別比基準(zhǔn)時(shí)段增加0.3%、-0.3%、0.0%、0.0%和0.0%，很高等級(jí)暴露性區(qū)域比例仍不足0.1%（圖5b）。在SSP1和SSP2情景下，很低等級(jí)暴露性區(qū)域比例分別比基準(zhǔn)時(shí)段降低0.2%和0.3%；暴露性低、中和高的區(qū)域比基準(zhǔn)時(shí)段有所增加。而在SSP3情景下，暴露性很低的區(qū)域較基準(zhǔn)時(shí)段增加1.3%，而低、中、高和很高等級(jí)區(qū)域比例分別降低1.2%、0.1%、0%和0%。3種情景下，很高等級(jí)暴露性區(qū)域比例均不足0.1%。

2071—2099年，暴露性很低、低、中、高和很高區(qū)域分別比基準(zhǔn)時(shí)段增加0.1%、-0.3%、0.1%、0%和0%。在SSP1情景下，暴露性很低的區(qū)域比基準(zhǔn)時(shí)段降低0.2%，中、高和很高等級(jí)區(qū)域稍有增加。在SSP2情景下，暴露性很低的區(qū)域降低0.4%，其他等級(jí)的區(qū)域有所增加，暴露性很高的區(qū)域增加至0.1%。SSP3情景下，暴露性很低、低、中、高和很高的區(qū)域分別增加0.9%、-0.9%、0%、0%和0%。

4.3 未來(lái)的森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

基準(zhǔn)情景下，森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)很低、低和中的區(qū)域分別占4.8%、37.4%和27.5%（表3）；風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高和很高的區(qū)域分別占20.7%和9.5%，這是森林草原火管理的重點(diǎn)區(qū)域，包括南部灌木、西北部草地和東部山地森林（圖6a）。

表3 不同情景下5種等級(jí)森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)比例Table 3 The proportion of eachclass offorest and grass firerisk under different scenarios and periods %

2021—2050年，森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)有所增加。森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)很低、低、中、高和很高的區(qū)域分別占2.8%、19.9%、30.1%、23.3%和23.9%。與基準(zhǔn)時(shí)段相比，風(fēng)險(xiǎn)很低和低的區(qū)域分別降低2%和17.4%；而風(fēng)險(xiǎn)中、高和很高的區(qū)域分別增加2.5%、2.6%和14.3%。中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)包括中部灌木和中東部的少量草地。高和很高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集中在西部和北部草地、南部灌木和東部山地森林（圖6b）。RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下，很低和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)比基準(zhǔn)時(shí)段少，而中、高和很高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)增加。4種情景下的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)空間分布相近，高和很高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)都分布在西部和北部草地、南部灌木和東部山地森林。其中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)比基準(zhǔn)時(shí)段分別增加2.2%、2.5%、2.1%和1.2%，很高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分別增加10.2%、16.1%、11.4%和19.2%。

圖6 不同情景和時(shí)段的森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)Fig.6 Forest and grass firerisk in different periodsandscenarios.

2071—2099年，森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高和很高的區(qū)域比例分別為21.2%和31.9%，比基準(zhǔn)時(shí)段增加0.5%和22.3%，其空間分布與2021—2050時(shí)段相近。很低、低和中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分別為1.8%、12%和33.1%，分別比基準(zhǔn)時(shí)段增加-3.0%、-25.4%和5.6%。RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下很低和低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)比例降低，其中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)比例分別比基準(zhǔn)時(shí)段降低11.7%、25.2%、26.5%和29.3%，變化明顯。中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域比例較基準(zhǔn)時(shí)段增加，但在RCP8.5情景下不明顯（+0.3%），RCP 2.6、RCP4.5和RCP6.0情景下依次增加2.4%、5.7%和4.9%。高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域比例在RCP2.6和RCP8.5情景下增加，分別比基準(zhǔn)時(shí)段增加1.8%和3.2%；而在RCP4.5情景下減少0.2%，在RCP6.0情景下無(wú)明顯變化（0%）。4種情景下很高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)比例增加明顯，分別為18.8%、32.2%、34.2%和39.3%，比基準(zhǔn)時(shí)段增加9.2%、22.6%、24.6%和29.7%。

5 討論

由于研究區(qū)很多氣象站缺乏歷史降水?dāng)?shù)據(jù)，在國(guó)家/區(qū)域尺度上的火險(xiǎn)天氣也多采用模擬的氣象數(shù)據(jù)[26]。本研究只有2001—2015年的歷史氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)和過(guò)火區(qū)數(shù)據(jù)，采用這一時(shí)段的數(shù)據(jù)對(duì)氣候情景數(shù)據(jù)（降水）進(jìn)行校正，可能會(huì)影響校正效果。但該區(qū)域處于相同的氣候區(qū)，各氣象站的降水特征類(lèi)似，利用2001—2015年的降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行校正不會(huì)影響結(jié)果的可靠性?；谇榫皵?shù)據(jù)利用MNI指數(shù)計(jì)算的結(jié)果表明，未來(lái)4種情景下區(qū)域火險(xiǎn)指數(shù)均增加。雖然情景數(shù)據(jù)和計(jì)算方法有所不同，但已有的研究也反映了未來(lái)中亞5國(guó)火險(xiǎn)指數(shù)將增加這一現(xiàn)象[24-26,42]。

在火險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中，充分利用區(qū)域內(nèi)與火有關(guān)的因素作為指標(biāo)以提高評(píng)估結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性[4-5]。本研究根據(jù)已有數(shù)據(jù)，基于自然災(zāi)害經(jīng)典模型[37]和當(dāng)前常用的火險(xiǎn)評(píng)估方法構(gòu)建綜合火險(xiǎn)評(píng)估體系[3,12-13]，分別評(píng)估了研究區(qū)在未來(lái)氣候情景下火災(zāi)發(fā)生可能性、暴露性和脆弱性。其結(jié)果可以為該區(qū)域開(kāi)展適應(yīng)氣候變化的林火管理措施提供科學(xué)參考。

受數(shù)據(jù)限制，本研究中對(duì)于未來(lái)氣候情景下的森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要考慮了火險(xiǎn)天氣和暴露性的變化，沒(méi)有考慮未來(lái)植被的可能變化，這會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定影響。考慮到未來(lái)該區(qū)域的氣候和植被如果不發(fā)生重大變化，過(guò)火區(qū)空間格局也不會(huì)發(fā)生根本性改變。因此，森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果能反映未來(lái)氣候變化背景下的森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)特征。未來(lái)森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)很高的區(qū)域?qū)@著增加（＞ 9%），中亞地區(qū)的森林草原火管理形勢(shì)更加嚴(yán)峻，需要各國(guó)政府繼續(xù)加強(qiáng)森林和草原的火管理。研究區(qū)的森林草原火管理體系正處于發(fā)展階段，而通過(guò)區(qū)域間或“一帶一路”的國(guó)際合作，可以促進(jìn)該區(qū)域?qū)W習(xí)他國(guó)成熟的森林草原火管理體系，提高森林草原火管理能力，更好地保護(hù)該區(qū)域的生物多樣性資源[43-45]。

6 結(jié)論

2001—2015年中亞地區(qū)以灌木火和草地火為主，歷史過(guò)火區(qū)主要分布在中西部草地和南部灌木區(qū)。與基準(zhǔn)時(shí)段相比，2021—2050和2071—2099中亞地區(qū)野火風(fēng)險(xiǎn)普遍升高。在2021—2050和2071—2099年，高和很高風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域?qū)⒎謩e比基準(zhǔn)時(shí)段增加16.9%和22.9%。2071—2099年將有53.1%的區(qū)域?yàn)楦呋蚝芨唢L(fēng)險(xiǎn)。在RCP2.6情景下，2071—2099年的高和很高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)比例較2021—2050年降低，而在RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下，2071—2099年的高和很高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)比例高于2021—2050時(shí)段。根據(jù)RCP4.5和RCP6.0氣候情景數(shù)據(jù)計(jì)算的火險(xiǎn)指數(shù)可能更符合中亞地區(qū)的未來(lái)發(fā)展情景。未來(lái)野火管理的重點(diǎn)區(qū)域主要包括西部和中北部草地、南部灌木和東部的山地森林。