全球活跃火扩展机制及其发生风险
文献类型：学位论文
| 作者 | 李文君 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 封志明 |
| 关键词 | 全球活跃火 成因及类型 扩展趋势 驱动模式 风险评估 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然资源学 |
| 英文摘要 | 活跃火直接或间接影响全球生态系统，活跃火发生是一个对大气环境、居民生活有着重要影响的自然或人为过程。在极端气候影响下，全球大型火灾逐年频发，影响范围巨大。全球活跃火扩展机制与发生风险研究，可以为火灾管理与应对措施的制定、火情动态监测和预警提供科学依据和决策支持，无疑具有重要的科学价值和实践意义。鉴于此，本文利用遥感获取的全球尺度活跃火数据，科学认识了全球尺度（包含典型海域）活跃火成因及类型，定量揭示了活跃火的时空扩展规律及其驱动机制，系统评估了活跃火不同发生特征下的火灾敏感性和发生风险，以期为火灾风险防范和应急管理提供科学依据和技术支持。 （1）首先，基于全球活跃火属性信息，结合土地覆被（LUCC）、净初级生产力（NPP）和海拔（DEM）数据，借助GIS 空间分析，定量揭示了森林、农田活跃火发生的空间特征和时间规律。研究表明，2001—2019 年全球85%的活跃火主要发生在森林（62.99%），其次是农田（22.89%），农田和森林在相同地域空间重复发生活跃火的概率小。就季节而言，全球60%的落叶阔叶林活跃火集中发生于秋冬季节（即7—9 月、1月和12 月），60%的常绿阔叶林活跃火集中发生在春秋两季（即3—4 月、8—10 月）；农田-旱地活跃火、农田-水浇地活跃火和自然植被和农田混合用地（比例>1），三者集中发生在春秋两季（占比60%）。全球农田、森林活跃火的发生频次随海拔升高呈先增后减的趋势。其中，61.64%的农田活跃火集中分布在海拔介于0~300 m 的地域空间；而62.53%的森林活跃火集中分布在海拔介于0~600 m 的地域空间。就全球活跃火与NPP 的地域空间相关性而言，以落叶阔叶林最具特征，其主要分布在大陆性气候区、亚热带气候区，例如：非洲沿海、南部的活跃火发生频次与NPP 具有中等程度以上的正向相关性。 （2）其次，基于全球活跃火发生位置、火烧辐射功率，结合LUCC、NPP及DEM 数据，借助GIS 空间分析，构建了火烧强度指数并划分了全球活跃火危险区，界定了陆域活跃火发生类型及海上活跃火发生类型。研究表明，根据火烧强度指数，可以对全球活跃火发生强度进行分区，即一类偶然发生区与四类危险区（频发区、易发区、高发区、极高发区），土地占比分别为59.75%、40.25%。在空间上，高发区主要分布在非洲的刚果、安哥拉等地。在美国西部、墨西哥、南非等地的活跃火分布呈现热点-高度集聚特征（置信度为99%）；而在北美洲美国东部、非洲刚果、欧洲大部分地区等地，活跃火分布呈现冷点-高度分散特征（置信度为99%）。结合四类活跃火危险区内自然地理特征，定义典型区的四类活跃火发生类型，为：农田秸秆焚烧、森林野火、城市人为火和异地焚烧。综合海上活跃火时空、强度和集聚特征，结合人类活动频繁区布局，将发生时间有规律（重复）、发生空间有特征（海域深度500 m 以内、距海岸线距离200~1000 m 且具集聚特征、强度较高的海上活跃火定义为海上人为火。 （3）再次，基于活跃火数据，结合人口密度、NPP、DEM 和气候数据，借助地理加权回归模型（GWR），定量揭示了全球活跃火的空间集聚特征及其驱动扩展因素。基于人口密度与活跃火密度的地理加权回归结果，在刚果北部、南苏丹和中非的GWR 解释系数为-3 以下，即表示人口分布越稀疏，活跃火的发生频率就越高；而在俄罗斯中部，GWR 解释系数达2.8 以上，该区域人口分布越聚集，活跃火的发生频率越高。就NPP 与活跃火密度的地理加权回归结果，全球大部分地区的NPP 量对活跃火发生密度有负向影响，例如：俄罗斯东部、中国东北的GWR 解释系数在-1.07~-0.10 之间，即表示NPP 年际蓄积量较低的区域，活跃火的发生频率就越高。而海拔、温度与活跃火密度的GWR 解释系数并不高。基于地理加权回归分析结果排序，人口密度对活跃火空间分布影响最大，其次为NPP、最低温度，最后是海拔因素。 （4）最后，通过优化火灾敏感性指数，利用活跃火、人口密度、NPP、最低温和海拔数据，评价不同地理要素空间分布与活跃火发生位置耦合特征下的活跃火发生风险；并基于火灾潜在指数，评估现有植被分布状况下全球活跃火的潜在发生风险。全球活跃火发生敏感性评价结果表明，其火灾敏感性高值区在温带、热带均有分布，而发生地以中低海拔为主，人口较为稀疏。不同地区呈火灾高敏感的原因复杂：例如：中国东北—华中—华南地区，火灾主要发生在人口密度较低的农村地区，多为人为因素引发（吸烟、用火不慎）。全球火灾潜在指数低值区正在向中值区过度，即部分地区的活跃火可能发生概率提升，其火灾风险升高。相较2000 年，2019 年全球火灾潜在指数高值区（FPI>70%）和低值区（FPI<20%）均有所减少，其高值区土地占比由19.49%减少至17.45%，其低值区由15.29%减少至11.37%；而火灾潜在指数中值区有所增加，FPI 介于20~50%地区土地占比由23.57%增加至26.95%，同时，FPI 介于50~70%地区土地占比由13.22%增加至15.88%。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 160 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199759]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李文君. 全球活跃火扩展机制及其发生风险[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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