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气候变暖背景下北极野火的变化及驱动因素——以2021年西伯利亚极端野火为例

北极增暖,西伯利亚野火,土壤湿度-大气耦合

主题2 大气物理、化学、环境 > 专题2.5 气候-生态-大气化学间相互作用

在快速增暖背景下，北极野火活动正呈现强度增强、范围扩大和火行为更复杂的新特征趋势，尤其在多年冻土区和北方森林区更为显著。更暖、更干的火季和变绿的陆地环境改变了燃料条件，并在气候变率与人为强迫共同作用下，增加了极端野火发生风险。如此的北极野火活动加剧已经影响了北极的碳收支平衡、生态和生物地球化学循环以及大气环境。本报告首先介绍近二十年北极气候变化背景下野火变化趋势及背后的气候驱动因素，其次聚焦2021年夏季西伯利亚有记录以来最极端的野火季，重点探讨土壤湿度-大气耦合对这一事件的影响。在西伯利亚野火高发区，2021年的火灾辐射功率几乎是2004-2024年（不含2021年）平均值的9倍，呈现出显著异常的特征。野火强度与气温、饱和水汽压亏缺、降水、土壤湿度以及植被水分亏缺之间呈指数关系，凸显了在人为气候变暖背景下火灾活动对气候条件的高度敏感性。进一步研究发现，在峰值火灾日期间，土壤湿度负异常可解释超过60%的极端日最高气温，表明地表干化在放大异常增温中的主导作用。2004-2024年期间，土壤湿度-大气耦合及其相关变量持续同步变化，使系统呈现出更高温、更干燥的状态。这种相互作用进一步放大了温度与土壤湿度变化的影响，可能推动系统跨越临界阈值，从而增加极端野火发生的可能性。研究结果凸显了土壤湿度-大气耦合在极端野火形成过程中的关键作用，并表明其对理解气候变暖背景下高纬生态系统脆弱性与风险具有重要科学意义。