郭天峰，周宇飛

（1.廣東省航空護(hù)林站（廣東省林火衛(wèi)星監(jiān)測(cè)中心），廣東廣州，510520；2.廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東廣州，510520）

森林火災(zāi)與氣候變化

郭天峰1，周宇飛2

（1.廣東省航空護(hù)林站（廣東省林火衛(wèi)星監(jiān)測(cè)中心），廣東廣州，510520；2.廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東廣州，510520）

森林是生態(tài)系統(tǒng)中重要的碳庫(kù)，森林火災(zāi)使森林碳庫(kù)遭受重大損失，對(duì)全球氣候變化產(chǎn)生重大影響。研究了國(guó)內(nèi)外森林火災(zāi)碳排放及其計(jì)量技術(shù)，評(píng)價(jià)了森林火災(zāi)對(duì)氣候變化的影響，并指出了應(yīng)對(duì)氣候變化的森林防火對(duì)策。

森林火災(zāi)；氣候變化；碳排放

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫(kù)，貯存了全球陸地生態(tài)系統(tǒng)地上80%以上的碳貯量和陸地地下40%的碳貯量。保護(hù)和管理好森林，則可增強(qiáng)森林對(duì)碳的吸收，充分發(fā)揮森林的碳匯作用，不僅可遏制和減緩全球氣候變化，而且可以美化和改善環(huán)境，充分發(fā)揮森林的生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化等多種巨大功能和效益。森林火災(zāi)是森林面積減少的主要原因之一。森林火災(zāi)使森林面積減少，降低森林的碳匯功能，森林碳庫(kù)遭受巨大損失，增加了大量碳排放，對(duì)全球氣候變化產(chǎn)生重大影響，成為全球共同關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。

1 森林火災(zāi)碳排放

1.1世界森林火災(zāi)碳排放

對(duì)火災(zāi)釋放含碳?xì)怏w的估算主要是在高緯度的北方針葉林地區(qū)和赤道熱帶雨林地區(qū)（包括熱帶大草原），這兩個(gè)植被帶被認(rèn)為是含碳?xì)怏w排放的兩個(gè)主要源[2]。北方和溫帶林地區(qū)受天然火災(zāi)的影響較大，熱帶地區(qū)主要是人為影響的結(jié)果，其中刀耕火種的生產(chǎn)方式和對(duì)森林采伐的影響較大。Auclair用有效可燃物模型估算北方林區(qū)森林火災(zāi)排放的CO2，CO，CH4和NMHC的量分別為235Tg/a，21Tg/a，1.4Tg/a和0.7Tg/a[3]。Van der werf運(yùn)用TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mis?sion）衛(wèi)星數(shù)據(jù)以及CASA（Carnegie-Ames-Stan?ford-Approach）生物地球化學(xué)循環(huán)模型估算出1998-2001年熱帶地區(qū)林火和木材燃燒所直接釋放的總碳量為每年2.6PgC，另外由于林火間接釋放的碳量為每年1.2PgC，林火所造成的直接或間接的總碳損失占熱帶或亞熱帶凈初級(jí)生產(chǎn)量的9%[4]。

1.2我國(guó)森林火災(zāi)碳排放

北方林在我國(guó)主要分布在東北的大小興安嶺和長(zhǎng)白山地區(qū)，田曉瑞等[5]對(duì)我國(guó)1991-2000年森林火災(zāi)直接釋放碳量進(jìn)行的估算表明，我國(guó)森林生物量的消耗主要是寒溫帶森林火災(zāi)造成的。胡海清等[6]估算了大興安嶺林區(qū)1980-1999年20年各喬木樹種的火災(zāi)釋放碳量，發(fā)現(xiàn)落葉松林燃燒釋放的碳最多，約占總釋放量的2/3；其次為白樺，約占總釋放量的1/4；其他樹種較少，約占釋放量的1/12[6]。

王效科等[7]用有效可燃物模型法,以我國(guó)?。ㄖ陛犑?、自治區(qū)）為單位，對(duì)我國(guó)森林火災(zāi)釋放的CO2、CO和CH4平均每年排放量進(jìn)行了研究，認(rèn)為這3種氣體的釋放量主要是由火災(zāi)面積決定的，黑龍江、內(nèi)蒙古和云南3省區(qū)的排放量占全國(guó)的80%以上。田曉瑞等[5]用有效可燃物模型法，采用林火統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和生物量研究資料，對(duì)我國(guó)1991-2000年森林火災(zāi)生物量年均損失進(jìn)行了估算，并估算了燃燒直接排放碳及CO2，CH4和煙霧顆粒物的量。

2 森林火災(zāi)碳排放研究進(jìn)展

2.1森林火災(zāi)碳排放計(jì)量技術(shù)進(jìn)展

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)森林火災(zāi)排放碳量和含碳?xì)怏w排放量的計(jì)量主要集中于大尺度研究，對(duì)小尺度的計(jì)量研究不多，而且主要集中于火災(zāi)多發(fā)區(qū)。對(duì)火災(zāi)碳排放的估算主要應(yīng)用平均生物量數(shù)據(jù)，而不是應(yīng)用每次火災(zāi)實(shí)際消耗量，對(duì)于林型不同而導(dǎo)致火災(zāi)碳排放的差異研究不夠深入，對(duì)燃燒效率和排放因子及排放比的測(cè)定未形成一套相對(duì)量化的標(biāo)準(zhǔn)，主要是通過(guò)實(shí)地調(diào)查進(jìn)行估測(cè)。

1）小尺度森林火災(zāi)碳排放計(jì)量模型。①森林火災(zāi)總碳排放計(jì)量模型，1980年，Seiler[8]和Crut?zen[9]提出了森林火災(zāi)燃燒損失生物量的計(jì)量方法，即森林火災(zāi)損失生物量計(jì)量模型；②森林火災(zāi)含碳?xì)怏w排放計(jì)量模型，森林火災(zāi)含碳?xì)怏w排放計(jì)量的前提是通過(guò)有關(guān)公式計(jì)算出森林火災(zāi)所排放的總碳量，再利用排放比法或排放因子法進(jìn)行含碳?xì)怏w排放量的計(jì)量。

2）大尺度森林火災(zāi)碳排放計(jì)量模型。目前，對(duì)大尺度森林火災(zāi)碳排放的計(jì)量，主要是通過(guò)小尺度研究得出相應(yīng)計(jì)量參數(shù)，然后進(jìn)行尺度擴(kuò)展，外推到大尺度的森林火災(zāi)碳排放計(jì)量中。①使用高分辨率遙感影像估測(cè)森林火災(zāi)面積和可燃物載量。②利用高分辨率遙感圖像估測(cè)森林火災(zāi)的燃燒效率。③通過(guò)大量室內(nèi)燃燒試驗(yàn)和野外空中采樣來(lái)確定排放因子和排放比。

2.2各類森林的火災(zāi)碳排放估測(cè)

不同區(qū)域的森林不但具有不同的可燃物數(shù)量，而且火災(zāi)的起源差異很大，一些學(xué)者估算了森林火災(zāi)所釋放的總碳量、CO2、CO、CH4和NMHC氣體量。無(wú)論哪種氣體，熱帶的排放量是溫帶和北方林區(qū)的幾倍。由于大多數(shù)情況下，排放的總碳量中，以CO2形式排出的占90%，因而CO2的排放量和排放的總碳量在數(shù)值上相差不大，從森林火災(zāi)排放的CO2、CO、CH4和NMHC的量，熱帶林區(qū)分別為2900TgC/a、207TgC/a、15.3TgC/a和42.7TgC/a。溫帶和北方林區(qū)分別為235TgC/a、21TgC/a、1.4TgC/a和0.7TgC/a。全球總的森林火災(zāi)排放CO2、CO、CH4的總量分別為3135TgC/a、228TgC/a和167TgC/a，分別為全球所有排放量的45%、21%和44%。這里需指出的是對(duì)熱帶的火災(zāi)釋放量估計(jì)中包括了草原火災(zāi)和農(nóng)作物廢棄物的燃燒[10]。

3 森林火災(zāi)對(duì)氣候變化的影響

3.1森林火災(zāi)的生態(tài)影響

森林火災(zāi)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響機(jī)制復(fù)雜，除了直接排放碳和含碳?xì)怏w、造成生態(tài)系統(tǒng)碳的凈損失以及影響大氣碳平衡外，還會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過(guò)程、土壤的物理化學(xué)性質(zhì)、生物過(guò)程產(chǎn)生間接影響，其間接作用是通過(guò)改變生態(tài)系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)和功能來(lái)影響對(duì)碳的排放和吸收，主要表現(xiàn)為改變生態(tài)系統(tǒng)年齡結(jié)構(gòu)、物種組成與結(jié)構(gòu)、葉面積指數(shù)，從而影響生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力，對(duì)火燒跡地恢復(fù)過(guò)程中的碳收支產(chǎn)生重要影響，進(jìn)而對(duì)全球碳循環(huán)產(chǎn)生重要作用。

值得注意的是，由于我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)各自的操作規(guī)程不同，爐批材料的成分和性能也不一致，雖都符合材料標(biāo)準(zhǔn)，但波動(dòng)范圍大，材質(zhì)的一致性、均勻性和穩(wěn)定性較差。同時(shí)，國(guó)內(nèi)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)眾多，各自技術(shù)水平、設(shè)備生產(chǎn)能力不同，導(dǎo)致航空用鋼鐵材料的性能數(shù)據(jù)較為分散，離散系數(shù)大[9]。

森林火災(zāi)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的間接影響還表現(xiàn)在火燒跡地土壤呼吸的變化，火后未完全燃燒可燃物由于分解作用而產(chǎn)生的碳排放，以及火后植被恢復(fù)中對(duì)碳的吸收與排放等方面。Amiro等[11]研究發(fā)現(xiàn)，火災(zāi)后對(duì)生態(tài)系統(tǒng)CO2通量產(chǎn)生重要影響。Auclair等[3]對(duì)高緯度北方林火后的碳通量進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)火后的間接碳排放是火中直接碳排放的2倍多。Dixon等[12]對(duì)俄羅斯的火后碳排放進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，其間接碳排放是直接碳排放的2倍。許多學(xué)者在研究森林火災(zāi)碳排放時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于可燃物的不完全燃燒而產(chǎn)生的黑炭（black carbon）在生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中具有碳匯功能。

3.2森林火災(zāi)對(duì)氣候變化影響評(píng)價(jià)

森林經(jīng)常受到火災(zāi)的危害，在諸多危害森林的因子中火災(zāi)是破壞性最大的一個(gè)因子?；饘?duì)大氣中的溫室氣體和氣溶膠的增加有顯著影響，對(duì)于全球大部分區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)而言，它是一個(gè)很重要的干擾因子。氣候變化與林火行為之間有著非常緊密的聯(lián)系。氣候變化會(huì)通過(guò)對(duì)森林植被和可燃物類型與載量的影響來(lái)改變林火行為。同時(shí)，森林燃燒產(chǎn)生的溫室氣體又對(duì)氣候變化產(chǎn)生反饋?zhàn)饔谩Ｉ只馂?zāi)是CO2的重要來(lái)源，不但影響到全球溫室氣體減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，更關(guān)系到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。氣候變化反過(guò)來(lái)又增加森林火災(zāi)發(fā)生概率，這是因?yàn)闅夂蜃兓鹆藙?dòng)植物種群變化和植被組成或樹種分布區(qū)域的變化，從而影響林火發(fā)生頻率和火燒強(qiáng)度，林火變化又會(huì)促進(jìn)動(dòng)植物種群改變，溫度升高和降水模式改變會(huì)增加干旱區(qū)的火險(xiǎn)，火燒頻度加大；氣候變化影響人類的活動(dòng)區(qū)域，并影響到火源的分布；氣候變化還會(huì)增加一些極端天氣事件與災(zāi)害的發(fā)生頻率和量級(jí)，極端干早事件常常引起森林火災(zāi)大爆發(fā)。未來(lái)氣候變化特點(diǎn)是氣溫升高、極端天氣/氣候事件增加和氣候變率增大。此外，天氣變暖會(huì)引起雷擊和雷擊火的發(fā)生次數(shù)增加，防火期將延長(zhǎng)。因此，林火與氣候變化成為近年來(lái)林火研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。

3.3充分認(rèn)識(shí)森林防火在碳減排增匯中的作用

森林火災(zāi)碳排放量在全球碳排放中具有舉足輕重的作用。森林火災(zāi)所造成的溫室氣體排放對(duì)大氣碳平衡及全球氣候變化具有重要影響。森林火災(zāi)釋放碳量在某些年份甚至與化石燃料燃燒所釋放碳量相當(dāng)。森林火災(zāi)的發(fā)生不僅會(huì)在短期內(nèi)將儲(chǔ)存在植被體中的碳釋放到大氣中，而且由于土溫升高而加速了土壤的碳釋放，而后者往往產(chǎn)生更大的碳釋放。森林火災(zāi)已經(jīng)成為全球碳排放的主要來(lái)源。從世界范圍來(lái)看，以澳大利亞為例，澳大利亞每公頃林地儲(chǔ)存的CO2約為50到80t。MarkAdams的研究表明，澳大利亞在2003年以及2006至2007年度發(fā)生的森林火災(zāi)大概向大氣中釋放了1.05億tCO2。澳大利亞全國(guó)每年的CO2排放總量大約為3.3億t，這樣根據(jù)科學(xué)家估算，澳大利亞近幾年來(lái)森林大火造成的碳排放已經(jīng)相當(dāng)于該國(guó)一年CO2排放總量的1/3。

加強(qiáng)森林防火成為全球?qū)嵤┑吞及l(fā)展戰(zhàn)略的重要措施，要充分認(rèn)識(shí)森林防火在碳減排增匯中的重要作用。森林植被包括森林土壤在增匯減排上具有特殊不可替代的作用。而森林火災(zāi)使森林由碳匯變成碳源，把森林碳庫(kù)變?yōu)榫薮蟮奶寂欧旁?。森林火?zāi)產(chǎn)生大量碳排放，從而影響全球氣候變化，越來(lái)越受到世界各國(guó)的關(guān)注。加強(qiáng)森林防火工作，減少森林火災(zāi)發(fā)生，減少森林碳排放已經(jīng)成為世界各國(guó)共識(shí)。森林防火工作受到世界，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視。我國(guó)高度重視森林防火工作，積極實(shí)施低碳發(fā)展戰(zhàn)略。我國(guó)森林防火在實(shí)施低碳發(fā)展戰(zhàn)略、履行國(guó)際公約、應(yīng)對(duì)氣候變化中發(fā)揮著獨(dú)特的作用，為提升我國(guó)林業(yè)國(guó)防話語(yǔ)權(quán)，維護(hù)國(guó)家權(quán)益作出了重要貢獻(xiàn)。2010年9月國(guó)家林業(yè)局時(shí)任局長(zhǎng)賈治邦在全國(guó)森林公安森林防火工作會(huì)議上的講話指出：“十一五”期間，我國(guó)森林火災(zāi)年均受害率為0.7‰，遠(yuǎn)低于3.5‰的歷史平均水平，同時(shí)也遠(yuǎn)低于同期世界林業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，相當(dāng)于每年減少了4/5的森林火災(zāi)碳排放，保持了4.5億t的固碳能力，為世界各國(guó)履行《國(guó)際氣候公約》作出了表率。

4 應(yīng)對(duì)氣候變化的森林防火對(duì)策

4.1更加注重“防”，最大限度減少森林火災(zāi)

林業(yè)在應(yīng)對(duì)氣候變化，實(shí)施低碳發(fā)展戰(zhàn)略中具有特殊不可取代的作用。森林防火要在林業(yè)低碳發(fā)展戰(zhàn)略中發(fā)揮重要的作用。實(shí)施低碳發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)森林防火的根本要求就是最大限度減少森林火災(zāi)，減少碳排放，保護(hù)和提高森林的碳匯功能。因此，實(shí)施低碳發(fā)展戰(zhàn)略，要求更加注重森林火災(zāi)的預(yù)防，最根本的措施就是在“防”字上下工夫。

強(qiáng)化預(yù)防為主的方針，除強(qiáng)化常規(guī)森林防火工作措施外，應(yīng)特別注意加強(qiáng)火源管理，要“嚴(yán)”字當(dāng)頭，嚴(yán)格落實(shí)火源管理，嚴(yán)格用火執(zhí)法；要強(qiáng)化基層防火責(zé)任制，責(zé)任落實(shí)到具體山頭、地塊，落實(shí)到護(hù)林人員；要?jiǎng)?chuàng)新森林防火措施，針對(duì)不同野外火源及其產(chǎn)生的人群，采取相應(yīng)的宣傳教育方式；要完善林火預(yù)警，監(jiān)測(cè)體系，把森林防火工作落實(shí)到“早”字上，最大限度縮短對(duì)森林火情反應(yīng)的時(shí)間。

4.2更加突出“快”，最大限度減少森林受害率

森林火災(zāi)應(yīng)急處置，從“快”字下工夫，也就是要實(shí)現(xiàn)“打早、打小、打了”，從而最大限度減少森林受害率，減少碳排放，有效保護(hù)森林生態(tài)安全。因此，突出快速應(yīng)急處置森林火災(zāi)是森林防火實(shí)施低碳發(fā)展戰(zhàn)略的根本手段。

實(shí)現(xiàn)快速應(yīng)急處置，最大限度減少森林受害率，應(yīng)當(dāng)建立森林火災(zāi)快速應(yīng)急處置體系?？焖偬幹脩?yīng)當(dāng)建設(shè)以林火監(jiān)測(cè)體系為前提，以配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為基礎(chǔ)，以消防隊(duì)伍建設(shè)為主體，以消防手段建設(shè)為重點(diǎn)，以指揮系統(tǒng)建設(shè)為關(guān)鍵，以制度建設(shè)為保障，全面提高森林防火裝備水平、改善基礎(chǔ)設(shè)施條件，增強(qiáng)預(yù)警、監(jiān)測(cè)、應(yīng)急處置和撲救能力，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防控現(xiàn)代化、管理工作規(guī)范化、隊(duì)伍建設(shè)專業(yè)化，撲救工作科學(xué)化，使森林受害率降至最低。

應(yīng)當(dāng)從廣東森林防火實(shí)際出發(fā)，建設(shè)森林防火監(jiān)控體系、林火撲救指揮系統(tǒng)、森林消防阻隔系統(tǒng)、森林消防撲火道路系統(tǒng)、森林消防物資儲(chǔ)備和隊(duì)伍建設(shè)系統(tǒng)，形成覆蓋廣東省林地的森林防火網(wǎng)絡(luò)體系，形成森林火災(zāi)快速應(yīng)急處置體系。

4.3重視低碳防火技術(shù)研究與應(yīng)用

實(shí)施低碳發(fā)展戰(zhàn)略，森林防火工作要在預(yù)防和撲救上采取積極有效的措施，減少森林火災(zāi)，減少森林火災(zāi)受害率，達(dá)到減少碳排放的目的，同時(shí)要重視低碳防火技術(shù)的研究與應(yīng)用。

低碳森林防火技術(shù)主要包括生物防火技術(shù)（如高效碳匯防火林營(yíng)建技術(shù)，生物防火阻隔網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等）；森林可燃物低碳管理技術(shù)（如加速地被物轉(zhuǎn)化為土壤有機(jī)質(zhì)的技術(shù)，造林地剩余物低碳處理技術(shù)等）；森林火災(zāi)低碳撲救技術(shù)（如低碳高效撲火機(jī)具研制與應(yīng)用，利用自然水源水體構(gòu)建消防用水體系，森林消防阻燃劑研制及應(yīng)用技術(shù)等）。

4.4建立低碳森林防火制度和評(píng)價(jià)體系

實(shí)施低碳發(fā)展戰(zhàn)略是科學(xué)發(fā)展的全新理念，對(duì)森林防火提出了新的要求。森林防火應(yīng)當(dāng)在理念、觀念和制度等方面有所創(chuàng)新，以適應(yīng)這個(gè)新的要求。因此必須建立全新的低碳森林防火制度和評(píng)價(jià)體系：①研究森林火災(zāi)碳排放評(píng)估技術(shù)；②把森林火災(zāi)碳排放納入地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的節(jié)能減排核算；③建立森林火災(zāi)碳排放績(jī)效辦法及獎(jiǎng)懲辦法；④鼓勵(lì)應(yīng)用低碳森林防火技術(shù)，用經(jīng)濟(jì)機(jī)制推動(dòng)低碳森林防火技術(shù)發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：韓煥金）

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2015-06-04