林火碳排放研究蓝皮书(2023)
林火是陆地生态系统中重要的干扰过程。2001~2022 年 间,全球年均森林过火面积为 4695 万公顷,是同期年均人工 林增长面积的 11 倍。22 年间,全球林火共排放 339 亿吨二 氧化碳(CO2),可使大气 CO2浓度增加 4.35 ppm(百万分之 一),已成为当前重要的碳排放源。 全球林火 CO2排放存在明显的空间差异。林火高发区分 布在南纬 5°~20°的热带雨林边缘区和北纬 45°以上的高纬度 针叶林区。近年来,北半球高纬度针叶林区的林火 CO2排放 量呈现快速增加趋势。 极端林火事件频发是造成全球林火碳排放增加的主要 原因。
如 2023 年加拿大极端林火直接排放 CO2 超过 15 亿 吨,严重削弱生态系统碳汇功能。准确预测和防控极端林火 事件,对于全球碳减排和应对全球气候变化具有重要意义。 中国一直采取积极的林火防控政策,取得良好效果。中 国森林面积占全球的 5.4%,但林火碳排放量仅占全球林火碳 排放总量的 0.65%,显著低于全球平均水平。2001~2022 年 间,中国林火年均 CO2排放量为 0.10 亿吨,且森林过火面积 和碳排放量呈现明显下降趋势。 鉴于林火碳排放对全球气候和环境的显著影响,建议将 其纳入当前碳收支评估体系和国家减排责任机制,尽快建立 包括林火等自然因素在内的全口径碳核算体系。
林火,又称森林火灾,是森林生态系统中一种常见的干 扰过程。林火会显著影响森林的组成、结构和演替特征,从 而改变森林生态系统的物质循环和能量流动。重大林火还会 产生显著的生态、气候和环境效应。 林火的发生需要同时具备三个条件,即可燃物、火源和 气象条件(图 1.1)。首先,可燃物是林火发生的基础,主要 包括纤维素、半纤维素、木质素等有机物质。森林可燃物分 为有焰燃烧和无焰燃烧两类。
有焰燃烧可燃物如树枝、树皮、 苔藓、森林凋落物等,能挥发出可燃性气体并产生火焰,占 所有可燃物的 85%~90%,其特点是蔓延速度快,燃烧面积大。 无焰燃烧可燃物如泥炭、朽木等,无法分解产生足够的可燃 性气体,燃烧时没有火焰,其特点是蔓延速度慢,持续时间 长,在空气湿度较大的情况下仍可继续燃烧。 可燃物需要达到一定的温度才能燃烧,该温度称为“燃 点”。森林可燃物中,干枯杂草的燃点为 150~200℃,木材的 燃点为 250~300℃。火源是引导森林可燃物达到燃点的关键, 分为人为和自然两类。人为火源,包括生产性火源(如烧垦、 烧荒、烧木炭、开山崩石等)和非生产性火源(如野外用火、 吸烟、燃放烟花爆竹等),引起的林火次数占总数的 80%以 上。自然火源包括雷击、火山爆发、陨石坠落等,其中最常 见的自然火源是雷击火,雷电产生的瞬间高温(2.5 万摄氏度)。
在森林可燃物充足和火源具备的情况下,林火规模还取 决于天气状况,高温、大风等气象条件显著影响林火的发生 和扩散。高温促进可燃物水分蒸发,降低可燃物湿度,同时 提高了可燃物温度,使可燃物加速达到燃点。大风对森林火 灾的发生起到降低可燃物湿度和补充氧气的双重作用,使可 燃物更易燃烧,并加速林火蔓延。 气候变暖对林火发生三要素均可产生重要影响。