科学家深入研究野火预测和长期影响

野火是塑造环境的一种古老力量，但随着气候变化，野火的频率、范围和强度都在增加。在能源部橡树岭国家实验室，科学家们正在多个方面开展工作，以更好地理解和预测这些事件以及它们对碳循环和生物多样性的意义。

2023 年 6 月至 8 月进入夏季火灾高峰期两个月后，加拿大野火烧毁了超过 2500 万英亩土地，扰乱了数百万人的生活，蔓延范围超出了加拿大西部的传统范围，向东蔓延至新斯科舍省。随着烟雾飘到人口稠密的地区，使纽约市的天际线变成橙色，并在六月下旬飘过大西洋到达欧洲，这种现象再次引起了人们的关注。

了解野火的诸多风险和影响是橡树岭国家实验室多个项目的核心。橡树岭国家实验室 (ORNL) 科学家亨利埃特·“耶塔”·贾格 (Henriette “Yetta” Jager) 的研究领域为能源与生态学的交叉点，她研究了选择性森林间伐如何既能消除野火燃料，又能提供植物材料转化为生物燃料。

“这是一个复杂的话题，”雅格说。“科学表明，虽然在一些无路地区清除灌木丛和稀疏的树木可能很困难，但简单地保留老生长的森林可能会弊大于利。对于斑点猫头鹰等高危物种来说，让燃料堆积可能会导致更大、更广泛的火灾，从长远来看，情况可能会更糟。”

贾格与同事合作 建立了一个框架，可以支持 围绕森林间伐实践、景观格局甚至空间消防策略的决策。他们的工作成果可用于保护需要安全通道才能远离野火并随后返回的陆地和水生物种。

“野火干扰是自然的一部分，物种已经适应了它，但随着气候变化，我们现在的情况有所不同，”贾格说。“这些火灾发生的时间、规模和严重程度都会发生重大变化，这将导致植被发生巨大变化并对动物物种产生新的影响。

“通过继续我们的研究，我们可以帮助森林管理者为这些转变做好计划。”

在富含碳的北极苔原中挖掘数据

加深对野火对碳循环影响的了解是橡树岭国家实验室科学家费尔南达·桑托斯的工作重点。她不仅研究单个事件，还研究几十年来重复发生的野火。她研究了这些火灾对土地锁碳能力的预示。相反，她的工作评估了火灾如何成为野火期间的碳排放源，并可能加剧变暖循环。世界上的土壤含有超过 30 亿吨的碳，是大气中碳含量的三倍，并且所有土壤表层的大约 70% 都曾在某个时刻暴露在火灾中。

她的研究阐明了土地因火灾而演变时的预期变化。“很多人认为进化是几个世纪以来发生的事情，”桑托斯说。“但是快速进化的想法，包括植物和土壤微生物组如何快速适应不断增加的火灾，是相对较新的。多次火灾之后，我们会看到更多还是更少的生物多样性?最终，我们想知道火灾如何影响这些环境，包括地下环境。”

费尔南达及其同事在《功能生态学》 一期特刊中表示，火灾会影响植物的功能性状，以及土壤内部和周围微生物和其他生物体的多样性和功能，从而改变植物和土壤质量，该期刊探讨了野火进化研究中的知识差距 。影响. 例如，据报道，与气候变暖相关的野火状况的变化，例如更大的复发率和严重程度，会加速从树木为主的生态系统向灌木为主的生态系统的转变。火对进化的影响可以从对具有较厚树皮、快速发芽和再发芽等特征的植物的选择中看出，并可能导致植物多样性减少。

科学家们还指出，需要对火灾如何影响森林中植物与真菌的相互作用进行更多研究。科学家表示，更严重和反复发生的野火还可能影响包括昆虫、传粉媒介和食草动物在内的动物通常用来避免火灾的感官线索，并对气候变化中的生物多样性造成额外影响。

在橡树岭国家实验室，桑托斯致力于能源部 下一代北极生态系统实验(NGEE Arctic)等项目，进行实验并收集观测数据，以更好地了解北极生态系统发生的变化。她专注于干扰生态学——野火和害虫爆发等事件对环境和未来气候反馈意味着什么。她研究了北极表土的有机和无机化学，这有助于隔离苔原富含碳的永久冻土层。