当野火加热时,大小并不重要

云计算正在改变野火严重性的科学

Jasondoly摄影

每年夏天,最近的记忆都产生了创纪录的Gargantuan Megafire。在今年的4月至6月之间,Hermits Peak Fire燃烧了534平方英里,主要是林地,成为新墨西哥州历史上最大的野火。2021年,1,505平方英里的迪克西大火(Dixie Fire)在加利福尼亚以前的尺寸记录中闪耀着连续的野火。

大型面积转化为大新闻,部分原因是它很容易将新鲜燃烧的大小与以前的火灾进行对比。但是火灾的大小只是故事的一部分 - 宾格并不总是一件坏事。如果安全许可,许多联邦,州和私人土地上的政策实际上鼓励消防员种植野火。

北亚利桑那大学的火灾生态与管理教授安德里亚·托德(Andrea Thode)说:“这就是他们燃烧的方式,而不是在土地上燃烧多少。”烧伤严重程度是对在树木死亡率和土壤损害中测得的火灾影响的评估。从长远来看,低温大火不会显着改变森林。它们通常是生态系统中不可或缺的一部分。高品位大火,那些杀死了超过95%的树木的人,带来了深刻的转变,而疤痕的土地则类似于月经。

托德说:“高品位大火以及气候变化的含义非常严重。”长期以来,研究人员对发生多少高品位大火的想法有限。这是因为在理解烧伤严重程度时,对于预测火灾对未来森林的影响至关重要,但这是一项艰巨的任务。从历史上看,这项研究需要在广阔的景观中进行艰苦,昂贵且耗时的野外工作。研究人员将不得不前往偏远地区,并在灰烬中进行测量。

近年来,像Thode这样的科学家通过使用卫星图像和云计算工具来解决该领域的卫星图像和云计算工具采取了不同的方法。结果,现在的新研究提供了我们有史以来最全面的烧伤严重性观点,并深深地了解结果。

早在2002年,Thode就开始了世界上最大的野火严重研究项目之一,在15个国家森林中,测量了树木死亡率,树干上的木炭高度以及900多个地点的土壤损失。尽管如此,巨大的土地每年都在燃烧,使该项目已经巨大的范围相形见war。她知道自己需要一套不同的工具来获得更广泛的视角。

她说:“当您谈论这么多土地区域时,合理的选择是使用遥感。”到那时,卫星已经从轨道上爆炸了家用数据已有数十年了,但是没有人找到一种将卫星图像关联以燃烧地面严重程度的方法。然后,在Thode时,Thode意识到她需要这样的工具,研究人员Carl Key和Nathan Benson发明了一个工具。当Thode使用新工具使用新工具时,她意识到有一个渔获物:在某些森林中,它对极端的火灾严重程度,尤其是树皮稀疏的森林。

在卫星图像中,稀疏,活森林及其死亡对应物之间的差异即使在重大燃烧之后也很少。在此类火灾之后,分析吐出了中等的严重性值。有时,在地面上,每种植物都会死亡。

但是,托德和同事杰伊·米勒(Jay Miller)不久就解决这个谜团了。2007年,托德(Thode)和米勒(Miller)出版了新方法用于测量严重程度,从野火前后对森林数据相对。这监视烧伤严重程度的趋势计划是两年前推出的国家机构间计划,采用了新方法。如今,MTB已绘制了从1984年到现在的所有大型美国野火的严重性,其中超过20,000。世界上没有其他类似的程序。

现在,我们知道,随着美国大火的大小不断增长,高温大火的占地面积也越来越多。在某些地方,两者串联扩展。但是在西南部,每种野火中的高温燃烧百分比正在增加,从而扩大了趋势。

这可能为该地区的标志性黄松森林造成灾难。树木在严重的火灾之后不会播种森林地板,因此一场极端的燃烧可以完全消除它们。今天,牛仔竞技场大火在亚利桑那州700平方英里燃烧了20年后,一些受影响的地区受到了严重影响的地区。其他人则由甘贝尔橡树和鳄鱼牙杜松主导,他们在竞赛中击败了庞德罗萨,以重塑烧伤的最严重部分。

气候危机会加剧这种影响。与一棵成熟的树相比,幼苗的浅根和薄树皮更容易在荒凉的条件下干燥。气候变化带来的炎热,干燥的天气可能会使幼苗在严重的野生动植物后更难恢复。

该领域的创新正在进行中,研究人员仍在努力建立更好的工具来分析烧伤严重性。另一个突破发生在2018年,当时美国森林服务局的野火生态学家肖恩·帕克斯(Sean Parks)发布了一种方法在Google Earth Engine(GEE)中使用云计算的力量。关于大规模火灾严重性变化或与气候变化的关系的结论,直到科学家分析后,才能从MTBS数据中得出。虽然MTBS是一个数据库和映射程序,但GEE是一台足够强大的计算机,可以完成数学。

Parks的想法是使用GEE来通过平均许多图像来为火前和后的景观创建单个复合图像。这消除了以前在计算严重程度的最费力,最主观的步骤:手工选择前和后火图像。2020年,公园和同事约翰·阿巴佐格鲁(John Abatzoglou)使用这种新方法发布了迄今为止最广泛的研究(覆盖西方的所有森林生态区),闪烁着野火严重程度的长期增加,以使气候变化。

像Thode一样,这些结果都很关注。帕克斯说:“我们发现的是,年度烧毁的年度高度严重程度高八倍。”“我们现在看到的,尤其是随着气候变化的影响,这些森林正在恢复更加困难。”

即使新的数据出现,科学家也将最新的工具转向全球森林,以期了解全球火灾严重性的趋势。为此,公园的方法是免费的,使国际研究人员可以访问严重性映射。由于仅映射我们的野火的MTB是同类唯一的计划,因此GEE方法可能是野火生态学家追踪其他国家从现在开始严重性变化的最简单方法。

研究人员在墨西哥加拿大HAve已经使用了GEE映射工具来评估自己的森林。帕克斯说:“现在,世界上任何人都可以制作严重程度的地图。”