Роль обробки горючих речовин в зниженні ризику лісових пожеж

Авторські посилання відкривають панель накладання Сюечжен Цзун а,Сяоруй Тянь а,Сянлі Ван нар

https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2023.104957Отримайте права та контент

Анотація

Зміна клімату призвела до подовження пожежонебезпечних сезонів і більш інтенсивних лісових пожеж у всьому світі, а також спричинила значні економічні та екологічні наслідки за останні роки. Ця проблема спонукає до вдосконалення обробки горючих речовин (палива), щоб забезпечити баланс між зменшенням ризику лісових пожеж і захистом екосистеми. Незважаючи на те, що обробка палива широко застосовувалася для зменшення виникнення та поширення лісових пожеж протягом тривалого часу, зв’язок між їх конструкцією та ефективністю в зменшенні ризику лісових пожеж досі незрозумілий, особливо в умовах різної інтенсивності пожежі . У цьому дослідженні ми націлилися на пожежонебезпечну екосистему в південно-західному Китаї як на досліджувану територію та розробили 17 сценаріїв обробки палива на основі місцевого плану запобігання пожежам, який містить три способи обробки (протипожежні розриви, встановлене спалювання та розрідження), чотири інтенсивності обробки ( % обробленої площі) і дві форми обробки (ремінь і блок). Використовуючи процентиль індексу сезонної серйозності (SSR), ми розділили сезони пожеж 2000–2020 років на три сценарії серйозності: низький (≤25-й), нормальний (25-75-й) і високий (≥75-й). Дотримуючись схеми для оцінки ефективності обробки палива для зменшення ризику лісової пожежі, ми виявили, що всі проекти продемонстрували значний вплив на зменшення ризику за сценаріями низької та нормальної серйозності пожежі . Встановлено, що на ефективність обробки палива для зменшення ризику лісової пожежі різних значень впливають їх інтенсивність і форма. Однак навіть найінтенсивніший проект обробки палива, розглянутий у цьому дослідженні, не може значно зменшити ризик лісової пожежі в масштабі ландшафту в умовах високої інтенсивності пожежі, що свідчить про необхідність інтеграції інших заходів боротьби з пожежею. Це дослідження поєднало розробку сценарію та оцінку ризику, щоб продемонструвати ефективність обробки палива для зменшення ризику лісових пожеж за різних умов інтенсивності пожежі, і результати можуть бути використані для розробки та впровадження обробки палива в ландшафті в майбутньому.

Вступ

Зміна клімату вже подовжила сезони пожеж, змінила активність пожеж і збільшила ризик лісових пожеж у глобальному масштабі (Flannigan et al., 2013, Pausas and Keeley, 2021). З 2020 року в Австралії (Boer et al., 2020) і на заході Сполучених Штатів (Higuera & Abatzoglou, 2021) сталися рекордні мегапожежі, що призвело до великих втрат для суспільства та економіки та потенційно підштовхнуло багато екосистем до “ під загрозою» за критеріями Червоного списку екосистем Міжнародного союзу охорони природи (МСОП) (Bland et al., 2017). Обробка палива широко використовується в боротьбі з пожежами для пом’якшення таких масштабних пожеж (Walker et al., 2020) і зменшення ймовірності пожежі шляхом зміни поведінки вогню за допомогою таких дій, як зменшення навантаження палива, підвищення вогнестійкості рослинності та зміна структури лісу. (Reinhardt et al., 2008, Prichard et al., 2020). Численні моделювання та емпіричні дослідження підтвердили ідею про те, що обробка палива позитивно впливає на зменшення кількості пожеж (Prichard та ін., 2020, Ager та ін., 2021), припинення поширення пожежі (Salis та ін., 2018, Aparício та ін. , 2022), послаблення інтенсивності пожеж (Wimberly та ін., 2009, Саффорд та ін., 2012) або підвищення здатності лісової екосистеми адаптуватися до лісових пожеж (Krofcheck та ін., 2018, Tubbesing та ін., 2019). Однак частота та інтенсивність пожеж зростуть у багатьох регіонах світу через зміну клімату (Flannigan et al., 2013, Senande-Rivera et al., 2022). Також очікується, що лісові пожежі призведуть до значних викидів парникових газів, що, у свою чергу, може призвести до ескалації зміни клімату (Arora and Melton, 2018, Requia et al., 2021). Враховуючи цю взаємодію, вкрай необхідна зміна політики, яка передбачає зосередження уваги на обробці палива та розумінні її ефективності в умовах підвищеної інтенсивності пожежі (North et al., 2015, Cochrane and Bowman, 2021).

Теоретично на ефект обробки палива впливає багато факторів, таких як їх тип, інтенсивність, просторова конфігурація та час після обробки. Те, як розробити та кількісно оцінити їх переваги, все ще є складною темою в дослідженнях пожеж (Ager та ін., 2021, Prichard та ін., 2021). Існує консенсус щодо того, що обробці палива слід надавати пріоритет у районах із високим ризиком лісових пожеж (Krofcheck та ін., 2018, Prichard та ін., 2020, Zong та ін., 2021). Однак запланована обробка палива в багатьох регіонах насправді не покращує стійкість ландшафту до лісових пожеж і є недостатньою для вирішення проблеми зростання лісових пожеж (Barnett et al., 2016, Schoennagel et al., 2017). Отже, прогнозується, що і інтенсивність, і площа лікування суттєво зростуть у найближчі десятиліття для досягнення зниження ризику; однак така екстенсивна та інтенсивна обробка палива призведе до появи більшої кількості незалежних ландшафтних ділянок, які негативно впливатимуть на потенційні функції екосистеми (Goodwin та ін., 2018, Sandström та ін., 2019), на додаток до значних грошових витрат на підтримку таких лікування. Практики також повинні враховувати потенційний вплив обробки палива на екосистеми, оскільки ці обробки мають важливе наукове та практичне значення для сталого управління лісами та зменшення ризику лісових пожеж (Petrakis et al., 2018).

Існує нагальна потреба в розробці способів обробки палива, які могли б балансувати між пом’якшенням ризику лісових пожеж і сталим управлінням лісами. Рішення, засновані на природі, стали популярними як інтегрований підхід до подолання наслідків зміни клімату та стихійних лих (Chausson та ін., 2020, Кумар та ін., 2021), які також застосовуються для зменшення ризику лісових пожеж, наприклад для обробки палива. за допомогою встановленого спалювання, проріджування та протипожежних пауз (Griscom et al., 2017). Ці способи обробки підкреслюють зменшення ризику лісової пожежі з точки зору захисту екосистеми та сталого розвитку та уникнення негативних наслідків високоінтенсивної обробки палива для екосистем. Наприклад, Лісова служба Міністерства сільського господарства США запустила надійну та природну 10-річну стратегію обробки палива для конкретного вирішення кризових ситуацій лісових пожеж у місцях, де вони становлять найбільшу загрозу для громад (Лісова служба Міністерства сільського господарства США, 2022 р.). Однак більшість досліджень управління пожежами розробляють обробку палива в основному з точки зору зменшення ймовірності лісових пожеж, поведінки вогню та загроз для громад (Parisien et al., 2007, Krofcheck et al., 2018, Prichard et al., 2020, Zong et al. ., 2021), ігноруючи пріоритет захисту рослинності з цінними екосистемними послугами. При моделюванні пожежі оброблені ділянки зазвичай вважаються «вогнестійкими», де поширення вогню може зупинитися (Finney та ін., 2007, Parisien та ін., 2007, Salis та ін., 2018). Однак, якщо на ділянці не буде знищено рослинність, навіть на ділянках з інтенсивною обробкою палива є залишкова біомаса (жива чи мертва) і може бути спалахнута за відповідних погодних умов пожежі (Reinhardt et al., 2008). Таким чином, вищезгадане моделювання переоцінило б ефективність обробки палива. Що ще важливіше, хоча деякі дослідження вивчали вплив обробки палива в умовах зміни клімату за допомогою проекту порівняння сполучених моделей (Bradstock та ін., 2012, Krofcheck та ін., 2018), ефективність обробки палива в умовах високої SSR не була повністю доведена. досліджено. В даний час багато агентств і організацій, що працюють з природними ресурсами, визнають важливість обробки палива як інструменту для зменшення небезпеки пожежі та відновлення екосистем (Chausson та ін., 2020, Донатті та ін., 2022, МСОП, 2020), а також оцінюють ефект такого обробка палива для зменшення ризику лісової пожежі корисна для боротьби з пожежами та захисту екосистеми.

Політика активного гасіння пожеж ефективно зменшила частоту та розмір лісових пожеж у Китаї за останні три десятиліття (Zong et al., 2022b), але також прискорила накопичення легкозаймистих палив у більшості лісів, що може призвести до значних ризиків лісових пожеж за високих умов. умови серйозності пожежі (Walker et al., 2020, Wu et al., 2020). Тим не менш, поточна політика управління лісами не дозволяє впровадження інтенсивних обробок паливом, оскільки вони можуть вплинути на екосистемні послуги. З цієї причини вивчення методів обробки палива має велике практичне значення з точки зору пом’якшення зростаючих ризиків лісових пожеж у Китаї. Протягом останнього десятиліття більшість досліджень були зосереджені на вивченні впливу обробки палива на лісові пожежі в Північно-Східному Китаї (Liu та ін., 2010, Wu та ін., 2013b, Zong та ін., 2021) і пропонували оптимальний дизайн пом’якшення на основі на ймовірність пожежі та вимірювання поведінки пожежі (Zong et al., 2021). Однак небагато досліджень конкретно стосуються управління паливом і ризику лісових пожеж у південно-західному Китаї, хоча він також вважається глобальною гарячою точкою лісових пожеж (Ying та ін., 2021). Обробка палива в південно-західному Китаї повинна враховувати природні або екологічні цінності на додаток до їх ефективності через складні соціально-екологічні умови та багате біорізноманіття цього регіону, які значно відрізняються від тих, що знаходяться в північно-східному Китаї. Наприклад, біологічне вторгнення в основному відбувалося вздовж узлісся та насаджень лісів у південно-західному Китаї (Huang та ін., 2015, Zhang та ін., 2019), і його ймовірність зросте, оскільки більша щільність пожежної смуги може створити більшу кількість узлісся ( Цзун та ін., 2021). Низькоінтенсивне рекомендоване спалювання є важливим інструментом боротьби з вогнем, який в основному використовується в лісах південно-західного Китаю для очищення великої поверхні дрібнодисперсного палива, але цей підхід можна використовувати лише в луках північно-східного Китаю (Zong et al., 2020). Наслідки цих обробок палива не були кількісно визначені в минулих дослідженнях, і незрозуміло, наскільки ефективно вони можуть зменшити ризик лісової пожежі за різних сценаріїв інтенсивності пожежі.

Мета нашого дослідження полягала в тому, щоб відповісти на запитання: «Які наукові докази пов’язані з ефективністю обробки палива для зменшення ризику лісової пожежі за різних умов інтенсивності пожежі?» Ми вибрали лісисту місцевість у південно-західному Китаї, де історично впроваджувалася обробка палива як область дослідження. Щоб досягти мети дослідження, ми спочатку класифікували три сценарії серйозності пожежі на основі історичних спостережень за пожежною погодою, потім запропонували структуру оцінки ризику лісової пожежі за трьома сценаріями серйозності пожежі та, нарешті, кількісно оцінили вплив обробки палива на зменшення ризиків лісової пожежі. Усі способи обробки палива, розроблені в цьому дослідженні, дотримувалися тих самих принципів, які використовуються місцевими службами боротьби з пожежами. Результати цієї роботи сприятимуть розробці та впровадженню обробки палива для зменшення потенційного ризику лісових пожеж у майбутньому.

Фрагменти розділів

Навчальна зона

Область дослідження розташована в центрі провінції Юньнань, між 24°21′41″-25°14′41″ пн.ш. та 101°59′3″-102°43′51″ сх.д. із загальною площею 5708,08 км 2 . Висота опускається від високої на південному сході до низької на північному заході і становить в середньому приблизно 2000 м. Досліджувана територія має субтропічний плато-мусонний клімат з м’якою весняною погодою цілий рік. Середньорічна, максимальна та мінімальна температури становлять 14,9, 31,5 та −7,8 ℃ відповідно, а середня річна кількість опадів становить

Ризик лісової пожежі за різних сценаріїв SSR

SSR має сильний вплив на ймовірність опіків і пожежну поведінку. Порівняно зі звичайним сценарієм SSR, сценарій високого SSR призвів до значного збільшення BP, FI, ROS і TFC на 173,6%, 93,1%, 48,7% і 42,2% відповідно; навпаки, ті самі показники суттєво знизилися на 69,4%, 71,7%, 50,5% і 51,5% за сценарієм низького рівня SSR (рис. 3).

Ризик лісової пожежі для різних значень досліджуваної території також зростав із збільшенням SSR. За звичайним сценарієм ССР лісова пожежа

Обговорення

Зростає усвідомлення того, що обробка паливом може захистити лісові екосистеми від посилення впливу лісових пожеж, одночасно зберігаючи та підтримуючи біорізноманіття та забезпечуючи екосистемні послуги (Ager та ін., 2021, Krofcheck та ін., 2018, Tubbesing та ін., 2019). У цьому дослідженні ми систематично досліджували зміни ризику лісової пожежі в південно-західному Китаї за трьома різними сценаріями серйозності пожежі та оцінювали роль обробки палива в зниженні ризику лісової пожежі. Ми виявили суттєву різницю в

Висновок

У цьому дослідженні запропоновано структуру оцінки ризику лісової пожежі з урахуванням небезпеки пожежі, впливу та значень із десятьма показниками оцінки. Використовуючи цю структуру, ми дослідили вплив рейтингу сезонної серйозності (SSR) на ризик лісової пожежі в південно-західному Китаї, оцінили роль обробки палива в зниженні ризику лісової пожежі та рекомендували оптимальний дизайн обробки палива. Основні висновки підсумовуються таким чином:

  • (1)SSR має великий вплив на ризик лісових пожеж у південно-західному Китаї. Порівняно

Заява про авторський внесок CrediT

Xuezheng Zong: Концептуалізація, Методологія, Розслідування, Написання – оригінальна чернетка, Написання – рецензування та редагування. Xiaorui Tian: Концептуалізація, Методологія, Ресурси, Написання – рецензування та редагування, Контроль. Xianli Wang: Методологія, дослідження, написання – огляд і редагування.

Декларація конкуруючих інтересів

Автори заявляють, що у них немає відомих конкуруючих фінансових інтересів або особистих стосунків, які могли б вплинути на роботу, про яку йдеться в цій статті.

Подяки

Це дослідження отримало фінансову підтримку Національної ключової науково-дослідної програми Китаю (2023YFD2202002) та Національного фонду природничих наук Китаю ( 42171082 ). Ми дякуємо Кетрін Левеск з Північного центру лісового господарства Канадської лісової служби Канадського управління природних ресурсів за редагування рукопису.

Список літератури (102)

There are more references available in the full text version of this article.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169204623002761

Loading