火格局空間變異及其機理分析

雒瑞森?劉寶芝

[摘 要]在全球尺度上將過火面積及火強進行結合，形成合理又便于分析的分區圖，對此本文將形成的火區進行分析，探討火區之間的差異。并通過非參數的列聯表分析，在火區與自然人文因子之間建立關系，揭示不同過火面積與火強組合形成的機理。

[關鍵詞]火格局；空間變異；機理

過火面積中是一個很重要的火的特征部分：首先，過火面積是量化燃燒釋放的溫室氣體及氣溶膠量所必須的參數。第二，過火面積的倒數即為火的重訪頻率。第三，過火面積造就了不同的景觀格局，換句話說，當地是頻發小火，還是零星分布大面積的火會對當地的景觀格局造成影響，因為火后新演替的植被較周圍未被火燒的植被樹齡要小，從而形成了不同年齡結構的植被斑塊。綜合火格局各方面的特征進行分區，可以為大尺度更高性價比火管理的人員以及設備配置方案提供總體性的規劃依據。目前雖然在全球尺度上有基于主動火（火點數據）及其派生參數的火格局分區，但在全球尺度上結合過火面積及火強這兩個火格局的重要部分進行火的空間格局的確定，并探討其空間變異機理的研究較為缺乏。

一、過火面積與火強度

隨著遙感技術的迅速發展，全球尺度的過火面積數據逐漸變得易于獲得。其中，全球火排放數據庫3（GFED3）是一個基于四個遙感數據集而生成的全球每月過火面積數據庫。經由與其他遙感方法得到的過火面積數據及獨立獲得的地面火統計數據的驗證，證明其可靠性。

綜上所述，火格局的空間變異就過火面積與火強而論可以分為四類：大過火面積高火強區（HH），主要分布在南美中部、澳大利亞北部、非洲同緯度的條帶區域。該區平均火強大約在50 MW，平均過火面積在象元面積的6%以上，人為活動較少。大過火面積低火強區（HL），主要分布在非洲的稀樹大草原。該區平均過火面積在象元面積的6%以上，平均火強卻較低。小過火面積高火強區（LH），主要分布在西伯利亞和加拿大。該區平均火強高于50 MW，平均過火面積卻小于象元面積的0.2%以上，溫度低、閃電密度低。小過火面積低火強區（LL），零散分布在各個大洲。人為活動強度較大，耕地比例較高。

二、 火空間變異的機理

數據在SPSS 16.0 統計軟件中進行了分析 （http：//www.spss.com）。探索性分析表明數據大多不滿足正態性，因此非參數統計方法被用于建立火區組與自然人文變量之間的關系。列聯表方法是一種可以有效地用于這種非線性不可加的關系非參數統計方法（Chuvieco等，2008）。

1.植被類型與火區組的關系

為了研究方便及更好地突出植被類型間的差異，我們依據前人研究的標準對地理分布上鄰近或對火響應的特征相似的植被類型進行了合并（Ichoku 等，2008）。

列聯表分析表明，盡管每一類火區通常包括多重植被類型，但火區與植被類型間具有顯著的相關關系。如表3-3所示，熱帶雨林主要集中在LL火區（過火面積小且火強低，55.38%）。泰加林無論過火面積的大小都具有明顯的高火強傾向。其他類型的森林主要集中在小過火面積的區域（LH和LL區分別占據34.50%和43.59%）。稀樹大草原通常具有廣闊的過火面積（小過火面積火區共占據全部曾發生火情區域的67.90%）。火在農業用地總體偏低（44.25%的農業用地過火面積小且火強低）。稀疏植被地的情況與農業用地類似（45.47% 集中在LL區）。相反，灌木區中過火面積及火強都較大的火區所占比例較大（HH，44.18%）。

2.自然人文因子對火區組的影響

對火區的分析可以為大尺度的火管理提供更高性價比的人員以及設備配置方案提供總體性的規劃依據。當然，這僅限于大尺度的規劃與資源配置，而不能用于精細尺度的實際火管理操作。盡管這只是在刻畫分析全球火勢格局方面的一個初步嘗試，本書提供的啟示仍可為大尺度的火管理及生物多樣性保護政策制定提供參考依據。隨著更高性能遙感衛星的發射，遙感反演算法的進步，以及地面相關知識的積累，所得到的結合火生態學中這兩個核心概念在全球尺度上的分區圖及機理分析，可以為火管理決策者及生物多樣性保護者提供信息參考。

三、結語

本文在全球尺度上整合火生態學中的兩個基本概念：過火面積與火強，對其分區并進行了分析。探討了不同火區組主要自然與人文因子的差異，及火區在不同的植被類型中的分布，揭示了各種植被類型內火、自然人文因子的主要情況。并探討了影響形成不同火區組的因子與火區組之間的關系。

參考文獻：

[1]Chuvieco， E.， L. Giglio， and C. Justice （2008）， Global characterization of fire activity： toward defining fire regimes from Earth observation data， Global Change Biology， 14（7）， 1488-1502.

[2]Giglio L， Csiszar I， Justice CO. Global distribution and seasonality of active fires as observed with the Terra and Aqua Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer （MODIS） sensors. J Geophys Res-Biogeosci. 2006；111.

[3]Giglio， L. （2010）， MODIS collection 5 active fire product users guide version 2.4， Science Systems and Applications， Inc.